一种用于侧光式WLED TV背光应用的功率解决方案

2010-11-08 16:29:34来源: 互联网 关键字:侧光式LED  LED背光  功率解决方案

  发光效率的提高、使用寿命的延长,以及对广色域需求的不断增长,推动发光二极管(LED)取代冷阴极荧光灯(CCFL)成为液晶显示屏(LCD)平板电视的背光选择。为了给大尺寸LCD TV提供足够的亮度,LED背光需要采用许多LED阵列。根据其排列方式,LED背光单元(BLU)可划分为侧光式LED BLU和直光式LED BLU两种,如图1、2所示。在侧光式LED BLU中,需要高效率、高升压比DC-DC转换器来驱动串联的LED串。级联DC-DC转换器可以满足这些要求,但也带来一些挑战,比如额外的复杂性和更高的成本。本文将介绍一种能够解决上述问题的倍压升压型转换器。

侧光式LED背光照明的功率要求

  LCD TV中的BLU对于应用总成本的影响很大,因为它可能占LCD TV总成本的30-40%,并且对最终的角亮度(angular luminance)、对比度和亮度起着举足轻重的作用。

  作为一种BLU光源,LED在LCD行业迅速崭露头角,作为CCFL的替代品,预计其将在未来数年内保持稳健增长。LED在色彩表现力和产品使用寿命方面优于CCFL,因为它拥有不会与实际RGB波长峰值重叠的RGB波长。LED还很容易小型化,且抗震能力极强。但是LED也有一个缺点,那就是它的成本较高。由于侧光式的成本优势以及光学薄膜技术针对不同测光类型的发展,目前侧光式LED BLU主要运用于LCD平板电视。

  在大尺寸TV中,BLU边缘排列有60个LED,这就需要电源能提供一个高压稳定电流源。例如,为了将开关电源(SMPS)的24V输出电压提高到130V,通常会使用级联升压转换器。如前所述,这种方案存在很多缺点,而且成本和驱动复杂性始终是该方案难以克服的挑战。因此,有不少论文建议选择使用高升压比升压转换器。众所周知,倍压升压型转换器是其中最具竞争力的解决方案之一。利用这种拓扑结构,半导体供应商可以提供最高效、最具成本效益的解决方案。

  下面将介绍一种倍压升压型DC-DC转换器的设计,并利用37英寸的LED背光平板电视予以验证。侧光式LED背光的功率要求如表1所示。

倍压DC-DC转换器

  侧光式LED背光需要一个高效率、高升压比的DC-DC转换器设计。升压转换器可以满足这些要
求。图3所示为一个采用了飞兆半导体MOSFET的倍压升压型转换器的电源模块示意图。

  

  为了便于解释电路的工作原理,图4给出了开关周期内图3所示电路的拓扑级,而图5所示为其主要波形。

  

  

  通过MOSFET的开关转换,倍压升压型转换器支持两种工作模式。第一种模式出现MOSFET(Q)导通期间;第二种模式出现在T0 – T1时间间隔内。如图3所示,这是电感充电,二极管D1反向偏置,隔直电容Cblock从Cout1充电。在这个阶段,负载电流由滤波器电容Cout2提供。从图4(a)可以得出:   

  当MOSFET(Q)关断时,电感电流从MOSFET换流到二极管D1。然后,电感中储存的能量被释放到Cout1,阻断电容Cblock放电到滤波器电容Cout2中。

  电压转换比可根据电感上的电压-时间(伏-秒,volt-second)平衡关系计算出。从式1)和式2)可得:

  这里,D是占空比,VOUT为输出电压,而VIN则为输入电源电压。

  关断期间MOSFET(Q)的漏源电压是输出电压的一半,故可以选择漏源击穿电压(BVDSS)较低的MOSFET,即使其输出电压较高也无妨。这意味着升压转换器的总体效率随MSOFET的BVDSS降低而提高。鉴于漏源导通阻抗(RDS(on))与栅极电荷(Qg)值是MOSFET最重要的特性参数,这就有可能选择比较合适BVDSS的MOSFET。

 

[1] [2]

关键字:侧光式LED  LED背光  功率解决方案

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2010/1108/article_2215.html
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