采用压电变压器的高效CCFL背光转换器应用(PPT 17).ppt

FL背光转换器应用
——深圳新康鸿信息科技有限公司
前言
在便携设备的背光源中,通常采用降压转换器后接一个推挽逆变器(Royer逆变器)的方法,但其效率低,器件数量多。本文讨论了一种基于压电变压器的高效背景光供电解决方案,采用B3M5168A(全桥控制器)和康鸿压电变压器MPT3006A50L0来实现。
Portable DVD与Portable Display,Car DVD,LCD TV,PDA、互联网手持设备和笔记本电脑等便携设备的发展速度非常快,这进一步提高了市场对 FL)背景光转换器的需求。通常,在这些应用中使用一个降压转换器后接一个推挽逆变器(Royer逆变器)的方法,但在便携应用中这种方法效率低,温升高,适应性差。
压电变压器(PZT)的应用优势
FL所需要的高运行电压和高激发电压是由高匝数比绕线式磁性变压器来提供。压电变压器(PZT)的应用为背景光应用提供了许多潜在的优势,包括效率更高、体积更小、电磁噪声更低、可得到的激发电压更高、不可燃和正弦运行等。

CCFL通常作为笔记本电脑和便携电子设备的彩色液晶显示(LCD)FL是目前最高效的显示器背景照明光源。FL需要高交流电压,所以需要高压DC/AC逆变器。基于PZT的逆变器可以提供正弦输出电压,这非常有助于减小RF辐射。RF辐射可能干扰其它电子设备,并可能降低整个系统的运行效率。另外,FL中产生最优的电流到光的转换效率。
用于背景光转换器的变压器
磁性变压器和压电变压器的发展使我们可以构造出高效、小体积转换器。变压器的选择取决于多种因素,其中包括成本、体积和效率。例如,同PZT变压器相比,在一个给定的功率水平,磁性变压器可能更厚、更重且效率更低,但它具有成本低,而且可以在更宽的负载条件下工作的优点。PZT变压器具有固有的正弦运行特性、高激发电压、不可燃和无电磁噪声的优点。磁性变压器和压电变压器的比较见下页图表所示。
康鸿压电变压器与绕线(电磁)式变压器的对比
绕线(电磁)式
压电变压器
原理
电磁感
压电效应
频率特性
任意频率驱动
依赖于谐振频率Fr
构成物
线圈、磁芯
压电陶瓷
升压比
几十倍
几十到几百倍
输出功率
高输出功率
高电压低电流
效率
65~85%
>90%
绝缘性能
差
优秀
可燃性
可燃
不可燃
电磁辐射(EMI)
高
低
输出特性
稳定
对负载敏感
电压调整率
良好
差
小型化
难(≥4mm)
容易
输出波形
依赖于输入波形
正弦波
可靠性
一般
高
结构形式
复杂
简单
PZT变压器的工作特性(1)
PZT变压器的材料和工艺决定了它们的的工作特性,而每一个制造商都有它们独特的材料和结构层的“配方”,制造PZT的常用材料是锆酸铅和钛酸铅。单层PZT成本较低并易于制造但电压增益比较小(典型值为5~10),并可能需要一个升压磁性变压器才能使灯具运行。多层PZT的设计制造难度更大,但具有更高的电压增益(20~70)。
PZT变压器的工作特性(2)
FL供电的典型长模式PZT。该压电变压器包含一些用于能量转换的长方形压电陶瓷层,还带有一对初级电极(用于输入)和一对次级电极(用于输出)。输入到初级电极的电信号以压电方式转换成机械震动,这些机械震动传送到陶瓷层的次级,在那里的机震动以压电方式转换成一个高电平输出。整个转换过程只消耗很少的能量。
PZT的电路模型
如图所示的电路模型通常用于描述长模式PZT在基本谐振频率附近的性能。许多PZT制造商都基于在各种频率和输出负载下的测量结果提供该模型的元件值,具体元件值取决于PZT的构造。初级电极的多层结构和材料电介质常数形成了一个大的主级输入电容(Cinput)。由于次级的单层结构和主级电极和次级电极之间的距离,输出电容要小很多。
压电变压器的等效电路
PZT对变压器的等效电路特性
如下图显示了康鸿MPT3006A50L0变压器增益(Voutput/in)相对于输出负载和频率的特性关系曲线。这个PZT对变压器等效电路的等效元件值分别为如下表
电变压器等效电路特性
Part No.
Cin
L
C
R
N
Cout
MPT3006A50L0
113nF



86
15pF
100
KH某种规格变压器升压比之频率特性
100
200
300