《電子技術(shù)應用》
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大尺寸液晶電視ACDC電源架構(gòu)及LED背光方案
摘要: 近年來,液晶電視(LCD TV)市場快速發(fā)展。市場研究機構(gòu)DisplaySearch預計,2008年到2012年間的年復合增長率(CAGR)高達16%,其中2009年的付運總量預計達1.4億臺,而這一數(shù)字到2012年將超過2億。
關(guān)鍵詞: 大尺寸 液晶 電視
Abstract:
Key words :

       近年來,液晶電視(LCD TV)市場快速發(fā)展。市場研究機構(gòu)DisplaySearch預計,2008年到2012年間的年復合增長率(CAGR)高達16%,其中2009年的付運總量預計達1.4億臺,而這一數(shù)字到2012年將超過2億。

  在市場規(guī)模迅速擴大的同時,在規(guī)范標準及綠色營銷的壓力下,液晶電視的工作及待機能耗也越來越低。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78 W、115 W和210 W下降到不超過55 W、81 W和108 W,相當于兩年時間內(nèi)降低能耗約50%。

  在液晶電視的總能耗中,統(tǒng)計顯示,背光所消耗的電能比例高達2/3。故液晶電視的另一項重要趨勢是采用新技術(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,故LED背光在液晶電視中極具應用潛力。據(jù)統(tǒng)計,2009年采用LED背光源的液晶電視比例為3%,預計未來幾年這一比例將迅速提高,到2014年將達到50%,完全可與CCFL背光分庭抗禮,并在這之后進一步取代CCFL背光。

  液晶電視電源包含功率因數(shù)校正(PFC)、信號電源、背光電源及ECO待機等多個組成部分,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,可以選擇如臨界導電模式(CrM)、連續(xù)導電模式(CCM)或交錯式頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM)等不同的PFC控制器。選擇何種電源架構(gòu),需結(jié)合應用的屏幕尺寸、功率等級及背光源等因素。另外,作為重要賣點的纖薄設計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,采用標準24 V逆變器電源的方案在市場上仍占據(jù)多數(shù),但新興的高壓液晶電視集成電源(HV-LIPS)的應用也在不斷增多,總體上呈現(xiàn)出并存的態(tài)勢。采用標準24 V逆變器的傳統(tǒng)液晶電視在接受110/220 Vac市電輸入后,經(jīng)過整流、PFC及濾波,轉(zhuǎn)換為200/400 Vdc的直流高壓。由于傳統(tǒng)高壓逆變器的輸入電壓要求是24 Vdc,故PFC的輸出電壓200/400 Vdc會經(jīng)過降壓轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生多路輸出電壓,其中一路24 Vdc電壓提供給高壓逆變器,再經(jīng)過DC-AC轉(zhuǎn)換為超過1,000 V甚至達2,000 V的交流高壓,去驅(qū)動液晶面板的CCFL陣列。安森美半導體為這類傳統(tǒng)液晶電視推出了220 W液晶電視電源GreenPoint®參考設計,其中采用的關(guān)鍵元器件包括NCP1606 CrM PFC控制器、NCP1396諧振半橋控制器及NCP1027待機控制器等。

  與這種采用標準24 V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200/400 Vdc的PFC輸出后,會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CCFL陣列所需的超過1,000 Vac甚至達2,000 Vac的高壓,這就消除了24 V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。



圖2:安森美半導體32英寸高壓LIPS液晶電視電源GreenPoint®參考設計功能框圖
 

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