IMP803高電壓電致發(fā)光燈驅(qū)動器原理與應(yīng)用

摘要：電致發(fā)光（EL）也稱場致發(fā)光，是當(dāng)前最常用的顯示方法之一，常用作液晶顯示板的背景照明。可廣泛用于GPS接收機/尋呼機/蜂窩電路、PPA/手持式計算機、安全照明燈LCD模塊等各種電子技術(shù)中。領(lǐng)事館文著重介紹了一種IMP803高電壓電致發(fā)光驅(qū)動器的原理、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電致發(fā)樂 驅(qū)動器 IMP803

1 概述

電致發(fā)光（EL）燈一般用作液晶顯示板的背景照明。因為它耗電極小，所以常用由幾個電池串聯(lián)供電。IMP803型驅(qū)動器零片是為滿足這種高電壓、小電流要求的發(fā)光燈而設(shè)計的。

由武漢力源電力股份有限公司等推出的IMP803型高電壓電致發(fā)光燈驅(qū)動器，它內(nèi)含一個由高頻振蕩器組成的開關(guān)電源和一個由低頻振蕩器構(gòu)成的高壓橋式輸出驅(qū)動器。這種電致發(fā)光燈驅(qū)動器能驅(qū)動面積達63cm立方厘米、極間電容量為0.03μF的顯示屏，并可達到足夠高的亮度。也可以驅(qū)動電容量大于0.03μF的EL燈，但亮度有所減弱。加到EL燈上的穩(wěn)定輸出電壓典型值為180V（峰-峰值）。

IMP803芯片工作在2.0～6.0V的電源電壓范圍。其應(yīng)用電路只需少量的外部元件：1個電感Lx，1個二極管D，2個電容（Cs和CSN）和3個電阻。其中2個電阻（REL和RSW）用于設(shè)置內(nèi)部兩個振蕩器的頻率。

2 芯片特點及極限參數(shù)

IMP803芯片內(nèi)高壓CMOS工藝制成，具有以下特點：

●低功率：典型420μA的電流；

●寬工作電壓范圍：2.0～6.0V；

●大輸出負載電容：可驅(qū)動具有大于30nF的電容量的EL燈；

●轉(zhuǎn)換器的頻率可調(diào)，以使功耗達到最??；

●輸出頻率可調(diào)，用于控制燈的顏色、壽命和功耗；

●低靜態(tài)電流：20nA（禁止時）；

●器件可以被“使能/禁止”。

IMP803芯片的極限參數(shù)如下：

●電源電壓VDD：-0.5V～+6.5V；

●輸出電壓Vcs:-0.5V～+120V；

●功耗：400mW。

3 方框圖與引腳說明

IMP803芯片的內(nèi)部功能框圖如圖1所示，它的引腳排列與國外Supertes公司的HV803芯片相兼容，并可互換。

IMP803各引腳說明如下：

VDD（1腳）：正電壓源，電感L可以接于此腳或接到另一個未穩(wěn)壓的電源。

RSW-osc(2腳)：開關(guān)電源的電阻引腳，開關(guān)頻率由一個外部電阻RSW來決定。

Cs（3腳）：升壓轉(zhuǎn)換器的儲通電容器接入端，跨接于EL燈的電壓等于Cs處電壓的2倍。

Lx(4腳)：接反饋電感L。

GND（5腳）：地。

VB（6腳）：EL燈驅(qū)動輸出。EL燈被接在帶有提供與VA互補的VB高壓橋路上。因此，跨接在EL燈的VAC峰-峰電壓是2Vcs。

VA（7腳）：EL燈驅(qū)動（同上）輸出。

REL-osc（8腳）：EL燈振蕩器頻率設(shè)置腳，振蕩器的頻率由外部電阻REL來控制。

4 工作原理

IMP803的工作電壓范圍為2.0～6.0V，任何低拉率電源都能提供該芯片所需的靜態(tài)電流。圖2為其工作原理圖。在圖2電路中加入電感Lx、二極管D和電容Cs后，可提供更高的正、負兩組電壓值，以利于EL燈的驅(qū)動。當(dāng)EL燈兩端的脈沖電壓達到180Vp-p（峰值）時，IMP803的內(nèi)部開關(guān)電源截止，隨即再導(dǎo)通，這樣可以延長電池的使用壽命。

IMP803也可由外接高于2.0V的單電源來供電，此時的靜態(tài)電流為420μA。電感Lx用于產(chǎn)生負電壓，當(dāng)內(nèi)部開關(guān)管導(dǎo)通時，電感接地并存儲磁能。當(dāng)內(nèi)部開關(guān)截止時，Lx的反電動勢使鉗位二極管1N4148正偏，并對Cs充電以產(chǎn)生高電壓。Lx的電感量為560μH，其直流阻抗為14.5Ω。

EL燈的面積對IMP803影響很大，面積越大，所需驅(qū)動電流和功耗也越大。電路中串聯(lián)電阻RCL可用于保護驅(qū)動器不被電壓極性瞬間變換的大電流所燒壞。

通過RSW、REL電阻把IMP803的第2、8腳相連，當(dāng)RSW與REL之間的連接點接VDD時，IMP803正常工作；連接點接地時，IMP803截止。

5 應(yīng)用

5.1 元件選用

二極管D：快速反相恢復(fù)二極管，具有VB>100V，如選用1N4148。

電容器Cs：這是一個高壓電容，它儲存經(jīng)二極管轉(zhuǎn)換的電感能量。建議使用100V、10nF～100nF之間的電容器。

電容器CSW：這是一個可選的噪聲抑制電容，建議用1nF電容。

電阻RSW：用于設(shè)置開關(guān)振蕩器的頻率。開關(guān)頻率和該電阻值成反比，電阻增大，頻率將降低。

電阻REL：用于設(shè)置EL燈驅(qū)動的頻率，可提供一個與REL成反比的振蕩頻率。婁REL增大時，EL燈的頻率減小，燈吸取的電流隨之與減小，燈的顏色也決定于此頻率。若在REL-osc引腳和VDD電源之間接一個2MΩ的電阻，則燈的頻率約為350MHz；若為1MΩ電阻，則為700Hz。

電感Lx：該電感可提供自舉電壓，這是電感“回掃”法所需要的。芯片內(nèi)部的MOSFET開關(guān)用于將Lx引腳的電感與地之間交替地接通和斷開。當(dāng)內(nèi)部開在斷開（open）時，電感電勢將正向偏置二極管，而電流則通過儲能電容器Cs，使之充電至高電壓。

較小的電感可避免飽和。當(dāng)電感增加時，由RSW設(shè)置的開關(guān)頻率必須增加，以防止飽和。通常，較小的電感值能接受更大的電流，也更適合于驅(qū)動更大的面積的EL燈。

5.2 3V時的測試和應(yīng)用電路

圖3所示是個用IMP803構(gòu)成的可驅(qū)動3平方英寸EL燈的電器器。

圖3中，CIN的大小取決于電源的阻抗，可能需要更大的電容值。CSW為可選的噪聲抑制電容。

5.3 “使能/禁止”操作應(yīng)用電路

圖4給出由IMP803所組成的“使能/禁止”操作電路圖，圖中一個邏輯門將RSW與VDD相接可以完成芯片的使能功能，與地相接可以完成禁止功能。REL可以接到VDD，也可以接地門電路，其操作表如表1所示：

表1 使能/禁止操作關(guān)系

5.4 其他應(yīng)用

IMP803還可應(yīng)用于GPS接收機/尋呼機/蜂窩電話機、PPA/手持式計算機，安全照明燈、LCD模塊及便攜式儀器等系統(tǒng)的電致發(fā)光驅(qū)動器。