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.
Zasilacze lamp CCFL w uk³adach podœwietlania ekranów LCD<br />
3.3.2 Opis dzia³ania obwodów struktury<br />
uk³adu scalonego<br />
Istot¹ pracy stopnia kluczuj¹cego uk³adu (dotyczy zarówno<br />
przetwornicy „buck-CCFL” jak i „Bias-LCD”) jest, i¿ wspó³czynnik<br />
wype³nienia kluczowania kontrolowany jest raczej w<br />
oparciu o pr¹d klucza ani¿eli w oparciu o wartoœæ napiêcia<br />
wyjœciowego (które jest parametrem poœrednim i nie kontrolowanym).<br />
Parametr kontrolowany, pr¹d lampy (w konfiguracji<br />
lampy „uziemionej”) lub pr¹d strony pierwotnej obwodu Royer-a<br />
(w konfiguracji lampy „p³ywaj¹cej”) tak¿e, tylko poœrednio<br />
wp³ywa na pracê pêtli pr¹dowej. „Timing” kluczowania<br />
wyznacza wewnêtrzny oscylator, klucz jest w³¹czany na pocz¹tku<br />
ka¿dego cyklu oscylatora 200 kHz. Wy³¹czany jest, gdy<br />
(jego) pr¹d osi¹gnie wartoœæ ustalon¹ przez obwody napiêciowej<br />
pêtli sprzê¿enia zwrotnego. Uwagi wy¿ej wypowiedziane<br />
dotycz¹ obu przetwornic, które dalej bêdziemy oznaczali skrótami<br />
CCFL i LCD zgodnie z koncepcj¹ oznaczania nó¿ek uk³adu<br />
scalonego; trzeci¹ przetwornic¹ jest „Royer”, lecz to obwód<br />
wykonany na elementach dyskretnych.<br />
Przetwornica DC-AC typu Royer-a pracuje asynchronicznie<br />
wzglêdem dwu pierwszych. Po¿¹dany jest jednak taki dobór<br />
wartoœci elementów, aby by³a to czêstotliwoœæ zbli¿ona do<br />
po³owy narzuconej przez oscylator uk³adu scalonego. Niewielka<br />
wartoœæ indukcyjnoœci zasilania (L2 na rysunkach 3.4 a i b)<br />
sprzyja zjawisku prowadz¹cemu do synchronizacji Royer-a<br />
(nale¿y mieæ na uwadze, i¿ jest to zjawisko po¿¹dane, nie wymagane<br />
dla poprawnej pracy inwertera). Obwodami wspólnymi<br />
dla obu przetwornic s¹ tak¿e (oprócz wspomnianego ju¿<br />
oscylatora) : blok napiêcia referencyjnego 2.4V, uk³ady kontroli<br />
napiêcia zasilania (UVLO Under Voltage Lock Out), obwody<br />
zabezpieczenia termicznego oraz logika wy³¹czaj¹ca sterownik<br />
(Shutdown).<br />
Wspóln¹ dla obu przetwornic jest tak¿e idea „antynasyceniowa”<br />
obu kluczy. Utrzymanie klucza na granicy nasycenia<br />
jest najbardziej optymalne dla dynamicznych strat energii w<br />
nim wydzielanej. Kluczem przetwornicy „CCFL” jest Q1, przetwornicy<br />
„LCD” Q2 (rysunek 3.3). Pierwszy z nich umo¿liwia<br />
pracê z pr¹dem do 1.25A, drugi (LCD) do po³owy tej wartoœci<br />
0.625A.<br />
3.3.2.1 Obwody programowania pr¹du lampy<br />
CCFL<br />
Obwód tu opisywany dotyczy przetwornicy „CCFL”. To najbardziej<br />
nowatorski fragment uk³adu scalonego. Zastêpuje on<br />
tradycyjny obwód sprzê¿enia zwrotnego ze wzmacniaczem b³êdu.<br />
Podejœcie „tradycyjne” polega na konwersji (zmiennego)<br />
pr¹du p³yn¹cego w lampie na napiêcie sta³e, które jest parametrem<br />
kontrolowanym w obrêbie wzmacniacza b³êdu. Tak utworzona<br />
pêtla sprzê¿enia zwrotnego zawiera kilka sta³ych czasowych<br />
(cz³onów inercyjnych). Dla jej ustabilizowania trzeba<br />
„przeci¹æ” (tzw. crossover frequency) na stosunkowo niskiej<br />
czêstotliwoœci, co nie pozwala (w niektórych aplikacjach) na<br />
„nale¿yt¹ dynamikê” zasilacza. Problem stabilnoœci i „szybkoœci”<br />
pêtli poruszaliœmy w punkcie 2.3, przyjrzymy jej siê tak¿e<br />
bli¿ej w dalszej czêœci artyku³u, punkt 3.3.2.2 i 3.3.2.3.<br />
Rozwi¹zanie zastosowane w LT1182/1183 (wraz z koncepcj¹<br />
zasilacza current mode) daje znacznie lepsze „osi¹gi” pod tym<br />
wzglêdem. Wejœciem bloku programowania pr¹du lampy jest<br />
8 <strong>SERWIS</strong> <strong>ELEKTRONIKI</strong> 2/2007<br />
wyprowadzenie I CCFL (n.2). Napiêcie tego wyprowadzenia utrzymywane<br />
jest (przez obwód lokalnego sprzê¿enia zwrotnego ;<br />
wzmacniacz operacyjny oznaczony na rysunku 3.3 CCFL) na<br />
poziomie 0.45V. „Akceptuje” zaœ pr¹d (wp³ywaj¹cy) z zakresu<br />
0÷100µA. Opisywany blok dokonuje nastêpuj¹cej konwersji tego<br />
pr¹du. Z uwagi na du¿¹ impedancjê wejœcia WO CCFL pr¹d ten w<br />
ca³oœci p³ynie w obwodzie kolektora tranzystora Q3.<br />
Na schemacie blokowym (rys.3.3) przy tranzystorach zaznaczono<br />
„mno¿nik” „× N”. To stosunek powierzchni emiterów<br />
„sprzê¿onych” wzajemnie tranzystorów. Ta technika nie<br />
jest znana w dziedzinie konstrukcji uk³adów dyskretnych. Jest<br />
zaœ powszechnie stosowana w projektach uk³adów scalonych.<br />
Trudno wykonaæ tranzystor o œciœle zadanych parametrach,<br />
zaœ wzajemne dopasowanie tranzystorów „s¹siednich” jest niemal<br />
perfekcyjne. U³atwia to konstrukcje typu „lustro pr¹dowe”<br />
szeroko w strukturach scalonych stosowane. „Zbawienn¹” cech¹<br />
konstrukcji uk³adów scalonych jest tak¿e niemal dok³adnie<br />
powtarzalna charakterystyka wejœciowa (baza-emiter) „s¹siednich”<br />
tranzystorów. Na tej zasadzie dzia³a lustro pr¹dowe utworzone<br />
z tranzystorów Q3 i Q4. Napiêcie baz jest wspólne (wytwarzane<br />
w obwodzie lokalnego sprzê¿enia zwrotnego WO C-<br />
CFL), zaœ stosunek powierzchni emiterów jest jak 5/2 (mno¿niki<br />
na rys.3.3 odnosz¹ siê wzglêdem tranzystora Q5, „×1”). W ten<br />
sposób tranzystory Q4-Q3 tworz¹ „lustro powiêkszaj¹ce”. Pr¹d<br />
kolektora Q4 „odbija siê” od nastêpnego lustra, utworzonego z<br />
tranzystorów Q5-Q6. To tak¿e „lustro powiêkszaj¹ce” o stosunku<br />
2:1.<br />
W ten sposób, pr¹d programuj¹cy (I CCFL) z zakresu<br />
0÷100µA przek³ada siê na 5-cio krotnie wiêkszy (z zakresu<br />
0÷500µA) pr¹d wyprowadzenia CCFL-VC. CCFL-VC<br />
jest g³ównym wêz³em pêtli sprzê¿enia zwrotnego. Pr¹d<br />
generowany przez obwód kolektora Q6 musi byæ w stanie<br />
ustalonym zbilansowany przez inne obwody. Przez które?<br />
Zale¿y to od konfiguracji pracy uk³adu, z lamp¹ „uziemion¹”<br />
lub „p³ywaj¹c¹”, i bêdzie przedmiotem dalszego<br />
opisu. Równoczeœnie, na wyprowadzeniu CCFL-VC dokonywana<br />
jest kompensacja czêstotliwoœciowa ca³ej pêtli (napiêciowej)<br />
sprzê¿enia zwrotnego w obrêbie przetwornicy<br />
CCFL. Zwykle wystarcza jeden kondensator-ek pod³¹czony<br />
wzglêdem masy. Kondensator ten pe³ni równoczeœnie<br />
dwie funkcje, wspomnianej kompensacji charakterystyki<br />
dynamicznej oraz funkcjê uœredniania (przetwarzania wartoœci<br />
RMS pr¹du lampy za sta³¹ wartoœæ napiêcia). Integracja<br />
tych dwu funkcji (w jednym kondensatorze) jest w³aœnie<br />
przyczyn¹ uproszczenia charakterystyki pêtli, i pozwala<br />
na „lepsz¹” jej optymalizacjê. Powiedziano ju¿, i¿ obwody<br />
zbilansowania pr¹dów w wêŸle CCFL-VC zale¿¹ od aplikacji<br />
(lampa uziemiona lub p³ywaj¹ca). Zacznijmy od konfiguracji<br />
lampy „uziemionej”.<br />
3.3.2.2 Obwód sprzê¿enia zwrotnego w konfiguracji<br />
lampy „umasionej”<br />
Uziemiony koniec lampy nale¿y pod³¹czyæ do wyprowadzenia<br />
DIO (n.3). Na tej nó¿ce „wisz¹” dwie przeciwnie skierowane diody.<br />
Jedna „³atwo rozpoznawalna” D1, druga trudniej, to tranzystor Q7.<br />
Te dwie diody to odpowiedniki diod dyskretnych obecnych na ka¿dym<br />
z dotychczas prezentowanych schematów, np. rys.2.2, 2.8, 2.10,<br />
3.2. Nie ma zaœ rezystora „próbkuj¹cego” wartoœæ pr¹du lampy. Za<br />
to, obwód z kolejnym Ÿród³em pr¹dowym. Brak rezystora R S jest dal-
Change language