灯管的最佳供电电压波形应是正弦波,为了保证灯管工作在最佳状态(对于发光亮度及寿命是非常重要的),因此必须把功率输出级输出的方波信号变换为正弦波,这一过程简称正弦化过程,其具体处理方式有两种:一是在高压变压器高压输出端进行处理,二是在高压变压器低压输入端进行处理。目前,大多采用后一方式,而前一种方式多用于早期的背光灯驱动板中,下面分别进行介绍。
(1)输出电路正弦化处理方式
整个背光灯驱动电路可以看作是一个他激振荡器。一个振荡器输出什么波形完全取决于振荡器的输出电路特性,输出电路如果是谐振电路,输出必然是正弦波。因此,只要把高压驱动输出电路做成一个谐振电路,就可以输出正弦波。如果谐振电路的谐振频率就是振荡器的振荡频率,那么该电路就能最大限度地、高效地把能量传输给灯管。
在高压变压器的输出端和灯管连接处串联一只电容c(常称作输出电容),如图10所示。电容C和输出高压变压器输出绕组L及负载构成的等效电路如图11所示,L和电容C串联成谐振电路,谐振时电流达到最大值,此最大电流即是流过灯管的电流,也意味着功率输出的能量最大限度地输送给了灯管。由于灯管也是串联在电路中的一部分,便形成了串联谐振电路的电阻分量,所以该谐振电路是低Q值电路,即使振荡频率略有偏差,也能保证能量的有效传输。
图10在高压变压器的输出端和灯管连接处串联一只电容c
图11 电容C和输出高压变压器输出绕组L及负载构成的等效电路
【提示】电感L(即高压变压器的高压绕组)易损坏。损坏后,一定要换用参数接近的变压器,否则其性能会大幅下降,甚至不能使用。
(2)输入电路正弦化处理方式
在低压输入端正弦化处理的功率驱动电路简图如图12所示,Vl、V4为P沟道MOSFET管,V2、V3为N沟道MOSFET管,电容Cl与高压变压器Tl的初级绕组Ll串联。该功率驱动电路的4路激励脉冲如图13所示。
图12 在低压输入端正弦化处理的功率驱动电路简图
图13 4路激励脉冲
在t0-t1期间,V1、V3导通,V2、V4截止,电源经V1、C1、L1、V3形成电流回路,如图14所示。在此期间,流过L1的电流逐渐增大,Ll储能,其感应电动势为左正右负。
图14
在t1~t2期间,V1导通,V2~V4截止,流过Ll中的电流突然减小,其感应电动势极性反转,即左负右正,该电动势经V3中的阻尼、Vl及Cl形成电流回路,如图15所示。
图15
在t2~t3期间,V1、V4导通,V2、V3截止,L1与Cl谐振,Ll中储存的电能通过Vl、V4给C1充电,流过Ll的电流逐渐减小,其电流回路如图16所示。
图16
在t3-t4期间,V1~V3截止,V4导通,L1中无电流流过,如下图所示。
图17
在t4-t5期间,V2、V4导通。Vl、V3截止,电源经V4、Ll,Cl、V2形成电流回路,如图18所示,在此期间,流过Ll的电流反向,但电流值逐渐增大,Ll储能,其感应电动势为左负右正。在t5~t6期间,V4导通,V1~V3截止,流过L1中的电流突然减小,其感应电动势极性反转,即为左正右负,该电动势经Vl中的阻尼二极管、V4及Cl形成电流回路,如19图所示。
图18
图19
在t6~t7期间,V1、V4导通,V2、V3截止,L1与C1谐振,Ll中储存的电能通过V1、V4给C1充电,流过L1的电流逐渐减小,其电流回路如图20所示。
图20
在t7~t8期间,V1导通,V2~V4截止,L1中无电流流过,如图21所示。
图21