大尺寸LCD TV电源整体解决方案

文章摘要： 图4：传统式LCD TV主电源功率范围及架构选择。 DC/DC主电源模块负责将PFC输出的400V直流电压转换成各种负载所需的低压直流电平，来满足DC/AC逆变电源输入、音响系统、视频系统、控制系统等模块的工作需要，常见电压包括24V/18V/12V/5V/3.3V等。国际能源署(IEA)和欧盟制定的“1W”计划要求在2010年将所有产品的待机功耗降低到1W以内，为符合1W待机功耗规范，DC/DC主电源模块之外通常还需要设计一块独立的待机电源，用于在待机模式下维持遥控接收器模块的工作，并将PFC和DC/DC主电源模块关闭，以最大限度降低待机功耗。根据LCD TV尺寸及功率的大小，DC/DC主

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图4：传统式LCD TV主电源功率范围及架构选择。

DC/DC主电源模块负责将PFC输出的400V直流电压转换成各种负载所需的低压直流电平，来满足DC/AC逆变电源输入、音响系统、视频系统、控制系统等模块的工作需要，常见电压包括24V/18V/12V/5V/3.3V等。国际能源署(IEA)和欧盟制定的“1W”计划要求在2010年将所有产品的待机功耗降低到1W以内，为符合1W待机功耗规范，DC/DC主电源模块之外通常还需要设计一块独立的待机电源，用于在待机模式下维持遥控接收器模块的工作，并将PFC和DC/DC主电源模块关闭，以最大限度降低待机功耗。

根据LCD TV尺寸及功率的大小，DC/DC主电源的常见拓扑结构包括：反激(包括准谐振)、双管反激、双管正激、谐振半桥(HB LLC)等几种。对于50W～100W的功率范围，单开关的反激或准谐振反激拓扑是最佳选择，其中准谐振控制通过减小开关损耗来提高转换效率并改善开关造成的EMI干扰。而对于更大功率的100W～200W范围，可以通过双开关反激的方式来应对。正激结构可应用于200W～300W的功率范围，但由于需在连续导电模式下工作，解决由于硬开关所带来的EMI问题是一项挑战。谐振半桥结构适用于150W以上的功率应用，该结构在高功率级的LCD TV应用中性能优势十分明显，全负载范围的零电压开关(ZVS)及低电流关断控制可帮助最大限度降低开关损耗及减小EMI干扰。

 
图5：昂宝电子LCD TV电源方案结构框图。

DC/AC逆变电源用于驱动背光模组，其将DC/DC主电源输出的24V或12V直流电压转换为1000V左右的高压交流电压用于驱动背光CCFL灯管并实现背光亮度(灯管电流)的调节功能，LCD TV显示画面的对比度需依靠高亮度的背光来支撑，所以DC/AC逆变电源部分的输出功率通常占整机总输出功率的70%以上，且尺寸越大，背光功耗所占比重越大。

通过上述对传统LCD TV电源的结构分析，我们不难发现一个问题，即整体效率非常低，因为占70%以上功耗的背光部分电能在PFC之后经历了降压再升压的两级转换，且转换过程中的效率损失也会引起散热问题。LCD TV的超簿设计及噪音限制使得无法在机箱中添加风扇，而热量的堆积会直接导致机壳内上下部分温度不均匀，再加上CCFL亮度对温度的敏感特性，这样的设计给用户呈现出来的将是面板上下部亮度不均匀的“独特”效果。

为解决上述问题，业界一直在探论400V高压输入逆变电源方案。昂宝电子通过整合自身丰富的产品线，已经将这一构想变为现实，即DC/AC逆变电源的输入不再采用DC/DC主

电源的24V电压，而是直接取自PFC的400V输出。这样背光部分的电能可减少一级能量转换，从而节省一级效率损失，并且DC/DC主电源的设计功率可大幅降低，同时解决了DC/DC主电源的散热问题，最重要的是DC/DC主电源的制造成本大幅降低。在不具备高压输入DC/AC逆变电源方案的条件下，人们往往通过优化AC/DC主电源的方式来降低整机功耗，如通过半桥谐振LLC架构来优化LCD TV电源，但与之相对应的是昂贵的制造成本，而采用昂宝电子开发的LCD TV整体电源方案，利用便宜的单开关反激或准谐振反激就能满足大尺寸LCD TV中背光以外的功率需求。

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