高出力デスクトップLCDバックライト・コントローラによる広い調光 率のサポートと、 ランプ寿命の延長 − デザインノート264 Rich Philpott LT1768デュアルCCFLバックライト・インバータ はじめに ラップトップ・コンピュータやハンドヘルド機器で長いこ と標準的表示装置として使われてきた液晶ディスプレイ （LCD） は、デスクトップ・コンピュータの表示装置として も普及してきています。大型ディスプレイには複数の高出 力冷陰極蛍光ランプ（CCFL）が必要です。これらのランプ の調光範囲と予測寿命は前世代のデスクトップ・ディスプ レイと同等である必要があります。効率を維持したままラ ンプの寿命と調光範囲を最大にするには、CCFLドライブ はDC成分を含まないサイン波とし、CCFLメーカーの定め る電流定格を超えないようにします。クレスト・ファクタ の低い正弦波でCCFLをドライブすることによっても、電 流から光への変換効率を上げ、ディスプレイのちらつきを 減らし、E M I とR F I の放射を抑えることができます。 LT1768高出力CCFLコントローラは、ユニークなマルチ モード・ディミングTMを使って、必要なドライブをおこな い、広い調光範囲を可能とし、ランプの寿命を最大限延ば します。 図1の回路はデュアルの接地ランプ・バックライト・イン バータで、9V∼24Vの入力電源で動作し、1個のCCFL当 たり0mA∼9mAの電流を供給し、調光率は100:1を超えま す。この回路で使われているLT1768は、350kHz固定周 波数の電流モードのパルス幅変調器で、ランプ電流制御機 能を備えています。 CCFL電流はLT1768のPROGピンのDC電圧によって制御 されます。この電圧はLT1768のマルチモード・ディミン グ・ブロックに印加されます。このブロックはこの電圧を 電流へ変換してVCピンへ供給します。VCピンの電圧が上 昇すると、LT1768のGATEピンは350kHzでパルス幅変調 されます。このパルス幅変調により、VCピンの電圧に比例 した平均電流がインダクタL1に流れます。CCFLは、T1、 C4およびQ1で構成されるRoyer-classのコンバータによっ てドライブされます。 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 Mulitmode Dimmingはリニアテクノロジー社の商標です。 LAMP 6 33pF ランプ出力および調光率と ランプ電流 10 LAMP VIN 8V TO 24V 33pF 4 T1 10000 5 3 C1 33µF PGND DI02 DI01 5V VREF LAMP OUTPUT (NITS) R7 250Ω 1/4W VIN 10 Q1 LAMP MANUFACTURER’S SPECIFIED CURRENT RANGE RMIN PROG 0V TO 5V OR 1kHz PWM R1 49.9k CT RMAX PROG PWM C4 10µF Q1 1 R6 125k R4 16.2k C3 0.1µF DIMMING RATIO (NITS/NITS) GATE SENSE FAULT LT1768 VC SHDN AGND 1000 100 0.1µF C2 0.033µF 1 2 C4 0.33µF L1 68µH MBRS130T3 0.1 0 6 8 4 LAMP CURRENT (mA) R2 40.2k 10 dn264f01b Si3456DY R3 60.4k 100Ω 2200pF R5* 0.025Ω dn264F01a C4: PANASONIC ECHU L1: COILTRONICS UP4-680 T1: COILTRONICS CTX110607 (2 IN PARALLEL) Q1: ZETEX ZDT1048 *R5 CAN BE METAL PCB TRACE *R5はPCBのメタル・トレースでも可 図1．ランプの最小電流と最大電流の仕様を維持したまま100:1 の調光率を実現する14WのCCFL電源 08/01/264 2 (914) 374-2474 (561) 752-5000 (631) 543-7100 Royerコンバータは、L1の平均電流に基づいて、効率が 90%でDC成分がゼロの60kHz正弦波を発生します。両方 のC C F L からの正弦波電流はD I O 1 / D I O 2 ピンを通って LT1768へ戻ります。CCFL電流の一部はV C ピンに流れ て、ループを閉じます。VCピンにコンデンサを1個接続す ると、ループ補償を与え、CCFL電流を平均化するので、 ラインや負荷の状態にかかわらず、CCFL電流は一定に保 たれます。マルチモード・ディミング・ブロックによって VC電流源の値を変えると、CCFL電流が変化し、その結果 光度が変化します。 9mA PWM (FREQ = 220Hz) 0% 6mA OFF 0.5 1.0 マルチモード・ディミング 図1の回路は0V∼5VのDC電圧あるいは0V∼5Vの1kHz PWM波形のどちらかをDC電圧へ変換します。フィルタを かけた入力電圧はLT1768のPROGピンへ送られます。こ のピンはLT1768を5つの異なった動作モードの1つへ設定 してランプの輝度を制御します。図2に示されているよう に、どのモードが使われるかは、PROGピンとPWMピン の電圧およびR MAX ピンとR MIN ピンから流れ出す電流に よって決定されます。 オフ・モード（VPROG < 0.5V） では、CCFL電流はゼロに設 定されます。 最小電流モード（0.5V < VPROG < 1.0V）では、CCFL電流 はR MIN 抵抗で設定される最小レベルに正確に設定されま す。このモードは最小のランプ電流と輝度を決定します。 では、CCFL電流はRMAX抵 最大電流モード（VPROG > 4V） 抗で設定される最大レベルに正確に設定されます。この モードのCCFL電流をメーカーの最大定格へ設定すると、 最大輝度が達成され、ランプの寿命を損なわないことが保 証されます。 リニアモード（VPWM < VPROG < 4V）では、CCFL電流は PROGピンの電圧によってリニア制御されます。 データシートのダウンロード http://www.linear-tech.co.jp/ds/j1768f.html 100% ICCFL (mA) 0mA 以前の解決法では、リニア制御あるいはPWM制御のいず れかに限定された輝度制御法が使われていました。リニア 制御法では最高の効率の回路が実現できますが、調光範囲 が制限されてしまうか、あるいは調光率を大きくするとラ ンプの仕様から外れてしまいます。PWM制御法では広い 調光範囲が得られますが、CCFLの寿命に対して有害な高 いクレスト・ファクタの波形を発生し、高電流では電力を 浪費します。LT1768のマルチモード・ディミング （特許取 得） は両方の制御法の長所を組み合わせて、できるだけ広い 調光範囲を実現するとともにCCFLの寿命を延ばします。 MAX LINEAR CURRENT MIN CURRENT 3V (VPWM) 4.0 VPROG(V) 5.0 dn264f02 図2．ランプ電流とPROG電圧 リニアモードでは最良の電流-光変換と最高の効率が実現さ れます。 PWMモード（1V < VPROG < VPWM ）では、CCFL電流は 最小CCFL電流とVPROG = VPWMでのリニアモードのCCFL 電流値の間で変調されます。PWM周波数はCTピンに接続 された1個のコンデンサで設定されます。PWMのデュー ティ・サイクルはPROGピンの電圧によって設定されま す。1Vが0%に相当し、VPWMが100% （リニアモード） に相 当します。LT1768のPWMモードは、広い調光率を可能と する一方、PWMのみの調光方法の場合にみられる高いク レスト・ファクタを下げます。 これらの5つの動作モードを組み合わせると、DC制御の CCFL電流プロフィールを実現することができ、この電流 プロフィールを調整して、可能な限り広い調光率を実現 し、CCFLの寿命を最大限延ばすことができます。 LT1768のフォールト・モード LT1768にはフォールト検出機能も備わっており、フォー ルト状態でもランプの電流定格とRoyer変圧器の定格を超 さないように保護します。CCFLランプの1つが開放状態に なると、LT1768はフォールト・フラグを有効にしてもう 1つの電流を調節し、RMAX抵抗で設定されている最大電流 を超さないようにします。両方のランプが開放状態になる と、LT1768はRoyer部分をシャットダウンして危険な高 電圧状態を回避します。 追加機能 LT1768は温度補償された5Vのリファレンス、低電圧ロッ クアウト機能、サーマル・シャットダウン、さらにロジッ ク回路で駆動できるシャットダウン・ピン （これを有効にす ると電源電流が下がります）を備えています。LT1768 は 16 ピンSSOP パッケージで供給されます。 お問い合わせは当社または下記代理店まで（50 音順） 東京エレクトロンデバイス株式会社 株式会社トーメンエレクトロニクス 株式会社マクニカ 〒 224-0045 横浜市都築区東方町 1 TEL(045)474-5114 FAX(045)474-5624 〒 108-8510 東京都港区港南 1-8-27 TEL(03)5462-9615 FAX(03)5462-9695 〒 226-8505 横浜市緑区白山 1-22-2 TEL(045)939-6104 FAX(045)939-6105 リニアテクノロジー株式会社 102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6 秀和紀尾井町パークビル 8F TEL(03)5226-7291 FAX(03)5226-0268 http://www.linear-tech.co.jp dn264f 0801 6K • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2001