液晶電視CCFL控制電路的設計技巧

摘要：液晶顯示器(LCD)正成為電視的主流顯示技術(shù)。LCD電視通常需要背光源產(chǎn)生可視的影像，因此背光源的設計就成為關(guān)鍵。由于LCD電視是消費品，CCFL工作在高壓的狀態(tài)下，在選用電路的時(shí)候不但要考慮成本，還要考慮其可靠性。驅動(dòng)多個(gè)CCFL燈管時(shí)所要面對的關(guān)鍵的挑戰是：挑選最佳的驅動(dòng)架構、多燈驅動(dòng)、脈沖調光、保護電路的設計。
關(guān)鍵詞：LCD TV；CCFL燈管；驅動(dòng)架構；多燈驅動(dòng)；脈沖調光；保護電路

液晶電視的顯示屏是屬于被動(dòng)發(fā)光型的顯示器件，它需要借助背光源發(fā)出的光線(xiàn)通過(guò)液晶屏透射出來(lái)，利用液晶的分子在電場(chǎng)作用下控制通過(guò)的光線(xiàn)以形成圖像。要顯示色彩豐富的優(yōu)質(zhì)圖像，要求背光源發(fā)出光線(xiàn)的光譜范圍要寬，接近日光色以便最大限度地展現自然界的各種色彩。同時(shí)液晶電視要保證有足夠的亮度、保持整個(gè)屏幕亮度的均勻性和亮度可以調節。
CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lam，也叫冷陰極燈。其原理是通過(guò)高能量電子轟擊汞原子，使汞原子被激發(fā)。但激發(fā)態(tài)并不穩定，汞原子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)會(huì )釋放能量，此能量是以輻射253．7 nm和185．0 nm紫外光子的形式產(chǎn)生的，熒光粉吸收紫外光子而發(fā)出白色的可見(jiàn)光。CCFL燈管電極構造簡(jiǎn)單，管徑易細化，可靠性高，壽命一般在3萬(wàn)小時(shí)以上，在觸發(fā)點(diǎn)火時(shí)不需燈絲預熱，加上圓柱狀外形很容易與光反射組件組合成薄板狀照明器，因此在TFT-LCD背光源上廣泛采用。

1 CCFL冷陰極燈的特性
CCFL燈管的驅動(dòng)電路集成也叫CCFL INVERTER，CCFL燈管是一個(gè)高非線(xiàn)性負載。冷陰極燈在開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，當電壓還沒(méi)有達到觸發(fā)值(一般1 000 V以上)時(shí)，燈管呈正電阻(數兆歐)。一旦達到觸發(fā)值，燈管內部產(chǎn)生電離放電產(chǎn)生電流，此時(shí)電流增加，燈管兩端電壓下降呈負阻特性，很快降為幾百千歐級。當流過(guò)燈絲的電流達到一定值時(shí)，CCFL燈管兩端電壓停止下降進(jìn)入一個(gè)穩態(tài)值，通常稱(chēng)為CCFL燈管的工作電壓，激活CCFL燈管的電壓一般是工作電壓的兩到三倍。啟動(dòng)電壓與電流的曲線(xiàn)如圖1(a)所示。

CCFL背光電源是將DC轉換為AC，其存在轉換頻率，CCFL背光電源的工作頻率就是轉換頻率，背光電源的工作頻率必須和所配TFT-LCD屏相對應。CCFL背光電源工作波形要盡可能的是正弦波，如波形太差，會(huì )造成光效差，燈管發(fā)熱嚴重，燈管壽命下降等問(wèn)題。對于CCFL燈管來(lái)說(shuō)，其工作時(shí)候的亮度和工作時(shí)候的溫度有很大的關(guān)系，在低溫如-20℃的時(shí)候，其特性表現為即使用很高的電壓?jiǎn)?dòng)也只能發(fā)出微弱的光。典型的亮度與溫度的曲線(xiàn)如圖1(b)所示。