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
5V	80:1	70:1	65:1
6V	75:1	65:1	60:1
7V	70:1	60:1	55:1
8V	65:1	65:1	50:1
9V	60:1	50:1	45:1
10V	55:1	45:1	40:1
11V	50:1	40:1	36:1
12V	45:1	36:1	32:1
13V	40:1	32:1	30:1
14V	38:1	30:1	28:1
15V	36:1	28:1	26:1
16V	34:1	26:1	25:1
17V	32:1	25:1	24:1
18V	30:1	24:1	23:1
19V	29:1	23:1	22:1
20V	28:1	22:1	21:1
21V	27:1	21:1	20:1
22V	26:1	20:1	19:1
23V	25:1	19:1	18:1
24V	24:1	18:1	17:1

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

Parameter	Test Condition	Min	Typ	Max	Unit
Frequency		40		80	kHz
Output Power				6	W
Output Current			5	8	mARMS
Primary DCR	center tap to one end		200		mΩ
Secondary DCR			500		Ω
Primary Leakage			12		µH
Secondary Leakage			185		mH
Primary Inductance			70		µH
Secondary Inductance			500		mH
Secondary Output Voltage	100ms minimum		2000		VRMS
Secondary Output Voltage	continuous		1000		VRMS