中大尺寸液晶電視AC-DC電源架構(gòu)及最新LED背光方案

近年來，液晶電視(LCD TV)市場快速發(fā)展。市場研究機(jī)構(gòu)DisplaySearch預(yù)計(jì)，2008年到2012年間的年復(fù)合增長率(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，而這一數(shù)字到2012年將超過2億。

在市場規(guī)模迅速擴(kuò)大的同時，在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及綠色營銷的壓力下，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(dāng)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(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(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)、信號電源、背光電源及ECO待機(jī)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(dǎo)電模式(CrM)、連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)或交錯式頻率鉗位臨界導(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)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(yīng)用也在不斷增多，總體上呈現(xiàn)出并存的態(tài)勢。采用標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(dǎo)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(shè)計(jì)，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(jī)控制器等。