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          2. 如何选择DS3984/DS3988变压器的匝数比?

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            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
            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:

            灯管工作电压 α 变压器匝数比 × 直流电源电压

            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 Voltage1
            Lamp 1
            2.4mm x 438mm
            830 ~ 890 VRMS2
            Lamp 2
            2.2mm x 258mm
            540 ~ 600 VRMS2
            Lamp 3
            2.0mm x 218mm
            440 ~ 490 VRMS2
            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. 假设电压波动为±10%。
            2.灯管在5mARMS工作电流下的工作电压。

            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*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  
            Secondary DCR     500   Ω
            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