在便携设备的背光源中，一般选用降压转化器后接一个推挽逆变器(Royer逆变器)的办法，但其功率低，器材数量多。本文评论了一种根据压电变压器的高效布景光供电解决计划，选用UCC3977(推挽操控器)和压电变压器EFTU11RoMX50和EFTU18R0Mx50来完成。
最近，PDA、互联网手持设备和笔记本电脑等便携设备的开展速度十分快，这进一步进步了商场对小尺度冷阴极荧光灯(CCFL)布景光转化器的需求。一般，在这些运用中运用一个降压转化器后接一个推挽逆变器(Royer逆变器)的办法，但在便携运用中这种办法功率低，并且因为它本质上是一个两级计划，所运用的元件数量也比较多。
传统上，CCFL所需求的高运转电压和高激起电压是由高匝数比绕线式磁性变压器来供给。压电变压器(PZT)的最新进展为布景光运用供给了许多潜在的优势，包括功率更高、体积更小、电磁噪声更低、可得到的激起电压更高、不可燃和正弦运转等。
本文评论了一种根据压电变压器的高效布景光供电解决计划，它选用UCC3977(推挽操控器)和松下压电变压器EFTU11RoMX50和EFTU18R0Mx50。
布景光光源
CCFL一般作为笔记本电脑和便携电子设备的五颜六色液晶显现(LCD)的布景光源，CCFL是现在最高效的显现器布景照明光源。因为运转CCFL需求高沟通电压，所以需求高压DC/AC逆变器。根据PZT的逆变器能够供给正弦输出电压，这十分有助于减小RF辐射。RF辐射或许搅扰其它电子设备，并或许下降整个体系的运转功率。别的，根据PZT的逆变器所发生的正弦鼓励还能够在CCFL中发生最优的电流到光的转化功率。CCFL的作业电压比其它光源的电压要高许多，一般需求300到800伏沟通电(取决于灯的长度)，但全体功耗十分低。
最近呈现了一种十分亮堂的白光辐射二极管(LED)。在LCD显现器、蜂窝电话和PDA运用中，它是CCFL的一个微弱的竞争对手。可是，当运用白光LED作为显现器的布景光时需求留意以下问题:
a. 简直一切的LED制作商都以新烛光(cd)为单位给出光强度。一般这个值都十分高，但它表明的是在最亮方向的数据。视角和LCD的亮度一般成反比，因为LCD总的光输出掩盖更大的规模，在任何给定的方向，视角越宽则亮度越低。相同光通量输出的一系列LED一般按不同的截面和光强度出售。在20度视角光强度或许到达6.4cd，在70度视角或许有0.48cd，而在160度视角光强度或许简直为零。因为照明共同性对舒适感和视觉功用十分重要，所以，为在显现器上供给共同的照明，需求多个LCD以串联或并联办法连接起来。
b. 这些白色LED的寿数比较短。在运转大约1000小时之后，它们将变黄并在必定程度上变暗，这对五颜六色显现器来说是不能承受的。当然，在超越LED额定电流条件下运转还将加快这个进程。
c.因为LED根本上归于电流驱动器材，假如这些LED不能杰出地共享电流，或许会引起显现器部分的光线不均衡。在这种情况下，能够对每个LED都加上均衡电阻，但这将下降整个体系的功率。
d. 还有一个首要的缺陷是本钱高，其批量价格每支2.3美元起，比相同亮度的单只CCFL贵。
当运用这些作为光源时，需求考虑的是你要用它做什么。假如你关怀的仅仅灯的点亮度，那么应考虑峰值光强度；假如你需求光的分散作用，挑选适宜的输出截面则十分重要；在需求对较大的显现面积供给照明或液晶显现器的布景照明，以及需求灯具有长运用寿数时，小型CCFL是优选计划。
用于布景光转化器的变压器
磁性变压器和压电变压器的开展使咱们能够结构出高效、小体积转化器。变压器的挑选取决于多种要素，其间包括本钱、体积和功率。例如，同PZT变压器比较，在一个给定的功率水平，磁性变压器或许更厚、更重且功率更低，但它具有本钱低，并且能够在更宽的负载条件下作业的长处。PZT变压器具有固有的正弦运转特性、高激起电压、不可燃和无电磁噪声的长处。磁性变压器和压电变压器的比较见表1所示。
陶瓷压电变压器是在1956年由C.A. Rosen最早提出。与依赖于电磁能量转化的磁性变压器不同，压电变压器把电动势转化成机械能。电能到机械能的转化称为逆压电效应，而机械能到电能的转化称为正压电效应。
PZT变压器的资料和工艺决议了它们的的作业特性，而每一个制作商都有它们共同的资料和结构层的“配方”，制作PZT的常用资料是锆酸铅和钛酸铅。单层PZT本钱较低并易于制作但电压增益比较小(典型值为5~10)，并或许需求一个升压磁性变压器才能使灯具运转。多层PZT的规划制作难度更大，但具有更高的电压增益(20~70)。
图1为一个用于CCFL供电的典型长形式PZT。该压电变压器包括一些用于能量转化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办法转化成机械轰动，这些机械轰动传送到陶瓷层的次级，在那里机械轰动以压电办法转化成一个高电平输出。整个转化进程只耗费很少的能量。
要猜测PZT在体系中的功用，有必要树立它的电路模型。图1所示的电路模型一般用于描绘长形式PZT在根本谐振频率邻近的功用。许多PZT制作商都根据在各种频率和输出负载下的丈量成果供给该模型的元件值，详细元件值取决于PZT的结构。初级电极的多层结构和资料电介质常数构成了一个大的主级输入电容(Cinput)。因为次级的单层结构和主级电极和次级电极之间的间隔，输出电容要小许多。
图3显现了松下1.8W PZT(元件型号为EFTU11R8MX50)增益(Voutput/in)相对于输出负载和频率的特性联系曲线。这个PZT对图2等效电路的等效元件值分别为：Cinput=61.6nF，Coutput=11.4pF，n=35，串联RLC= (0.66Ω，0.934mH，2.79nF)。如图3所示，在无负载条件下陶瓷变压器供给高Q值和增益，并发生高激起电势。一旦荧光灯激起之后，变压器则带有了负载。负载引起变压器增益下降和谐振频率移动。为完成在一个单向操控电路下激起并运转荧光灯，压电变压器一般作业在谐振峰的右侧。
变频操控体系
图4给出了一个根据PZT的布景光转化器的简化功用图。PZT由一个起伏正比于输入电压的谐振功率级驱动，它供给驱动荧光灯所需求的电压增益。围绕着差错放大器构成了一个操控环，差错放大器把均匀荧光灯电流同参阅信号(REF)比较较，以便于对荧光灯的光强度进行调理。操控电压Vc驱动用来确认谐振功率级的运转频率的压控振荡器(VCO)。
VCO的频率规模有必要包括PZT的激起和运转频率。下降这个可编程的频率规模能够改进反应回路的操控呼应。例如，图5中的PZT所运用的频率规模为100kHz。为确保操控回路一向在PZT谐振峰的右侧作业，PZT的增益有必要确保在最小的输入电压下仍具有足够高的荧光灯电压。
电源拓扑
一个以谐振推挽拓扑操控压电变压器的电路如图5所示。这个拓扑运用了两个规范电感(L1和L2)，经过UCC3977操控器和MOSFET S1和S2，这两个电感在50%的占空比发生180 度的相移。这个推挽电路长处是能够供给从直流输入电压到压电变压器初级的电压增益，并经过这两个电感和PZT初级电容之间的LC联系完成谐振。
与磁性变压器电路不同，根据PZT的电路运用频率而不是占空比来操控荧光灯电流。UCC3977包括一个在COMP和OSC引脚之间构成的可编程的VCO，该VCO用来设定该体系的作业频率规模(它有必要包括PZT的激起和作业频率)，荧光灯电流能够在FB引脚进行丈量并由PZT的增益/频率的特性进行操控(参见图3)。为确保操控回路一向作业在谐振峰的右侧，PZT的增益有必要在最小输入电压下供给足够高的荧光灯电压。
MOSFET S1和S2以50%的占空比被驱动发生相移。电感L1和L2同PZT初级电容谐振，在S1的漏极和S2的漏极构成了半正弦波形。在PZT的初级两头所得到的电压波形挨近正弦。因为陶瓷变压器的高Q值，荧光灯电压是正弦的，在这个运用中大约为300V。
为完成零电压切换，漏极电压有必要鄙人一个切换周期曾经回零，这要求LC谐振频率要大于切换频率。满意这个条件的最大电感能够从下式得到：
公式1 
其间Cp是PZT的主级%&&&&&%。
选用推挽拓扑结构、额定功率分别为1W 和1.8W的多层PZT驱动一个300伏荧光灯，在电流为3mA时，在较低的输入电压规模内功率超越87%。在高输入电压规模，因为PZT增益下降而导致功率下降。
以线性办法下降荧光灯的电流来调光将导致功率下降。因为体系在低于最优增益的条件下运转，压电变压器电路的光负载功率下降。运用脉冲调光技能能够改进功率，这种办法以高于肉眼能发觉的频率(>100Hz)经过调制占空比的通断来操控荧光灯的均匀电流，然后使荧光灯一向在全电流下作业。
图6显现了根据压电变压器电路的脉冲调光波形。一个外部驱动信号(曲线4)用来给定作业周期和脉冲串的频率，在本例中，在50%的作业周期脉冲串的频率为100Hz。曲线1是反应网络的COMP引脚的信号，用来设定作业频率。荧光灯电压如曲线3所示。这些图片是运用数字示波器得到，所以存在混迭现象。荧光灯的激起电压简直检测不到，因为灯已经是热的并从前面的脉冲串周期运转过来。
本文小结：
本文给出了压电变压器用于布景光转化器时作为升压变压器运用的特性，评论了能够满意CCFL荧光灯高压需求的压电变压器的作业原理，给出了一个运用UCC3977的根据PZT的高效布景光供电计划。因为根据PZT的布景光转化器的谐振功率电路能够供给正弦电压，然后进步了光电功率，荧光灯的亮度能够选用线性或脉冲调光技能进行操控。全体功率(能够到达86%以上)的进步延长了电池供电体系的运转时刻。
