采用全橋解決方案實(shí)現(xiàn)冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)
今天，冷陰極熒光燈CCFL被用于各種應(yīng)用，如筆記本電腦、顯示器、電視等各種應(yīng)用，它們的功能是給顯示器提供背光，以及調(diào)節(jié)顯示器的亮度。
CCFL 應(yīng)用電路可以驅(qū)動(dòng)匹配的熒光燈，在基于全橋轉(zhuǎn)換器或ROYER拓?fù)涞慕涣髦绷髂嫦蜣D(zhuǎn)換器內(nèi)能夠見(jiàn)到這種應(yīng)用。
燈管的數(shù)量可以是1、2、4或6支，輸出功率范圍是2W到24W。交直流逆向轉(zhuǎn)換器能夠把輸入的直流低電壓轉(zhuǎn)換成交流高壓輸出，以驅(qū)動(dòng)熒光燈。CCFL的電源電壓通常是12V直流電壓，但是在全橋解決方案中，電壓范圍可以是8V~24V。
以電壓源配置的全橋解決方案基本上是由四個(gè)位于橋內(nèi)的功率MOSFET晶體管組成，上橋臂晶體管是P溝道型晶體管，而位于下橋臂的MOSFET是N溝道型晶體管。一般情況下，同一個(gè)封裝集成一對(duì)互補(bǔ)性功率MOSFET晶體管（位于同一列的N型和P型晶體管）。圖1所示是一個(gè)含有這些元件的典型的應(yīng)用電路示意圖。
從圖1中不難看出，CCFL應(yīng)用電路包括功率MOSFET晶體管橋（由U1和U2元件組成）、T1變壓器（提高從一次側(cè)到二次側(cè)的輸入交流電壓）、輸出電路（由一個(gè)6W燈管和一個(gè)串聯(lián)電容C4組成）和反饋電路（由R4電阻和C1
全橋拓?fù)洌合嘁瓶刂破鹘榻B
圖 3 首先幫助我們了解了一個(gè)典型的全橋拓?fù)涞墓ぷ髟?，然后是相移控制器模式的工作過(guò)程。
在圖3中，為了簡(jiǎn)便我們的研究，全橋內(nèi)的功率MOSFET管都分別被視為開(kāi)關(guān)S1、S2、S3和S4，開(kāi)關(guān)S2和S3都位于上橋臂，S1和S4都位于下橋臂。位于同一列的開(kāi)關(guān)(S1和S3，S2和S4) 不能同時(shí)接通，以防止短路情況發(fā)生；在相移控制操作模式下，位于同一列的開(kāi)關(guān)可以同時(shí)開(kāi)或關(guān)。針對(duì)熒光燈和變壓器的等效電路，圖3還描述了CCFL應(yīng)用中的全橋逆變器的典型負(fù)載。在圖3所示的情況中，S2和S1是通態(tài)，而S3和S4是斷態(tài)，因此，電流經(jīng)過(guò)相同的開(kāi)關(guān)和負(fù)載；然后，S2和S1關(guān)斷， S3和 S4 導(dǎo)通，電流改變方向，見(jiàn)圖4
在一個(gè)全橋逆變器的典型工作模式下，電路中的電流只與輸出負(fù)載有關(guān)，不能進(jìn)行亮度控制操作。而且，傳入燈管的功率達(dá)到最大值。
為了在一個(gè)采用全橋拓?fù)涞腃FFL應(yīng)用中進(jìn)行燈的亮度控制，必須采用相移控制系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)。
在一個(gè)全橋逆變器的典型工作模式下，只能進(jìn)行第1階段和第3階段；然而在相移控制模式下，還能進(jìn)行第2階段和第4階段。在第2階段和第4階段時(shí)，負(fù)載的端子短路，沒(méi)有功率從網(wǎng)絡(luò)流入燈管；在第4階段時(shí)，電流連續(xù)流經(jīng)負(fù)載和S1、S4開(kāi)關(guān)，或者在第2階段時(shí)，電流連續(xù)流經(jīng)負(fù)載和S2、S3開(kāi)關(guān)。第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)相同，第2階段和第4階段的時(shí)長(zhǎng)相同。這四個(gè)階段的時(shí)長(zhǎng)總合等于輸入信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)?shù)?階段和第4階段的時(shí)長(zhǎng)增加時(shí)，第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)也會(huì)增加，結(jié)果，燈管的功率和亮度也會(huì)增強(qiáng)。如果第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)等于零，沒(méi)有功率從網(wǎng)絡(luò)流入燈管，燈管關(guān)斷。針對(duì)相移控制系統(tǒng)，我們?cè)趫D6中給出了相應(yīng)的等效電路，其中，輸入信號(hào)是一個(gè)特殊的方波信號(hào)。
“ton-t step1” 是第1階段的時(shí)長(zhǎng)， “ton-t step3” 是第3階段的時(shí)長(zhǎng)， “toff-t step 2” 是第2階段的時(shí)長(zhǎng)， “toff-t step 4” 是第4階段的時(shí)長(zhǎng); T 是信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)。在第1階段和第3階段時(shí)，網(wǎng)絡(luò)給負(fù)載供電，這兩個(gè)階段的時(shí)間叫做ton。在第2和第4階段，網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有給負(fù)載供電，這兩個(gè)階段的時(shí)間叫做 toff.； d 是工作比，它用ton占T的百分比表示。提高第1階段和第3階段的時(shí)長(zhǎng)，d的百分比也隨著提高，反之亦然。
只有參考圖7和圖8，才能理解這個(gè)系統(tǒng)為什么叫做相移控制。
圖7標(biāo)出了一個(gè)全橋逆變器的典型工作模式，在這種情況下，只進(jìn)行第1和第3階段操作。當(dāng)S1關(guān)斷時(shí)，S2也關(guān)斷，而S3和S4導(dǎo)通，因?yàn)樗鼈兊穆┰礃O的電壓為零；S1和S2的漏源極的電壓為12V網(wǎng)絡(luò)電壓。針對(duì)通態(tài)S1和S2的時(shí)長(zhǎng)，可以做出相同的考慮。
為了實(shí)現(xiàn)相移控制系統(tǒng)，S1和S3的相位都是固定的，S2和S4的相位發(fā)生變化，如圖8所示，在兩個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)之間，相位轉(zhuǎn)換是固定的，具體變化跟燈亮度有關(guān)。
在間隔1時(shí)，進(jìn)行第4階段，因?yàn)镾1和S4關(guān)斷，S2和S3導(dǎo)通；在間隔2時(shí)，進(jìn)行第3階段，因?yàn)镾1和S2關(guān)斷，S3和S4導(dǎo)通；在間隔3時(shí)，進(jìn)行第2階段，因?yàn)镾1和S4導(dǎo)通，S2和S3關(guān)斷；最后，在間隔4時(shí)，進(jìn)行第1階段，因?yàn)镾1和S2導(dǎo) 通，S3和S4關(guān)斷；
使用STS3C3F30L器件的CFFL應(yīng)用實(shí)例
本章將討論一個(gè)使用全橋拓?fù)浜蚐TS3C3F30L器件的CFFL應(yīng)用實(shí)例，實(shí)際應(yīng)用的電路示意圖與圖4完全相同，燈是一個(gè)6W熒光燈，如圖10所示。
下圖所示是STS3C3F30L器件內(nèi)部的P溝道和N溝道晶體管的波形圖。
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