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애플리케이션 노트  4190

DS39xx CCFL 컨트롤러의 게이트 구동 성능 향상시키기

저자: Shoumin Liu

개요: DS3984, DS3988, DS3991, DS3992, DS3994는 LCD 백라이트에 사용되는 CCFL을 위한 컨트롤러이다. 각 컨트롤러 채널은 2개의 로직 레벨 MOSFET을 구동하여 CCFL을 구동하는 데 필요한 고전압 AC 파형으로 DC 전압을 변환한다. 일부 애플리케이션에서는 더 많은 구동 성능과 더 높은 게이트 소스 전압을 필요로 하는 전력 MOSFET을 사용하여 단일 채널에서 여러 개의 램프를 구동한다. 이 애플리케이션 노트에서는 이러한 대형 전력 MOSFET을 효율적으로 구동할 수 있도록 DS39xx 컨트롤러의 구동 성능을 향상시키는 방법에 대해 설명한다.

DS39xx 게이트 드라이버

DS3984, DS3988, DS3991, DS3992, DS3994 컨트롤러의 각 채널은 2개의 게이트 드라이버를 갖는다. 각 게이트 드라이버는 1개의 로직 레벨 MOSFET을 구동할 수 있다. 게이트 드라이버 출력의 충전 부하는 최대 20nC이고 하이 레벨 출력 전압은 약 VCC(5V)이다. 이 게이트 구동 성능은 대부분의 로직 레벨 MOSFET을 구동하는 데 충분하다.

그러나 LCD 모니터와 TV의 물리적 크기가 대형화되면서 많은 애플리케이션은 각각의 컨트롤러 채널로 여러 개의 램프를 구동할 필요가 있게 되었다. 예를 들어 대형 LCD TV에서 모든 램프를 제어하기 위해 DS3991을 사용할 수 있는데, 많은 램프를 신뢰성 있게 구동하기 위해서는 대전류 전력 MOSFET이 필요하다. 최근 떠오르는 또 다른 애플리케이션은 400V 정도의 매우 높은 DC 입력 전압을 사용하여 CCFL의 소비 전력이 최대 200W에 이르는 대형 TV의 전류를 감소시키는 것이다. 후자의 애플리케이션에서는 램프를 구동하기 위해 고전압 전력 MOSFET도 필요하다.

P전력 MOSFET은 일반적으로 로직 레벨 MOSFET보다 더 많은 전체 게이트 전하를 갖는다. 따라서 게이트 커패시턴스를 빠르게 충전 및 방전하기 위해서는 게이트 드라이버가 충분히 높은 피크 구동 전류를 제공해야 한다. 또 전력 MOSFET은 게이트 드라이버를 효과적으로 켜기 위해 더 높은 게이트 소스 전압을 필요로 한다.

DS39xx 컨트롤러에 내장된 게이트 드라이버는 대형 전력 MOSFET을 직접 구동할 수 없다. 그러나 이 문제는 해결 가능하다. 이 애플리케이션 노트에서는 이러한 컨트롤러가 전력 MOSFET를 구동할 수 있도록 간단한 외부 회로를 사용하여 DS39xx 컨트롤러의 게이트 구동 성능을 향상시키는 방법에 대해 설명한다.

게이트 구동 성능을 향상시키는 회로

그림 1은 게이트 구동 성능을 향상시키기 위해 사용되는 회로를 보여준다.

Figure 1. External circuitry required to enhance DS39xx gate-drive capacity.
그림 1. DS39xx 게이트 구동 성능을 향상시키는 데 필요한 외부 회로

그림 1에서 GA 및 GB는 CCFL 컨트롤러에 의한 게이트 드라이브 신호 출력이다. Q2/Q3/Q5/Q6은 GA 및 GB 레벨을 5V에서 12V로 시프트하는 NPN 범용 트랜지스터이다. 신호는 각각 Q1/Q7 및 Q4/Q8로 이루어진 2개의 토템 폴 (totem-pole) 드라이버에 의한 출력으로 구성된다. 출력 구동 신호는 GA_12V 및 GB_12V로 표시된다. 토템 폴 드라이버는 MOSFET이 켜지면 전력 MOSFET의 게이트 커패시터를 매우 빠르게 충전할 수 있고, MOSFET이 꺼지면 마찬가지로 빠르게 게이트 커패시터를 방전할 수 있다. Q1/Q4/Q7/Q8은 충분한 피크 전류를 공급할 수 있는 중간 전력의 트랜지스터이다.

그림 2는 GA 및 GB, GA_12V 및 GB_12V의 파형을 보여준다.

Figure 2. Waveforms of the logic-level gate-drive signals (GA and GB) and the 12V-level gate-drive signals (GA_12V and GB_12V).
그림 2. 로직 레벨 게이트 드라이브 신호(GA 및 GB)와 12V 레벨 게이트 드라이브 신호(GA_12V 및 GB_12V)의 파형

GA_12V 및 GB_12V는 푸시 풀 구조에서 전력 MOSFET을 직접 구동하지만, 일부 회로를 추가하면 하프 브리지 구조 또는 풀 브리지 구조에서도 사용할 수 있다. (자세한 내용은 당사에 문의 요망).

추천 트랜지스터 부품번호

표 1은 그림 1의 트랜지스터에 대한 추천 부품번호 목록이다.

표 1. 추천 트랜지스터 부품번호
Designator Description Suggested Part Numbers
Q2/Q3/Q5/Q6 NPN general-purpose transistor MMBT3904 or equivalent
Q1/Q4 NPN medium-power transistor FMMT493, ZXTN2038F, or equivalent
Q7/Q8 PNP medium-power transistor FMMT593, ZXTP2039F, or equivalent


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추가 정보  APP 4190: Aug 11, 2008
DS3984 4채널 CCFL 컨트롤러 전체 데이터 시트
(PDF, 504kB)
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DS3988 8채널 CCFL 컨트롤러 전체 데이터 시트
(PDF, 968kB)
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DS3991 저가 CCFL 컨트롤러 전체 데이터 시트
(PDF, 484kB)
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DS3992 2채널, 푸시 풀 CCFL 컨트롤러 전체 데이터 시트
(PDF, 232kB)
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DS3994 4채널 CCFL 컨트롤러 전체 데이터 시트
(PDF, 444kB)
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