LCD TV中的電源轉(zhuǎn)換鏈與開(kāi)關(guān)電源發(fā)展前景

　　自從英國(guó)廣播公司(BBC)于1936年在倫敦開(kāi)通世界上首個(gè)公共電視廣播以來(lái)，電視機(jī)技術(shù)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展：從BBC于1953年首先開(kāi)通彩色電視廣播，到日本NHK于1981年進(jìn)行首例高清電視(HDTV)系統(tǒng)演示等，不一而足。當(dāng)前，世界各國(guó)紛紛采取行動(dòng)，以將TV信號(hào)從模擬傳輸升級(jí)至具備更高質(zhì)量的數(shù)字制式。以美國(guó)為例，到2009年2月美國(guó)將停止模擬電視信號(hào)傳輸。

　　但是，“在客廳中坐在一個(gè)老式大盒子面前(看電視節(jié)目)的方式已經(jīng)變得落伍。對(duì)于電視行業(yè)來(lái)說(shuō)，新技術(shù)的發(fā)展，正催生著無(wú)窮的機(jī)遇”。這是美國(guó)《新聞周刊》2005年6月份所描述的一個(gè)景象。推動(dòng)這些機(jī)遇的其中一項(xiàng)技術(shù)，就是平板顯示(FPD)。該技術(shù)具有以下兩個(gè)顯著特點(diǎn)：

　　● 支持高達(dá)1080p的高清電視(HDTV)

　　● 屏幕尺寸更大，但總體外形更小

　　不同尺寸平板電視的電源轉(zhuǎn)換鏈

　　平板電視與傳統(tǒng)電視很大的一項(xiàng)不同，便是傳統(tǒng)電視所采用的陰極射線管(CRT)被LCD或等離子屏幕取而代之，與之相應(yīng)的是電視機(jī)厚度和機(jī)體尺寸的大幅降低。但是，我們應(yīng)當(dāng)注意的是：

　　● 平板電視消耗的電量相對(duì)較高，并且不同尺寸和功能組合的平板電視耗電量也會(huì)不同。與CRT電視相比，平板電視平均每立方厘米尺寸所消耗的功率要高出許多。

　　● 傳統(tǒng)上消費(fèi)者會(huì)將電視擺放在客廳，電視機(jī)機(jī)身的噪聲傳播開(kāi)來(lái)，可能會(huì)釀成一個(gè)問(wèn)題。如果在電視機(jī)設(shè)計(jì)中增添冷卻風(fēng)扇，可能不會(huì)受到消費(fèi)者歡迎。

　　● 在消費(fèi)電子領(lǐng)域，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，成本問(wèn)題非常重要，而目前平板電視的售價(jià)相對(duì)較高。

　　在這種情況下，平板電視制造商根據(jù)面板尺寸的不同，應(yīng)用了不同的電源轉(zhuǎn)換鏈，從而優(yōu)化每一款電視機(jī)的設(shè)計(jì)。

　　小尺寸：最大為21英寸

　　這種尺寸的平板電視功耗通常低于70W。這個(gè)數(shù)值低于大多數(shù)諧波含量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功耗的要求，因此無(wú)須使用功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)。在這種情況下，通常使用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源(SMPS)。在正常模式下，開(kāi)關(guān)電源必須輸出額定功率，而在待機(jī)模式下，開(kāi)關(guān)電源必須擁有較高的能效。

　　市場(chǎng)上也有不同的處理方式：如采用外部電源，適配器遵從各種不同標(biāo)準(zhǔn)和行為準(zhǔn)則。當(dāng)然，作為替代之選，電源也可被嵌在電視機(jī)內(nèi)部作為開(kāi)放式電源。這種電源必須滿足待機(jī)能耗要求，并且在有源模式運(yùn)作下的能效較高，從而減少面板內(nèi)的發(fā)熱量。

　　在使用內(nèi)部電源單元和外部電源單元這兩種方式中，通常都采用到了反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換器既能工作在固定頻率，也能工作在可變頻率(特別是就準(zhǔn)諧振模式而言)。

　　在額定負(fù)載和輕載條件下，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高能效，關(guān)鍵就在于要采用能夠根據(jù)負(fù)載狀況調(diào)整工作模式的智能開(kāi)關(guān)電源控制器。

　　針對(duì)這種情況，多家半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)出了一些備選方案，以安森美公司為例：

　　● 跳過(guò)多余周期方案：固定頻率的如NCP1200/1216/1271，可變頻率的如NCP1207/1337。該方案如圖1所示。

圖1 固定頻率模式下電流最小時(shí)進(jìn)行周期變換

● 頻率反走方案：NCP1351

　　中等尺寸平板電視：介于26英寸至32英寸之間

　　對(duì)于這種尺寸面板的平板電視而言，功耗大幅增加，最大可達(dá)180W。由于輸入功率高于75W，因此，這種應(yīng)用應(yīng)該遵從歐盟IEC1000-3-2 D類標(biāo)準(zhǔn)或類似區(qū)域性諧波含量標(biāo)準(zhǔn)。在這里，功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用；而且，由于主電源必須進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更高的能效和更小的體積。因此，有源PFC能夠發(fā)揮突出作用，對(duì)主電源單元輸入電壓的變化進(jìn)行限制。在這種功率級(jí)別，臨界導(dǎo)電模式(CRM) PFC是應(yīng)用得最為廣泛的拓?fù)?。在這方面，安森美半導(dǎo)體公司推出的NCP1606提供了一種具有高性價(jià)比并且可靠的解決方案。

圖2 NCP1351-輸出功率減小時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率也隨之減小

在這種尺寸范圍面板的平板電視中，常用的有兩種電源轉(zhuǎn)換鏈。

　　第一種方法包含兩個(gè)電源(如圖3所示)。其中一個(gè)開(kāi)關(guān)電源采用的是反激式拓?fù)?，專門用于背光，可為面板提供24 V@5A的輸出功率；另一個(gè)開(kāi)關(guān)電源采用的也是反激式拓?fù)?，?fù)責(zé)為控制音視頻輸入輸出信號(hào)處理(CAVIO)板供電，可以提供40W@12V的功率(某些條件下電壓為5V)。后者還用于待機(jī)模式，在這種模式下，多種嚴(yán)格的輕載能效標(biāo)準(zhǔn)可以適用。

圖3 采用了2個(gè)反激式電源的26～32英寸面板

圖4 面板尺寸介于26～32英寸之間的平板電視中的電源結(jié)構(gòu)

????? 第二種電源轉(zhuǎn)換鏈只包含一個(gè)主開(kāi)關(guān)電源，可以為面板提供24V的電壓，還可以為CAVIO板提供12V電壓，這里要求的功率將在170W等級(jí)內(nèi)。此外，它還包含另一個(gè)專用于待機(jī)模式的器件，該器件可在正常模式下提供10W功率，而在待機(jī)條件下的電流消耗僅為500mA。

　　為了適應(yīng)更高的輸出功率，主開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)洳粦?yīng)該還是單開(kāi)關(guān)反激，而應(yīng)該采用雙開(kāi)關(guān)反激，盡管這個(gè)區(qū)域也采用了一個(gè)半橋諧振LLC。這種拓?fù)渑c屏幕尺寸更大的面板共用一個(gè)通用拓?fù)洹?

　　這種方法有一個(gè)顯著的好處，就是優(yōu)化了待機(jī)能耗，因?yàn)樵谶@個(gè)模式下，主開(kāi)關(guān)電源器件與PFC的功能會(huì)被關(guān)閉。

　　這兩種方法中，采用雙開(kāi)關(guān)電源的方法擁有許多優(yōu)勢(shì)：

　　● 功率被予以更好地均衡，從而允許使用單開(kāi)關(guān)反激轉(zhuǎn)換器。

　　● 消除了對(duì)背光進(jìn)行數(shù)字調(diào)光過(guò)程中滋生的交互穩(wěn)壓隱憂，避免了這個(gè)過(guò)程中負(fù)載變化過(guò)大的問(wèn)題。

　　● 面向不需要執(zhí)行IEC諧波兼容規(guī)范的美國(guó)/北美地區(qū)的產(chǎn)品型號(hào)中，更易于移除PFC級(jí)。

　　● 解耦源自CAVIO電源的面板功率。如果未來(lái)需要采用不同的背光技術(shù)，如EEFL、FEL和LED等，CAVIO電源可以簡(jiǎn)化演進(jìn)過(guò)程。