PWM控制芯片+推挽结构驱动电路高压板电路构成

 

　　1.“PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”构成方案的基本结构形式

　　“PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”构成方案的基本结构形式非常简单，如图4所示。推挽驱动器只用到两只N沟道功率场效应管V1、V2，并将升压变压器T的中性抽头接于正电源Vcc，两只功率管V1、V2交替工作，输出得到交流电压，由于功率晶体管共地，所以驱动控制电路简单;另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。

　　对于推挽结构的驱动电路，要求直流电源Vcc的变化范围要小，否则，会使驱动电路的效率降低。因此，推挽结构不适用于笔记本电脑，但对于液晶显示器和液晶彩电非常理想，因为逆变器直流电源电压通常会稳定在±20%以内。

　　电路工作时，在PWM控制芯片的控制下，使推挽电路中两个开关管V1和V2交替导通，在一次绕组L1和L2两端分别形成相位相反的交流电压。改变输入到V1、V2开关脉冲的占空比，可以改变V1、V2的导通与截止时间，从而改变了变压器的储能，也就改变了输出的电压值。需要注意的是，当V1和V2同时导通时，相当于变压器的一次绕组短路，因此应避免两个开关管同时导通。

　　

 

　　图4 “PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”构成方案的基本结构形式

　　2.实际电路分析

　　采用“PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”的高压板电路中，PWM控制芯片主要采用OZ9RR等。下面以“OZ9RR+推挽结构驱动电路”高压板电路为例进行分析，有关电路如图5所示。

　　

 

　　图5“OZ9RR+推挽结构驱动电路”高压板电路

　　OZ9RR是凸凹公司(OZMicro)生产的背光灯高压逆变PWM控制芯片、具有如下特点：工作频率恒定，且工作频率可被外部信号所同步;内置同步式PWM灯管亮度控制电路，亮度控制范围宽;内置智能化灯管点火及正常工作状态控制电路;设有灯管开路及过电压保护功能;可支持多灯管方式工作。OZ9RR内部电路框图如图6所示，引脚功能见表2.

　　表2 OZ9RR引脚功能

　　

 

　　

 

　　图6 OZ9RR内部电路框图

　　(1)控制电路

　　控制电路由PWM控制芯片U1(OZ9RR)及其外围元器件组成。

　　由电源电路产生的Vdd电压(5V)经R5限流后加到OZ9RR的供电端6脚，为OZ9RR提供工作时所需电压。

　　当需要点亮灯管时，高压板输入端口EN信号(来自主板MCU)为低电平(0~1V)，控制N沟道场效应管Q1截止，进而控制OZ9RR的1脚为高电平(3~5V)。

　　OZ9RR在6脚得到供电，同时1脚得到高电平信号后，内部振荡电路开始工作，其振荡频率由2脚外接的定时电容C9、C11大小决定。振荡电路工作后，产生振荡脉冲，加到内部逻辑控制电路和驱动电路，经过变换整形后从5~4脚输出PWM脉冲，去推动驱动电路工作。

　　(2)驱动电路

　　驱动电路用于产生符合要求的交流高压，驱动CCFL工作。驱动电路由双驱动管U2、升压变压器T1等组成，这是一个零电压切换的推挽电路结构。工作时，电源电路输出的Vin(12V)经升压变压器T1的2~1绕组和2~5绕组分别加到U2内两只场效应管V1、V2的漏极;由OZ9RR的5脚和4脚产生的驱动脉冲分别加到U2内V1、V2的栅极，在驱动脉冲的作用下，使U2内的两个开关管V1和V2交替导通，输出对称的开关管驱动脉冲，经升压变压器升压后，产生近似正弦波的电压和电流，点燃背光灯管。

　　(3)亮度调节电路

　　OZ9RR的7脚是亮度控制端和升压变压器电压检测双功能端。需要调整亮度时，由微控制器产生的亮度控制信号DIM经R1、R2分压和D1隔离，加到OZ9RR的7脚，经内部电路处理后，通过控制5-4脚输出的驱动脉冲占空比，达到亮度控制的目的。

　　高压板的DIM输入端口输入的是连续可调直流控制电压，控制电压范围是0.5~3.6V，0.5V对应最低亮度，3.6V对应最高亮度。

　　(4)保护电路

　　①欠电压保护电路：OZ9RR的6脚为5V电源端，6脚内部还设有欠电压保护电路，当电源电压低于3.8V时，欠电压保护电路将动作，OZ9RR控制5~4脚停止输出驱动脉冲。

　　②软启动保护电路：OZ9RR的1脚是一个多功能引脚，除了用来引入EN控制电压外，还外接软启动定时电容C5，起到软启动定时的作用。OZ9RR工作后，1脚内电路向C5进行充电，随着C5两端电压的升高，OZ9RR输出的驱动脉冲控制开关管向升压变压器提供的能量也逐渐增大。软启动电路的使用，可以防止背光灯初始工作时产生过大的冲击电流。

　　③稳流电路：稳流电路用来保护CCFL不致因电流过大而老化或损坏。升压变压器二次侧的R12为过电流检测电阻，R12两端的电压随工作电流变化而变化，电流越大，R12两端电压越高，此电压经C12滤波后加到OZ9RR的8脚，作为电流检测端。

　　在背光灯管点火阶段(启动期间)，高压电源需要提供较高频率的点火电压，一般来说， 点火频率是正常工作频率的1.3倍左右， 由OZ9RR的2脚外接定式电容决定。

　　OZ9RR设定的点火时间是2 S，如果2 S后，8脚灯管电流检端检测不到灯管电流，OZ9RR将停止工作。

　　背光灯管点火后，灯管进入正常工作阶段，OZ9RR通过8脚检测灯管电流，并通过控制电路稳定灯管电流，8脚的基准电压在1.25V左右。灯管正常工作时的驱动电压频率也是由2脚定时电容决定的。

　　另外，若CCFL的工作电流过大，会使OZ9RR的8脚升高很多，当达到一定值时，经OZ9RR内部处理，会控制5~4脚停止输出驱动脉冲，达到保护的目的。

　　④过电压保护电路：OZ9RR内的过电压保护电路可以防止灯管升压变压器二次侧在非正常情况下产生过高的高压而损坏升压变压器。在启动阶段，7脚电压检测/亮度控制端检测升压变压器的二次电压，当达到3V时，OZ9RR将不再升高输出电压，进入稳定输出电压阶段。

　　⑤灯管开路保护电路：如果灯管与灯座接触不良、灯管被取下，或灯管损坏，OZ9RR将自动切断5~4脚输出的驱动脉冲，从而达到保护的目的。