SERWIS ELEKTRONIKI

³ym napiêciem DC). Sygna³ sprzê¿enia zwrotnego i regulacyjny
„spotykaj¹ siê” w g³ównym wêŸle feedback-u. Dwustanowy
sygna³ PWM jest uœredniony przez sam¹ charakterystykê
pêtli sprzê¿enia zwrotnego. Konieczny jest jedynie warunek,
aby czêstotliwoœæ f PWM by³a znacznie wy¿sza od dominuj¹cego
bieguna 1/2pR 3C FB. Dla poprawnej pracy uk³adu nie jest
wymagane, aby oba sygna³y (PWM i sprzê¿enia zwrotnego, o
czêstotliwoœci równej rezonansowej obwodu Royer-a) by³y z
sob¹ zsynchronizowane. Nie musz¹ nawet byæ ze sob¹ skorelowane,
jednak jest to b. po¿¹dane.
Zakres regulacji ci¹g³ej (analogowej) ograniczony jest zjawiskiem
„thermometer effect” (patrz punkt 1.2). Mo¿na go poszerzaæ
stosuj¹c topologiê „p³ywaj¹cej” lampy oraz optymalizuj¹c
pojemnoœci paso¿ytnicze wtórnej strony zasilacza. Mimo to,
zakres regulacji ograniczony jest do 10:1, 20:1. Szerszy zakres
regulacji umo¿liwia technika „Low Frequency Dimming”. Problem
by³ ju¿ omawiany. Tu powiedzmy krótko, nawi¹zuj¹c do
rysunku 5.6c. Schemat niewiele siê ró¿ni od rysunku 5.6b, jedynie
dodatkowa dioda w szereg z R LFD. Czêstotliwoœæ sygna³u regulacyjnego
nie jest wy¿sza od pasma pêtli feedback-u. Przeciwnie,
jest ni¿sza, i pêtla musi za ni¹ nad¹¿aæ. Sygna³ regulacji LFD
(Low Frequency Dimming) sumuje siê podobnie jak w uk³adzie
z rysunku 5.6b w g³ównym wêŸle pêtli sprzê¿enia zwrotnego.
Jest on jednak na tyle silny (amplituda sygna³u i wartoœæ rezystora
R LFD), i¿ zasilacz jest tym razem wy³¹czany; obwód zrywa drgania.
Zatem, lampa „mruga”. Musi siê to odbywaæ z czêstotliwoœci¹
przekraczaj¹c¹ percepcjê wzroku, praktycznie ok. 100Hz.
Gdy zaœwieci, czyni to pe³n¹ jasnoœci¹, a wiêc efekt termometryczny
nie jest dokuczliwy.
Wspó³czynnik PWM (œwieci – nie œwieci) wyznacza zaœ
jasnoœæ podœwietlanego ekranu LCD. Technika „Low Frequency
Dimming” nie jest tak¿e pozbawiona wad. Proces startowania
lampy obarczony jest opóŸnieniem, nie jest tak¿e przyjazny
dla optymalizacji sprawnoœci przetwarzania energii elektrycznej
na œwiat³o. Charakterystyka pêtli regulacji musi byæ
zoptymalizowana; tym razem, pêtla mo¿liwie szybka. Praktycznym
efektem mo¿e byæ jedynie zabieg zmniejszenia pojemnoœci
kondensatora C FB. Na szczêœcie, jako ¿e wzmocnienie
pêtli jest teraz œciœle ustalone (brak elementu regulacyjnego
w pêtli) mo¿na teraz poszerzyæ pasmo pêtli do bezpiecznej
granicy wzbudzenia (bez dodatkowego marginesu). Nale¿y siê
spodziewaæ, i¿ konstrukcja bardziej zoptymalizowana umieœci
„jakieœ zero” w charakterystyce pêtli. Praca projektowa powa¿na,
tymczasem efekt (na schemacie) „mizerny”; dodatkowy
rezystor w szereg z C FB.
Ograniczona (do 8) iloœæ wyprowadzeñ uk³adu scalonego
UCC3972 skutkuje brakiem mo¿liwoœci prostego wy³¹czenia
sterownika. Mo¿na to zrobiæ œci¹gaj¹c (np. zewnêtrznym tranzystorem)
wyprowadzenie MODE (poni¿ej 1V). Jednak, i w
tym stanie uk³ady logiczne sterownika pozostaj¹ aktywne, i z
wyprowadzenia V BAT pobierany jest pr¹d 1.5mA. Jeœli w aplikacji
(o zasilaniu bateryjnym) jest to zbyt du¿o, mo¿na siê spodziewaæ
obwodu klucza wy³¹czaj¹cego napiêcie V DD. Przyk³adowa
aplikacja na rysunku 5.7.
Jedynymi wyprowadzeniami US pod³¹czonymi w dalszym
ci¹gu do napiêcia zasilania pozostan¹ V BAT i BUCK (s¹ to tak-
¿e jedyne wyprowadzenia które mog¹ byæ pod³¹czone do napiêcia
wy¿szego od 18V). Pr¹d p³yn¹cy w tych obwodach (w
stanie „shutdown”) jest zaniedbywalny, wykazuj¹ one wewnêtrzn¹
rezystancjê na poziomie 430kΩ.
Zasilacze lamp CCFL w uk³adach podœwietlania ekranów LCD
5V - w³¹cz
0V - wy³¹cz
22k
47k
UCC3972
6. Sprawnoœæ obwodów podœwietlania
ekranu LCD
Sprawnoœæ inwerterów DC-AC siêga (czasem przekracza)
90%. Obserwujemy walkê konstruktorów o ka¿dy 1%. Tymczasem,
lampa CCFL aczkolwiek jest najsprawniejszym przetwornikiem
energia elektryczna – œwiat³o, sprawnoœæ jej jest
na poziomie 20%. Straty œwiat³a wynikaj¹ce z przeŸroczystoœci
ekranu siêgaj¹ 90% (przechodzi zaledwie 10%). Jasnym
jest, i¿ dalsz¹ poprawê sprawnoœci obwodów podœwietlania
nale¿y upatrywaæ w unowoczeœnianiu konstrukcji lamp i samych
ekranów. Mimo to, jeœli nasuwa siê w¹tpliwoœæ, czy warto
optymalizowaæ sprawnoœæ zasilacza, nale¿y stwierdziæ. Sprawnoœæ
ka¿dego cz³onu „jest jaka jest”, i obracaj¹c siê w realnej
rzeczywistoœci nale¿y zoptymalizowaæ „wszystko co siê da”.
Ponadto, sprawnoœæ zasilacza przek³ada siê nie tylko na ¿ywotnoœæ
baterii. Ciep³o wydzielane w inwerterze DC-AC sprawia
tak¿e inne, nie mniej dokuczliwe problemy, co tak¿e w artykule
naœwietlono.
7. Dalsze perspektywy – transformator
piezoelektryczny
Na dzieñ dzisiejszy, Ÿród³o œwiat³a jakim jest lampa CCFL,
jest najbardziej optymalnym i sprawnym oœwietleniem jako
backlid ekranu LCD. Mimo to zasilacz lampy fluorescencyjnej,
jakkolwiek nie by³by zoptymalizowany, jest podzespo³em
byæ mo¿e najbardziej k³opotliwym w ca³ym monitorze, telewizorze,
komputerze, czy innym urz¹dzeniu wykorzystuj¹cym
ekran LCD. Konstrukcjê inwertera nakreœla w du¿ej mierze
k³opotliwa charakterystyka lampy. Koniecznoœæ wysokiego napiêcia
wymusza obecnoϾ transformatora w zasilaczu, i wydaje
siê, i¿ tego problemu nie da siê przeskoczyæ. Wszystkie inne
podzespo³y mo¿na zminiaturyzowaæ, scaliæ. Miniaturyzacja
transformatora prowadzi do podnoszenia czêstotliwoœci i stosowania
wysokosprawnych materia³ów magnetycznych. Podnoszenie
czêstotliwoœci ma niechybne ograniczenia wynikaj¹ce
z natury innych zjawisk, na które w artykule zwrócono
uwagê.
SERWIS ELEKTRONIKI 5/2007 9
NPN
22k
VIN:5÷25V
47k
470R
10µF
PNP
1µF
8
6
5
VDD
GND
MODE
Rys.5.7. Przyk³adowy obwód wy³¹czania zasilacza
(UCC3972/3973 nie posiada wyprowadzenia
SHUTDOWN).