LCD TV中的电源转换链与开关电源拓扑 (1)

2008-12-19 14:14:25 作者：Louvel Bernie Weir Christophe 来源:安森美半导体

关键字：LDO 电源转换 开关电源 拓扑

　　电视机的升级

　　自从英国广播公司(BBC)于1936年在伦敦开通世界上首个公共电视广播以来，电视机技术已取得了长足的发展：从BBC于1953年首先开通彩色电视广播，到日本NHK于1981年进行首例高清电视(HDTV)系统演示等，不一而足。当前，世界各国纷纷采取行动，以将TV信号从模拟传输升级至具备更高质量的数字制式。以美国为例，到2009年2月美国将停止模拟电视信号传输。

　　但是，“在客厅中坐在一个老式大盒子面前(看电视节目)的方式已经变得落伍。对于电视行业来说，新技术的发展，正催生着无穷的机遇”。这是美国《新闻周刊》2005年6月份所描述的一个景象。推动这些机遇的其中一项技术，就是平板显示(FPD)。该技术具有以下两个显著特点：

　　● 支持高达1080p的高清电视(HDTV)

　　● 屏幕尺寸更大，但总体外形更小

　　不同尺寸平板电视的电源转换链

　　平板电视与传统电视很大的一项不同，便是传统电视所采用的阴极射线管(CRT)被LCD或等离子屏幕取而代之，与之相应的是电视机厚度和机体尺寸的大幅降低。但是，我们应当注意的是：

　　● 平板电视消耗的电量相对较高，并且不同尺寸和功能组合的平板电视耗电量也会不同。与CRT电视相比，平板电视平均每立方厘米尺寸所消耗的功率要高出许多。

　　● 传统上消费者会将电视摆放在客厅，电视机机身的噪声传播开来，可能会酿成一个问题。如果在电视机设计中增添冷却风扇，可能不会受到消费者欢迎。

　　● 在消费电子领域，竞争非常激烈，成本问题非常重要，而目前平板电视的售价相对较高。

　　在这种情况下，平板电视制造商根据面板尺寸的不同，应用了不同的电源转换链，从而优化每一款电视机的设计。

　　小尺寸：最大为21英寸

　这种尺寸的平板电视功耗通常低于70W。这个数值低于大多数谐波含量标准对功耗的要求，因此无须使用功率因数校正(PFC)技术。在这种情况下，通常使用一个开关电源(SMPS)。在正常模式下，开关电源必须输出额定功率，而在待机模式下，开关电源必须拥有较高的能效。

　　市场上也有不同的处理方式：如采用外部电源，适配器遵从各种不同标准和行为准则。当然，作为替代之选，电源也可被嵌在电视机内部作为开放式电源。这种电源必须满足待机能耗要求，并且在有源模式运作下的能效较高，从而减少面板内的发热量。

　　在使用内部电源单元和外部电源单元这两种方式中，通常都采用到了反激式拓扑结构。转换器既能工作在固定频率，也能工作在可变频率(特别是就准谐振模式而言)。

　　在额定负载和轻载条件下，要同时实现较高能效，关键就在于要采用能够根据负载状况调整工作模式的智能开关电源控制器。

　　针对这种情况，多家半导体公司开发出了一些备选方案，以安森美公司为例：

　　● 跳过多余周期方案：固定频率的如NCP1200/1216/1271，可变频率的如NCP1207/1337。该方案如图1所示。

LCD TV中的电源转换链与开关电源拓扑

　　图1 固定频率模式下电流最小时进行周期变换

　　● 频率反走方案：NCP1351

　　中等尺寸平板电视：介于26英寸至32英寸之间

　　对于这种尺寸面板的平板电视而言，功耗大幅增加，最大可达180W。由于输入功率高于75W，因此，这种应用应该遵从欧盟IEC1000-3-2 D类标准或类似区域性谐波含量标准。在这里，功率因数校正(PFC)技术也开始应用；而且，由于主电源必须进行优化，以实现更高的能效和更小的体积。因此，有源PFC能够发挥突出作用，对主电源单元输入电压的变化进行限制。在这种功率级别，临界导电模式(CRM) PFC是应用得最为广泛的拓扑。在这方面，安森美半导体公司推出的NCP1606提供了一种具有高性价比并且可靠的解决方案。