本應(yīng)用筆記描述了如何對(duì)CCFL燈進(jìn)行調(diào)光，以及用戶(hù)如何使用DS3881和DS3882 CCFL控制器最大限度地提高CCFL逆變器的調(diào)光比。該說(shuō)明為汽車(chē)、工業(yè)和航空電子應(yīng)用中的實(shí)際實(shí)施提供了指南。

介紹

DS3881和DS3882是用于冷陰極熒光燈（CCFL）的控制器，用于為汽車(chē)、工業(yè)和航空電子應(yīng)用中的液晶顯示器（LCD）提供背光。這些設(shè)計(jì)系統(tǒng)通常需要較寬的調(diào)光比。例如，在汽車(chē)應(yīng)用中，LCD面板必須在明亮的陽(yáng)光和黑暗的隧道中易于讀取。DS3881和DS3882允許用戶(hù)創(chuàng)建調(diào)光比為300：1或更高的CCFL逆變器。

調(diào)光CCFL燈

CCFL可以使用幅度調(diào)制或脈寬調(diào)制（PWM）進(jìn)行調(diào)光。在本應(yīng)用筆記中，幅度調(diào)制稱(chēng)為模擬調(diào)光，脈寬調(diào)制稱(chēng)為數(shù)字調(diào)光。

模擬調(diào)光減少了流過(guò)燈的電流量。雖然有用，但這種技術(shù)的調(diào)光范圍非常有限。如果CCFL燈中的電流降低超過(guò)其額定標(biāo)稱(chēng)燈電流的三分之一，則燈開(kāi)始表現(xiàn)出一些不良特性。具體來(lái)說(shuō)，燈電流波形變得不平衡和不規(guī)則。如果CCFL燈的額定電流為6mA有效值，例如，將燈電流降低到約2mA以下有效值可能導(dǎo)致燈泡性能不佳。因此，這種基本的燈特性阻止了模擬調(diào)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)大于約3：1的調(diào)光比。

數(shù)字突發(fā)PWM調(diào)光以人眼所能檢測(cè)到的速度打開(kāi)和關(guān)閉燈。如果燈打開(kāi)的時(shí)間很短（即突發(fā)），則可以達(dá)到100：1或更高的調(diào)光比。CCFL燈頻率、數(shù)字突發(fā)PWM調(diào)光頻率和最小燈導(dǎo)通突發(fā)周期數(shù)共同決定了可能的最大數(shù)字調(diào)光比。CCFL燈的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較慢，約為50μs至75μs，這限制了最小突發(fā)導(dǎo)通時(shí)間。如果突發(fā)導(dǎo)通時(shí)間減少到小于燈響應(yīng)時(shí)間，則燈的主動(dòng)控制會(huì)受到影響。

僅靠模擬和數(shù)字調(diào)光技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn) 300：1 的調(diào)光比。

使用DS3881和DS3882調(diào)光CCFL燈

DS3881和DS3882 CCFL控制器采用模擬和數(shù)字調(diào)光技術(shù)，獲得300：1或更高的調(diào)光比。為了實(shí)現(xiàn)這種大調(diào)光比，用戶(hù)必須使用I2C接口在軟件控制模式下操作器件，因?yàn)槟M調(diào)光功能只能通過(guò)I2C總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)。

在DS3881和DS3882中，數(shù)字調(diào)光可以通過(guò)內(nèi)部BPWM寄存器或施加在PSYNC輸入端的外部PWM來(lái)控制。模擬調(diào)光由內(nèi)部 BLC 寄存器控制。請(qǐng)參考DS3881和DS3882數(shù)據(jù)資料，詳細(xì)了解如何選擇和控制每種模式。

DS3881和DS3882具有兩個(gè)獨(dú)特的特性，允許用戶(hù)在突發(fā)調(diào)光周期內(nèi)減少最小燈周期數(shù)。首先，可以在每個(gè)突發(fā)調(diào)光周期開(kāi)始時(shí)設(shè)置軟啟動(dòng)燈周期的次數(shù)，從 0 到 16 個(gè)燈周期，以 2 個(gè)燈周期為增量。此功能由內(nèi)部 SSP1 至 SSP4 寄存器控制。為了最大限度地減少每個(gè)突發(fā)調(diào)光周期中的燈周期數(shù)，用戶(hù)可以通過(guò)將SSP1至SSP4中的MDC代碼設(shè)置為0h來(lái)完全消除軟啟動(dòng)周期。此操作會(huì)將軟啟動(dòng)配置文件設(shè)置為 0 個(gè)燈周期。或者，軟啟動(dòng)燈周期數(shù)可根據(jù)需要設(shè)置為 2、4、6、8、10、12、14 或 16。

用戶(hù)還可以選擇器件對(duì)燈電流進(jìn)行采樣的速率。這是使用控制寄存器 0 （CR1） 中的 LSR2 和 LSR2 控制位實(shí)現(xiàn)的。燈采樣率可設(shè)置為 4、8、16 或 32 個(gè)燈頻率周期。為了最大限度地減少每個(gè)突發(fā)調(diào)光周期中的燈周期數(shù)，用戶(hù)可以將燈采樣率設(shè)置為 4 個(gè)燈頻率周期。

下面的公式可用于估計(jì)僅使用PWM數(shù)字突發(fā)調(diào)光時(shí)可能的最大調(diào)光比。

（燈頻率/調(diào)光頻率）/（# 軟啟動(dòng)燈周期 + 燈周期采樣率）（公式 1）

燈泡頻率通常由系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)決定，包括LCD視頻干擾問(wèn)題、EMI問(wèn)題或效率問(wèn)題。因此，改變燈頻率以?xún)?yōu)化系統(tǒng)調(diào)光比并不容易。為了最大化調(diào)光比，應(yīng)將調(diào)光頻率降至最低。但有一個(gè)警告：將調(diào)光頻率降低到大約 100Hz 以下會(huì)導(dǎo)致閃爍，因?yàn)槿搜坶_(kāi)始檢測(cè)到燈的打開(kāi)和關(guān)閉。

例如，考慮一個(gè)燈頻率為60kHz、突發(fā)調(diào)光頻率為100Hz的系統(tǒng)。 圖1至圖3詳細(xì)介紹了最小突發(fā)調(diào)光時(shí)的燈電流。在本例中，軟啟動(dòng)設(shè)置為2個(gè)燈周期（SSP1 = 00h，SSP2 = 00h，SSP3 = 00h，SSP4 = 70h），燈樣品循環(huán)速率設(shè)置為4個(gè)燈周期（LSR0 = 0 / LSR1 = 0）。如果軟啟動(dòng)減少到 0 個(gè)燈周期，則產(chǎn)生的最小突發(fā)將僅為 4 個(gè)燈周期。在60kHz的燈頻率下，這只能為燈提供67μs的響應(yīng)時(shí)間，這對(duì)于本例中使用的燈來(lái)說(shuō)是不夠的。因此，最小爆破時(shí)間增加到 6 個(gè)燈周期。

數(shù)字調(diào)光比 = （60kHz/100Hz）/（2 + 4） = 100：1（等式 2）

在圖3中，該器件的模擬調(diào)光功能用于將調(diào)光比擴(kuò)展到約300：1，因?yàn)槊總€(gè)器件可將燈電流降低多達(dá)三分之一。

圖1.最小 PWM 突發(fā)時(shí)的燈電流。

圖2.最小 PWM 突發(fā)和標(biāo)稱(chēng)燈電流下的燈電流。

圖3.最小 PWM 突發(fā)和最小燈電流下的燈電流。

低調(diào)光水平下的動(dòng)態(tài)光亮度變化

人眼可以檢測(cè)到超過(guò)約20%的光的相對(duì)階躍變化。在使用數(shù)字突發(fā)調(diào)光的應(yīng)用中，最小突發(fā)可能只有 4 個(gè)燈周期。從 4 個(gè)燈周期上升到 5 個(gè)燈周期會(huì)導(dǎo)致燈亮度的階躍變化相對(duì)較大，用戶(hù)可能會(huì)看到這種變化。

如果將模擬調(diào)光與數(shù)字調(diào)光結(jié)合使用，則可以消除這種不良的亮度效應(yīng)。例如，與其在相同的模擬電流水平下從4個(gè)燈周期增加到5個(gè)燈周期，不如創(chuàng)建一個(gè)中間步驟，在該步驟中，模擬燈電流在移動(dòng)到5個(gè)燈周期之前增加。這種中間調(diào)整將減少燈亮度的相對(duì)變化。

審核編輯：郭婷