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随着显示设备的平板化和移动设备的不断普及,CCFL背光源得到了广泛的应用,它的研究也相应的成为热门课题。由于移动、平板显示器件对于背光源驱动电路在体积、功耗上的较高要求,设计一款低功耗、外围应用元器件少,具有完善的启动、调光、保护等功能的CCFL控制芯片尤为必要。
一般情况下,针对CCFL的开关电源控制电路的设计,在诸如功耗、面积、噪声等性能上的要求并不很高。另外,由于CCFL适宜工作在特定的中等谐振频率下,控制芯片在带宽方面的要求也不高。因而,整个芯片电路设计的难点在于系统的设计,而针对具体负载特性的设计才是系统设计的关键所在。
针对CCFL灯管的高压启动、电流稳定、谐振电路、数字调光、异常保护等等问题,以及相应的电路设计方法,论文中均给出了详细的论述。本论文的写作基于电路的分析与设计、仿真优化、版图设计与验证等一个完整的流程。通过在Cadence和HSPICE环境下的模拟,最终的功能仿真与功耗分析结果符合设计要求。控制芯片的设计采用了双通道输出以增大带负载能力,用频率可调振荡器的方法产生高的灯管启动电压。输入电压范围可以达到5V-11V,工作电流20mA以下,休眠时的静态电流设置在500uA以下。设计了完善的过压、过流、欠压保护以及软启动、延迟关断功能电路。
论文分成五个方面来阐述CCFL控制芯片与应用电路的设计。第一章主要讨论背光源以及各种显示器件的背景知识,介绍了背光源的原理以及相应的驱动技术。第二章讲述CCFL的结构及工作原理,分析了高压启动的实现方法。第三章讲述电子镇流器的理论与设计,介绍了四种常用逆变电路的设计原理。第四章讲述控制IC的模块划分与相应的设计方法。第五章讲述了实际应用中灯管的反馈控制及灯管亮度一致性的问题,并给出了一个多灯管电路的实例。