LM2438集成的高压阴极射线管驱动电路设计

　　一般说明
　　LM2438是一个集成的高压阴极射线管驱动电路设计用于彩色监视器应用。该集成电路包含三个高输入阻抗宽带放大器直接驱动阴极射线管的RGB阴极。每个通道的内部增益设置为-14，可驱动CRT电容负载和其他应用中的电阻负载，仅受封装功耗的限制。集成电路封装在工业标准9-lead TO-220中模压塑料动力包。见热因素章节。
　　特征
　　与LM1279视频前置放大器匹配良好
　　0V至5V输入范围
　　在0-20pf电容性负载和电感性负载下稳定峰值网络
　　方便TO-220交错引线封装方式
　　标准LM243X系列插脚，专为简单的PCB布局
　　应用
　　1024 x 768显示高达60赫兹刷新
　　像素时钟频率高达60兆赫
　　个使用视频消隐的监视器
　　绝对最大额定值（注1、3）
　　电源电压（VCC）+90V
　　偏压（VBB）+16V
　　输入电压（车辆识别号）0V至6V
　　储存温度范围（TSTG）–65 303C至+150 303C
　　铅温（焊接，《10秒）300摄氏度
　　静电放电耐受性，人体模型2千伏
　　机器型号250V
　　工作范围（注2）
　　VCC+60V至+85V
　　VBB+8V至+15V
　　车辆识别号+0V至+5V
　　电压+15V至+75V
　　外壳温度−20°C至+100°C
　　不要在没有散热器的情况下操作部件。
　　电气特性
　　（测试电路见图2）
　　除非另有说明：VCC=+80V，VBB=+12V，CL=8pF，TC=50℃
　　直流测试：车辆识别号=2.8伏直流电
　　交流测试：输出=40vpp（25V–65V），频率为1MHz。
　　
　　注1：绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。
　　注2：工作额定值表示设备工作的条件，但不保证特定的性能限制。保证规格和试验条件，见电气特性。保证规范仅适用于列出的试验条件。一些性能特征可能当设备未在所列测试条件下运行时进行更改。
　　注3：除非另有规定，否则所有电压都是相对于GND测量的。
　　注4：各通道电压增益试验计算值。
　　注5：线性误差是从VIN=1.0V到VIN=4.6V的直流增益变化。
　　注6：信号发生器输入：tr，tf《1ns。
　　
　　图2显示了评估LM2438的典型测试电路。此电路设计用于在50Ω中测试LM2438无需使用昂贵的场效应管探头的环境。两个2490Ω电阻器与50Ω电阻器和示波器。包括一个测试点，以便使用示波器探测器补偿电容用于补偿两个2490Ω电阻的杂散电容，以获得平坦的频率响应。
　　典型性能特性（VCC=+80 VDC，VBB=+12 VDC，CL=8 pF，VOUT=40 VPP（25V−65V），测试电路-图2，除非另有规定）
　　
　　典型性能特性（VCC=+80 VDC，VBB=+12 VDC，CL=8 pF，VOUT=40 VPP（25V−65V），测试电路-图2，除非另有规定（续）
　　
　　操作理论
　　LM2438是一种高压单片三通道阴极射线管适合高分辨率显示应用的驱动程序。这个LM2438使用80V和12V电源。这个零件采用行业标准9-lead TO-220模压塑料动力包。LM2438的电路图如图1所示。这个PNP发射器跟随器，Q5，提供输入缓冲。问题1和Q2构成一个固定增益共源共栅放大器，其电阻为R1和R2将增益设置为-14。发射极跟随器Q3和Q4等延迟共源共栅级的高输出阻抗阴极射线管阴极的电容会降低装置对负载电容的灵敏度。Q6为输出发射极跟随级提供双通道，以减少低信号电平下的交叉失真。图2显示了评估LM2438号。此电路设计用于测试在50Ω环境中，不使用expen  sive FET探针的LM2438。在此测试电路中，两个2.49 kΩ电阻器当连接到50Ω同轴电缆和50Ω负载（例如50Ω示波器输入）。发电机的输入信号是交流耦合到Q5的底部。
　　程序提示
　　导言：美国国家半导体公司（NSC）致力于提供应用信息，帮助我们的客户获得我们产品的最佳性能。提供以下信息以支持此提交。读者应该意识到性能是使用特定的印刷电路板完成的NSC设计。性能的变化是可以实现的由于印刷电路板和申请。因此，设计者应该知道，为了优化，可能需要更改组件值给定应用程序中的性能。此处显示的值文档可以作为评估姿势的起点。在使用高带宽电路时，良好的布局实践对于获得最大性能也至关重要。
　　重要信息
　　LM2438性能是针对XGA（1024 x768，60赫兹刷新）分辨率市场。本文件所示的应用电路可优化性能和为LM2438专门设计了阴极射线管电弧保护器，以防损坏。如果LM243X的另一个成员使用系列，请参考其数据表。
　　电源旁路
　　因为LM2438是一个宽频带放大器，所以电源旁路是最佳性能的关键。不正确的电源旁路可能导致大的过拍、响铃或振荡。应将0.1μF电容器从电源引脚VCC和VBB连接至接地接近LM2438。此外，47μF或较大的电解电容器应该从两个提供接近LM2438的接地引脚。
　　电弧保护
　　在正常的阴极射线管工作期间，有时会发生内部电弧。火花隙，200V范围内，接自阴极射线管阴极对阴极射线管接地将限制最大电压，但其值远高于LM2438号。这种快速、高电压、高能量的脉冲可以阻挡LM2438输出级。所示的应用电路在图9中，设计用于帮助将LM2438输出端的电压钳制到安全水平。钳位二极管D1和D2，应具有快速瞬态响应、高峰值电流额定值，低串联阻抗和低并联电容。建议使用FDH400或等效二极管。不使用用于钳位二极管的1N4148二极管。D1和D2应该有VCC和接地之间的短路、低阻抗连接。D1的阴极应该非常靠近到一个单独分离的旁路电容器（图9中的C3）。D2与去耦电容器的接地应该非常接近LM2438地面。这将意味着可以减少LM2438在电弧放电条件下会受到影响。电阻器R2限制电极所看到的电弧过电流，而R1限制进入LM2438的电流，以及器件输出端的电压应力。R2应该是1/2W固体碳型电阻器。R1可以是1/4W金属或碳膜型电阻器。具有用于R1的大值电阻器R2是可取的，但这会增加上升和下降的时间。电感L1对于降低LM2438的初始高频电压水平至关重要服从。感应器不仅有助于保护设备，还将有助于减少上升和下降时间，以及最小化电磁干扰。对于适当的电弧保护，重要的是不要省略图9中所示的任何组件
　　
　　优化瞬态响应
　　参考图9，有三个组件（R1、R2和L1）可调整以优化应用电路的瞬态响应。增加R1的值R2将减慢电路的速度，同时在拍摄过程中降低速度。增大L1的值将加速电路以及增加超调。最好使用自谐振频率很高的电感，这一点非常重要300兆赫以上。使用J.W.Miller Mag公司生产的铁氧体磁芯电感（部件78F1R8K）优化NSC应用板中器件的性能。图9所示的值可用作良好的起点用于评估LM2438。使用可变电阻器因为R1将简化在给定应用中寻找最佳性能所需的值的过程。一旦最佳值为确定可变电阻可替换为固定电阻价值。
　　负载电容效应
　　图8显示了增加的负载电容对设备的速度。这说明了了解应用中的负载电容。图8也显示了电感对上升和下降的影响时代。偏移效应图7显示了当装置的输出偏移在40到50伏直流电之间。这个上升时间显示相对于中心的最大变化数据点（45伏直流电）约为2%。下降时间显示相对于中心数据点的变化约为2%。
　　热因素
　　图4显示了测试中LM2438的性能图2所示的电路是外壳温度的函数。图中显示，LM2438的上升时间增加随着外壳温度的升高大约增加5%从50摄氏度到100摄氏度。这相当于温度每升高10摄氏度，速度下降1%。当温度从50摄氏度增加到100摄氏度时，时间大约增加7.5%。这相当于温度每升高10摄氏度，速度下降1.5%。
　　图6显示了LM2438与设备所有三个通道的频率以40 Vp-p交替一个像素驱动8 pF负载打开，一个像素关闭信号。该图假设72%的活动时间（设备以指定频率运行），即在监视器应用程序中是典型的。其他28%的时间假设设备位于黑色水平（65V in这个案子）。这个图给了设计者信息需要确定其应用的散热器要求。设计人员应注意，如果负载电容增加了总功耗的交流分量也会增加。LM2438外壳温度必须保持在以下100℃。如果最大预期环境温度为70摄氏度，最大功耗为2.6W（根据图6，30MHz带宽），然后是最大散热片可计算阻力：
　　本例假设电容性负载为8 pF，无电阻负载。
　　典型应用
　　LM2438的典型应用如图11所示。与LM1279一起使用，可以实现从监视器输入到CRT阴极的完整视频通道。性能是1024x 768分辨率显示器的理想选择像素时钟频率高达60兆赫。图11是NSC演示板的示意图，可用于在监视器中评估LM1279/2438组合。
　　PC板布局注意事项
　　为了获得最佳性能，需要有足够的接地平面、通道之间的隔离、良好的电源旁路和最小化不需要的反馈。而且从前置放大器到LM2438的信号轨迹LM2438到阴极射线管的长度应尽可能短。建议参考以下内容：奥特，亨利W.，“电子设备中的降噪技术系统”，约翰威利父子公司，纽约，1976年。“计算机显示器的视频放大器设计”，国家半导体应用注释1013。“模拟电路故障排除”，巴特沃思·海尼曼，1991年。由于其高的小信号带宽，如果通过机箱布线在视频通道周围发生反馈，则该部件可以安装在监视器中。为了防止这种情况，导致视频放大器输入电路应屏蔽，输入电路布线应尽可能远离输出电路布线。
　　应用程序提示（续）
　　NSC示范委员会图12显示了NSC LM1279/2438演示板。示意图如图11所示。此板提供布局的一个很好的例子，可以作为真正布局的指南。注意以下部件的位置：
　　C54、C56-VCC旁路电容器，非常靠近针脚4和接地针脚
　　C43、C44-VBB旁路电容器，位于引脚附近8和地面
　　C53、C55-附加VCC旁路电容器，靠近LM2438和VCC钳位二极管。对arc非常重要保护。LM2438输出到CRT的路由非常关键以达到最佳性能。图13显示了从LM2438的插脚1开始布线和部件放置到红色阴极。注意，组件的放置方式从LM2438的输出引脚到CRT连接器的红色阴极管脚。这是为了最小化这两者之间的视频路径长度组件。还要注意，D16、D17、R21和D9是放置以最小化视频节点的大小附加到。这使得视频通道也提高了保护二极管的有效性。保护二极管D17的阳极直接连接到具有到LM2438接地引脚的短而直接的路径。D16的阴极与VCC相连，非常接近于去耦电容器C53（见图13），后者与VCC相连地面剖面图为D17。二极管的放置布线对降低电压非常重要在arcover事件中强调LM2438。最后，注意S1非常靠近红色阴极，直接与阴极射线管接地。