液晶電視設(shè)計(jì)趨勢 - 英飛凌面向液晶電視SMPS的整體解決方案

　　5 液晶電視電源設(shè)計(jì)趨勢

　　5.1 液晶電視集成電源（LIPS）解決方案

　　圖2已經(jīng)簡要介紹了液晶電視的傳統(tǒng)電源系統(tǒng)架構(gòu)。電源單元是個(gè)AC/DC轉(zhuǎn)換器，而DC/AC逆變器部分則被單獨(dú)隔離開來。這個(gè)電源系統(tǒng)主要由三個(gè)系統(tǒng)塊構(gòu)成：首先是前端PFC預(yù)調(diào)節(jié)器；第二個(gè)是DC/DC級(jí)，負(fù)責(zé)將400V PFC輸出電壓轉(zhuǎn)換成24V（12V）。第三個(gè)是DC/AC逆變器，負(fù)責(zé)將24V（12V）電壓轉(zhuǎn)換成高交流電壓（如1200Vac），為背光燈供電。

　　圖3. 液晶電視集成電源解決方案

　　　　圖3所示的LIPS解決方案省去了圖2中所示的DC/DC級(jí)（400V/24V），400V PFC輸出電壓直接饋入后面的DC/AC逆變器，而且PFC級(jí)和DC/AC逆變器被集成在一個(gè)電源單元里面。LIPS方案中的DC/DC（400V/20V、12V、5V、3.3V）級(jí)的功率額定值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在傳統(tǒng)液晶電視電源中的功率額定值。

　　相對于傳統(tǒng)的電源解決方案，LIPS解決方案的DC/AC逆變器由于具備更高的輸入直流電壓，因此能實(shí)現(xiàn)更高的能效；同時(shí)，DC/DC級(jí)的功率損耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在傳統(tǒng)解決方案中的功率損耗。因此，LIPS解決方案可實(shí)現(xiàn)更高的總能效。另外，由于減少了組件數(shù)量，因此降低了尺寸和成本（高達(dá)30%）。

　　盡管如此，LIPS解決方案依然面臨幾個(gè)障礙：

　　液晶電視面板供應(yīng)商通常將面板的銷售與逆變器電路板捆綁起來。因此，在這種情況下，面板供應(yīng)商便成了逆變器架構(gòu)決策者。SMPS廠商如果想開發(fā)LIPS解決方案，必須要按照面板供應(yīng)商提供的規(guī)范設(shè)計(jì)逆變器。此外，必須重新調(diào)整電視機(jī)市場以往的價(jià)值鏈，電視機(jī)面板供應(yīng)商不會(huì)輕易將他們的利潤與電源供應(yīng)商分享；

　　目前存在一些有關(guān)背光燈電流平衡電路的專利，電源供應(yīng)商必須與專利所有者協(xié)商，解決專利問題；

　　不同的面板型號(hào)對逆變器有不同的要求，因此電源供應(yīng)商必須采用不同逆變器規(guī)范設(shè)計(jì)LIPS電源，這大大增加了產(chǎn)品所需的研發(fā)成本。

　　盡管LIPS面臨上述的幾個(gè)障礙，但由于具備較低的成本、簡單的結(jié)構(gòu)和更高的能效，LIPS解決方案依然成為了液晶電視電源的主要發(fā)展趨勢。如今，LIPS解決方案正逐漸被越來越多的領(lǐng)先電源廠商和液晶電視廠商（例如三星、索尼、LG等）所采用。這些廠商有能力采購到LCD面板（不帶逆變器電路板），所以他們在決定采用什么電源架構(gòu)上具備了較高的決定權(quán)。在某些地區(qū)，例如在韓國，LIPS被相信將在今后若干年內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。

　　圖3所示的LIPS解決方案和圖2所示的傳統(tǒng)解決方案相比，對原DC/DC級(jí)的輸出功率要求大大降低；因此，可建議采用準(zhǔn)諧振或固定頻率反激式拓?fù)洌糜趫?zhí)行DC/DC級(jí)功能，獲得較高的性能價(jià)格比。

　　5.2 待機(jī)輸入功率要求

　　如今，待機(jī)性能正日益成為液晶電視電源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。

　　通常情況下，多數(shù)液晶電視廠商可完全接受100mW 的待機(jī)輸入功率。此外，在一些典型的輕負(fù)載條件下也對輸入功率提出了要求，例如當(dāng)5V輸出電壓產(chǎn)生20mA電流時(shí)，輸入功率應(yīng)低于0.3W。

　　為了滿足日益嚴(yán)格的待機(jī)功率要求，LIPS解決方案中多路輸出轉(zhuǎn)換器（multi converter）和待機(jī)轉(zhuǎn)換器（standby）可通過兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，例如多路輸出轉(zhuǎn)換器采用固定頻率或準(zhǔn)諧振反激式拓?fù)?，而另一個(gè)固定頻率反激式拓?fù)鋭t用于實(shí)現(xiàn)待機(jī)轉(zhuǎn)換器。

　　5.3 液晶電視功率要求

　　如今，消費(fèi)者都越來越關(guān)注能源成本的飛速上漲。領(lǐng)先的液晶電視廠商也在持續(xù)不斷地開發(fā)全新技術(shù)，進(jìn)一步降低電視的總功率，同時(shí)確保電視圖像質(zhì)量與音質(zhì)不受影響。

　　例如，液晶電視領(lǐng)先廠商索尼推出了全新的“BRAVIA” JE1系列（KDL-32JE1）。該系列產(chǎn)品具備業(yè)界32英寸數(shù)字液晶電視最高的能效。通過改善背光燈光發(fā)射效率和光學(xué)膜的光傳導(dǎo)效率，索尼實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先業(yè)界的能效，年功耗僅為86千瓦小時(shí)（這意味著平均功耗僅為53W），最大功耗不到89W。

　　因此，建議采用準(zhǔn)諧振反激式拓?fù)浯鍸LC，用于傳遞電源功率，原因是它能夠在性能與成本之間取得更好的平衡。

　　5.4 LED背光

　　盡管CCFL作為背光源已經(jīng)為電視產(chǎn)品服務(wù)了數(shù)十年，但LED等全新技術(shù)已向CCFL的主導(dǎo)地位發(fā)起挑戰(zhàn)。實(shí)際上，幾家領(lǐng)先的液晶電視廠商已經(jīng)推出采用LED背光燈的液晶電視。LED背光燈相對于CCFL背光燈的優(yōu)勢概括如下：

　　LED背光可調(diào)節(jié)亮度，改善黑電平（通過降低亮度），因此可提高整體對比度。這相對于原來的強(qiáng)制性方法是一種更加高效的方法。LCD面板供應(yīng)商原來只能通過提高整體亮度來提升對比度。

　　LED具備更寬的色域，達(dá)到超過100%的NTSC色域值，而CCFL僅能達(dá)到92%（最新進(jìn)展）或 72%（傳統(tǒng)）。

　　LED液晶電視使用壽命是典型CCFL液晶電視使用壽命的兩倍。CCFL的亮度會(huì)慢慢退化，使用壽命約為50，000小時(shí)。而LED在50，000小時(shí)的使用周期內(nèi)亮度幾乎不變，超過100，000小時(shí)后，亮度減半。

　　圖4. LED背光液晶電視的電源系統(tǒng)架構(gòu)

　　　如圖4所示，從CCFL到LED的變化不會(huì)對液晶電視的電源設(shè)計(jì)造成太大影響。LLC諧振轉(zhuǎn)換器可用于執(zhí)行主DC/DC功率級(jí)的功能，為LED驅(qū)動(dòng)器電路、音頻系統(tǒng)和系統(tǒng)電路板供電。同樣，微控制器和待機(jī)部件也需要一個(gè)額外的DC/DC級(jí)供電。此外，該DC/DC級(jí)也可用來為音頻系統(tǒng)和系統(tǒng)電路板供電。