第1个回答 2006-10-26
为冷阴极荧光管匹配dc-ac逆变器的五个原则
1． 逆变器输出的电压一定要高于灯管所要求的启动电压。
2． 操作电压一定要满足灯管的要求。
3． 提供的电流一定要与灯管的电流规格精确匹配。
4． 操作频率不能与灯管及液晶显示器的要求相矛盾。
5． 一定要使灯管对波形的干扰达到最小。
当冷阴极荧光管（CCFT）作为背光光源为最新型的液晶显示器（LCD）组件照明时，需要精心设计，才能达到用户所希望的性能优良和寿命长久的要求。那些用于平板电视，电脑，医疗器械，飞行器仪表装置，甚至是气泵的液晶显示器，由于它们使用标准直流供电电压（5V或12V），其对电源的要求是显而易见的，即低压直流电。但是由于这些液晶显示器是透射式的，因此需要内置光源，从显示器后方照明所显示的信息。
大多数液晶显示器使用冷阴极荧光灯管作为背光光源。这些灯管与办公建筑照明灯的荧光灯管并没有什么不同，只是尺寸小了点。这些直径很小的灯管非常明亮，还可设置单管、双管以及L形的边缘灯。
电源匹配的问题
显示器的清晰度最终由冷阴极荧光灯管决定。对于成功的设计来说，使逆变器的功率与灯管相匹配是最基本的，因为如果不匹配，就会降低使用寿命，甚至造成灾难性的后果，“清晰度完全由这些灯管的寿命和质量决定”，Endicott Research集团的经理John Peterson说。Endicott Research集团（ERG）是平板显示器背光光源DC-AC逆变器的制造商。
激发灯管中气体所要求的启动或运行电压都有严格的规定。荧光灯管一般要求的启动交流电压为1,500V，运行交流电压为700V。如果达不到启动电压的最小值，灯管就不能工作。而DC-AC逆变器是一个恒流源，因此它不能产生很高的电压。利用现有的电子设计，工程师们在低压直流的条件下解决了这个问题。封装，潜流以及间隙距离都是设计时需要考虑的要素。
最小启动电压也会随着环境的改变而改变，而启动温度是决定启动电压的重要参数。“老旧和低温”都是很麻烦的情况，ERG的地区销售经理Bryon Cole这么说。新灯管的启动电压相当低，但随着使用时间的增长，对电压的要求也会不断增高。
逆变器与灯管之间的电压有可能骤降，这种情况下逆 变器必须要能够保证足够的电压。这非常重要，因为灯管的运行频率在40～50kHz之间，这些频率产生的杂散电容会显著减小来自逆变器的电压。
一只常见的2.5W，6inch冷阴极荧光管的阻抗在50,000到70,000V之间。若不考虑检测带来的影响，伏特表和示波器均可负载这样的输出。这就意味着可以进行详细的分析，从而避免可恶的电压骤降了。这种在正常状况下使用的逆变器，应用户需求，在设计它时就把足够的储备量计算在内了，可以避免极端情况的发生。在很多情况下，为使此项应用中电路板的设计得以实现，来自高压供电专家们的帮助是必需的。
ERG的工程师们将任何设计阶段出现的问题都当作使用时出现的问题来处理。他们确认初期的失败中有90％是杂散电容造成的。这些电容可能来自随意乱放的或过长的金属电线，杂散电容一般在高压时出现，在低压时根本不会有这种问题。
效率仍然是关键
要求输出电流与显示器规格精确匹配的另一个原因就是效率。使显示器过载虽然在短期内可产生非常好的画面，但会损害其使用寿命。在一些情况下这样做可满足过载的设计目的，但在多数情况下减少使用寿命是不可能被接受的。
例如，Sharp的10.4英寸显示器说明书标明其最短寿命为在6mA下工作50,000小时，但当电流为7mA——仅仅高了1mA——时使用寿命就降为30,000小时。可是由于多数用户没有仪器对电流和频率进行测量以保证它们维持在5mA（均方值）和40kHz，问题就变得复杂了。使用专门设计的电流探测器和DC-AC逆变器可解决此问题，ERG已经证实，特定的逆变器与特定的冷阴极荧光管匹配得非常好。
他们在测试时使用一种遥感的电流探测器。线路从一个初级变压器中穿过，变压器会产生微小的电流，电流被示波器读取后，信号被分割为512段，应用DC-AC逆变器可得到电流的均方值。这样在电流测试时可以不用直接接触装置，可以避免由于接触而产生的杂散电容影响读数。将此逆变器的电流设计为5mA，试验证实它可应用于实际应用当中。
另一项设计要素是监测波形失真情况，使电磁干扰最小化。DC-AC逆变器产生的是单一正弦波，但是冷阴极荧光灯管中的动态特性会使波形失真。实时监测可确定不可接受的失真是否出现。计算机性能的提高使得对波形片段的分析水平也有所提高。目前，ERG可在适当的频率下将波形与单一正弦波形进行逐点比较，并且模拟了一个干扰源，这样用户就可预先知道他们的显示器中逆变器与冷阴极荧光管的要求是否相互匹配。
条条大路通罗马
除了利用DC-AC逆变器，采用冷阴极荧光管做为背光光源，液晶显示器的背光还有其他的实现方法：
1． 发光二极管（LED）是小型及中型液晶显示器最流行的背光光源。LED背光具有成本低，寿命长，不怕振动，操作电压为低压直流，可精确控制亮度等优点。
2． 发光二极管（LED）驱动集成电路（IC），它的特点是能够选择以恒流或恒压的方式为LED供电。最简单的恒流控制采用一系列发光二极管组合。但是由于单个发光二极管的压降一般在3.5至4V之间，驱动电压要不断增加。由于单个锂离子电池的供电电压为4.2V，所以驱动IC中有DC-AC转换器来提升电压。更新的IC都有内置的设置，在不同的配置和几种特殊应用条件下驱动LED，例如用来满足微处理器兼容性，以及亮度的数字控制的内部数字模拟转换器。
3． 电致发光（EL）板，采用有色无机发光材料产生光线。电致发光板的耗能非常小，甚至小于LED，但是它要求电源提供100V，400Hz的交流电，因此需要DC-AC逆变器。由于输出电压和频率比冷阴极荧光管小得多，应用时出现的问题也少很多，但是它的使用寿命一般只有5,000小时或更少。
4． 陶瓷压电变压器（PZT），这是一种为冷阴极荧光管供电的新技术，它在DC-AC逆变器中用压电技术代替电磁技术。陶瓷压电变压器应用于背光照明时具有不少潜在的优点，包括效率高，尺寸小，电磁噪声低，可提供的启动电压高，可实现正弦输出等。陶瓷压电变压材料在共振激励阶段可被激发，可以输出很高的电压来驱动灯管。