SERWIS ELEKTRONIKI
SERWIS ELEKTRONIKI
SERWIS ELEKTRONIKI
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
czynnika konwersji. W uk³adzie inwertera z PZT problem ten<br />
praktycznie odpada. Bardzo wysoka dobroæ trafa PZT zapewnia<br />
praktycznie w ka¿dych warunkach przebieg sinusoidalny<br />
o nieznacznej zawartoœci harmonicznych (zniekszta³ceñ). Na<br />
schemacie z rysunku 7.2 widzimy tak¿e pêtlê synchronizacji<br />
przetwornicy LT1375. Synchronizacja odbywa siê „podharmoniczn¹”<br />
jako ¿e, nominalna czêstotliwoœæ w obwodzie trafa<br />
piezoceramicznego to 60kHz, zaœ nominalna czêstotliwoœæ kluczowania<br />
LT1375 to 0.5MHz. Na uwagê zas³uguje tak¿e zasilanie<br />
przetwornicy LT1375. Napiêcia zasilania s¹ dwa. V IN to<br />
wejœciowe, które jest kluczowane. Napiêcie zasilania struktury<br />
drivera zawiera obwód bootstrap-u. Technika ta jest dobrze<br />
znana z pracy wielu uk³adów elektronicznych, daje zasilanie<br />
przekraczaj¹ce zakres wejœciowego pozwalaj¹ce (w tym przypadku)<br />
na pewne i pe³ne w³¹czenie (nasycenie) klucza wykonawczego<br />
przetwornicy. Na szczególn¹ uwagê zas³uguje obwód<br />
„powieszony” na wyprowadzeniu V C mimo i¿, w najprostszym<br />
przypadku to kondensator pod³¹czony wzglêdem masy.<br />
Ci¹¿y na nim „nie banalne” zadanie, ustabilizowanie skomplikowanej<br />
pêtli sprzê¿enia zwrotnego. Krótkie rozwa¿anie na<br />
ten temat zawarto w kolejnym (ostatnim ju¿) podpunkcie „przeci¹gaj¹cego<br />
siê” artyku³u, który, byæ mo¿e „na szczêœcie” dobiega<br />
koñca.<br />
7.4. Praca pêtli sprzê¿enia zwrotnego w uk³adzie<br />
przetwornicy zawieraj¹cej trafo PZT<br />
W punkcie 7.1 wspomniano ju¿, i¿ opóŸnienie zwi¹zane z<br />
mechanicznym transportem energii w transformatorze PZT jest<br />
„orzechem trudnym do zgryzienia” w pracy pêtli sprzê¿enia<br />
zwrotnego. Mowa oczywiœcie o pêtli ujemnego sprzê¿enia<br />
zwrotnego stabilizuj¹cej napiêcie wyjœciowe, nie o pêtli zapewniaj¹cej<br />
oscylacje, œledz¹cej czêstotliwoœæ rezonansow¹ obwodu.<br />
Rysunek 7.3 wyodrêbnia istotne elementy tej pêtli ; odwo³uje<br />
siê do schematu z rysunku 7.2.<br />
VIN<br />
VC<br />
Kondensator<br />
kompensacji<br />
czêstotliwoœciowej<br />
500kHz PWM<br />
Przetwornica<br />
STEP-DOWN<br />
LT1375<br />
(czêstotliwoœæ<br />
kluczowania=500kHz<br />
VSW<br />
Wejœcie<br />
sprzê¿enia<br />
zwrotnego<br />
10k<br />
0.02µF<br />
60kHz HIGH VOLTAGE<br />
Transformator<br />
PZT i jego<br />
DRIVER<br />
"Noœna"=60kHz<br />
OpóŸnienie=200µs<br />
Filtr RC<br />
Sta³a czasowa=200µs<br />
"HALF WAVE" 60kHz<br />
LAMP<br />
R SENSE<br />
Rys.7.3. Wyodrêbnienie elementów maj¹cych wp³yw na<br />
charakterystykê pêtli sprzê¿enia zwrotnego<br />
„Amplitude Control Loop”.<br />
Transmitancja pêtli zdominowana jest przez dwa cz³ony opóŸniaj¹ce.<br />
OpóŸnienie spowodowane mechanicznym transportem<br />
energii w transformatorze jest rzêdu 0.2 milisekundy. Drugi cz³on<br />
opóŸniaj¹cy zwi¹zany jest z obwodem „uœredniania” pr¹du lampy.<br />
Zasada pomiaru tego pr¹du polega na prostowaniu jednopo-<br />
³ówkowym i filtracji. Choæ, mo¿na sobie wyobraziæ bardziej<br />
„wyszukany” sposób zamiany wartoœci RMS na DC, w omawianym<br />
obwodzie zastosowano najprostszy, daj¹cy jednak dobre<br />
rezultaty dziêki wspomnianej ju¿ (w p.7.1) cesze w¹skopasmo-<br />
Zasilacze lamp CCFL w uk³adach podœwietlania ekranów LCD<br />
woœci charakterystyki uk³adu zawieraj¹cego trafo PZT. Obwód<br />
„uœredniania” jest cz³onem inercyjnym pierwszego rzêdu o bardzo<br />
„czytelnej” charakterystyce amplitudowej i fazowej. Sta³a<br />
czasowa zastosowanego tu obwodu jest tak¿e równa 0.2milisekundy<br />
(10kΩ × 0.02µF). Fakt, i¿ w analizowanym obwodzie wystêpuj¹<br />
jeszcze dwie czêstotliwoœci charakterystyczne, czêstotliwoœæ<br />
rezonansu „akustycznego” w transformatorze PZT oraz czêstotliwoœæ<br />
kluczowania zasilacza kontroluj¹cego energiê dostarczan¹<br />
do lampy CCFL, niema decyduj¹cego wp³ywu dla pracy<br />
analizowanej pêtli. Obie czêstotliwoœci s¹ stosunkowo wysokie<br />
(odpowiednio 60kHz i 500kHz) i czyni¹ w istocie uk³ad, jakoby<br />
by³ spróbkowany ww. czêstotliwoœciami.<br />
Najprostsze podejœcie do ustabilizowania pêtli pokazanej na<br />
rysunku 7.3 to drastyczne ograniczenie pasma czêstotliwoœci w<br />
zamkniêtej pêtli. Próba w³¹czenia uk³adu bez kompensacji ujawnia,<br />
i¿ chce on oscylowaæ na czêstotliwoœci ok. 2.3kHz. Ograniczenie<br />
pasma musi byæ na tyle skuteczne, aby uk³ad „nie mia³<br />
si³y” (wzmocnienia) wzbudziæ siê na tej czêstotliwoœci. Obwód<br />
na rysunku 7.2 czyni to przez umieszczenie odpowiednio du¿ej<br />
pojemnoœci na wyprowadzeniu V C regulatora LT1375. To w istocie<br />
kompensacja „dominuj¹cym biegunem”, najprostsza, lecz najmniej<br />
optymalna. Uk³ad tak skompensowany pracuje poprawnie,<br />
aczkolwiek wymaga a¿ 25ms do ustabilizowania przebiegów<br />
od momentu w³¹czenia. Przepiêcia nie s¹ znaczne, a obwód<br />
z trafem PZT ma³o na nie wra¿liwy. Wy¿ej podana dynamika,<br />
nie pozwala jednak na regulacjê jasnoœci lampy metod¹ PWM.<br />
Jak rozwa¿ano ju¿ w wy¿ej, regulacja taka musi odbywaæ siê z<br />
czêstotliwoœci¹ co najmniej 100Hz, a dynamika pêtli musi byæ<br />
szybka (wzglêdem tej czêstotliwoœci). Jeœli nawet nad¹¿a, lecz<br />
czas startu (ustabilizowania przebiegów) jest znaczny wzglêdem<br />
okresu repetycji, uk³ad wykazuje b. kiepsk¹ „line regulation”<br />
(stabilizacja wzglêdem napiêcia wejœciowego). Jest to spowodowane<br />
faktem, i¿ w fazie startu (dok³adniej,w tzw. fazie „slew” –<br />
narastania przebiegów) uk³ad jest poza regulacj¹ pêtli.<br />
Bardzo prosty zabieg (pokazany na rysunku 7.2 lini¹ przerywan¹)<br />
bardzo wydatnie poprawia dynamikê omawianej pêtli regulacji.<br />
Zastosowanie dodatkowego cz³onu RC w obwodzie kompensacji<br />
wzmacniacza b³êdu (uk³adu LT1375) lokuje „zero” do<br />
charakterystyki pêtli feedback-u, pozwala tak¿e na zmniejszenie<br />
pojemnoœci podwieszonej na wyprowadzeniu V C o niemal¿e rz¹d<br />
wielkoœci. Uk³ad pozosta³ stabilny. Jego dynamika skutkuje 20to<br />
krotnym skróceniem czasu „ustabilizowania przebiegów” (z<br />
25 ms do 1.2 ms). Taki uk³ad zasilacza lampy CCFL pozwala ju¿<br />
na regulacjê metod¹ PWM (przez w³¹czania-wy³¹czanie lampy<br />
z czêstotliwoœci¹ niezauwa¿aln¹ dla oka).<br />
W artykule omówiono budowê zasilacza lampy fluorescencyjnej<br />
w typowej aplikacji podœwietlania ekranu LCD. Omówiono<br />
nie tylko schemat i dzia³anie uk³adu, lecz tak¿e istotne problemy<br />
zwi¹zane z konstrukcj¹ zasilacza, jego optymalizacj¹ pod<br />
wzglêdem sprawnoœci, wielkoœci i zak³óceñ. Podstawow¹ przes³ank¹<br />
konstrukcji zasilacza jest poradzenie sobie z k³opotliw¹ charakterystyk¹<br />
lampy CCFL. Omówienie charakterystyki lampy pominiêto,<br />
odwo³uj¹c siê do wspomnianego ju¿ we wstêpie artyku³u<br />
„Przetwornice lamp fluorescencyjnych”. Cztery zaprezentowane<br />
rodziny zasilaczy cechuje podobne podejœcie do problemu. Pi¹te<br />
jest zupe³nie nowatorskie. Opisane schematy wraz z mutacjami<br />
powinny pokryæ wiêkszoœæ praktycznie spotkanych rozwi¹zañ nie<br />
tylko w komputerach, monitorach i odbiornikach OTV, lecz tak¿e<br />
wielu mniej typowych urz¹dzeniach, a wykorzystuj¹cych jako<br />
wyœwietlacz ciek³okrystaliczny ekran LCD. }<br />
<strong>SERWIS</strong> <strong>ELEKTRONIKI</strong> 5/2007 13
Change language