DS3994のソフトスタートプロファイルの変更方法
要約
このアプリケーションノートは4チャネル冷陰極蛍光ランプ(CCFL)コントローラのDS3994で使われる、各ランプバーストの開始時点にMOSFETのデューティサイクルを漸増させるソフトスタートプロファイル(SSP)について述べたものです。この論文はアプリケーションで必要とする立上り時間に適合するようデバイスのデフォルトのSSP値をカスタマイズする方法を説明します。
はじめに
DS3994は液晶表示(LCD)のバックライトとなる冷陰極蛍光ランプ(CCFL)用の4チャネルのコントローラです。ランプを調光するためにバースト調光を使用する場合、DS3994は可聴トランスノイズを最小化するためにランプの各バーストの開始時点でソフトスタートを使用します。DS3994のソフトスタートプロファイル(SSP)は4つのソフトスタートプロファイルレジスタ(SSP1/2/3/4)によって制御されます。SSPの各レジスタは出荷時に設定され、そのデフォルト値はたいていのアプリケーションに適合します。しかし、カスタマイズされたSSPを得るためにI²Cインタフェースを使ってSSPレジスタの値を変更することができます。このアプリケーションノートはその変更方法について説明します。
DPWMソフトスタート
効率的で正確なランプ調光を提供するためにDS3994はディジタルパルス幅変調(DPWM)信号(22.5Hz～440Hz)を使用します。PWMサイクルのハイ期間の間、CCFLはオンになり、ランプ周波数で動作します。この部分は｢バースト｣期間と呼ばれます。PWMサイクルのロー期間の間、CCFLはオフになり、ランプ電流は流れません。PWMパルスのデューティサイクルを調整すると、CCFLの輝度を増加させたり、減少させたりすることができます。
各ランプバーストの初めにDS3994はMOSFETのゲートドライバのデューティサイクルを緩やかに増加(つまり、｢ランプアップ(ramp up)｣)するソフトスタートを提供します。緩やかな立上りとすることによって、トランスの一次側の電流サージによって生じる可能性のある可聴トランスノイズの可能性が最小になります。ソフトスタートの立上りプロファイルは4つのSSPレジスタ(SSP1/2/3/4)によって制御されます。各SSPレジスタによって8種の異なったMOSFETゲートデューティサイクルの設定が可能となります。そして各設定サイクルは2回繰り返されるため、合計で16回のランプサイクルとなります。ソフトスタートの長さは16ランプサイクルに固定されていますが、ソフトスタートの立上りプロファイルは設定可能であり、アプリケーションに対して変更可能です。
各SSPレジスタのデフォルト値
DS3994のソフトスタートの立上りプロファイルをカストマイズする場合、8種のドライバのデューティサイクルの中から選択します。4個のSSPレジスタ(SSP1/2/3/4)のおのおのは2つの4ビットコードを備え各DPWMバーストの初めに2つのランプサイクルの間のMOSFETのデューティサイクル(MDC)を決定します。表1は各コードに対応するデューティサイクルを示しています。ソフトスタートのゲートサイクルは直近のランプデューティサイクルのパーセントで表されています。
表1. 使用可能なMOSFETのデューティサイクル(MDC)プロファイル
| MDC Code | MOSFET Duty Cycle—Percentage of the Most Recent Control Value (%) |
| 0h | 0 |
| 1h | 25 |
| 2h | 37.5 |
| 3h | 50 |
| 4h | 62.5 |
| 5h | 75 |
| 6h | 87.5 |
| 7h | 100 |
| 8h-Fh | Reserved |
表2は各SSPレジスタのアドレスとデフォルト値を示しています。
表2. SSPレジスタアドレスとデフォルト値
| SSP# | Address | Default | MSB | LSB | ||||||
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |||
| SSP1 | F0h | 21h | Lamp Cycles 3 and 4 | Lamp Cycles 1 and 2 | ||||||
| SSP2 | F1h | 43h | Lamp Cycles 7 and 8 | Lamp Cycles 5 and 6 | ||||||
| SSP3 | F2h | 65h | Lamp Cycles 11 and 12 | Lamp Cycles 9 and 10 | ||||||
| SSP4 | F3h | 77h | Lamp Cycles 15 and 16 | Lamp Cycles 13 and 14 | ||||||
ソフトスタートプロファイルの変更
SSPレジスタによってソフトスタート期間の間の16個のMOSFETのデューティサイクル(MDC)を決定して、これらのMDCが0からその直近の値(または公称値)まで漸増することが保証されます。MDCがこの立上りを完了する時間はランピング(ramping)時間と呼ばれます。ランピング時間は2つのランプサイクルの増加単位で0～16ランプサイクルに設定可能です。ランピング時間が短いほど、電流エンベロープの傾斜が急峻になります。
表3はさまざまなランピング時間に対するSSPレジスタの推奨する値を示しています。ユーザは所望のランピング時間を得るために適切なSSPレジスタの値を選択することができます。DS3994のデフォルトのSSPは12ランピングサイクルです。
表3. さまざまなランピング時間に対して推奨するSSPレジスタの値
| Number of Ramping Cycles | SSP Register Values | |||
| SSP1 (F0h) | SSP2 (F1h) | SSP3 (F2h) | SSP4 (F3h) | |
| 0 | 77h | 77h | 77h | 77h |
| 2 | 73h | 77h | 77h | 77h |
| 4 | 42h | 77h | 77h | 77h |
| 6 | 31h | 75h | 77h | 77h |
| 8 | 21h | 54h | 77h | 77h |
| 10 | 21h | 43h | 76h | 77h |
| 12 | 21h | 43h | 65h | 77h |
| 14 | 11h | 32h | 54h | 76h |
| 16 | 11h | 32h | 43h | 65h |
DS3994のソフトウェアをSSPレジスタの設定に使用することができます。ソフトウェアはダウンロードして使用することができます。ソフトウェアインタフェースが図1に示されています。ユーザはSSPレジスタ値を調整するためにByte Read/Writeセクションを使用することができます。
図1. ユーザが各SSPレジスタを設定することができるDS3994のソフトウェアインタフェース
図2、図3、および図4はランピングサイクル数と表3の推奨するレジスタ値を用いるソフトスタート期間に測定されたCCFL電流波形を示しています。図3は12ランピングサイクルのSSPを示しています。これはDS3994のデフォルト設定です。図2と4はおのおの、8および16ランピングサイクルの場合のSSPに対応しています。
図2. 8 SSPランピングサイクルの場合のランプ電流波形
図3. 12 SSPランピングサイクルの場合のランプ電流波形
図4. 16 SSPランピングサイクルの場合のランプ電流波形
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