DS3984/DS3988變壓器匝數(shù)比的選擇

摘要：DS3984和DS3988是多通道的冷陰極熒光燈(CCFL)控制器。使用DS3984和DS3988優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵參數(shù)是變壓器匝數(shù)比的選擇。本應(yīng)用筆記介紹了變壓器匝數(shù)比因不同的CCFL燈管和直流電源的變化情況，并提供了一個(gè)快速查找表格，幫助用戶選擇最合適的變壓器匝數(shù)比。

DS3984和DS3988是多通道的冷陰極熒光燈(CCFL)控制器。這些控制器采用推挽式驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，可將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成為驅(qū)動(dòng)CCFL燈管所需的高壓交流波形。圖1給出了這種驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的示意圖。


圖1. DS3984/DS3988 CCFL驅(qū)動(dòng)示意圖

控制器的每一個(gè)通道驅(qū)動(dòng)兩個(gè)邏輯電平控制的n溝道MOSFET，這兩個(gè)MOSFET分別連接在升壓變壓器初級(jí)的兩端和地之間。變壓器初級(jí)線圈的中心抽頭接直流電源?？刂破鬏喠鞔蜷_(kāi)兩個(gè)MOSFET，從而在變壓器次級(jí)產(chǎn)生一個(gè)高壓交流波形。

在推挽式驅(qū)動(dòng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是正確選擇變壓器匝數(shù)比。對(duì)于給定的燈管工作電流，變壓器匝數(shù)比與CCFL燈管電壓成正比，與直流電源電壓成反比，如下式：

燈管工作電壓 α 變壓器匝數(shù)比 × 直流電源電壓

對(duì)于給定的直流電壓，較高的CCFL燈管工作電壓需要較大的變壓器匝數(shù)比。對(duì)于特定的CCFL燈管，較高的直流電壓需要較小的變壓器匝數(shù)比。CCFL燈管的工作電壓與燈管直徑、長(zhǎng)度等因素有關(guān)。燈管直徑越小、燈管越長(zhǎng)，所需要的工作電壓越高。

沒(méi)有一個(gè)精確的公式可以用來(lái)計(jì)算變壓器匝數(shù)比。表1列舉了一些不同CCFL燈管所需的變壓器匝數(shù)比的經(jīng)驗(yàn)值。從表中可以看出，變壓器匝數(shù)比隨著直流電壓的升高而減小，隨著CCFL燈管工作電壓的減小而減小。

表1. 不同CCFL燈管對(duì)應(yīng)的變壓器匝數(shù)比

Nominal DC Supply Voltage1	Lamp 1 2.4mm x 438mm 830 ~ 890 VRMS2	Lamp 2 2.2mm x 258mm 540 ~ 600 VRMS2	Lamp 3 2.0mm x 218mm 440 ~ 490 VRMS2
5V	80:1	70:1	65:1
6V	75:1	65:1	60:1
7V	70:1	60:1	55:1
8V	65:1	65:1	50:1
9V	60:1	50:1	45:1
10V	55:1	45:1	40:1
11V	50:1	40:1	36:1
12V	45:1	36:1	32:1
13V	40:1	32:1	30:1
14V	38:1	30:1	28:1
15V	36:1	28:1	26:1
16V	34:1	26:1	25:1
17V	32:1	25:1	24:1
18V	30:1	24:1	23:1
19V	29:1	23:1	22:1
20V	28:1	22:1	21:1
21V	27:1	21:1	20:1
22V	26:1	20:1	19:1
23V	25:1	19:1	18:1
24V	24:1	18:1	17:1

注：
1. 假設(shè)電壓波動(dòng)為±10%。
2.燈管在5mARMS工作電流下的工作電壓。

用戶可以參考表1，選擇合適的匝數(shù)比。例如，當(dāng)電源電壓為24V時(shí)，為驅(qū)動(dòng)額定工作電壓為800V的CCFL燈管，首先參考表1中一個(gè)相似的燈管選擇變壓器匝數(shù)比。表1所列的2.4mm x 438mm的燈管和此目標(biāo)燈管最接近，可以選擇24:1的匝數(shù)比。為滿足燈管要求，控制器能夠自動(dòng)調(diào)整，因此，實(shí)際匝數(shù)比允許±15%的波動(dòng)。

設(shè)計(jì)技巧：在估算變壓器匝數(shù)比時(shí)，通常建議選擇稍大一些的匝數(shù)比。當(dāng)變壓器匝數(shù)比稍大時(shí)，控制器會(huì)通過(guò)減小MOSFET占空比進(jìn)行調(diào)整；但當(dāng)變壓器匝數(shù)比太低時(shí)，燈管可能會(huì)無(wú)法啟動(dòng)。 一旦選定了變壓器匝數(shù)比，就要在工作電壓范圍和溫度范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)燈管進(jìn)行測(cè)試。應(yīng)該測(cè)量MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)引腳(GA和GB)的占空比。如果燈管和變壓器設(shè)計(jì)吻合，占空比應(yīng)該在25%到35%范圍內(nèi)。

定義：變壓器匝數(shù)比
本應(yīng)用筆記對(duì)變壓器匝數(shù)比的定義為：次級(jí)線圈圈數(shù)和兩個(gè)初級(jí)線圈圈數(shù)之和的比值。例如，一個(gè)50:1的變壓器可能由2100圈的次級(jí)線圈和兩個(gè)21圈的初級(jí)繞組組成[2100/(21+21) = 50]。



除了變壓器匝數(shù)比，表2還列舉了其他一些重要的變壓器參數(shù)。詳細(xì)資料可以參考DS3984和DS3988的數(shù)據(jù)資料。

表2. 變壓器關(guān)鍵參數(shù)

Parameter	Test Condition	Min	Typ	Max	Unit
Frequency		40		80	kHz
Output Power				6	W
Output Current			5	8	mARMS
Primary DCR	center tap to one end		200		mΩ
Secondary DCR			500		Ω
Primary Leakage			12		μH
Secondary Leakage			185		mH
Primary Inductance			70		μH
Secondary Inductance			500		mH
Secondary Output Voltage	100ms minimum		2000		VRMS
Secondary Output Voltage	continuous		1000		VRMS