基于LCD電視電源以及I／O端口的電路保護(hù)設(shè)計(jì)措施

“先進(jìn)的LCD科技產(chǎn)生了更大的屏幕，更寬的可視角度，以及更高質(zhì)量的視頻圖像。”

先進(jìn)的LCD科技產(chǎn)生了更大的屏幕，更寬的可視角度，以及更高質(zhì)量的視頻圖像。然而，當(dāng)LCD（液晶顯示）電視的屏幕變得更大更亮的時(shí)候，它們需要更多的能量來(lái)運(yùn)行，這就增加了對(duì)更強(qiáng)勁更可靠的電路保護(hù)技術(shù)的需求。

有很多的電路保護(hù)元件可以用來(lái)幫助保護(hù)LCD屏幕，以避免由電流太大或者電壓瞬變引起的破壞。對(duì)電流過(guò)大的保護(hù)可以是使用保險(xiǎn)絲或者自復(fù)式PTTC（聚合正溫度系數(shù)）元件的形式。決定到底是使用PTTC元件還是使用一次性的保險(xiǎn)絲取決于LCD 的設(shè)計(jì)，該設(shè)備可能接觸到的危險(xiǎn)的類別，以及相關(guān)的安全要求。

PTTC元件通常被運(yùn)用于啟動(dòng)時(shí)有高瞬間起峰電流的電路。PTTC元件能適應(yīng)瞬間起峰電流，可幫助降低保險(xiǎn)絲燒斷的損害。保險(xiǎn)絲很合適于那些不希望自恢復(fù)的電路設(shè)計(jì)中，或者適于只有在系統(tǒng)失敗的情況下才會(huì)發(fā)生故障的電路中。當(dāng)用軟啟動(dòng)的電路來(lái)限制瞬間起峰電流時(shí)，它們也是一個(gè)可行的解決辦法。泰科電子提供了小尺寸的PTTC元件以及一次性的貼片保險(xiǎn)絲，以給設(shè)計(jì)者們提供一系列的過(guò)流保護(hù)方案。

泰科電子還為各種各樣的LCD電視運(yùn)用提供了如下所述的范圍很廣的過(guò)壓以及ESD（靜電放電）抑制元件。

多路輸出電源保護(hù)

開(kāi)關(guān)電源（SMPS）為消費(fèi)類電子產(chǎn)品提供了所需的大小、重量以及省電的優(yōu)點(diǎn)，并且在包括LCD電視監(jiān)控器在內(nèi)的很多的應(yīng)用中持續(xù)取代著線性調(diào)節(jié)器。然而，由于SMPS缺少前期設(shè)計(jì)中的固有阻抗，它們往往需要更強(qiáng)勁的電路保護(hù)。

PolySwitch徑向引線型過(guò)流電量保護(hù)元件可以幫助制造商滿足對(duì)于SMPS的UL60950-1/LPS（有限能源）的要求，并幫助提高設(shè)備的安全性和可靠性。

PolySwitch 元件在正常的運(yùn)行電流下具有較低的阻抗值。在過(guò)流情況下，該元件“跳”到一種高阻抗性的狀態(tài)。所增加的阻抗性通過(guò)將在故障的情況下流動(dòng)的電流量降低至一個(gè)低的、平穩(wěn)的水平，從而幫助保護(hù)電路中的設(shè)備。該元件會(huì)保留在其鎖定位置直到故障被清除。一旦電源開(kāi)始在電路中運(yùn)行，PolySwitch元件將復(fù)位，并讓電流流動(dòng)重新開(kāi)始，使電路恢復(fù)至正常狀況。

雖然PolySwitch元件不能防止故障的發(fā)生，但是它們反應(yīng)迅速，將電流限制在一個(gè)安全的水平以防止間接傷害到后級(jí)元件。此外，PolySwitch 元件的小尺寸讓它們?cè)谑芸臻g限制的應(yīng)用中使用更容易。

PolySwitch LVR元件可以同電源輸入串聯(lián)安裝，以幫助避免由短路，超載電路或者用戶濫用所造成的破壞。此外，橫置于輸入端的金屬氧化物變阻器（MOV）幫助在LED模型中提供過(guò)壓保護(hù)。

PolySwitch LVR元件也有可能在MOV之后放置。許多的設(shè)備生產(chǎn)商喜歡結(jié)合了具有上游自動(dòng)故障保護(hù)的自復(fù)式PolySwitch元件的保護(hù)電路。在這個(gè)例子中R1是一個(gè)同保護(hù)電路一起使用的穩(wěn)流電阻器。

CCFL逆光保護(hù)

冷陰極熒光燈（CCFL）為L(zhǎng)CD顯示器提供了高效的逆光。該燈在高電壓AC電源下運(yùn)行，需要有效的、高電壓DC/AC換流器。 電源是從5V 和12V的總線中得到的。LCD控制器本身和周圍的邏輯控制器是從5V 的總線中得到電源的。LCD換流器以及電路板上其它的電子元器件是從12V 的總線中得到電源的。

錯(cuò)誤的連接以及錯(cuò)誤的處置會(huì)引起系統(tǒng)的大的超載以及短路。此外，電路板上的部件故障可以引起致命性的后果。用保險(xiǎn)絲或者PolySwitch元件將至關(guān)重要的電路隔離可以在此類故障中防止部件損壞，并幫助生產(chǎn)商達(dá)到UL限制電流的要求。

許多換流器結(jié)合“軟啟動(dòng)”電路以限制瞬間起峰電流，但是隨著換流器老化，軟啟動(dòng)電流可能會(huì)隨著時(shí)間而有所增加。這就增加了瞬間起峰電流，而且如果沒(méi)有足夠的保護(hù)的話，可能會(huì)造成對(duì)主要電源的破壞或者惡化。

泰科電子的慢熔式表面安裝貼片保險(xiǎn)絲幫助在正常運(yùn)行中有大的且頻繁的突波電流的系統(tǒng)提供過(guò)流保護(hù)。小波形系數(shù)的保險(xiǎn)絲增強(qiáng)了電子系統(tǒng)的可靠性，并且在脈沖和高瞬間起峰電流的情況下采用幫助防止障礙啟動(dòng)的時(shí)間延遲設(shè)計(jì)，使其沒(méi)有影響到對(duì)高電流故障情況的保護(hù)。

LED逆光保護(hù)

LED逆光增強(qiáng)了視覺(jué)感受，提供了更靈活的逆光結(jié)構(gòu)，并且使得比傳統(tǒng)的冷陰極熒光燈（CCFL）技術(shù)更薄的顯示器設(shè)計(jì)成為可能。其它的好處包括：更高效，降低了能量消耗，更長(zhǎng)的使用壽命，增強(qiáng)了耐用性，以及使屏幕有更高清晰度的更好的對(duì)比率。

LED需要精確的電源和熱量管理系統(tǒng)，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)提供給LED的電源都轉(zhuǎn)換成了熱量而不是光。如果沒(méi)有足夠的熱量控制，那么熱量將對(duì)LED的壽命和色彩輸出都產(chǎn)生負(fù)面影響。電源線耦合電壓瞬變和浪涌也可以降低LED的預(yù)期使用壽命，許多的LED驅(qū)動(dòng)器容易受到不合適的DC電壓水平和極性的破壞。

LED驅(qū)動(dòng)器的輸出也可能被短路破壞或者摧毀。大多數(shù)LCD電視應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器包括內(nèi)置安全裝置，包括熱關(guān)閉以及開(kāi)路、短路LCD檢測(cè)。然而，可能還需要另外的過(guò)流保護(hù)元件以幫助保護(hù)集成電路（IC）以及其它敏感的電子元件。PolySwitch元件也可以被用來(lái)幫助防止當(dāng)監(jiān)測(cè)器的冷卻口被堵塞時(shí)可能發(fā)生的熱失控情況。由于其具有對(duì)溫度過(guò)高的情況有檢測(cè)和反應(yīng)的能力，一個(gè)安裝合適的PolySwitch元件可以在LCD沒(méi)有足夠電壓運(yùn)行的情況下中斷電流。

在LCD電視監(jiān)測(cè)器中PolySwitch元件可以安放的位置，以幫助提供過(guò)電流保護(hù)。為了充分發(fā)揮PolySwitch元件的影響，可以將其和金屬芯電路板或者LCD散熱片熱結(jié)合在一起。如果LCD沒(méi)有內(nèi)置的ESD保護(hù)，可以向ESD并聯(lián)一個(gè)PESD保護(hù)元件，以幫助避免由ESD電壓浪涌造成的破壞。

對(duì)I/O端口的過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)

I/O端口的保護(hù)幫助使器件免于受短路的破壞， 并且提高了可靠性和消費(fèi)者安全性。為了達(dá)到管理機(jī)構(gòu)的要求，I/O端口必須在過(guò)載或者短路電路中提供一種中斷或者限制電流的方法。

隨著數(shù)據(jù)速率的增加以及電路系統(tǒng)變得更小、更敏感，防止由電路瞬變引起的對(duì)設(shè)備的破壞變得更加至關(guān)重要。HDMI， USB 以及DisplayPort的技術(shù)規(guī)格要求易于終端用戶使用，對(duì)電源連接器實(shí)施過(guò)電流保護(hù)。過(guò)電流保護(hù)元件必須是自復(fù)式的，沒(méi)有使用者的機(jī)械的干擾，并且它的預(yù)設(shè)的跳閘電流必須要高于允許的瞬變電流，以避免錯(cuò)誤的跳閘。

PolySwitch元件已經(jīng)展示了其在多種高速的界面應(yīng)用中的有效性。正如傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲，當(dāng)規(guī)定的極限值被超過(guò)之后它們會(huì)限制電流。然而，不像保險(xiǎn)絲那樣，PolySwitch元件具有在故障排除并且電源接通之后重新復(fù)位的能力。它們的低阻抗性，快速的動(dòng)作時(shí)間，以及小波形因數(shù)使得它們成為許多電源總線構(gòu)架所偏愛(ài)的過(guò)電流保護(hù)方法。

電源端口也容易受破壞性的過(guò)電壓瞬變的影響。包括ESD脈沖。

圖4顯示了一個(gè)運(yùn)用PolySwitch元件來(lái)進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)，并運(yùn)用PESD元件和多層變電阻（MLV）來(lái)幫助避免由過(guò)電壓情況所引起破壞的典型的電路保護(hù)設(shè)計(jì)。

MLV提供了低電容的分路保護(hù)并且提供了LCD電視應(yīng)用的高電流處理和能量吸收的過(guò)電壓保護(hù)。PESD組件被安裝在數(shù)據(jù)線上以幫助ESD避開(kāi)敏感的電路系統(tǒng)。PESD的低電容幫助阻止高數(shù)據(jù)速率信號(hào)的降低。

正如圖5中所顯示的，LCD電視具有一系列的附件端口，包括但是不局限于：VGA， DVI， S-Video，復(fù)合視頻以及音頻輸入/輸出端口。

這個(gè)圖表顯示了泰科電子的氣體排放管（GDT） MLV， PESD 以及PolySwitch元件可以被運(yùn)用于相關(guān)的電路保護(hù)解決方案中。

LCD電視上的VGA端口起到從一個(gè)計(jì)算機(jī)視頻卡有效連接的作用。ESD或者電纜脫落情況可以引起VGA端點(diǎn)的故障。IEC61000-4-2要求在這里是可行的，并且諸如PESD 和3pF MLV元件的低電容保護(hù)元件可以幫助制造商服從標(biāo)準(zhǔn)。要注意這里信號(hào)線電壓是RGB信號(hào)線上的-1Vp-p，并且對(duì)于控制線為小于等于5Vp-p。

盡可能與芯片組的I/O和Vcc 插腳近距離地運(yùn)用保護(hù)元件的做法總是好的，因?yàn)殡娐钒遘壽E線可能更容易受所進(jìn)行的瞬變的影響。好的接地做法與強(qiáng)勁的電路保護(hù)設(shè)備可以增強(qiáng)瞬變保護(hù)，幫助降低維修回收和修補(bǔ)費(fèi)用，并且可以促進(jìn)對(duì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的遵守。

元器件建議

對(duì)LCD電視的界面的故障保護(hù)有明確地要求，包括有涉及各種故障保護(hù)需求的具體的標(biāo)準(zhǔn)。表1總結(jié)了這些標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)每一種端口類型所建議的電路保護(hù)設(shè)備。

編輯：jq