单片机CCFL控制器改善大屏幕LCD TV图像

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:365

单片机ccfl

　　虽然lcd背光有多种方式，例如led、el、ccfl等，但对于大尺寸lcd屏来说，由于ccfl发光效率高而成为主流背光光源。传统的lcd屏主要用于笔记本电脑或台式电脑，背光组件在有一定亮度的前提下，还要尺寸小和重量轻等，大多采用侧面背光方式（ccfl灯管安装在屏的二边或四周，通过导光板将光漫射到整个屏幕后面）；而lcd tv特别是大尺寸lcd tv，由于对显示亮度（450cd/m2）、视角广角（170°）、图像对比度（500：1）等有更高的要求，因而需要采用光源利用率更高的垂直背光技术。

　　1 垂直背光

垂直背光，顾名思义，是将ccfl灯管直接安装在lcd屏后面，并利用全反射膜将发散到其他方向的光线反射到屏幕发光面，以提高光源到利用率。虽然垂直背光解决了大屏幕lcd tv的亮度、视角广度等问题，但由于主要是靠增加灯管数目实现的，灯管数目从几只到几十只不等，因而存在以下问题：

　　1）均匀度较低，这主要是因为灯管数目较多所致，结果使屏幕出现明暗条纹，如果各灯管亮度不一致，现象更明显。

　　2）屏幕色差，灯管数目多虽然提升了亮度和辉度，但也使背光组件的发热量增大，而液晶分子由于对温度敏感度高，易造成高温下屏幕色彩异常；除此之外，ccfl灯管本身在高温下的寿命也会缩短。

有鉴于此，设计ccfl逆变电源时需要仔细控制每只灯管的电流，以保证亮度一致，在灯管确定的情况下尽量提高逆变电源的转换效率以减小发热量。

　　2 多路ccfl控制器

为了降低成本，一些ccfl逆变电源采用图1所示的方案。它对于灯管数目较少且采用侧面背光方式的小屏幕lcd不失为一种低成本、小尺寸优选方案，通过导光极的漫射作用可消除灯管亮度不一致的缺陷，由于灯管少（2～4只），全桥电路中流过mosfet的电流也不太大，对变换器效率影响也小。

　　对于大尺寸lcd tv，为了增加亮度，提高对比度，灯管数量大大增加，有时可能达到30多只，如果采用上述电路，每只灯管的亮度难以通过外部参数控制，会出现严重的条纹干扰现象。不仅如此，由于此时桥路电流很大，将使导通损耗（i2×ron）随着灯管数量而急剧增大，比如16只灯管的导通损耗将是2只灯管的64倍；灯管为32只时，其损耗将为2只灯管的256倍，为单只灯管的1024倍，导致严重的发现现象，使背光组件的温度急剧上升，会引起lcd色彩异常，还会导致ccfl灯管寿命缩短。当然可以采用多个1拖2或1拖4的方案来大大减轻发热量，但条纹干扰仍然存在，而且由于每个电源模块的差异，还将引入块状干扰。

　　3 单片多路ccfl控制器

　　针对上述问题，dallas/maxim公司推出了ds3998型高密度单片ccfl控制器，它集成了8个ccfl控制器，分别对8只ccfl灯管的电流进行监控，使8只灯管的电流基本一致，从而实现亮度均匀控制，消除屏幕条纹现象。如图2所示，由于每只灯管有独立的驱动和控制回路，从而避免了图1所示电路因其中一只发生故障而导致多只灯管不亮，便于快速维修；另外，由于每个推挽电路仅驱动一只灯管，流过的电流小，mosfet的导通损耗很小，也避免了发热问题，而成本仅稍微增加（一对小功率mosfet）。ds3998不仅很好地解决了背光源亮度的均匀性和发热问题，还带来以下额外好处：

　　1）通道相位控制技术降低ac/dc的电流冲击

与图1所示方案或多个独立控制的逆变电源不同，集成了通道相位控制功能，如图3所示，每个通道的mosfet栅极导通时间在8个通道间平均分配，降低了冲击电流并简化了ac/dc的设计要求，减小发热元件的散热面积，缩小体积，降低电源成本。

　　2）e2prom寄存器与2线串行接口

ds3988采用标准的2线串行接口与片内的e2prom配置寄存器及用户存储区进行通信。配置寄存器包括4个软启动特片寄存器与2个控制寄存器（cr1/2），使用户可以自定义ds3988的参数，如软启动斜率、灯管与调光频率源、故障监测选项及通道使能/禁用。8字节非易失的用户存储区用来存储产品数据，如日期编码、序列号或产品标识号，这为产品生产调试或维护带来极大方便。

　　3）通过简单的级联支持更多的灯管控制

ds3998的灯