冷陰極熒光燈在LCD背光照明、辦公設(shè)備(如復(fù)印機(jī)、掃描儀等)及滾動廣告燈箱等領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。雖然在電話、手機(jī)、PDA和數(shù)碼棺機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品小尺寸彩屏中的背光照明早已是LED一統(tǒng)天下，但在筆記本電腦、LCD彩電、LCD監(jiān)視機(jī)等大尺寸LCD的背光照明中，CCFL卻獨領(lǐng)風(fēng)騷。盡管在大尺寸LCD背光應(yīng)用中，CCFL將會遇到LED的競爭，但近期因LED價格居高不下，并且數(shù)十個乃至數(shù)百個LED在一起用作背光燈時發(fā)光亮度不均勻問題也成為一個準(zhǔn)入的技術(shù)門檻。因此CCFL的統(tǒng)治地位在今后幾年中不會被LED所取代。

　　CCFL的結(jié)構(gòu)及其主要特點

　　1、CCFL的結(jié)構(gòu)與工作原理CCFL類似于霓虹燈，陰極為冷陰極，管徑很細(xì)(僅約2~8mm)，發(fā)光原理與熒光燈基本相同。

　　CCFL的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

CCFL玻璃管內(nèi)充有汞和惰性氣體(氖-氬混合氣體)，內(nèi)壁涂了一層三基色(RGB)熒光粉。CCFL陰極形狀為中空筒狀，由鎳、鉬等金屬材料制成，筒內(nèi)壁涂有發(fā)光材料。

　　根據(jù)需要，CCFL可以做成不同的形狀，如下圖所示。

在CCFL兩端加一高壓時，管內(nèi)氣體電離發(fā)出波長為253.7nm的紫外線，被管內(nèi)壁上的熒光粉所吸收，轉(zhuǎn)換為可見光{波長為400~7OOnm)后被輻射出來。

　　2、CCFL的主要特性由于CCFL管徑很細(xì)，而且長度較短(為十幾到幾十個厘米)，工作電流很小，通常為3~8mA。但是，CCFL的工作電壓卻較高，達(dá)250~6OOV(有效值)，為熒光燈工作電壓的數(shù)倍乃至近10倍。

　　CCFL的觸發(fā)啟動電壓至少是其工作電壓的1.5倍，通常為600~l500V{有效值)。

　　CCFL的優(yōu)點是電氣與光學(xué)特性較穩(wěn)定，壽命長(達(dá)15~2Okh)，耐震動，耐沖擊(大于1O0g)，耐點滅性強(qiáng)(達(dá)10萬次)。但是，由于LCD面板較大，所需CCFL燈管較多，驅(qū)動燈管的逆變器數(shù)量也較多，在整機(jī)中所占成本份額較大。由于CCFL含有汞，從環(huán)保性來看，不符合歐盟關(guān)于限制有害物質(zhì)的RoHS指令和關(guān)于報廢電子電氣設(shè)備的Weee指令規(guī)定，而LED則不存在這方面的問題。

　　CCFL電子驅(qū)動電路及其控制器ICCCFL電子驅(qū)動器也稱CCFL電子變壓器或電子鎮(zhèn)流器。無論是交流市電供電（如220V/50Hz)還是低壓直流供電(范圍為3~3OV(的CCFL驅(qū)動電路，其核心是一個DC/AC高頻逆變器{輸出頻率為20~1OOkHz)。為滿足CCFL啟動和工作電壓要求，CCFL逆變器輸出均連接一個高頻升壓變壓器，升壓比往往達(dá)60~lOO。

　　在CCFL作為LCD背光源應(yīng)用時，其驅(qū)動電路必須具備模擬尤其是數(shù)控可調(diào)光功能。

　　CCFL驅(qū)動電路均采用控制器IC。依據(jù)CCFL控制器，CCFL驅(qū)動電路分為半橋、全橋和推挽三種類型，并且以后兩種為主。

　　1、半橋驅(qū)動電路目前CCFL半橋控制器IC僅有MAX8729、UCC3976和UBA2070等幾種。半橋拓樸結(jié)構(gòu)需要兩個功率開關(guān)(多為MOSFET)，電路效率較高。飛利浦半導(dǎo)體的UBA2070適用于高達(dá)277V的交流供電。CCFL半橋驅(qū)動電路如圖下所示。

上圖中，Q1和Q2為半橋開關(guān)；RT與CT用作設(shè)置開關(guān)頻率：T1為升壓變壓器，T1升壓比(即次級與初級繞組之間的匝數(shù)比)為N；C1為隔直流電容，C2為T1次級并聯(lián)電容。圖3所示電路的諧振槽路等效電路如下圖所示。

其中人為T1次級繞組漏感，C1為反射到次級的串聯(lián)電容，RL為CCFL燈管的等效電阻，方波AC信號源代表半橋功率級。

　　根據(jù)圖上所示的等效電路，可以理解CCFL觸發(fā)啟動電壓的產(chǎn)生。在CCFL未被觸發(fā)之前，其阻值無窮大，諧振槽路為并聯(lián)拓樸，諧振頻率FP由L、C1和C2共同決定逆變器像一個電壓源，在諧振時在燈管兩端產(chǎn)生一個約IOOOV的高壓使燈管電離而導(dǎo)通。一旦燈被點亮，CCFL電阻值急劇下降，逆變器接近于在串聯(lián)諧振模式操作，像一個電流源。電路串聯(lián)諧振頻率fs由

　　2、全橋驅(qū)動電路CCFL全橋驅(qū)動器IC大多為一個通道，代表性產(chǎn)品有美信公司的MAX8709(QFN28封裝)、MAX8722A(QSOP24封裝)、MAX8751(QPN32封裝)、MAX8759(QFN32封裝)和飛兆半導(dǎo)體的FAN7310(SSOP20封裝)等。這些控制IC帶有模擬和數(shù)字PWM(DPWM)調(diào)光及負(fù)載開路與短路等保護(hù)功能。

　　CCFL全橋驅(qū)動電路需用4個功率開關(guān)，輸出功率比半橋大1倍。下圖所示為采用MAX8722A的CCFL全橋驅(qū)動電路。

該電路的工作原理與半橋電路幾乎完全相同。變壓器T1匝數(shù)比為1：93，CCFL燈電流為6mA，觸發(fā)電壓為l600V，工作電壓為650V。電路DC輸入電壓Vin為8~24V，DPWM頻率fdpwm為209Hz(由引腳FREQ上電阻R6設(shè)定)。當(dāng)在IC引腳5(CNTL)加一個O~2V的調(diào)光控制電壓時，可以調(diào)節(jié)燈亮度，調(diào)光范圍為10%~1OO%。MAX8722A也可利用DPWM方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)光。MAX8722A提供T1次級過電流保護(hù)、次級電壓限制、燈開路保護(hù)和初級過電流保護(hù)。R1用作傳感燈電流，電容分壓器C3/C4用作檢測T1次級電壓，R3用作感測T1次級電流。

　　事實上，圖5所示電路通過兩個初級并聯(lián)的變壓器，可以驅(qū)動兩支CCFL燈管。在有些應(yīng)用中，變壓器次級也可以并聯(lián)兩支CCFL燈。

　　3、推挽驅(qū)動電路CCFL推挽式驅(qū)動電路需要兩個功率開關(guān)，變壓器初級帶中心抽頭的電路如下圖所示。

其中，CO1和CO2組成電容分壓器，用作感測T1次過電壓，R5用作感測燈電流。DS3984有4個通道，每個通道通過變壓器初級并聯(lián)可驅(qū)動4支CCFL燈。

　　上圖所示為采用MAX1610的推挽式諧振CCFL驅(qū)動電路。其中，T1(初級)、C1、Q1和Q2組成振蕩電路，振蕩頻率由諧振腔電容C1、T1初級繞組電感值(LP=44μH)和T1次級反射到初級的電感量決定。T1初次級繞組匝數(shù)比為1：

　　67，T1次級電路為；孚動供電結(jié)構(gòu)(CCFL無接地端)。MAXl610采用16引腳SO封裝，得用內(nèi)部5比特的增/減計數(shù)器完成CCFL的調(diào)光。R1用作檢測振蕩器電流，D1、R3與R4組成燈開路檢測電路。

　　CCFL推挽式驅(qū)動電路控制器品種較多，幾種代表性IC見下表。