大屏幕LCD背光照明的控制方案
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在本文建議的單級(jí)功率轉(zhuǎn)換器中，每個(gè)顏色LED的電流都能單獨(dú)控制。根據(jù)RGB LED的主要波長(zhǎng)和視覺效率，可選擇 LED 陣列的顏色順序排列方向，為綠色、橙紅色、藍(lán)色、綠色……（G、R-O、B、G……），如圖1所示。藍(lán)-綠-綠-紅（BGGR）或紅-綠-綠-藍(lán)（RGGB）的系統(tǒng)配置都可以利用建議的單級(jí)功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行配置，并對(duì)每個(gè)LED電流加以控制。
每個(gè)彩色LED的正向壓降都會(huì)因其設(shè)計(jì)條件而有差異。例如，在350mA時(shí)，典型的紅、藍(lán)、綠光LED的正向壓降分別為2.95V、3.42V和3.42V。至于其他功率LED，以FOLH702R/G/B為例，它在350mA時(shí)其RGB LED的正向壓降分別為2.2V、3.1V和3.3V。所以，假設(shè)每種采用FOLH702R/G/B顏色LED的數(shù)量為100個(gè)，那么驅(qū)動(dòng)紅、綠和藍(lán)光LED的電壓應(yīng)該大于220V、310V和330V，才能獲得驅(qū)動(dòng)LED所需350mA的典型電流強(qiáng)度。因此，如果LED采用串聯(lián)，則每種顏色LED都需要獨(dú)立的功率轉(zhuǎn)換器。圖7顯示了如何配置建議的單級(jí)功率轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動(dòng)各RGB LED組別。
圖7 單級(jí)功率轉(zhuǎn)換器的電路配置
實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
實(shí)驗(yàn)采用了KA3842作為CR-PWM控制器，并選擇100kHz作為感應(yīng)電路的開關(guān)頻率，其中L=900μH、Co=330μF/400Vdc、Ro=375Ω。功率器件采用FQP6N70（700V/6A）。如果交流輸入電壓設(shè)為110Vac，那么整流后直流電路線路的峰值電壓約為160Vpeak。圖8給出了MOSFET和感應(yīng)電路電流的漏極-源極電壓，水平比例為10[μs/div]及100 [V/div]、1[A/div]。
圖8 MOSFET的漏極電壓和電流（水平比例10[μs/div]）
圖9顯示了漏極電壓vds和感應(yīng)電流iL，水平比例為1[ms/div]，感應(yīng)電流呈現(xiàn)為正弦波。
圖9 MOSFET的漏極電壓和電流（水平比例1[ms/div]）
圖10和圖11顯示了線路電流、直流電路電壓和電流波形連同交流輸入電壓作為參考。交流線路電流與線路交流輸入電壓同步。最后，圖12顯示了整體系統(tǒng)效率與負(fù)載1～90W變化的關(guān)系。圖13顯示了LED電流50～500mA變化獲得的功率因數(shù)。
圖10 交流線路電壓、直流電路電壓和線路電流
圖11 交流線路電壓和線路電流波形
圖12 頻率隨負(fù)載變化的關(guān)系
圖13 交流輸入功率因數(shù)隨負(fù)載電流的變化
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，建議的拓樸結(jié)構(gòu)及其CR-PWM方案提供的功率因數(shù)接近0.9；在100～500mA負(fù)載電流水平的總系統(tǒng)效率接近0.85。建議的控制方法能為大屏幕LCD提供非常簡(jiǎn)單的解決方案，實(shí)現(xiàn)良好的功率因數(shù)校正，以及高效率和低成本。此外，它無須隔離的電流感應(yīng)器來感測(cè)LED電流，只要在 MOSFET 的源端利用簡(jiǎn)單的電流感測(cè)電阻，因此能簡(jiǎn)化系統(tǒng)并降低成本。
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評(píng)論