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DS3984/DS3988变压器匝数比的选择

摘要:DS3984和DS3988是多通道的冷阴极荧光灯(CCFL)控制器。使用DS3984和DS3988优化系统设计时,关键参数是变压器匝数比的选择。本应用笔记介绍了变压器匝数比因不同的CCFL灯管和直流电源的变化情况,并提供了一个快速查找表格,帮助用户选择最合适的变压器匝数比。

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:

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
5V80:170:165:1
6V75:165:160:1
7V70:160:155:1
8V65:165:150:1
9V60:150:145:1
10V55:145:140:1
11V50:140:136:1
12V45:136:132:1
13V40:132:130:1
14V38:130:128:1
15V36:128:126:1
16V34:126:125:1
17V32:125:124:1
18V30:124:123:1
19V29:123:122:1
20V28:122:121:1
21V27:121:120:1
22V26:120:119:1
23V25:119:118:1
24V24:118:117:1

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
ParameterTest ConditionMinTypMaxUnit
Frequency4080kHz
Output Power6W
Output Current58mARMS
Primary DCRcenter tap to one end200
Secondary DCR500Ω
Primary Leakage12µH
Secondary Leakage185mH
Primary Inductance70µH
Secondary Inductance500mH
Secondary Output Voltage100ms minimum2000VRMS
Secondary Output Voltagecontinuous1000VRMS


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