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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉正雄
研究生(外文):Cheng-Hsiung Liu
論文名稱:液晶顯示器背光源驅動系統開發
論文名稱(外文):Development of Driving System for LCD Backlight
指導教授:劉益華
指導教授(外文):Yi-Hwa Liu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:冷陰極燈管低頻脈衝調光脈衝密度調變
外文關鍵詞:CCFLlow frequency dimmingpulse density modulation
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由於筆記型電腦與可攜式資訊產品的需求量激增,使得液晶顯示器的需求市場持續增加,其發展趨勢朝輕、薄、大尺寸發展,大尺寸的液晶顯示器也帶動了背光源的需求。理想的背光源應具備高均勻亮度、高效率、高調光比以及高穩定性等特性。本文提出一個以FPGA (Field Programmable Gate Array)為基礎之液晶顯示器背光源驅動系統,以FPGA取代市售控制晶片作為系統控制核心,並選用全橋諧振換流器架構來驅動冷陰極燈管,以維持燈管在額定電流操作。脈波寬度調變控制使用零電壓切換,以減少開關導通所造成的切換損失。為了符合液晶顯示器調整明暗的需求,本文採用低頻脈衝調光技術來達到亮度調整的功能,本文亦提出另一種脈衝密度調變之調光控制,此方式在調光操作期間內燈管不會完全熄滅,可以延長燈管的使用壽命。由實驗結果得知,本文所提出的電路的確符合背光源驅動器所要求的高亮度、高效率以及高調光比特性。
The proliferation of notebook computers and portable devices places an ever-increasing demand on display technology. The current trend of LCD development is towards lightness, thinness and large size. An ideal backlight source should provide high brightness, high efficiency, high dimming ratio and high stability. In this thesis, an FPGA-based driving system for LCD backlight is presented. The proposed system consists of an FPGA-based digital controller and a switch-mode full-bridge inverter power stage operating in zero-voltage-switching (ZVS) condition to increase the conversion efficiency. The inverter is used to drive a Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL) operated under rated current. In this thesis, low frequency dimming control and Pulse Density Modulation (PDM) dimming control are both proposed to regulate the brightness of lamps. According to the experimental results, the proposed system actually meets the demand of ideal backlight source.
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 論文架構 3
第二章 冷陰極燈管的電氣特性 4
2.1 背光源的種類介紹 4
2.2 冷陰極燈管的發光原理 6
2.2.1 燈管結構 6
2.2.2 氣體放電 7
2.3 冷陰極燈管的特性 8
2.3.1 伏-安特性曲線 8
2.3.2 冷陰極燈管之等效電路 10
2.3.3 影響冷陰極燈管亮度的因素 10
第三章 液晶顯示器背光源驅動架構 15
3.1 諧振網路介紹 15
3.2 背光源驅動電路常見之換流器架構 19
3.2.1 電流饋入推挽式並聯諧振換流器 19
3.2.2 半橋式串聯諧振並聯負載換流器架構 21
3.2.3 全橋式相移調變換流器架構 22
3.3 燈管調光控制 23
3.4 結論 25
第四章 冷陰極燈管驅動電路架構 26
4.1 控制晶片腳位功能說明 26
4.2 全橋式零電壓切換諧振換流器 28
4.2.1 零電壓切換模式說明與數學模型推導 29
4.2.2 諧振網路原理與分析 35
4.3 回授補償控制器 37
4.4 調光控制 39
4.5 燈管開路保護電路 41
4.6 硬體電路佈局考量 42
4.7 結論 43
第五章 以FPGA為基礎之液晶顯示器背光源驅動系統 44
5.1 硬體描述語言 44
5.2 系統架構 45
5.3 閉迴路控制 48
5.4 程式流程 50
5.5 低頻脈衝調光 51
5.6 脈衝密度調變之調光控制 52
5.7 結論 55
第六章 實驗結果與討論 56
第七章 結論與未來研究方向 69
7.1 結論 69
7.2 未來研究方向 70
參考文獻 72
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