液晶電視電源管理系統

液晶電視電源管理系統結構

要提高lcd tv 開關電源的能效，很重要的方面是針對液晶電視電源管理系統的結構，分析功率損耗的來源，有針對性地採取措施來降低能耗。　通常液晶電視電源管理系統由電源單元、dc/ac 逆變器、信號處理系統這3 部分組成，其典型結構如圖1所示。電源單元由pfc 預調節器、主dc/dc 級和待機轉換器組成，用於將交流輸入電壓（85~265 v）轉換成較低的直流輸出電壓（24 v，12 v，5 v 和3.3 v），其中主dc/dc 級輸出的24 v 或12 v 直流電壓用於為背光逆變器和信號處理系統供電，待機轉換器輸出的5 v 或3.3 v直流電壓為待機部件和微控制器供電。dc/ac 逆變器負責將24 v 或12 v 直流電壓轉換成高交流電壓（例如1 200 v 交流電壓），為背光燈供電。信號處理系統用於控制和處理聲音與圖像信號。

液晶電視電源管理系統pfc 預調節器

為了降低pfc 級的功耗，實現pfc 級的能效提升目標，需要考慮拓撲結構和pfc 控制器的工作模式。從設計的複雜程度和電源解決方案的總成本等方面考慮，最佳解決方案是：拓撲結構為boost 升壓結構，pfc 控制器的工作模式為連續導通（ccm）模式。針對ccm 工作模式，pfc 控制器可選擇安森美或英飛凌科技股份公司（簡稱“英飛凌”）提供的解決方案，均能使功率因數高於93%，滿足ice61000-3-2 標準要求。但是，若綜合考慮性價比、可靠性和高功率因數等多種因素，選擇安森美推出的pfc 控制器ncp165 4是更合理的解決方案。採用該控制器只需極少的外圍元件，這使得pfc 級的設計更加簡潔。這種控制器工作功耗極低，可以滿足提升pfc級能效的要求，同時它還具有快速瞬態回響、啟動電流和關閉電流極低等特點，具有眾多安全保護特性，如浪涌電流檢測、過壓保護、用於開環檢測的欠壓檢測、軟啟動、精確的過流限制、真正的過載限制等。總之，它集成了構建緊湊而穩固的pfc 所需的所有特性。除控制器部分外，選擇具有低導通電阻和低寄生電容的全新cp 系列cool-mos 開關管以及軟恢復升壓二極體也是提升效率的最佳選擇。

待機轉換器

在全新的功耗規範標準下，要求lcd tv 開關電源待機功耗應低於1 w。在此情況下，輸出功率很低甚至為零，系統的輸出電流接近於零，mosfet 和二極體的導通損耗以及鐵芯損耗可以忽略，二次測二極體的關斷損耗、mosfet 的開啟損耗也可以忽略，待機狀態下的主要損耗是mosfet 關斷損耗和啟動電阻損耗。因此，降低這兩方面的損耗是降低待機功耗和設計待機轉換器的關鍵點。目前，設計者的首選解決方案是：設計獨立的待機轉換器，在待機轉換器中採用固定頻率反激式拓撲結構及其相應的控制晶片。　在降低啟動電阻損耗方面，傳統的方法多為降低啟動電流同時增大啟動電阻，但實踐證明該方法的功效不明顯。為此，英飛凌提出了用一個開關電路替代電阻的方法，在啟動過程中，啟動電路開通，而當ic 被激活後，啟動電路關閉。實踐證明該方法可消除啟動電阻的損耗。英飛凌的coolset f3 晶片就集成了這樣的電路以降低電源的損耗。　在降低mosfet 關斷損耗方面，由於mosfet 關斷損耗與開關頻率成比例，因而頻率越低損耗越小。然而，從開關電源基本原理可知：在正常工作模式下，需要利用高頻來減小變壓器和濾波器等器件的尺寸，而在待機模式下，低頻率有利於減小損耗。所以在待機轉換器解決方案中應選用具有自動降頻技術的集成功率ic。在一般的負載範圍，ic 工作在高頻，當輸出功率下降到某一特定閾值時，ic 將會自動減小開關頻率。　在“自動降頻技術”方面，目前較為普遍的有脈衝跳躍模式、突變模式及非導通時間調變等方式。在這些方式中，以英飛凌推出的主動突變模式性能最優越，該模式能在系統結束待機時保持輸出調節並為負載波動做好準備。從這方面考慮，再結合設計的複雜程度和成本等因素，待機轉換器選擇英飛凌最新推出的ice3br4765j是很好的解決方案。ice3br4765j 具備獨有的主動突變模式，加上還套用了bi-cmos 生產製程，使產品實現了一個極低的待機功耗，例如可實現在12 w/5 v 的產品上僅有25 mw 的待機功耗。ice3br4765j在固定的開關頻率上，加入了±4%的頻率抖動功能，使整體emi 水平降低，從而減小用戶對額外的濾波器的要求和生產成本。ice3br4765j 內部集成了650 v 的啟動單元，大大簡化了外圍電路的設定，從而降低了系統成本。　綜合以上分析，最佳化的待機轉換器方案是：獨立設計反激式待機轉換器，並採用英飛凌最新推出的集成功率ic 晶片ice3br4765j。

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