LT1786F：SMBus可编程CCFL开关稳压器的卓越之选

在当今的电子设备领域，便携式计算机和仪器广泛采用冷阴极荧光灯（CCFL）作为液晶显示器（LCD）的背光源。CCFL具有高效的背光源特性，能够为显示设备提供充足的亮度，同时尽可能减少输入功率。然而，要实现CCFL的高效稳定驱动，需要一款性能出色的开关稳压器。Linear Technology的LT1786F就是这样一款专门为CCFL设计的SMBus可编程开关稳压器，下面我们就来详细了解一下它。

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1. 特性概览

1.1 灵活的配置方式

LT1786F支持接地灯或浮动灯配置，能够适应不同的应用场景。在接地灯配置中，它可以直接控制实际灯电流的一半，将其转换为反馈信号以闭合控制回路；在浮动灯配置中，则通过直接控制Royer转换器的初级侧电流来控制灯电流。

1.2 精准的DAC编程

具备精确的100µA满量程DAC编程电流，通过2线SMBus接口进行通信，实现简单的“位到灯电流控制”。而且在关断模式下，DAC设置能够得以保留，方便下次使用。

1.3 宽输入电压范围

其电池输入范围为4.5V至30V，能够适应多种电源供电情况。同时，还具备开路灯保护功能，提高了系统的可靠性。

1.4 可选的SMBus地址

提供两个可选的SMBus地址，用户可以根据实际需求进行灵活设置。

2. 应用场景

• 笔记本和掌上电脑：为这些设备的LCD显示屏提供高效稳定的背光源。
• 便携式仪器：满足仪器对低功耗、小体积和高亮度的要求。
• 个人数字助理（PDA）：提升PDA的显示效果，延长电池续航时间。

3. 详细描述

3.1 内部结构与功能

LT1786F是一款固定频率、电流模式的开关稳压器，内部集成了高效的高电流开关、振荡器、输出驱动逻辑、控制电路以及一个微功耗6位100µA满量程电流输出DAC。DAC通过2线SMBus串行接口进行通信，实现对灯电流的精确控制。

3.2 上电与关断模式

在上电时，DAC输出电流会根据ADR引脚的逻辑状态假定为中间量程或零刻度。整个IC可以通过SMBSUS引脚或在SMBus命令字节中设置SHDN位为1来实现关断。在待机模式下，电源电流可降至40µA，并且数字数据会在内部保留。而通过将SHDN引脚置低，可以禁用CCFL控制电路，但保持DAC工作，此时电源电流降至150µA。

3.3 电源与工作特性

该IC的控制电路可以在3.3V或5V的逻辑电源电压下工作，电池供电引脚的工作电压范围为4.5V至30V，典型静态电流为6mA。200kHz的开关频率可使磁性元件尺寸最小化，采用逐周期限流的电流模式开关技术，具有高可靠性和简单的环路频率补偿特性。

4. 典型应用电路

文档中给出了一个效率高达90%的浮动CCFL应用电路，通过2线SMBus控制灯电流。在这个电路中，需要注意一些元件的选择和使用：

• 电容选择：C1必须是低损耗电容，如WIMA MKI或MKP - 20、PANASONIC ECH - U；C3A和C3B建议使用铝电解电容，且C3B的ESR应≥0.5Ω，以防止在启动时浪涌电流损坏LT1786F的高端检测电阻。
• 电感选择：L1和L2建议使用Coiltronics的特定型号，不要随意替换元件，以确保电路性能。

5. 引脚功能详解

5.1 CCFL PGND（引脚1）

是内部NPN功率开关的发射极，CCFL开关电流通过该引脚，允许内部进行开关电流检测。

5.2 ICCFL（引脚2）

是CCFL灯电流编程电路的输入引脚，接受来自DAC的0µA至100µA的直流输入电流信号，并将其转换为CCFL VC引脚的0µA至500µA源电流。

5.3 DIO（引脚3）

是两个内部二极管的阴极和阳极的公共连接点。在接地灯配置中，连接到灯的低电压侧，双向灯电流在此引脚流动；在浮动灯配置中，将该引脚接地。

5.4 CCFL VC（引脚4）

是灯电流编程电路的输出和CCFL稳压器电流比较器的输入，用于频率补偿、灯电流平均和电流限制。

5.5 AGND（引脚5）

是低电流模拟地，是内部1.24V参考和ICCFL求和电压的负检测端。

5.6 SHDN（引脚6）

将该引脚置低可使稳压器关断，静态电流通常降至150µA，此时DAC电路保持工作。建议使用上拉电阻以避免开关噪声的干扰。

5.7 SMBSUS（引脚7）

将该引脚置低可使整个IC关断，静态电流通常降至40µA，在SMBus暂停模式下，DAC保留其最后输出电流设置。

5.8 ADR（引脚8）

用于选择SMBus地址，将其连接到VCC或GND可选择两个不同的地址，同时还决定了DAC上电时的初始值。

5.9 SDA（引脚9）

是SMBus双向数据输入和数字输出引脚，需要上拉电阻或电流源连接到VCC。

5.10 SCL（引脚10）

是SMBus时钟输入引脚，同样需要上拉电阻或电流源连接到VCC。

5.11 IOUT（引脚11）

是DAC的电流输出引脚，提供满量程100µA ±4µA的输出电流，通常直接连接到ICCFL引脚。

5.12 VCC（引脚12）

是LT1786F的电源引脚，输入电压范围为3V至6.5V，内部低压差稳压器为大部分内部电路提供2.4V电源。

5.13 ROYER（引脚13）

在浮动灯配置中，连接到Royer转换器的中心抽头初级，用于检测Royer初级侧转换器电流。如果不使用浮动灯配置，将该引脚与BAT引脚连接。

5.14 BAT（引脚14）

连接到电池或交流壁式适配器电压，为CCFL Royer转换器供电，同时为灯电流编程模块提供偏置。

5.15 BULB（引脚15）

连接到BAT和BULB引脚之间的7V阈值比较器的低侧，用于设置Royer转换器初级侧的最大电压，实现开路灯保护。

5.16 CCFL VSW（引脚16）

是内部NPN功率开关的集电极，功率开关提供至少1.25A的电流，最大开关电流是占空比的函数。

6. 应用信息

6.1 系统要求与优势

CCFL需要高压交流才能工作，因此需要一个高效的高压DC/AC转换器。同时，为了减少对其他设备的干扰和提高整体效率，转换器应提供正弦波输出。LT1786F能够满足这些要求，实现了从0到全亮度的无滞后或“弹出式”灯强度控制。

6.2 数字接口与通信协议

通过标准的2线SMBus接口与主机进行通信，主机需要遵循特定的写字节协议与LT1786F进行通信。地址和数据的传输都有明确的格式和要求，同时LT1786F能够识别提前停止条件，并根据情况更新内部寄存器和DAC输出电流。

6.3 6位电流输出DAC

保证单调且可在63个相等步骤中进行数字调节。上电时，根据ADR引脚的连接情况，DAC输出可设置为中间量程或零刻度。

6.4 关断模式

提供三种关断方法，分别通过SMBSUS引脚、SHDN引脚或在SMBus命令字节中设置相应位来实现。不同的关断模式下，电源电流和DAC状态会有所不同。

6.5 简化的灯电流编程

LT1786F采用了灯电流编程模块，取代了传统的误差放大器，减少了控制回路中的时间常数，提高了系统的响应速度，几乎消除了启动或过载时的过冲现象。

6.6 接地灯与浮动灯配置

• 接地灯配置：灯的低电压侧直接连接到DIO引脚，通过监测实际灯电流的一半来控制灯电流。但需要注意的是，由于寄生电容的存在，输入编程电流与平均灯电流之间的转换函数需要通过实验确定。
• 浮动灯配置：灯完全浮动，变压器可以提供对称差分驱动，减少了寄生电容带来的损耗。但需要从Royer变压器的初级侧获取反馈信号，同时要注意内部0.1Ω高端检测电阻的保护，建议使用ESR≥0.5Ω的铝电解电容来降低启动时的浪涌电流。

6.7 输入电容器类型选择

在选择开关稳压器的输入电容器类型时，需要谨慎考虑。铝电解电容器成本低但体积大；陶瓷电容器具有高纹波电流和电压额定值，是理想的输入旁路选择；固体钽电容器虽然性能不错，但在启动时可能会因大电流浪涌而失效。

7. 典型应用案例

7.1 双变压器CCFL电源

在空间受限的情况下，可以采用两个小变压器代替一个大变压器。这种电路可以直接驱动L1，并通过L3与L1的互连来提供输出。通过合理的布局，可以减少寄生布线损耗，提高系统效率。

7.2 90%高效接地CCFL

通过2线SMBus控制灯电流，电路中对一些元件的选择有严格要求，如C1必须是低损耗电容，L1和L2应使用指定型号的电感。

8. 相关部件

文档还列出了一些相关的部件，如LT1172、LT1182等，这些部件在CCFL或LCD对比度控制方面都有各自的特点和应用场景。

总之，LT1786F是一款功能强大、性能优越的CCFL开关稳压器，能够为各种便携式设备的LCD背光源提供高效稳定的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和设计要求，合理选择元件和配置参数，以充分发挥其优势。大家在使用过程中遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验，欢迎在评论区分享讨论。