LT1786F：SMBus可編程CCFL開關(guān)穩(wěn)壓器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備領(lǐng)域，便攜式計(jì)算機(jī)和儀器廣泛采用冷陰極熒光燈（CCFL）作為液晶顯示器（LCD）的背光源。CCFL具有高效的背光源特性，能夠?yàn)轱@示設(shè)備提供充足的亮度，同時(shí)盡可能減少輸入功率。然而，要實(shí)現(xiàn)CCFL的高效穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，需要一款性能出色的開關(guān)穩(wěn)壓器。Linear Technology的LT1786F就是這樣一款專門為CCFL設(shè)計(jì)的SMBus可編程開關(guān)穩(wěn)壓器，下面我們就來詳細(xì)了解一下它。

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1. 特性概覽

1.1 靈活的配置方式

LT1786F支持接地?zé)艋蚋?dòng)燈配置，能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。在接地?zé)襞渲弥校梢灾苯涌刂茖?shí)際燈電流的一半，將其轉(zhuǎn)換為反饋信號以閉合控制回路；在浮動(dòng)燈配置中，則通過直接控制Royer轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)電流來控制燈電流。

1.2 精準(zhǔn)的DAC編程

具備精確的100μA滿量程DAC編程電流，通過2線SMBus接口進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)簡單的“位到燈電流控制”。而且在關(guān)斷模式下，DAC設(shè)置能夠得以保留，方便下次使用。

1.3 寬輸入電壓范圍

其電池輸入范圍為4.5V至30V，能夠適應(yīng)多種電源供電情況。同時(shí)，還具備開路燈保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

1.4 可選的SMBus地址

提供兩個(gè)可選的SMBus地址，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活設(shè)置。

2. 應(yīng)用場景

• 筆記本和掌上電腦：為這些設(shè)備的LCD顯示屏提供高效穩(wěn)定的背光源。
• 便攜式儀器：滿足儀器對低功耗、小體積和高亮度的要求。
• 個(gè)人數(shù)字助理（PDA）：提升PDA的顯示效果，延長電池續(xù)航時(shí)間。

3. 詳細(xì)描述

3.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能

LT1786F是一款固定頻率、電流模式的開關(guān)穩(wěn)壓器，內(nèi)部集成了高效的高電流開關(guān)、振蕩器、輸出驅(qū)動(dòng)邏輯、控制電路以及一個(gè)微功耗6位100μA滿量程電流輸出DAC。DAC通過2線SMBus串行接口進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對燈電流的精確控制。

3.2 上電與關(guān)斷模式

在上電時(shí)，DAC輸出電流會根據(jù)ADR引腳的邏輯狀態(tài)假定為中間量程或零刻度。整個(gè)IC可以通過SMBSUS引腳或在SMBus命令字節(jié)中設(shè)置SHDN位為1來實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。在待機(jī)模式下，電源電流可降至40μA，并且數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)會在內(nèi)部保留。而通過將SHDN引腳置低，可以禁用CCFL控制電路，但保持DAC工作，此時(shí)電源電流降至150μA。

3.3 電源與工作特性

該IC的控制電路可以在3.3V或5V的邏輯電源電壓下工作，電池供電引腳的工作電壓范圍為4.5V至30V，典型靜態(tài)電流為6mA。200kHz的開關(guān)頻率可使磁性元件尺寸最小化，采用逐周期限流的電流模式開關(guān)技術(shù)，具有高可靠性和簡單的環(huán)路頻率補(bǔ)償特性。

4. 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了一個(gè)效率高達(dá)90%的浮動(dòng)CCFL應(yīng)用電路，通過2線SMBus控制燈電流。在這個(gè)電路中，需要注意一些元件的選擇和使用：

• 電容選擇：C1必須是低損耗電容，如WIMA MKI或MKP - 20、PANASONIC ECH - U；C3A和C3B建議使用鋁電解電容，且C3B的ESR應(yīng)≥0.5Ω，以防止在啟動(dòng)時(shí)浪涌電流損壞LT1786F的高端檢測電阻。
• 電感選擇：L1和L2建議使用Coiltronics的特定型號，不要隨意替換元件，以確保電路性能。

5. 引腳功能詳解

5.1 CCFL PGND（引腳1）

是內(nèi)部NPN功率開關(guān)的發(fā)射極，CCFL開關(guān)電流通過該引腳，允許內(nèi)部進(jìn)行開關(guān)電流檢測。

5.2 ICCFL（引腳2）

是CCFL燈電流編程電路的輸入引腳，接受來自DAC的0μA至100μA的直流輸入電流信號，并將其轉(zhuǎn)換為CCFL VC引腳的0μA至500μA源電流。

5.3 DIO（引腳3）

是兩個(gè)內(nèi)部二極管的陰極和陽極的公共連接點(diǎn)。在接地?zé)襞渲弥?，連接到燈的低電壓側(cè)，雙向燈電流在此引腳流動(dòng)；在浮動(dòng)燈配置中，將該引腳接地。

5.4 CCFL VC（引腳4）

是燈電流編程電路的輸出和CCFL穩(wěn)壓器電流比較器的輸入，用于頻率補(bǔ)償、燈電流平均和電流限制。

5.5 AGND（引腳5）

是低電流模擬地，是內(nèi)部1.24V參考和ICCFL求和電壓的負(fù)檢測端。

5.6 SHDN（引腳6）

將該引腳置低可使穩(wěn)壓器關(guān)斷，靜態(tài)電流通常降至150μA，此時(shí)DAC電路保持工作。建議使用上拉電阻以避免開關(guān)噪聲的干擾。

5.7 SMBSUS（引腳7）

將該引腳置低可使整個(gè)IC關(guān)斷，靜態(tài)電流通常降至40μA，在SMBus暫停模式下，DAC保留其最后輸出電流設(shè)置。

5.8 ADR（引腳8）

用于選擇SMBus地址，將其連接到VCC或GND可選擇兩個(gè)不同的地址，同時(shí)還決定了DAC上電時(shí)的初始值。

5.9 SDA（引腳9）

是SMBus雙向數(shù)據(jù)輸入和數(shù)字輸出引腳，需要上拉電阻或電流源連接到VCC。

5.10 SCL（引腳10）

是SMBus時(shí)鐘輸入引腳，同樣需要上拉電阻或電流源連接到VCC。

5.11 IOUT（引腳11）

是DAC的電流輸出引腳，提供滿量程100μA ±4μA的輸出電流，通常直接連接到ICCFL引腳。

5.12 VCC（引腳12）

是LT1786F的電源引腳，輸入電壓范圍為3V至6.5V，內(nèi)部低壓差穩(wěn)壓器為大部分內(nèi)部電路提供2.4V電源。

5.13 ROYER（引腳13）

在浮動(dòng)燈配置中，連接到Royer轉(zhuǎn)換器的中心抽頭初級，用于檢測Royer初級側(cè)轉(zhuǎn)換器電流。如果不使用浮動(dòng)燈配置，將該引腳與BAT引腳連接。

5.14 BAT（引腳14）

連接到電池或交流壁式適配器電壓，為CCFL Royer轉(zhuǎn)換器供電，同時(shí)為燈電流編程模塊提供偏置。

5.15 BULB（引腳15）

連接到BAT和BULB引腳之間的7V閾值比較器的低側(cè)，用于設(shè)置Royer轉(zhuǎn)換器初級側(cè)的最大電壓，實(shí)現(xiàn)開路燈保護(hù)。

5.16 CCFL VSW（引腳16）

是內(nèi)部NPN功率開關(guān)的集電極，功率開關(guān)提供至少1.25A的電流，最大開關(guān)電流是占空比的函數(shù)。

6. 應(yīng)用信息

6.1 系統(tǒng)要求與優(yōu)勢

CCFL需要高壓交流才能工作，因此需要一個(gè)高效的高壓DC/AC轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，為了減少對其他設(shè)備的干擾和提高整體效率，轉(zhuǎn)換器應(yīng)提供正弦波輸出。LT1786F能夠滿足這些要求，實(shí)現(xiàn)了從0到全亮度的無滯后或“彈出式”燈強(qiáng)度控制。

6.2 數(shù)字接口與通信協(xié)議

通過標(biāo)準(zhǔn)的2線SMBus接口與主機(jī)進(jìn)行通信，主機(jī)需要遵循特定的寫字節(jié)協(xié)議與LT1786F進(jìn)行通信。地址和數(shù)據(jù)的傳輸都有明確的格式和要求，同時(shí)LT1786F能夠識別提前停止條件，并根據(jù)情況更新內(nèi)部寄存器和DAC輸出電流。

6.3 6位電流輸出DAC

保證單調(diào)且可在63個(gè)相等步驟中進(jìn)行數(shù)字調(diào)節(jié)。上電時(shí)，根據(jù)ADR引腳的連接情況，DAC輸出可設(shè)置為中間量程或零刻度。

6.4 關(guān)斷模式

提供三種關(guān)斷方法，分別通過SMBSUS引腳、SHDN引腳或在SMBus命令字節(jié)中設(shè)置相應(yīng)位來實(shí)現(xiàn)。不同的關(guān)斷模式下，電源電流和DAC狀態(tài)會有所不同。

6.5 簡化的燈電流編程

LT1786F采用了燈電流編程模塊，取代了傳統(tǒng)的誤差放大器，減少了控制回路中的時(shí)間常數(shù)，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，幾乎消除了啟動(dòng)或過載時(shí)的過沖現(xiàn)象。

6.6 接地?zé)襞c浮動(dòng)燈配置

• 接地?zé)襞渲?/strong>：燈的低電壓側(cè)直接連接到DIO引腳，通過監(jiān)測實(shí)際燈電流的一半來控制燈電流。但需要注意的是，由于寄生電容的存在，輸入編程電流與平均燈電流之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)需要通過實(shí)驗(yàn)確定。
• 浮動(dòng)燈配置：燈完全浮動(dòng)，變壓器可以提供對稱差分驅(qū)動(dòng)，減少了寄生電容帶來的損耗。但需要從Royer變壓器的初級側(cè)獲取反饋信號，同時(shí)要注意內(nèi)部0.1Ω高端檢測電阻的保護(hù)，建議使用ESR≥0.5Ω的鋁電解電容來降低啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。