大屏幕LCD背光照明的控制方案
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在本文建議的單級功率轉(zhuǎn)換器中，每個顏色LED的電流都能單獨控制。根據(jù)RGB LED的主要波長和視覺效率，可選擇 LED 陣列的顏色順序排列方向，為綠色、橙紅色、藍色、綠色……（G、R-O、B、G……），如圖1所示。藍-綠-綠-紅（BGGR）或紅-綠-綠-藍（RGGB）的系統(tǒng)配置都可以利用建議的單級功率轉(zhuǎn)換器進行配置，并對每個LED電流加以控制。
每個彩色LED的正向壓降都會因其設(shè)計條件而有差異。例如，在350mA時，典型的紅、藍、綠光LED的正向壓降分別為2.95V、3.42V和3.42V。至于其他功率LED，以FOLH702R/G/B為例，它在350mA時其RGB LED的正向壓降分別為2.2V、3.1V和3.3V。所以，假設(shè)每種采用FOLH702R/G/B顏色LED的數(shù)量為100個，那么驅(qū)動紅、綠和藍光LED的電壓應(yīng)該大于220V、310V和330V，才能獲得驅(qū)動LED所需350mA的典型電流強度。因此，如果LED采用串聯(lián)，則每種顏色LED都需要獨立的功率轉(zhuǎn)換器。圖7顯示了如何配置建議的單級功率轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動各RGB LED組別。
圖7 單級功率轉(zhuǎn)換器的電路配置
實驗及結(jié)果
實驗采用了KA3842作為CR-PWM控制器，并選擇100kHz作為感應(yīng)電路的開關(guān)頻率，其中L=900μH、Co=330μF/400Vdc、Ro=375Ω。功率器件采用FQP6N70（700V/6A）。如果交流輸入電壓設(shè)為110Vac，那么整流后直流電路線路的峰值電壓約為160Vpeak。圖8給出了MOSFET和感應(yīng)電路電流的漏極-源極電壓，水平比例為10[μs/div]及100 [V/div]、1[A/div]。
圖8 MOSFET的漏極電壓和電流（水平比例10[μs/div]）
圖9顯示了漏極電壓vds和感應(yīng)電流iL，水平比例為1[ms/div]，感應(yīng)電流呈現(xiàn)為正弦波。
圖9 MOSFET的漏極電壓和電流（水平比例1[ms/div]）
圖10和圖11顯示了線路電流、直流電路電壓和電流波形連同交流輸入電壓作為參考。交流線路電流與線路交流輸入電壓同步。最后，圖12顯示了整體系統(tǒng)效率與負載1～90W變化的關(guān)系。圖13顯示了LED電流50～500mA變化獲得的功率因數(shù)。
圖10 交流線路電壓、直流電路電壓和線路電流
圖11 交流線路電壓和線路電流波形
圖12 頻率隨負載變化的關(guān)系
圖13 交流輸入功率因數(shù)隨負載電流的變化
實驗結(jié)果表明，建議的拓樸結(jié)構(gòu)及其CR-PWM方案提供的功率因數(shù)接近0.9；在100～500mA負載電流水平的總系統(tǒng)效率接近0.85。建議的控制方法能為大屏幕LCD提供非常簡單的解決方案，實現(xiàn)良好的功率因數(shù)校正，以及高效率和低成本。此外，它無須隔離的電流感應(yīng)器來感測LED電流，只要在 MOSFET 的源端利用簡單的電流感測電阻，因此能簡化系統(tǒng)并降低成本。
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