- 采用CCFL背光源的32英寸液晶電視電源架構(gòu)
- 46英寸液晶電視電源架構(gòu)
- 中大尺寸液晶電視最新LED背光方案
近年來，液晶電視(LCDTV)市場(chǎng)快速發(fā)展。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)DisplaySearch預(yù)計(jì)，2008年到2012年間的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)高達(dá)16%，其中2009年的付運(yùn)總量預(yù)計(jì)達(dá)1.4億臺(tái)，而這一數(shù)字到2012年將超過2億。
在市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大的同時(shí)，在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及綠色營(yíng)銷的壓力下，液晶電視的工作及待機(jī)能耗也越來越低。如“能源之星”4.0版規(guī)范及5.0版規(guī)范相繼將于2010年5月及2012年5月生效，其中5.0版要求可視屏幕對(duì)角尺寸為32英寸、42英寸和60英寸的平板電視平均工作能耗從4.0版的不超過78W、115W和210W下降到不超過55W、81W和108W，相當(dāng)于兩年時(shí)間內(nèi)降低能耗約50%。
在液晶電視的總能耗中，統(tǒng)計(jì)顯示，背光所消耗的電能比例高達(dá)2/3。故液晶電視的另一項(xiàng)重要趨勢(shì)是采用新技術(shù)來提升背光及面板能效，降低能耗。在液晶電視背光源方面，目前冷陰極熒光燈(CCFL)背光源占據(jù)支配地位，但這個(gè)技術(shù)能耗高，包含劇毒物質(zhì)汞不利于環(huán)保，燈管呈條型或U型，使用壽命短；相比較而言，新興的發(fā)光二極管(LED)背光耗電量更小，不含汞，尺寸更易于配置為更均勻的背光，使用壽命更長(zhǎng)，故LED背光在液晶電視中極具應(yīng)用潛力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年采用LED背光源的液晶電視比例為3%，預(yù)計(jì)未來幾年這一比例將迅速提高，到2014年將達(dá)到50%，完全可與CCFL背光分庭抗禮，并在這之后進(jìn)一步取代CCFL背光。
液晶電視電源包含功率因數(shù)校正(PFC)、信號(hào)電源、背光電源及ECO待機(jī)等多個(gè)組成部分，不同部分往往包含不同的架構(gòu)可供選擇，參見圖1。以PFC段為例，可以選擇如臨界導(dǎo)電模式(CrM)、連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)或交錯(cuò)式頻率鉗位臨界導(dǎo)電模式(FCCrM)等不同的PFC控制器。選擇何種電源架構(gòu)，需結(jié)合應(yīng)用的屏幕尺寸、功率等級(jí)及背光源等因素。另外，作為重要賣點(diǎn)的纖薄設(shè)計(jì)也影響著電源方案的選擇。
圖1：液晶電視電源架構(gòu)多種多樣
1)采用CCFL背光源的32英寸液晶電視電源架構(gòu)
例如，目前市場(chǎng)上銷量最大的是32英寸液晶電視。在這類液晶電視中，采用標(biāo)準(zhǔn)24V逆變器電源的方案在市場(chǎng)上仍占據(jù)多數(shù)，但新興的高壓液晶電視集成電源(HV-LIPS)的應(yīng)用也在不斷增多，總體上呈現(xiàn)出并存的態(tài)勢(shì)。采用標(biāo)準(zhǔn)24V逆變器的傳統(tǒng)液晶電視在接受110/220Vac市電輸入后，經(jīng)過整流、PFC及濾波，轉(zhuǎn)換為200/400Vdc的直流高壓。由于傳統(tǒng)高壓逆變器的輸入電壓要求是24Vdc，故PFC的輸出電壓200/400Vdc會(huì)經(jīng)過降壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生多路輸出電壓，其中一路24Vdc電壓提供給高壓逆變器，再經(jīng)過DC-AC轉(zhuǎn)換為超過1,000V甚至達(dá)2,000V的交流高壓，去驅(qū)動(dòng)液晶面板的CCFL陣列。安森美半導(dǎo)體為這類傳統(tǒng)液晶電視推出了220W液晶電視電源GreenPoint®參考設(shè)計(jì)，其中采用的關(guān)鍵元器件包括NCP1606CrMPFC控制器、NCP1396諧振半橋控制器及NCP1027待機(jī)控制器等。
與這種采用標(biāo)準(zhǔn)24V逆變器架構(gòu)的傳統(tǒng)電源不同，高壓LIPS方案將AC-DC、DC-DC和逆變器結(jié)合在同一塊電路板上，在獲得200/400Vdc的PFC輸出后，會(huì)直接將這輸出電壓作為逆變器的輸入，再通過DC-AC轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)CCFL陣列所需的超過1,000Vac甚至達(dá)2,000Vac的高壓，這就消除了24V轉(zhuǎn)換段，減少大量功率損耗及降低底盤發(fā)熱量，提升系統(tǒng)總能效，并降低系統(tǒng)成本，還符合“能源之星”等相關(guān)能效規(guī)范。
針對(duì)高壓LIPS架構(gòu)的液晶電視需求，安森美半導(dǎo)體與Microsemi公司合作，推出了用于32英寸液晶電視的比高壓LIPS參考設(shè)計(jì)。這參考設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單直接的CrMPFC段，且無額外待機(jī)開關(guān)電源，性價(jià)比極高。這參考設(shè)計(jì)采用了安森美半導(dǎo)體的NCP1607PFC控制器、NCP1351或NCP1219帶低待機(jī)能耗模式的反激轉(zhuǎn)換控制器，以及Microsemi的LX6503背光控制器等關(guān)鍵IC。這完整液晶電視LIPS電源參考設(shè)計(jì)功能框圖見圖2。
圖2：安森美半導(dǎo)體32英寸高壓LIPS液晶電視電源GreenPoint®參考設(shè)計(jì)功能框圖
值得一提的，這參考設(shè)計(jì)架構(gòu)具有高度的靈活性，而只需對(duì)原理圖及所用元件作出極小改動(dòng)，即可支持多種電壓/電流配置。而且由于使用了采用零電壓開關(guān)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的先進(jìn)背光控制器，逆變器電源能夠輕易地?cái)U(kuò)展，支持26英寸到42英寸的多種液晶電視尺寸?？蛻衾眠@高能效先進(jìn)參考設(shè)計(jì)，可縮短開發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。
2)46英寸液晶電視電源架構(gòu)
安森美半導(dǎo)體還針對(duì)更高功率的液晶電視推出了46英寸液晶電視電源參考，這電源參考適合任何類型的背光方案，能擴(kuò)展支持40/42英寸或52/55英寸液晶電視，參見圖3。
圖3：安森美半導(dǎo)體46英寸液晶電視電源參考功能框圖
