背光灯板驱动电路的形式分析

根据驱动电路形式，液晶彩电的背光灯板电路主要有以下几种结构，下面分别进行分析。

1.罗耶驱动电路

图1-4是罗耶结构的基本电路，也称为自激式推挽多谐振荡器。它是利用开关晶体管和变压器铁心的磁通饱和来进行自激振荡，从而实现开关管“开/关”转换的直流变换器，它由美国人罗耶（G.H.Royer）在1955年首先发明和设计，故又称“罗耶（Royer）变换器”。这种结构在早期液晶彩电背光灯板中应用较多。罗耶结构的驱动电路和常见的振荡与控制集成电路BIT3101A、BIT3102A、FP1451、BA9741等配合使用，即可组成一个具有亮度调整和保护功能的背光灯板电路。

图1-4 罗耶结构的基本电路

罗耶结构为自振荡形式，受元器件参数偏差的影响，不易实现严格的灯频和灯电流控制，而这两者都会影响灯的亮度。尽管如此，罗耶结构由于结构简单，技术成熟，且具有价格上的优势，因此，在液晶彩电中应用比较广泛。

图中，变压器由3个绕组构成。其中，两推挽管V1、V2的C极之间的绕组（L1+L2）为一次绕组（又称C极绕组），CCFL两端的绕组（L4）叫二次绕组，V1、V2的B极之间的绕组（L3）为反馈绕组（又称B极绕组）。一次电路中，L为变压器T的中心抽头提供一个高交流输入阻抗，R为V1、V2提供B极直流偏置，同时也决定了V1、V2的C极电流大小，而变压器T二次侧的电流值与V1、V2的C极电流有关，决定流经CCFL的二次电流的大小。

由于开关管V1、V2的性能不可能绝对一致，所以，在接通电源的瞬间，VCC向开关管V1、V2的B极注入的电流也不可能绝对平衡，流经两开关管C极的电流也不可能完全一致。设i₁>i₂，则变压器的磁通大小与方向由i₁决定，而磁通的变化在反馈绕组上将引起感应电动势。感应电动势极性在图中反馈绕组L3的“·”端为负。

由于反馈绕组的感应电动势使V2的B极电位下降，V1的B极电位上升，从而对V2形成负反馈，使V2的C极电流i₂越来越小；对V1形成正反馈，使V1的C极电流i₁越来越大。合成磁通增大，磁通的变化及感应电动势的相互作用使V1饱和导通、V2截止。此时，磁通达到最大值，而与磁通变化率呈正比的感应电动势为零。

反馈绕组上感应电动势的消失使V1的B极电位下降，V1的C极电流也下降，电流的变化率反向，引起磁通的变化率反向，从而导致绕组的感应电动势反向，即反馈绕组的“·”端为正，这样引起V2的B极电位上升，V1的电位下降，从而对V1形成负反馈，使V1的C极电流i₁越来越小；对V2形成正反馈，使V2的C极电流i₂越来越大。合成磁通增大，磁通的变化及感应电动势的相互作用使V2饱和导通、V1截止，此时，磁通达到最大值，而与磁通变化率呈正比的感应电动势为零。

上述两种过程不断循环，从而在变压器的二次侧形成振荡，而谐振电容C1的存在使振荡电路按照特定的频率进行简谐振荡。

在变压器T的二次侧，变压器的二次绕组L4与电容C2、CCFL的等效电阻构成一个谐振电路。在CCFL被电离之前，阻抗是无穷大的，因为空载谐振电路具有高Q（功率因数）值，它可以在灯管上产生非常高的电压，实现启动，当CCFL启动后，CCFL基本上是一个电阻型阻抗，因此，通过限制并维持通过CCFL的电流，可使CCFL在一定的电流作用下工作并产生相应的压降。

2.推挽驱动电路

推挽驱动电路如图1-5所示，推挽驱动器只有两只N沟道MOSFET（开关管），将升压变压器的中性接头接在VCC正电源，在驱动控制电路的推动下，两只MOSFET交替工作，输出端得到交流电压。该驱动电路简单，由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。

图1-5 推挽驱动电路示意图

推挽驱动电路的最大缺点是要求背光灯板直流电源电压的范围小于2∶1。否则，当直流电源电压处于高端时，由于交流波形的高振幅因数，系统的效率会降低。这使推挽结构不适用于便携式计算机，但对于液晶彩电非常理想，因为背光灯板直流电源电压通常会稳定在±20%以内。(www.xing528.com)

电路工作时，在振荡与控制集成电路的控制下，推挽电路中两只开关管V1和V2交替导通，在一次绕组L1和L2两端分别形成相位相反的交流电压。改变输入到V1、V2开关脉冲的占空比，可以改变V1、V2的导通与截止时间，从而改变了变压器的储能，也就改变了输出的电压值。需要注意的是，当V1和V2同时导通时，相当于变压器一次绕组短路，因此应避免两只开关管同时导通。

3.全桥驱动电路

全桥结构最适合于直流电源电压范围非常宽的应用，这就是几乎所有便携式计算机都采用全桥结构的原因。在便携式计算机中，背光灯板的直流电源直接来自系统的主直流电源，其变化范围通常在7（低电池电压）～21V（交流适配器），另外，全桥结构在液晶彩电、液晶显示器中也有较多的应用。

全桥驱动电路一般采用4只场效应晶体管或4只晶体管构成，根据场效应晶体管或晶体管的类型不同，全桥驱动电路有多种形式，图1-6是采用4只N沟道场效应晶体管的驱动电路形式。

电路工作时，在振荡与控制集成电路的控制下，使V1、V4同时导通，V2、V3同时导通，且V1、V4导通时，V2、V3截止，也就是说，V1、V4与V2、V3是交替导通的，使变压器一次侧形成交流电压，改变开关脉冲的占空比，就可以改变V1、V4和V2、V3的导通与截止时间，从而改变了变压器的储能，也就改变了输出的电压值。

图1-6 采用4只N沟道场效应晶体管的全桥驱动电路示意图

需要注意的是，如果V1、V4与V2、V3的导通时间不对称，则变压器一次侧的交流电压中将含有直流分量，会在变压器二次侧产生很大的直流分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生。也可以在一次回路串联一个电容，以阻断直流电流。

图1-7是采用两只N沟道场效应晶体管和两只P沟道场效应晶体管的驱动电路形式。电路工作时，在振荡与控制集成电路的控制下，使V4、V1同时导通，V2、V3同时导通，且V4、V1导通时，V2、V3截止，也就是说，V4、V1与V2、V3是交替导通的，使变压器一次侧形成交流电压。

图1-7 采用两只N沟道和两只P沟道场效应晶体管的全桥驱动电路示意图

4.半桥驱动电路

与全桥驱动电路相比，半桥驱动电路最大的优点是每个通道减少了两只MOSFET，电路结构如图1-8所示。但是，它需要更高匝数比的变压器，这会增加变压器的成本。

电路工作时，在振荡与控制集成电路的控制下，从vg1、vg2端输出开关脉冲，控制V1与V2交替导通，使变压器一次侧形成交流电压。改变开关脉冲的占空比，就可以改变V1、V2的导通与截止时间，从而改变了变压器的储能，也就改变了输出的电压值。

图1-8 半桥驱动电路示意图