本應用筆記描述了如何對CCFL燈進行調光，以及用戶如何使用DS3881和DS3882 CCFL控制器最大限度地提高CCFL逆變器的調光比。該說明為汽車、工業(yè)和航空電子應用中的實際實施提供了指南。

介紹

DS3881和DS3882是用于冷陰極熒光燈（CCFL）的控制器，用于為汽車、工業(yè)和航空電子應用中的液晶顯示器（LCD）提供背光。這些設計系統(tǒng)通常需要較寬的調光比。例如，在汽車應用中，LCD面板必須在明亮的陽光和黑暗的隧道中易于讀取。DS3881和DS3882允許用戶創(chuàng)建調光比為300：1或更高的CCFL逆變器。

調光CCFL燈

CCFL可以使用幅度調制或脈寬調制（PWM）進行調光。在本應用筆記中，幅度調制稱為模擬調光，脈寬調制稱為數(shù)字調光。

模擬調光減少了流過燈的電流量。雖然有用，但這種技術的調光范圍非常有限。如果CCFL燈中的電流降低超過其額定標稱燈電流的三分之一，則燈開始表現(xiàn)出一些不良特性。具體來說，燈電流波形變得不平衡和不規(guī)則。如果CCFL燈的額定電流為6mA有效值，例如，將燈電流降低到約2mA以下有效值可能導致燈泡性能不佳。因此，這種基本的燈特性阻止了模擬調光技術實現(xiàn)大于約3：1的調光比。

數(shù)字突發(fā)PWM調光以人眼所能檢測到的速度打開和關閉燈。如果燈打開的時間很短（即突發(fā)），則可以達到100：1或更高的調光比。CCFL燈頻率、數(shù)字突發(fā)PWM調光頻率和最小燈導通突發(fā)周期數(shù)共同決定了可能的最大數(shù)字調光比。CCFL燈的響應時間相對較慢，約為50μs至75μs，這限制了最小突發(fā)導通時間。如果突發(fā)導通時間減少到小于燈響應時間，則燈的主動控制會受到影響。

僅靠模擬和數(shù)字調光技術都無法實現(xiàn) 300：1 的調光比。

使用DS3881和DS3882調光CCFL燈

DS3881和DS3882 CCFL控制器采用模擬和數(shù)字調光技術，獲得300：1或更高的調光比。為了實現(xiàn)這種大調光比，用戶必須使用I2C接口在軟件控制模式下操作器件，因為模擬調光功能只能通過I2C總線訪問。

在DS3881和DS3882中，數(shù)字調光可以通過內部BPWM寄存器或施加在PSYNC輸入端的外部PWM來控制。模擬調光由內部 BLC 寄存器控制。請參考DS3881和DS3882數(shù)據(jù)資料，詳細了解如何選擇和控制每種模式。

DS3881和DS3882具有兩個獨特的特性，允許用戶在突發(fā)調光周期內減少最小燈周期數(shù)。首先，可以在每個突發(fā)調光周期開始時設置軟啟動燈周期的次數(shù)，從 0 到 16 個燈周期，以 2 個燈周期為增量。此功能由內部 SSP1 至 SSP4 寄存器控制。為了最大限度地減少每個突發(fā)調光周期中的燈周期數(shù)，用戶可以通過將SSP1至SSP4中的MDC代碼設置為0h來完全消除軟啟動周期。此操作會將軟啟動配置文件設置為 0 個燈周期?；蛘?，軟啟動燈周期數(shù)可根據(jù)需要設置為 2、4、6、8、10、12、14 或 16。

用戶還可以選擇器件對燈電流進行采樣的速率。這是使用控制寄存器 0 （CR1） 中的 LSR2 和 LSR2 控制位實現(xiàn)的。燈采樣率可設置為 4、8、16 或 32 個燈頻率周期。為了最大限度地減少每個突發(fā)調光周期中的燈周期數(shù)，用戶可以將燈采樣率設置為 4 個燈頻率周期。

下面的公式可用于估計僅使用PWM數(shù)字突發(fā)調光時可能的最大調光比。

（燈頻率/調光頻率）/（# 軟啟動燈周期 + 燈周期采樣率）（公式 1）

燈泡頻率通常由系統(tǒng)標準決定，包括LCD視頻干擾問題、EMI問題或效率問題。因此，改變燈頻率以優(yōu)化系統(tǒng)調光比并不容易。為了最大化調光比，應將調光頻率降至最低。但有一個警告：將調光頻率降低到大約 100Hz 以下會導致閃爍，因為人眼開始檢測到燈的打開和關閉。

例如，考慮一個燈頻率為60kHz、突發(fā)調光頻率為100Hz的系統(tǒng)。 圖1至圖3詳細介紹了最小突發(fā)調光時的燈電流。在本例中，軟啟動設置為2個燈周期（SSP1 = 00h，SSP2 = 00h，SSP3 = 00h，SSP4 = 70h），燈樣品循環(huán)速率設置為4個燈周期（LSR0 = 0 / LSR1 = 0）。如果軟啟動減少到 0 個燈周期，則產生的最小突發(fā)將僅為 4 個燈周期。在60kHz的燈頻率下，這只能為燈提供67μs的響應時間，這對于本例中使用的燈來說是不夠的。因此，最小爆破時間增加到 6 個燈周期。

數(shù)字調光比 = （60kHz/100Hz）/（2 + 4） = 100：1（等式 2）

在圖3中，該器件的模擬調光功能用于將調光比擴展到約300：1，因為每個器件可將燈電流降低多達三分之一。

圖1.最小 PWM 突發(fā)時的燈電流。

圖2.最小 PWM 突發(fā)和標稱燈電流下的燈電流。

圖3.最小 PWM 突發(fā)和最小燈電流下的燈電流。

低調光水平下的動態(tài)光亮度變化

人眼可以檢測到超過約20%的光的相對階躍變化。在使用數(shù)字突發(fā)調光的應用中，最小突發(fā)可能只有 4 個燈周期。從 4 個燈周期上升到 5 個燈周期會導致燈亮度的階躍變化相對較大，用戶可能會看到這種變化。

如果將模擬調光與數(shù)字調光結合使用，則可以消除這種不良的亮度效應。例如，與其在相同的模擬電流水平下從4個燈周期增加到5個燈周期，不如創(chuàng)建一個中間步驟，在該步驟中，模擬燈電流在移動到5個燈周期之前增加。這種中間調整將減少燈亮度的相對變化。

審核編輯：郭婷