DS3984/DS3988变压器匝数比的选择
2009-01-15
作者：美信公司
DS3984和DS3988是多通道的冷阴极荧光灯(CCFL)控制器。这些控制器采用推挽式驱动架构，可将直流电源电压转换成为驱动CCFL灯管所需的高压交流波形。图1给出了这种驱动架构的示意图。
图1. DS3984/DS3988 CCFL驱动示意图
控制器的每一个通道驱动两个逻辑电平控制的N沟道MOSFET，这两个MOSFET分别连接在升压变压器初级的两端和地之间。变压器初级线圈的中心抽头接直流电源。控制器轮流打开两个MOSFET，从而在变压器次级产生一个高压交流波形。
在推挽式驱动架构设计中，设计的关键是正确选择变压器匝数比。对于给定的灯管工作电流，变压器匝数比与CCFL灯管电压成正比，与直流电源电压成反比，如下式：
对于给定的直流电压，较高的CCFL灯管工作电压需要较大的变压器匝数比。对于特定的CCFL灯管，较高的直流电压需要较小的变压器匝数比。CCFL灯管的工作电压与灯管直径、长度等因素有关。灯管直径越小、灯管越长，所需要的工作电压越高。
没有一个精确的公式可以用来计算变压器匝数比。表1列举了一些不同CCFL灯管所需的变压器匝数比的经验值。从表中可以看出，变压器匝数比随着直流电压的升高而减小，随着CCFL灯管工作电压的减小而减小。
表1. 不同CCFL灯管对应的变压器匝数比
| Nominal DC Supply Voltage2 |
Lamp 1 2.4mm x 438mm 830 ~ 890 Vrms1 |
Lamp 2 2.2mm x 258mm 540 ~ 600 Vrms1 |
Lamp 3 2.0mm x 218mm 440 ~ 490 Vrms1 |
| 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. 灯管在5mArms工作电流下的工作电压
2. 假设电压波动为±10%。
用户可以参考表1，选择合适的匝数比。例如，当电源电压为24V时，为驱动额定工作电压为800V的CCFL灯管，首先参考表1中一个相似的灯管选择变压器匝数比。表1所列的2.4mm x 438mm的灯管和此目标灯管最接近，可以选择24:1的匝数比。为满足灯管要求，控制器能够自动调整，因此，实际匝数比允许±15%的波动。
设计技巧：
在估算变压器匝数比时，通常建议选择稍大一些的匝数比。当变压器匝数比稍大时，控制器会通过减小MOSFET占空比进行调整；但当变压器匝数比太低时，灯管可能会无法启动。
一旦选定了变压器匝数比，就要在工作电压范围和温度范围内对目标灯管进行测试。应该测量MOSFET栅极驱动引脚(GA和GB)的占空比。如果灯管和变压器设计吻合，占空比应该在25%到35%范围内。
定义：变压器匝数比
本应用笔记对变压器匝数比的定义为：次级线圈圈数和两个初级线圈圈数之和的比值。例如，一个50:1的变压器可能由2100圈的次级线圈和两个21圈的初级绕组组成[2100/(21+21) = 50]。
除了变压器匝数比，表2还列举了其他一些重要的变压器参数。详细资料可以参考DS3984和DS3988的数据资料。
表2. 变压器关键参数
| 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 | mohms | ||
| Secondary DCR | 500 | ohms | |||
| 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 |