高亮度LED已逐漸成為液晶面板背光的新興替代方案，但是CCFL仍是主流，且具有成本優(yōu)勢。不論使用哪一種光源，背光的均勻度是主要考慮。在CCFL燈管應(yīng)用上，須使用電子式安定器來等化每支燈管的電弧電流，由ASIC驅(qū)動并控制的半橋式系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢。在LED背光應(yīng)用上，則以遲滯式降壓控制芯片較能提供精確的電流控制，此類芯片能直接感測LED負載電流，并透過內(nèi)部浮動高電壓端驅(qū)動電路進行高電壓端MOSFET開關(guān)切換。

市場上充斥各式各樣的靜態(tài)與交互式可視化通訊產(chǎn)品，包括電視、計算機顯示屏以及數(shù)據(jù)顯示等，都廣泛使用在許多不同的終端應(yīng)用上，例如車內(nèi)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)。

許多這類型的應(yīng)用都整合不同尺寸的液晶顯示器(LCD)，其中更有許多使用觸控式屏幕。在過去幾年，液晶顯示器已經(jīng)快速取代傳統(tǒng)笨重的陰極射線管(CRT)顯示器與電視，這個趨勢背后的主要動力在于成本與體積的節(jié)省，以及它所帶來的大幅環(huán)保優(yōu)勢。例如液晶顯示器大約只使用相同尺寸CRT顯示器三分之一左右的電力，其它優(yōu)勢還包括：更高的亮度、不閃爍、完美的平面顯示，以及因為不須聚焦而使得影像更加銳利，同時使用壽命也更長，大約有5萬小時，而CRT只有2萬小時。

在各種顯示器產(chǎn)品中，投影機的顯示器由于需要完全不同的超高亮度光源，采用高壓氣體放電(High Intensity Discharge, HID)短弧燈，因此應(yīng)該要另加考慮。另一方面，移動電話以及其它掌上型設(shè)備，例如MP3播放器等使用的小型液晶顯示器，則采用多顆發(fā)光二極管(LED)或單顆白光LED來提供背光，這對小型屏幕來說已經(jīng)足夠，同時還可以透過一個低電壓電源，經(jīng)由簡單穩(wěn)壓芯片控制亮度的方式來加以驅(qū)動。

液晶面板的基本原理可以視為透過電子控制的光學(xué)閥門，因此需要背光源以便產(chǎn)生可見的影像，液晶屏幕在應(yīng)用上通常使用冷陰極熒光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)提供背光，目前這仍是最具成本效益的方式，而且此優(yōu)勢預(yù)計還會持續(xù)一段時間。

CCFL背光仍具成本效益

由高亮度LED來提供面板背光，已經(jīng)逐漸成為液晶顯示的新興替代方案，但是在大部分的液晶顯示器與電視上，背光仍是透過數(shù)個水平等距排列的CCFL長型氣密式小口徑燈管所提供。依屏幕大小的不同，大約會使用8～32支，甚至更多相同長度的CCFL燈管，同時還有各種不同長度的燈管，可以滿足不同的屏幕寬度需求。

在使用上，將高電壓加在CCFL燈管兩端的電極上，使內(nèi)部氣體離子化產(chǎn)生紫外線并激發(fā)燈管內(nèi)部涂布的磷光劑來發(fā)出白光，這些燈管必須以相同的亮度運作。雖然在CCFL燈管與液晶面板之間安排了導(dǎo)光板來協(xié)助平均分配背光，但各個燈管間不同的發(fā)光強度還是無法完全被忽略，因此驅(qū)動CCFL燈管的電子式安定器(Ballast)就必須包含能夠等化每支燈管電弧電流的電路。不管是使用哪種特定光源，平均分配背光是這類應(yīng)用的主要考慮，這個觀念也同樣適用于采用LED的系統(tǒng)。

CCFL安定器可以透過幾種不同的拓樸結(jié)構(gòu)來加以實現(xiàn)，包括Royer自振式、全橋式、推挽式與半橋式。在大部分的應(yīng)用上，都需要一個固定的安定頻率，來避免當(dāng)安定頻率接近影像顯示掃描頻率時所出現(xiàn)的干擾問題，因此Royer結(jié)構(gòu)幾乎不會使用在這類應(yīng)用上。

全橋式拓樸結(jié)構(gòu)則在如筆記型計算機等電池提供的較低直流電壓，并在7～21伏特寬廣變動范圍下的應(yīng)用上運作良好。推挽式結(jié)構(gòu)雖然有時會被采用，但由于需要一個一次端具備中間抽頭(Center Tapped)的大型變壓器，因此在效率上要比全橋式或半橋式系統(tǒng)更低。

半橋式CCFL安定器適用于較高直流電壓

半橋式架構(gòu)由于只需兩個金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)切換開關(guān)，同時變壓器的設(shè)計也相對較簡單，因而成為整體的最佳選擇。半橋式結(jié)構(gòu)同時也較適合較高的直流電源電壓，例如輸入端功率因子校正級電路前端的數(shù)百伏特電壓，這也為液晶電視與顯示器等較為注重成本的應(yīng)用帶來一個更具成本效益的系統(tǒng)。

半橋式CCFL安定器由兩個以低電壓端/高電壓端驅(qū)動芯片驅(qū)動的MOSFET所組成，可以接受由微控制器或其它低電壓控制電路所提供的邏輯位準訊號做為通用型驅(qū)動電路，也能夠整合到同時包含系統(tǒng)所需所有控制與保護電路的特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)產(chǎn)品中。背光應(yīng)用中CCFL燈管的亮度必須能夠控制降到低位準，而不會發(fā)生不穩(wěn)定或閃爍情況，這可以透過間歇模式(Burst Mode)亮度控制來達成。

在這個模式下，輸出到燈管的高頻率電流會間歇地以低上許多的頻率來加以中斷，但卻快到足以避開對人眼的影響。透過這樣的方式，燈管的平均電流可以藉由改變導(dǎo)通與關(guān)閉時間的長度由0～100%來加以調(diào)整，同時還能維持固定的波寬調(diào)變頻率。

在每個間歇動作的開始，必須要對燈管實施和緩啟動動作，以便將壓力降到最低，并帶來最長的燈管壽命。達成的方式是不改變安定頻率，但提升半橋式上方開關(guān)的導(dǎo)通時間，從較低一直到50%的有效周期率，同時降低下方開關(guān)的導(dǎo)通時間，以維持固定停滯時間，讓和緩切換能夠在和緩啟動時間內(nèi)維持。這代表對于輸出電流的控制也可以用來控制最高燈管電流，以提供短路與過載保護。因此，由ASIC驅(qū)動、控制所有安定功能，并提供低電壓與高電壓端輸出的半橋式系統(tǒng)的優(yōu)勢就變得相當(dāng)明顯。

LED背光控制性較佳

液晶顯示的影像畫質(zhì)與視覺效能受到背光特性的影響，使用一系列LED做為光源的背光系統(tǒng)擁有比CCFL更高的可控制度，以及達成最佳化的更好能力。

LED數(shù)組由三個分別為紅、綠、藍的主要顏色組合，以提供整體的白光輸出，這讓背光的色溫可以透過調(diào)整各個顏色的強度，滿足不同顯示環(huán)境的需求來達成，例如在電視應(yīng)用上需要偏黃的溫暖背光，而計算機屏幕比較偏好純白光線。

采用LED數(shù)組的背光系統(tǒng)同樣也須要細心設(shè)計，以便提供色彩以及強度的平均分配，由于LED的色彩會隨著電流改變，因此須要提供精確控制的穩(wěn)定電流，這對LED壽命的最佳化也是必要的條件，光源輸出可以透過使用與CCFL應(yīng)用中相同的間歇模式亮度控制方式來加以改變，同時在這類應(yīng)用下也最好在每個脈寬調(diào)變(PWM)周期提供和緩啟動來延長使用壽命。

須為串聯(lián)LED提供穩(wěn)定電流

但是就算是相同色彩與型態(tài)的LED，在前向壓降上都會有顯著的不同，同時也會受到溫度以及不同LED色彩的影響，因此顯然必須為每個組成個別色彩的串聯(lián)LED提供穩(wěn)定控制的定電流電源，這包含切換式轉(zhuǎn)換器，因為線性穩(wěn)壓器在以350毫安或更高電流運作的高亮度LED下，會帶來無法接受的功率耗損。

在這類情況下，拓樸結(jié)構(gòu)的選擇就被局限在降壓式或返馳式拓樸結(jié)構(gòu)。降壓式較為簡單，同時也足夠滿足不須隔離同時提供給轉(zhuǎn)換器的總線電壓高于串聯(lián)LED總體最高串聯(lián)壓降的場合，而這通常是最常見的情況。

遲滯式降壓控制芯片實現(xiàn)更精確電流控制

目前市場上有各種不同的專用控制芯片，可用于采取不同運作方式的應(yīng)用上，較簡單的做法，是在降壓式穩(wěn)壓器MOSFET切換開關(guān)導(dǎo)通時感測電感器的電流，并對最大值進行穩(wěn)壓。這個方法只需一個低電壓端切換開關(guān)，但是卻有所限制。

首先，它的有效周期率不能超過50%，這代表輸入電壓必須是LED輸出電壓的兩倍以上，才能讓控制回路穩(wěn)定運作；再者，由于這個方法并不直接對LED電流進行控制，因此無可避免地會造成LED電流在線路與負載上的部分變化，雖然這些變化不大，但可能還是會受到溫度所造成LED電流變化的影響，而這正是希望避免的。

透過直接感測LED負載電流，并透過內(nèi)部浮動高電壓端驅(qū)動電路進行高電壓端MOSFET開關(guān)切換的遲滯式降壓控制芯片，可以帶來較為精確的電流控制。這樣的安排，能夠讓LED電流以及平均電流被精確控制，而非只有最大電流，因而形成一個穩(wěn)定的閉回路控制電路，并且補償任何線路或負載的變動。在這種情況下，雖然頻率可以自由變動，但卻可能高到造成出現(xiàn)眼睛可察覺的干擾，但有效周期率則可以由0%變化到接近100%，因此輸入電壓只須略高于輸出電壓即可。