IMP803高电压电致发光灯驱动器原理与应用

2006-05-07 15:50:14来源: 国外电子元器件

1 概述

电致发光(EL)灯一般用作液晶显示板的背景照明。因为它耗电极小,所以常用由几个电池串联供电。IMP803型驱动器零片是为满足这种高电压、小电流要求的发光灯而设计的。

由武汉力源电力股份有限公司等推出的IMP803型高电压电致发光灯驱动器,它内含一个由高频振荡器组成的开关电源和一个由低频振荡器构成的高压桥式输出驱动器。这种电致发光灯驱动器能驱动面积达63cm立方厘米、极间电容量为0.03μF的显示屏,并可达到足够高的亮度。也可以驱动电容量大于0.03μF的EL灯,但亮度有所减弱。加到EL灯上的稳定输出电压典型值为180V(峰-峰值)。

IMP803芯片工作在2.0~6.0V的电源电压范围。其应用电路只需少量的外部元件:1个电感Lx,1个二极管D,2个电容(Cs和CSN)和3个电阻。其中2个电阻(REL和RSW)用于设置内部两个振荡器的频率。

2 芯片特点及极限参数

IMP803芯片内高压CMOS工艺制成,具有以下特点:

●低功率:典型420μA的电流;

●宽工作电压范围:2.0~6.0V;

●大输出负载电容:可驱动具有大于30nF的电容量的EL灯;

●转换器的频率可调,以使功耗达到最小;

●输出频率可调,用于控制灯的颜色、寿命和功耗;

●低静态电流:20nA(禁止时);

●器件可以被“使能/禁止”。

IMP803芯片的极限参数如下:

●电源电压VDD:-0.5V~+6.5V;

●输出电压Vcs:-0.5V~+120V;

●功耗:400mW。

3 方框图与引脚说明

IMP803芯片的内部功能框图如图1所示,它的引脚排列与国外Supertes公司的HV803芯片相兼容,并可互换。

IMP803各引脚说明如下:

VDD(1脚):正电压源,电感L可以接于此脚或接到另一个未稳压的电源。

RSW-osc(2脚):开关电源的电阻引脚,开关频率由一个外部电阻RSW来决定。

Cs(3脚):升压转换器的储通电容器接入端,跨接于EL灯的电压等于Cs处电压的2倍。

Lx(4脚):接反馈电感L。

GND(5脚):地。

VB(6脚):EL灯驱动输出。EL灯被接在带有提供与VA互补的VB高压桥路上。因此,跨接在EL灯的VAC峰-峰电压是2Vcs。

VA(7脚):EL灯驱动(同上)输出。

REL-osc(8脚):EL灯振荡器频率设置脚,振荡器的频率由外部电阻REL来控制。

4 工作原理

IMP803的工作电压范围为2.0~6.0V,任何低拉率电源都能提供该芯片所需的静态电流。图2为其工作原理图。在图2电路中加入电感Lx、二极管D和电容Cs后,可提供更高的正、负两组电压值,以利于EL灯的驱动。当EL灯两端的脉冲电压达到180Vp-p(峰值)时,IMP803的内部开关电源截止,随即再导通,这样可以延长电池的使用寿命。

IMP803也可由外接高于2.0V的单电源来供电,此时的静态电流为420μA。电感Lx用于产生负电压,当内部开关管导通时,电感接地并存储磁能。当内部开关截止时,Lx的反电动势使钳位二极管1N4148正偏,并对Cs充电以产生高电压。Lx的电感量为560μH,其直流阻抗为14.5Ω

EL灯的面积对IMP803影响很大,面积越大,所需驱动电流和功耗也越大。电路中串联电阻RCL可用于保护驱动器不被电压极性瞬间变换的大电流所烧坏。

通过RSW、REL电阻把IMP803的第2、8脚相连,当RSW与REL之间的连接点接VDD时,IMP803正常工作;连接点接地时,IMP803截止。

5 应用

5.1 元件选用

二极管D:快速反相恢复二极管,具有VB>100V,如选用1N4148。

电容器Cs:这是一个高压电容,它储存经二极管转换的电感能量。建议使用100V、10nF~100nF之间的电容器。

电容器CSW:这是一个可选的噪声抑制电容,建议用1nF电容。

电阻RSW:用于设置开关振荡器的频率。开关频率和该电阻值成反比,电阻增大,频率将降低。

电阻REL:用于设置EL灯驱动的频率,可提供一个与REL成反比的振荡频率。娄REL增大时,EL灯的频率减小,灯吸取的电流随之与减小,灯的颜色也决定于此频率。若在REL-osc引脚和VDD电源之间接一个2MΩ的电阻,则灯的频率约为350MHz;若为1MΩ电阻,则为700Hz。

电感Lx:该电感可提供自举电压,这是电感“回扫”法所需要的。芯片内部的MOSFET开关用于将Lx引脚的电感与地之间交替地接通和断开。当内部开在断开(open)时,电感电势将正向偏置二极管,而电流则通过储能电容器Cs,使之充电至高电压。

较小的电感可避免饱和。当电感增加时,由RSW设置的开关频率必须增加,以防止饱和。通常,较小的电感值能接受更大的电流,也更适合于驱动更大的面积的EL灯。

5.2 3V时的测试和应用电路

图3所示是个用IMP803构成的可驱动3平方英寸EL灯的电器器。

图3中,CIN的大小取决于电源的阻抗,可能需要更大的电容值。CSW为可选的噪声抑制电容。

5.3 “使能/禁止”操作应用电路

图4给出由IMP803所组成的“使能/禁止”操作电路图,图中一个逻辑门将RSW与VDD相接可以完成芯片的使能功能,与地相接可以完成禁止功能。REL可以接到VDD,也可以接地门电路,其操作表如表1所示:

表1 使能/禁止操作关系

RSW和REL连接 IMP803状态
VDD 使能
禁止

5.4 其他应用

IMP803还可应用于GPS接收机/寻呼机/蜂窝电话机、PPA/手持式计算机,安全照明灯、LCD模块及便携式仪器等系统的电致发光驱动器。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/ledanddisplay/200605/3338.html
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