SERWIS ELEKTRONIKI

du, tranzystor do tej pory w³¹czony ulega wy³¹czeniu, nasyceniu
zaœ ulega drugi z pary tranzystorów-kluczy. Symetria uk³adu
zapewnia, i¿ uk³ad oscyluje ze wspó³czynnikiem wype³nienia
bliskim 50%. Jako przetwornica DC-AC jest zasilana napiêciem
sta³ym na wejœciu, energia napiêcia zmiennego czerpana
jest z uzwojenia wtórnego transformatora. Uk³ady opisane
w kolejnych punktach artyku³u (od 2.2 do 3.4, a tak¿e p.5)
bazuj¹ na koncepcji Royer-a, jednak w szczegó³ach dzia³aj¹
odmiennie, co bêdzie podkreœlone w odpowiednich punktach
niniejszego opracowania.
2.2 Przetwornica Royer-a w zasilaczu lamp CCFL
Podstawow¹ cech¹ przetwornicy Royer-a w zasilaczu lampy
CCFL jest jej praca rezonansowa (nie do koñca zachowana,
patrz punkt 2.5). To dziêki temu osi¹gniêto du¿¹ sprawnoœæ
przetwarzania energii w samym zasilaczu jak i du¿¹ sprawnoœæ
przetwarzania energii elektrycznej na œwiat³o w lampie (patrz
wstêp do artyku³u „Przetwornice lamp fluorescencyjnych”, SE
nr 10/2006). Podstawowy schemat koncepcji uk³adu lansowanego
przez firmê Linear Technology pokazuje rysunek 2.2.
6
8
5
1k
+V IN
4.5V÷+20V
E1
E2
GND
1
VMIN=3V
5
V IN
+
C2
15pF
3kV
D3
1
LT1172
VSW 7
K
VFB 3
VC 2
2µF
2
Q1
„Royer-converter” oscyluje na czêstotliwoœci wyznaczonej
obwodem rezonansowym w kolektorach Q1-Q2. Wyznacza go
uzwojenie pierwotne transformatora wraz z do³¹czonym równolegle
kondensatorem, oraz przetransformowana pojemnoϾ
ze strony wtórnej. T¹ drog¹, poprzez zmianê obci¹¿enia, jasnoœci
œwiecenia lampy ulega zmianie czêstotliwoœæ pracy przetwornicy.
Uk³ad Royer-a zasilany jest w „swoim ogonie” (w
9
+V IN
+
LAMP
5mA MAX
7
3
C1
0.033µF
I ZAŒ
L2
300µH
I ZAŒ
10µF
4
Q2
562R
50k
Regulacja
jasnoœci
D2
Sprzê¿enie
zwrotne
Zasilacze lamp CCFL w uk³adach podœwietlania ekranów LCD
+
1µF
D1
1N4148
Rys. 2.2. „Bazowy” uk³ad zasilacza lampy CCFL pracuj¹cy
w oparciu o przetwornicê typu Royer`a
L1
10k
emiterach tranzystorów Q1-Q2) kolejn¹ przetwornic¹, typu buck.
W najprostszym przypadku mog³oby to byæ regulowane Ÿród³o
napiêcia. Ze wzglêdów sprawnoœci energetycznej, jest to uk³ad
pracuj¹cy impulsowo, oraz ma bardziej charakter Ÿród³a pr¹dowego
ani¿eli napiêciowego. Punkt pracy uk³adu, wspó³czynnik
wype³nienia jego kluczowania wyznaczony jest prac¹ pêtli ujemnego
sprzê¿enia zwrotnego. W rozwi¹zaniu bazowym zasilacza
kontrolowany jest wprost pr¹d lampy CCFT. Najprostsza aplikacja
pomiaru tego pr¹du bazuje na prostowaniu jednopo³ówkowym
i pomiarze wartoœci œredniej. Nie maj¹ znaczenia relacje
miêdzy wartoœci¹ mierzon¹, a najbardziej miarodajn¹, œredniokwadratow¹
RMS. Element regulacyjny (znów, w najprostszej
aplikacji potencjometr) dobrany jest wprost do odpowiedniego
zakresu jasnoœci, nie pr¹du, napiêcia czy mocy wydzielanej w
lampie.
O charakterystyce pêtli sprzê¿enia zwrotnego powiemy w
punkcie 2.3, tu zaœ podkreœlmy najistotniejsz¹ cechê. Oba stopnie
przetwarzania energii (kluczowania ; Royer i buck) pracuj¹
zupe³nie asynchronicznie. Nie ma to istotnego znaczenia dla
zasilania lampy CCFL, mo¿e zaœ mieæ znaczenie dla pracy innych
podzespo³ów systemu, oraz dla zak³óceñ i interferencji
promieniowanych poza system, którego zasilacz podœwietlania
ekranu jest zapewne niewielkim jedynie fragmentem.
O œrodkach zaradczych dla tego problemu nieco wiêcej informacji
w punkcie 2.5. W ramach ogólnego opisu bazowego
uk³adu z rysunku 2.2 zwrócimy uwagê na dwa szczegó³y. Wspó³czynnik
dodatniego sprzê¿enia zwrotnego w ramach przetwornicy
Royer-a powinien byæ optymalny (tzn. niezbyt silny ani
s³aby). Taki, który zapewni maksymaln¹ sprawnoœæ, brak g³êbokiego
nasycania kluczy, oraz przebiegi o ma³ej zawartoœci
harmonicznych. W obrêbie zasilacza pompuj¹cego energiê do
stopnia Royer-a preferowana jest praca uk³adu z przewodnoœci¹
ci¹g³¹ pr¹du w L2. Obecnoœæ diody D3, oczywiœcie pozwala
na zwrot energii z L2 do Ÿród³a zasilania oraz chroni
klucz (w sterowniku LT1172) przed uszkodzeniem przepiêciami
napiêcia samoindukcji L2. Kolejne punkty 1-szej czêœci artyku³u
to modyfikacje oraz dalsze szczegó³y konstrukcyjne
uk³adu bazowego z rysunku 2.2.
2.3 Problem stabilnoœci pêtli sprzê¿enia zwrotnego
Obwód zasilania lampy CCFT wymaga podczas startu wy-
¿szego napiêcia. Napiêcie na lampie roœnie zdecydowanie (kilkakrotnie).
Napiêcie na uzwojeniu wtórnym transformatora tak-
¿e, lecz nie w tak du¿ym stopniu. •le dobrana charakterystyka
pêtli stabilizacji nie musi koniecznie groziæ niestabilnoœci¹,
oscylacjami uk³adu. Mo¿na by powiedzieæ, dajmy wystarczaj¹co
du¿y kondensator ustalaj¹cy dominuj¹cy biegun charakterystyki
czêstotliwoœciowej. Szybka dynamika pêtli nie jest tu
potrzebna, a o problemie niestabilnoœci „mo¿emy zapomnieæ”.
Takie rozumowanie nie jest do koñca s³uszne. Przekompensowanie
uk³adu skutkuje przepiêciami (tzw. overshootami) w fazie
startu zasilacza. Te niekontrolowane przepiêcia maj¹ czasy
rzêdu 10-kilkunastu milisekund, zaœ w amplitudzie siêgaj¹ 100%
amplitudy w stanie ustalonym. Nak³adaj¹c siê (w fazie startu)
na przepiêcia zwi¹zane z brakiem obci¹¿enia, nie u³atwiaj¹ startu
(zap³onu), stwarzaj¹ zaœ realne zagro¿enie dla transformatora.
Materia³y firmy Linear Technology bogato dokumentuj¹ to
zjawisko oscylogramami, a tak¿e zdjêciem uszkodzonego w
ten sposób transformatora. Z oczywistych powodów nie pre-
SERWIS ELEKTRONIKI 1/2007 7