개요: DS3881, DS3882, DS3984, DS3988, DS3991, DS3992, DS3994는 LCD 백라이팅을 제공하는 CCFL용 컨트롤러이다. 우수한 시각적 결과를 제공하거나 램프 수명을 연장하기 위해 대부분의 애플리케이션에는 디밍 기능이 필수적으로 요구된다. 이 애플리케이션 노트에서는 먼저 CCFL에 주로 사용되는 두 가지 디밍 방법에 대해 살펴보고, 그런 다음 DS39xx CCFL 컨트롤러에서 아날로그 디밍을 구현하는 방법에 대해 설명한다.
CCFL 디밍 방법
CCFL 디밍에는 두 가지 일반적인 방법이 있다. 하나는 PWM 디밍 또는 디지털 디밍이라고도 하는 버스트 디밍이며 다른 하나는 아날로그 디밍이다. 이 글에서는 각 방법의 장단점을 설명한다.
버스트 디밍은 PWM 디밍 주파수라고 하는 일정한 주파수에서 CCFL을 켜고 끈다. PWM 디밍 주파수가 60Hz보다 크면, 사람의 눈은 CCFL의 스위칭 온/오프를 인식하지 못한다. 높은 PWM 사이클 주기 동안 CCFL은 켜지고 램프 주파수에서 동작하며, 낮은 주기 동안에는 CCFL은 꺼지고 전류가 흐르지 않는다. 이와 같이 PWM 펄스의 듀티 사이클을 조정하면 CCFL의 밝기를 높이거나 낮출 수 있다. 버스트 디밍의 주요 장점은 매우 큰 디밍 비(dimming ratio)를 구현할 수 있다는 점이다. 그러나 일부 애플리케이션에서 PWM 디밍 주파수는 디스플레이 신호의 수직 동기 주파수와 간섭하여 스크린에 시각적인 영향을 미치며 버스트 디밍은 가청 트랜스포머 잡음을 발생시키기도 한다.
아날로그 디밍은 버스트 모드에서 CCFL을 켜는 대신 CCFL을 항상 켜짐 상태로 유지한다. 램프 밝기는 램프의 전류 진폭을 변화시켜 조정한다. 전류 진폭을 높이면 CCFL이 더 밝아지고 진폭을 낮추면 CCFL은 어두워진다. 아날로그 디밍의 경우 그 범위가 매우 협소하여 일부 애플리케이션에서는 이용할 수 없다. 그러나 아날로그 디밍은 PWM 주파수가 존재하지 않기 때문에 가청 트랜스포머 잡음을 발생시키지 않을뿐더러 수직 동기 주파수와 간섭하지 않는다.
1. 3:1이 넘지 않는 좁은 디밍 범위 2. 가청 트랜스포머 잡음 없음 3. 수직 동기 주파수와 간섭하지 않음
1.최대 100:1의 넓은 디밍 범위 2. 가청 트랜스포머 잡음 존재 가능 3. PWM 디밍 주파수가 수직 동기 주파수 간섭 가능
CCFL 아날로그 디밍 구현
DS3881 및 DS3882 CCFL 컨트롤러에는 아날로그 디밍 제어 기능이 내장되어 있다. I²C 인터페이스를 사용하여 BLC 레지스터를 설정하면 램프 전류를 조정할 수 있다.
DS3984, DS3988, DS3991, DS3992, DS3994 CCFL 컨트롤러는 버스트 디밍 기능을 제공한다. 그러나 그림 1과 같이 간단한 외부 회로를 추가하면 이들 DS39xx 컨트롤러는 아날로그 디밍을 효과적으로 지원할 수 있다.
그림 1. DS39xx CCFL 컨트롤러에서 아날로그 디밍을 구현하는 데 필요한 외부 회로
그림 1에서 R4는 램프 전류 피드백 저항이다. R4를 통과하는 피크 전압 레벨은 VR4이다. 신호가 다이오드를 통과하면 피크 전압 레벨은 VA가 된다. LCM 입력에서 피크 전압 레벨 VLCM은 VA와 아날로그 디밍 제어 전압 VDIM의 선형결합이다. 따라서 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
여기서
및
VLCM(피크값)은 통상 2.35V이다. 따라서 VDIM은 램프 전류와 직접적인 관련을 갖는 VA를 결정한다. R1이 개방 상태에 있으면 VDIM은 사용할 수 없으므로 주의한다. 회로는 실질적으로 DS3992/DS3994 데이터 시트에 제공되는 일반적인 멀티램프 전류 모니터 회로의 한 부분이다.
저항값 계산
저항값을 계산하려면 시스템 요구사항과 수식 1을 사용하여 a와 b를 구한다. 그런 다음 수식 2와 3을 사용하여 R1, R2, R3에 해당하는 값을 계산한다.
예를 들어 애플리케이션이 VDIM이 0V일 때 7mARMS, VDIM이 3.3V일 때 3mARMS의 램프 전류를 요구한다면 VA는 VDIM = 0V일 때는 19.1Vpk(√2 × 7mARMS × 2kΩ - 0.7V)가 되고 VDIM = 3.3V일 때는 7.8Vpk(√2 × 3mARMS × 2kΩ - 0.7V)가 된다. 이러한 조건과 수식 1을 사용하면 a = 0.422 및 b = 0.123임을 알 수 있다.
a와 b의 값을 알고 있으므로, 이제 R3을 임의 값(10kΩ 이하)으로 설정한다. 그런 다음 R1과 R2에 대한 수식 2와 3을 푼다. R3을 3.4kΩ으로 선택하면, R1 = 3.65kΩ, R2 = 12.4kΩ이 된다. 램프 전류에는 고조파가 존재하므로 전류 파형의 피크 대 평균 전력비(crest factor)가 항상 √2가 되는 것은 아니다. 따라서 원하는 결과를 얻기 위해서는 저항값을 일부 조정할 필요가 있다. 이 경우 R1 및 R2에 대한 최종 값은 각각 4.42kΩ과 11.5kΩ이 된다.
위에서 설명한 애플리케이션에서는 디밍 제어 전압이 증가함에 따라 램프 전류가 감소한다. 이와 같은 함수를 네거티브 기울기 (negative-slope) 디밍이라고 한다. 반대로 포지티브 기울기 (positive-slope) 디밍은 디밍 제어 전압이 증가하면 램프 전류가 증가한다는 것을 의미한다. 포지티브 기울기 디밍을 원하는 경우 인버팅 회로를 VDIM과 R1 사이에 추가할 수 있다.
측정된 파형
그림 2와 3은 그림 1의 회로를 기초로 측정한 램프 전류 파형을 보여준다. 그림 2는 VDIM = 0V에서, 그림 3은 VDIM = 3.3V에서 캡처한 것이다. 여기서 디밍 비는 2.33:1이다.
그림 2. VDIM = 0V에서 측정한 램프 전류 파형
그림 3. VDIM = 3.3V에서 측정한 램프 전류 파형
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