LCD TV中的电源转换链与开关电源拓扑

文章摘要：图2 NCP1351-输出功率减小时，开关频率也随之减小在这种尺寸范围面板的平板电视中，常用的有两种电源转换链。第一种方法包含两个电源(如图3所示)。其中一个开关电源采用的是反激式拓扑，专门用于背光，可为面板提供24 V@5A的输出功率；另一个开关电源采用的也是反激式拓扑，负责为控制音视频输入输出信号处理(CAVIO)板供电，可以提供40W@12V的功率(某些条件下电压为5V)。后者还用于待机模式，在这种模式下，多种严格的轻载能效标准可以适用。图3 采用了2个反激式电源的26～32英寸面板图4 面板尺寸介于26～32英寸之间的平板电视中的电源结构第二种电源转换链只包含一个主开关电源，可以为面板

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图2 NCP1351-输出功率减小时，开关频率也随之减小

在这种尺寸范围面板的平板电视中，常用的有两种电源转换链。

第一种方法包含两个电源(如图3所示)。其中一个开关电源采用的是反激式拓扑，专门用于背光，可为面板提供24 V@5A的输出功率；另一个开关电源采用的也是反激式拓扑，负责为控制音视频输入输出信号处理(CAVIO)板供电，可以提供40W@12V的功率(某些条件下电压为5V)。后者还用于待机模式，在这种模式下，多种严格的轻载能效标准可以适用。

图3 采用了2个反激式电源的26～32英寸面板

图4 面板尺寸介于26～32英寸之间的平板电视中的电源结构

第二种电源转换链只包含一个主开关电源，可以为面板提供24V的电压，还可以为CAVIO板提供12V电压，这里要求的功率将在170W等级内。此外，它还包含另一个专用于待机模式的器件，该器件可在正常模式下提供10W功率，而在待机条件下的电流消耗仅为500mA。

为了适应更高的输出功率，主开关电源的拓扑不应该还是单开关反激，而应该采用双开关反激，尽管这个区域也采用了一个半桥谐振LLC。这种拓扑与屏幕尺寸更大的面板共用一个通用拓扑。

这种方法有一个显著的好处，就是优化了待机能耗，因为在这个模式下，主开关电源器件与PFC的功能会被关闭。

这两种方法中，采用双开关电源的方法拥有许多优势：

● 功率被予以更好地均衡，从而允许使用单开关反激转换器。
● 消除了对背光进行数字调光过程中滋生的交互稳压隐忧，避免了这个过程中负载变化过大的问题。
● 面向不需要执行IEC谐波兼容规范的美国/北美地区的产品型号中，更易于移除PFC级。
● 解耦源自CAVIO电源的面板功率。如果未来需要采用不同的背光技术，如EEFL、FEL和LED等，CAVIO电源可以简化演进过程。

较大尺寸平板电视：37英寸

这种尺寸的LCD TV功耗最高达220W。在这种情况下，必须使用PFC技术，并强烈推荐使用有源PFC。在这个功率等级，可以考虑三种备选拓扑，分别是临界导电模式(CRM)、固定频率非连续导电模式(FF DCM)和连续导电模式(CCM)。

NCP1605中采用了固定频率非连续导电模式。这种模式结合了临界导电模式的一些优点，如从输入正弦电压的顶端开始减小峰值电流，还结合了固定频率解决方案的长处，也就是当输入电压通过零电压时可对开关频率进行钳位，从而可对EMI信号进行更好的控制。

图5 NCP1605结合了固定频率非连续导电模式和临界导电模式的优点

在CCM模式下工作的紧凑型8引脚PFC控制器近期已经推出，如安森美半导体推出的NCP1653和NCP1654器件。

与尺寸介于26～32英寸之间的面板相似，在37英寸面板市场，有两种架构：

● 双开关电源架构：其中一个开关电源专用于背光，另一个电源器件专用于CAVIO板，并支持待机模式。
● 单一主开关电源架构：主开关电源提供24V和12V电压，另加一个专用的待机开关电源。在待机模式下，主开关电源被切断。

虽然双开关电源架构拥有明显优势，但在高达200W的功率范围下，设计人员必须考虑到轻载性能变得越来越重要，因为CAVIO的功率容量增加了。不仅如此，采用反激等传统拓扑能够实现的功率密度在这里则成为一个问题。其他能够提高能效、减小尺寸和改善交互调节状况的拓扑必须予以考虑。例如，大多数设计人员已经选择半桥谐振LLC解决方案来实现这些性能改善目标。

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