液晶電視電源的最新發(fā)展趨勢探析

1、1 / 7液晶電視電源的最新進展趨勢探析憑借著大屏幕、低厚度和高清晰等眾多優(yōu)勢 , 液晶電視 (LCD TV) 在市場上的滲透率快速提升 , 有市場研究可能 ,2009 年液晶電視 的總體市場占有率將達到 50%.而隨著屏幕尺寸不斷突破 , 液晶電 視的功率也水漲船高 . 較高的功率消耗會直接增加消費者的電費 開支,并與節(jié)能環(huán)保的趨勢相背離 . 因此, 各國政府及規(guī)范機構(gòu)紛 紛出臺或更新針對電視的能效規(guī)范，如美國環(huán)保署(EPA)公布的 “能源之星” 3.0 版電視規(guī)范自 2008 年 11 月 1 日開始生效 .LIPS 解決方案取代傳統(tǒng)液晶電視電源為了降低較大尺寸液 晶電視的電能消耗 , 使

2、其符合各種能效規(guī)范 , 并關(guān)心降低系統(tǒng)成 本及減小解決方案尺寸 , 使液晶電視更受消費者歡迎 , 就液晶電 視電源而言 , 我們能夠采取通過多種途徑 .傳統(tǒng)液晶電視電源要緊包括交流-直流(AC-DC)轉(zhuǎn)換、直流- 直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換及高壓逆變器這幾個部分.AC-DC 和 DC-DC 位于 同一塊電路板 , 而逆變器為獨立電路板 , 通常與液晶面板一起提 供.其中,AC-DC 電源部分，市電 110 Vac/220 Vac 電壓通過整流、 功率因數(shù)校正(PFC)和濾波，轉(zhuǎn)換為 200 V/400 V 的直流高壓.由 于傳統(tǒng)逆變器的輸入電壓要求是24 V,因此 PFC 的輸出電壓 200V/4

3、00 V 電壓須通過降壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生多路的輸出電壓，其中一路 24 V電壓提供給逆變器,即再通過直流-交流(DC-AC)轉(zhuǎn)換為超過1,000 V 甚至達 2,000 V 的高壓，去驅(qū)動液晶面板的 CCFL 背光燈. 這2 / 7種標準 24 V 逆變器液晶電視開關(guān)電源的功能框圖所示 .目前市場上的液晶電視電源中 , 這種傳統(tǒng)的電源仍然占多數(shù) 值得一提的是 , 在各種尺寸的液晶電視型號中 , 大于 26 英寸特不 是 32 英寸及更大尺寸的液晶電視在市場中占據(jù)主導地位 . 而針 對 26 英寸及以上尺寸的液晶電視 , 近年來涌現(xiàn)出一種新的逆變 器概念高壓液晶顯示集成電源 (LCD Integrat

4、ed Power Supply, 縮寫為 LIPS). 與逆變器位于獨立電路板的傳統(tǒng)電源不同 這種 LIPS 解決方案將 AC-DCDC-DC 和逆變器結(jié)合在同一塊電路 板上，在通過對市電進行整流、PFC 和濾波并獲得 200 V/400 V直流電壓后 , 會直接采納 200 V/400 V 電壓作為逆變器的輸入 , 通過DC-AC 升壓轉(zhuǎn)換為液晶面板所需的超過1,000 V 甚至達2,000 V 的高壓 . 如此就消除 24 V 轉(zhuǎn)換段 , 減少了先降壓至 24 V 再大幅升壓背光源用一兩千伏高壓過程中存在的大量功率損耗 , 從而提升系統(tǒng)能效 , 減少底盤發(fā)熱量 , 并降低總成本 .在這方面

5、 , 安森美半導體與 Microsemi 公司合作 , 結(jié)合雙方 專長 , 提供適合多種功率等級的高壓 LIPS 整套解決方案 . 目前 , 已合作開發(fā)針對 32 英寸液晶電視的 LIPS 解決方案 (如圖 2 志示). 在系統(tǒng)主板電源方面 , 這解決方案采納了安森美半導體的 NCP1606 PFC 操縱器，以及充當輔助開關(guān)電源的 NCP1351 PWI 操 縱器 ; 而在 LIPS 逆變器部分 , 采納了 Microsemi 使用軟開關(guān)技術(shù) 的 LX6503 移相全橋驅(qū)動器，它能夠在固定工作頻率進行零電壓 開關(guān) (ZVS). 與半橋架構(gòu)相比 , 這種全橋逆變器解決方案具有顯著優(yōu)勢,如減少電磁

6、干擾 (EMI) 和功率損耗 , 同時改善背光燈的驅(qū)動 電流3 / 7波形 , 橋上無需使用額外的功率二極管 , 這全橋結(jié)構(gòu)所采納 的 4 個MOSFE 和變壓器中的電流規(guī)格是半橋結(jié)構(gòu)的一半，它能夠通過隔離變壓器直接驅(qū)動功率 MOSFE更易于實現(xiàn)初級端過流愛 護(OCP)等.為了更好應對市場對更大尺寸 LIPS 液晶電視的需求 , 安森 美半導體正在開發(fā)下一代的 LIPS 液晶電視參考設計 , 并打算于 2009 年中推出 46/47 英寸參考設計 . 在 LIPS 逆變器部分 , 采納與 32 英寸方案相同的全橋逆變器和背光操縱器LX6503,但輸出功率大幅提高，能夠驅(qū)動更多的 CCFL 燈

7、.而在系統(tǒng)主板電源方面，能夠依照具體設計要求來靈活選擇安森美半導體的解決方案 , 如 NCP1601NCP1606 或 NCP1631 等 PFC 操縱器，以及 NCP1351 或 NCP1379等 PWMI 縱器.這新的解決方案采納帶有繼電器的專用 待機開關(guān)電源,支持低至 150 mW 的超低待機能耗.這解決方案電 路板上的元件高度低于 16 mm 系統(tǒng)總度度低于 20 mm),支持更纖 薄液晶電視設計 .值得一提的是 , 美國/北美和中國 /歐盟等不同區(qū)域市場對電 源的要求不盡相同 , 安森美半導體針對世界上不同區(qū)域的不同電 源要求 ,提供相應的電源解決方案 , 旨在優(yōu)化設計、縮小系統(tǒng)尺寸

8、 及降低成本 .針對輸出電流需求對音視頻信號處理電源采納不同的穩(wěn)壓器配置關(guān)于音視頻信號處理而言，輸入電壓通常為+ 5 V 或+12 V, 在穩(wěn)壓器或操縱器的配置方面 , 能夠依照輸出電流要求來配置 .通常而言，低壓降穩(wěn)壓器(LDO)用于較低的輸出電流，范圍一般在 0.1至 1.5 A 之間;而大電流 LDO 偏置輸入 LDO 操縱器和集成降 壓轉(zhuǎn)換器4 / 7用于提供 1.5 A 至 5 A 的輸出電流 . 在更大電流方面 , 能夠采納帶外部開關(guān)和同步整流器的同步降壓操縱器來提供大 于 5 A 的電流輸出.安森美半導體提供一系列的高性能LDO 穩(wěn)壓器, 如 NCP699/633、NCP5500

9、/5501、NCP3334/3335A、NCP5661/5662/5663、NCP605/606 和 NCP3520/3521 等.從進展趨勢來看 , 隨著更多音視頻處理方面的芯片組的集成 度越來越高 , 單顆 IC 可能需要多個輸出電壓 ( 如 3.3 V I/O 和 1.25 V 內(nèi)核所需),使得線性方案(LDO)的選擇正在增加另外，由 于電路板尺寸趨向更小，使其能夠分配給 LDO 功率耗散的板空間 減小,相應地，能夠采納 DFN 封裝的 LDO 來提高功率密度，而集成 MOSFE 和 LDO 操縱器能夠關(guān)心減小 PCB 占用面積.另一方面 , 為了提升電源轉(zhuǎn)換效率及支持大電流操作和異相

10、操作,一些輸出需要從 LDO 轉(zhuǎn)換為開關(guān)穩(wěn)壓器.開關(guān)穩(wěn)壓器和操 縱器正趨向采納更高開關(guān)頻率，如從 50 kHz 向 150 kHz、350 kHz、 500 kHz 乃至 700 k Hz 方向進展 , 從而同意減小外部電感和電容 的尺寸 , 方便制造體積更纖薄的液晶電視 . 且為了關(guān)心減小系統(tǒng) 尺寸及降低成本 ,開關(guān)穩(wěn)壓器趨向于集成多路輸出 , 如雙路穩(wěn)壓 器等 . 此外 , 某些電壓輸入端上的電流要求越來越高 , 甚至大于 5 A, 這就催生了具有更大電流能力的集成開關(guān)穩(wěn)壓器 , 以及開關(guān)頻 率更高的分立操縱器 +場效應管 (FET) 組合, 并促進同步整流技術(shù) 的應用 .安森美半導體的

11、NCP312X 系列雙路 2 A/2 A 和 3 A 開關(guān)穩(wěn)壓 器特不適合液晶電視信號處理板上的+5 V 或+12 V 輸入端應用 ,它們的頻率可在 200 kHz 至 750 kHz 范圍之間調(diào)節(jié) ,提供 0.8 V 1 %的電壓參考 ,同時支持 180異相操作 ,且用戶可對自動追 蹤和排序功能進行操縱 .采納新穎 PFC 架構(gòu)支持超薄液晶電視設計眾所周知，液晶電視的厚度現(xiàn)在差不多能夠做到較薄 , 最新的趨勢是電子模塊部分 厚度趨向低于 10 mm 如此纖薄的厚度，給電源設計帶來更苛刻的 挑戰(zhàn) , 如需要使用低高度的變壓器 （這對要考慮隔離和漏電的高 壓 LIPS 特不關(guān)鍵）或多個部件（PF

12、C 線圈）串聯(lián),并采納低高度的 散熱片, 對部件進行水平安裝 , 且將垂直插入的所有電容的高度 限制在低于 10 mm.而在 PFC 方面，采納安森美半導體的 NCP1606 NCP1654 等PFC 操縱器,差不多能夠?qū)⒁壕щ娨暫穸冉档捷^低，而為了支持低 至10 mm 的極纖薄設計，能夠采納兩顆相對較小的 NCP1601 芯片, 采納交錯式架構(gòu)來予以實現(xiàn)，如圖 3 所示所謂交錯式 PFC,其要 緊方法是在原本放置單個較大 PFC的地點并行放置兩個功率為 一半的較小PFC.這兩個較小 PFC 以 180的相移交替工作，它們 在輸入端或輸出端累加時 , 每相電流紋波的要緊部分將抵消 .為了給客戶

13、提供更多選擇 , 安森美半導體還打算于 2009 年 推出新的交錯式 PFC 操縱器 NCP1631 這是一種單芯片解決方案，替代 2顆 NCP1601 但能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的極低設計高度，適合 10 mm 厚度的極纖薄液晶電視設計 , 還擴展功率范圍 , 減少電流紋波 .5 / 76 / 7待機能耗趨向低于 100 mW?液晶電視的待機能耗是另一個值得關(guān)注的點 .2008 年 11 月 開始生效的“能源之星” 3.0 版電視規(guī)范針對待機能耗的標準是 低于 1W.盡管這標準不是強制要求，但在市場上仍然具有專門高 的指導意義 .液晶電視的待機能耗以后將進一步降低 . 例如 , 在增加小型 專用微處理器的條件下輸出功率為50 W 時能耗低于 600 mW 采納專用待機開關(guān)電源條件下能耗低于400 mW 及采納專用待機開關(guān)電源并增加繼電器（從而在待機時斷開所有 PFC 和開關(guān)電源）時能耗低于 200 mW 假如制造商要使用更加“綠色”的技術(shù)來將 產(chǎn)品差異化 , 樹立更高的品牌形象從而提升利潤率 , 就需求進一 步改進設計，使得待機能耗低于 100 mW 可能成為下一波重要趨 勢.在液晶電視市場不斷進展壯大的同時 , 其電源消耗問題也更 加受到矚目 . 電子制造商要在市