绿色照明CCFL电子镇流器的设计[3]

　　根据大量试验数据的分析，证明高频高压工作时次级产生的寄生电容较大，其影响可以等效于在CCFL两端并联电容Cp.结合理想变压器的电路理论，将初级漏感、隔直电容、次级漏感、寄生电容进行等效，如图6所示，电路等效的总电感L1、串联电容Cg 为

　　其中，C6/n×n、n×n×Ll1是初级电容、漏感的折算，Ll2是次级各槽中线圈漏感的求和，Cp 是变压器次级和电路高频高压寄生电容的总和，通过进一步简化，得到熟悉的LCC谐振电路模型.设定合适的工作频率，使电路工作在感性状态，电路中的总电流主要由|jwL1|决定，从而实现限流输出.采用PSPICE软件对LCC电路进行分析，仿真模型如图7所示[8]，根据负载的实际情况优化设计漏感、隔直电容、启动电容的值。

　　以9WCCFL螺旋灯设计为例，电路具体参数可预设为：变压器匝比1∶14，初级漏感2.5mH，次级漏感560mH，隔直电容C6为56nF，按上面公式折算后修正C2、C3值，运行PSPICE仿真获得灯管的工作电流为8.084mArms，电压为908Vrms。

　　1.4　灯管异常保护电路的设计

　　尽管CCFL生产工艺非常成熟，但在CCFL工业化批量制造、安装以及长期使用过程中，冷阴极灯管不可避免会出现漏气、电极失效、灯管断裂、去激活等异常问题，设计合适的灯管异常保护电路尤为重要.目前，国内大多数荧光灯用电子镇流器而没有设计专门的保护电路，或采用控制IC自带的零电压开关检测ZVS、异常波峰比、过热保护等机理，这些IC集成的保护功能一般非常灵敏，只适用于参数稳定的I型、U型等线性光源，对复杂形状的CCFL灯管，因灯管参数离散大，外界因素(如夏天温度过高)的影响可能引起误保护动作，电路的可靠性差.针对这种情况，设计了专门的灯管异常保护电路，包括双端采样分压电路、半波整流电路、放电电路，如图8所示，由高压瓷片电容C7和C8、C9和C10从CCFL灯管两端分压采样交流信号，经半桥二极管整流，R6、R7进行分压比微调，和双向导通二极管的门限电压比较.当灯管异常时，R7上分得的电压高于门限电压，晶闸管Q1受控打开，VDD电压下降，低于振荡门限电压阈值后IC自动关断，需要重启电源方可脱离保护状态.与IC保护机制比较，该电路简单可靠，可根据负载情况设定参数，适用于各种形状的灯管和灯具.

　　2　测试结果

　　按上述设计制作电子镇流器，拖动Φ3.4mm×760mm　CCF照明灯管，在“劲森光电”公司的测试平台进行光电参数测试，测得CCFL灯管电流波形如图9所示，电流值8.18mArms，电流波峰比1.52，电压920Vrms，与PSPICE仿真参数非常接近，这也证明了上述等效模型的可用性.组装成CCFL螺旋灯后，测得整灯功率9.2W，镇流器转化效率约90%，封闭电路中关键元件温升小于25℃，功率因素约0.61，整灯开关次数大于100万次，整灯光效64lm/W，各项指标均满足自镇流荧光灯国家标准要求，光效在一级能效以上。

　　3　结　语

　　与背光CCFL相比较，照明CCFL的电气特性更加复杂，且市电电源输入波动大，加上受PCB布板空间的限制，开发商业化的电子镇流器产品是业界公认的难题.本文通过创新采用高集成度的半桥驱动IC和漏感镇流技术设计出结构紧凑、转换效率高的电子镇流器，成本接近普通电子镇流器，具有很高的性价比，已批量应用于CCFL电光源的生产，为CCFL电光源的产业化和推广应用奠定了基础。