摘 要：講述了CCFL燈管的調光" title="調光">調光原理，以及用戶使用DS3881和DS3882實現CCFL逆變器的最大" title="最大">最大調光比的方案，并給出了實際使用中的指導建議。
關鍵詞：CCFL? DS3881? DS3882? 冷陰極熒光燈? 調光
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??? 液晶顯示器之所以能發光，是依賴其背光系統，而產生背光的器件就是冷陰極熒光燈管(CCFL)。在全球面臨能源危機的今天，對CCFL的發光效率提出了更高的要求。
??? DS3881和DS3882是液晶顯示屏(LCD)背光用CCFL的控制芯片，可應用于汽車、工業和航空等領域。在這些應用場合，有時系統會要求調光比范圍比較寬。例如汽車里的LCD顯示屏，無論在明亮的陽光下還是在黑暗的隧道中，都應該清晰可辨。
CCFL燈管的調光
??? Maxim公司推出的DS3881/DS3882是用于汽車電子的CCFL控制器，具有EMI抑制和燈管電流過驅動模式，以便在寒冷天氣條件下快速加熱燈管。DS3881/DS3882采用推挽式驅動架構，外部只需使用n溝道MOSFET，有助于降低系統成本、提高逆變器效率。考慮到系統的安全性，DS3881/DS3882還提供了多重故障監測，可以檢測燈管開路、燈管過流、啟動故障及過壓故障。使用DS3882或將多片DS3881級聯，還可以支持多于一個燈管的應用。
??? CCFL可以使用幅度調制或脈寬調制來調光。將幅度調制稱為模擬調光，將脈寬調制稱為數字調光。模擬調光的原理是降低燈管中流過的電流。這種方法效率高但調光范圍非常有限。當CCFL燈管中的電流減少到燈管額定電流的三分之一以下時，燈管電流波形開始變得不對稱和不規則，燈管也表現出一些不良的特性。例如，如果一個CCFL燈管的額定電流值為6mA，則燈管電流降至約2mA時就會導致較差的發光效果。燈管的這種特性導致模擬調光技術不能使調光比大于3:1。
??? 數字突發PWM調光使燈管以人眼感覺不到的頻率快速點亮和熄滅。如果燈管被點亮的時間（也就是突發脈沖" title="突發脈沖">突發脈沖）很短，這種技術可以實現100:1或更高的調光比。CCFL的燈管頻率、數字突發PWM調光頻率以及每個突發脈沖所能包含的最少燈管周期，共同決定了可以實現的最大數字調光比。CCFL燈管的響應時間較長，大約50μs到75μs，因而限制了最小突發脈沖的點亮時間。如果突發脈沖的點亮時間小于燈管響應時間，對燈管的有效控制就要變差。無論模擬調光還是數字調光，都無法單獨實現300:1的調光比。DS3881和DS3882 CCFL控制芯片同時使用這兩種技術來實現300:1的調光比。
基于DS3881和DS3882實現CCFL燈管調光
??? 基于DS3881和DS3882 CCFL 控制芯片的內部設計，用戶可以制造出調光比達到300:1以上的CCFL逆變器。為了實現如此高的調光比，用戶必須使芯片處于使用I2C總線接口的軟件控制模式，因為模擬調光功能只能由I2C總線來控制。
??? DS3881和DS3882的數字調光功能可以由內部的BPWM 寄存器或加在PSYNC引腳的外部脈寬調制（PWM）信號來控制。模擬調光由內部BLC寄存器控制。圖1給出了DS3881的典型應用電路。
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??? DS3881和DS3882具有兩種獨特的功能允許用戶減少每個突發調光脈沖中的最少燈管周期數。第一個功能是可以設定每個突發調光脈沖開始時的軟起動" title="軟起動">軟起動燈管周期數目，該數值是以2為步進值、從0到16的任意值。該功能由內部的SSP1～SSP4寄存器控制。為了使每個突發調光脈沖內的燈管周期數目最少，用戶可以把SSP1～SSP4 MDC編碼設成0h， 從而清除所有的軟起動周期。如果需要，軟起動的燈管周期數目可以設定為2，4，6，8，10，12，14或16。DS3881/DS3882的第二種可以減少每個突發調光脈沖中燈管周期數目的特有功能是用戶可以選擇芯片采樣燈管電流的周期。這個功能可以通過設置控制寄存器2（CR2）的LSR0和LSR1控制位來實現。燈管采樣周期" title="采樣周期">采樣周期可以設置成4倍、8倍、16倍或32倍燈管周期。要使每個突發調光脈沖中的燈管周期數目最少，用戶可以設定燈管電流的采樣周期為燈管周期的4倍。
??? 用以下公式可以估算DS3881和DS3882單獨使用PWM數字突發調光的最大調光比：
??? (燈管頻率/調光頻率)/（軟起動燈管周期數目+燈管采樣周期中燈管周期的數目）
??? 燈管頻率通常由很多系統因素決定，例如LCD圖像干擾因素、EMI因素以及效率因素，所以不能輕易通過改變頻率來優化系統調光比。為了達到最大調光比，調光頻率應該盡量低，但低于100Hz的調光頻率會造成閃爍，人眼可以覺察出燈管的點亮和熄滅。
??? 下面通過一個實例進一步說明。對于一個燈管頻率為60kHz、突發調光頻率為100Hz的系統來說，利用DS3881和DS3882可能實現的最大調光比是多少呢？圖2、圖3、圖4給出了最小突發調光時的燈管電流波形。在本例中，軟起動被設置為2個燈管周期（SSP1=00h，SSP2=00h，SSP3=00h，SSP4=70h），燈管采樣周期被設置為4倍的燈管周期（LSR0=0/LSR1=0）。如果將軟起動減少到0倍燈管周期，則最小突發脈沖只有4個燈管周期，在60kHz的燈管頻率時，燈管響應時間只有67μs，這對本例中的燈管是不夠的。所以最小突發時間應提高到6個燈管周期：
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??? 數字調光比=(60kHz/100Hz)/(2+4)=100:1
??? 圖4中，DS3881和DS3882的模擬調光功能可將調光比提高到300:1左右，因為芯片可以將燈管電流降低至三分之一。
在低背光情況下的動態亮度變化
??? 當亮度變化超過20%時，人眼可以分辨出階梯性的變化。在使用數字突發調光時，最小突發脈沖可能只含有4個燈管周期，因此在從4個燈管周期增加到5個燈管周期時會出現較大的相對亮度變化，用戶可能會覺察出這一階梯性的燈管亮度變化。如果模擬調光和數字調光一起使用，則這種不理想的效果將會消除。如果用戶不是在維持模擬電流一定的條件下，將4個燈管周期直接增加到5個燈管周期，而是在增加到5個燈管周期之前插入一個增加模擬燈管電流的中間階段，則可以降低燈管亮度的相對變化，達到更好的效果。