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中大尺寸液晶电视AC-DC电源架构及最新LED背光方案
发布时间:2014-11-27 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]中大尺寸液晶电视AC-DC电源架构及最新LED背光方案
近年来，液晶电视(LCD TV)市场快速发展。市场研究机构DisplaySearch预计，2008年到2012年间的年复合增长率(CAGR)高达16%，其中2009年的付运总量预计达1.4亿台，而这一数字到2012年将超过2亿。
在市场规模迅速扩大的同时，在规范标准及绿色营销的压力下，液晶电视的工作及待机能耗也越来越低。如“能源之星”4.0版规范及5.0版规范相继将于2010年5月及2012年5月生效，其中5.0版要求可视屏幕对角尺寸为32英寸、42英寸和60英寸的平板电视平均工作能耗从4.0版的不超过78 W、115 W和210 W下降到不超过55 W、81 W和108 W，相当于两年时间内降低能耗约50%。
在液晶电视的总能耗中，统计显示，背光所消耗的电能比例高达2/3。故液晶电视的另一项重要趋势是采用新技术来提升背光及面板能效，降低能耗。在液晶电视背光源方面，目前冷阴极荧光灯(CCFL)背光源占据支配地位，但这个技术能耗高，包含剧毒物质汞不利于环保，灯管呈条型或U型，使用寿命短；相比较而言，新兴的发光二极管(LED)背光耗电量更小，不含汞，尺寸更易于配置为更均匀的背光，使用寿命更长，故LED背光在液晶电视中极具应用潜力。据统计，2009年采用LED背光源的液晶电视比例为3%，预计未来几年这一比例将迅速提高，到2014年将达到50%，完全可与CCFL背光分庭抗礼，并在这之后进一步取代CCFL背光。
液晶电视电源包含功率因数校正(PFC)、信号电源、背光电源及ECO待机等多个组成部分，不同部分往往包含不同的架构可供选择，参见图1。以PFC段为例，可以选择如临界导电模式(CrM)、连续导电模式(CCM)或交错式频率钳位临界导电模式(FCCrM)等不同的PFC控制器。选择何种电电感生产厂家源架构，需结合应用的屏幕尺寸、功率等级及背光源等因素。另外，作为重要卖点的纤薄设计也影响着电源方案的选择。
图1：液晶电视电源架构多种多样1) 采用CCFL背光源的32英寸液晶电视电源架构
例如，目前市场上销量最大的是32英寸液晶电视。在这类液晶电视中，采用标准24 V逆变器电源的方案在市场上仍占据多数，但新兴的高压液晶电视集成电源(HV-LIPS)的应用也在不断增多，总体上呈现出并存的态势。采用标准24 V逆变器的传统液晶电视在接受110/220 Vac市电输入后，经过整流、PFC及滤波，转换为200/400 Vdc的直流高压。由于传统高压逆变器的输入电压要求是24 Vdc，故PFC的输出电压200/400 Vdc会经过降压转换，产生多路输出电压，其中一路24 Vdc电压提供给高压逆变器，再经过DC-AC转换为超色码电感器过1,000 V甚至达2,000 V的交流高压，去驱动液晶面板的CCFL阵列。安森美半导体为这类传统液晶电视推出了220 W液晶电视电源GreenPoint?参考设计，其中采用的关键元器件包括NCP1606 CrM PFC控制器、NCP1396谐振半桥控制器及NCP1027待机控制器等。与这种采用标准24 V逆变器架构的传统电源不同，高压LIPS方案将AC-DC、DC-DC和逆变器结合在同一块电路板上，在获得200/400 Vdc的PFC输出后，会直接将这输出电压作为逆变器的输入，再通过DC-AC转换为驱动CCFL阵列所需的超过1,000 Vac甚至达2,000 Vac的高压，这就消除了24 V转换段，减少大量功率损耗及降低底盘发热量，提升系统总能效，并降低系统成本，还符合“能源之星”等相关能效规范。
图2：安森美半导体32英寸高压LIPS液晶电视电源GreenPoint?参考设计功能框图针对高压LIPS架构的液晶电视需求，安森美半导体与Microsemi公司合作，推出了用于32英寸液晶电视的比高压LIPS参考设计。这参考设计采用简单直接的CrM PFC段，且无额外待机开关电源，性价比极高。这参考设计采用了安森美半导体的NCP1607 PFC控制器、NCP1351或NCP1219带低待机能耗模式的反激转换控制器，以及Microsemi的LX6503背光控制器等关键IC。这完整液晶电视LIPS电源参考设计功能框图见图2。
值得一提的， 这参考设计架构具有高度的灵活性，而只需对原理图及所用元件作出极小改动，即可支持多种电压/电流配置。而且由于使共模电感器用了采用零电压开关全桥拓扑结构的先进背光控制器，逆变器电源能够轻易地扩展，支持26英寸到42英寸的多种液晶电视尺寸。客户利用这高能效先进参考设计，可缩短开发周期，加快产一体电感品上市进程。
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