液晶電視電源的發(fā)展趨勢

液晶電視電源的最新發(fā)展趨勢探析憑借著大屏幕、低厚度和高清晰等眾多優(yōu)勢,液晶電視(LCDTV)在市場上的滲透率快速提升,有市場研究預計,2023年液晶電視的總體市場占有率將達到50%.而隨著屏幕尺寸不斷突破,液晶電視的功率也水漲船高.較高的功率消耗會直接增加消費者的電費開支,并與節(jié)能環(huán)保的趨勢相背離.因此,各國政府及規(guī)范機構紛紛出臺或更新針對電視的能效規(guī)范,如美國環(huán)保署(EPA)發(fā)布的“能源之星”3.0版電視規(guī)范自2023年11月1日開始生效.LIPS解決方案取代傳統(tǒng)液晶電視電源為了降低較大尺寸液晶電視的電能消耗,使其符合各種能效規(guī)范,并幫助降低系統(tǒng)成本及減小解決方案尺寸,使液晶電視更受消費者歡迎,就液晶電視電源而言,我們可以采取通過多種途徑.傳統(tǒng)液晶電視電源主要包括交流-直流(AC-DC)轉換、直流-直流(DC-DC)轉換及高壓逆變器這幾個部分.AC-DC和DC-DC位于同一塊電路板,而逆變器為獨立電路板,通常與液晶面板一起提供.其中,AC-DC電源部分,市電110Vac/220Vac電壓經(jīng)過整流、功率因數(shù)校正(PFC)和濾波,轉換為200V/400V的直流高壓.由于傳統(tǒng)逆變器的輸入電壓要求是24V,所以PFC的輸出電壓200V/400V電壓須經(jīng)過降壓轉換,產(chǎn)生多路的輸出電壓,其中一路24V電壓提供給逆變器,即再經(jīng)過直流-交流(DC-AC)轉換為超過1,000V甚至達2,000V的高壓,去驅動液晶面板的CCFL背光燈.這種標準24V逆變器液晶電視開關電源的功能框圖所示.目前市場上的液晶電視電源中,這種傳統(tǒng)的電源仍然占多數(shù).值得一提的是,在各種尺寸的液晶電視型號中,大于26英寸特別是32英寸及更大尺寸的液晶電視在市場中占據(jù)主導地位.而針對26英寸及以上尺寸的液晶電視,近年來涌現(xiàn)出一種新的逆變器概念——高壓液晶顯示集成電源(LCDIntegratedPowerSupply,縮寫為LIPS).與逆變器位于獨立電路板的傳統(tǒng)電源不同,這種LIPS解決方案將AC-DC、DC-DC和逆變器結合在同一塊電路板上,在經(jīng)過對市電進行整流、PFC和濾波并獲得200V/400V直流電壓后,會直接采用200V/400V電壓作為逆變器的輸入,通過DC-AC升壓轉換為液晶面板所需的超過1,000V甚至達2,000V的高壓.這樣就消除24V轉換段,減少了先降壓至24V再大幅升壓背光源用一兩千伏高壓過程中存在的大量功率損耗,從而提升系統(tǒng)能效,減少底盤發(fā)熱量,并降低總成本.在這方面,安森美半導體與Microsemi公司合作,結合雙方專長,提供適合多種功率等級的高壓LIPS整套解決方案.目前,已合作開發(fā)針對32英寸液晶電視的LIPS解決方案(如圖2志示).在系統(tǒng)主板電源方面,這解決方案采用了安森美半導體的NCP1606PFC控制器,以及充當輔助開關電源的NCP1351PWM控制器;而在LIPS逆變器部分,采用了Microsemi使用軟開關技術的LX6503移相全橋驅動器,它可以在固定工作頻率進行零電壓開關(ZVS).與半橋架構相比,這種全橋逆變器解決方案具有顯著優(yōu)勢,如減少電磁干擾(EMI)和功率損耗,同時改善背光燈的驅動電流波形,橋上無需使用額外的功率二極管,這全橋結構所采用的4個MOSFET和變壓器中的電流規(guī)格是半橋結構的一半,它能夠通過隔離變壓器直接驅動功率MOSFET,更易于實現(xiàn)初級端過流保護(OCP)等.為了更好應對市場對更大尺寸LIPS液晶電視的需求,安森美半導體正在開發(fā)下一代的LIPS液晶電視參考設計,并計劃于2023年中推出46/47英寸參考設計.在LIPS逆變器部分,采用與32英寸方案相同的全橋逆變器和背光控制器LX6503,但輸出功率大幅提高,可以驅動更多的CCFL燈.而在系統(tǒng)主板電源方面,可以根據(jù)具體設計要求來靈活選擇安森美半導體的解決方案,如NCP1601、NCP1606或NCP1631等PFC控制器,以及NCP1351或NCP1379等PWM控制器.這新的解決方案采用帶有繼電器的專用待機開關電源,支持低至150mW的超低待機能耗.這解決方案電路板上的元件高度低于16mm(系統(tǒng)總度度低于20mm),支持更纖薄液晶電視設計.值得一提的是,美國/北美和中國/歐盟等不同區(qū)域市場對電源的要求不盡相同,安森美半導體針對世界上不同區(qū)域的不同電源要求,提供相應的電源解決方案,旨在優(yōu)化設計、縮小系統(tǒng)尺寸及降低成本.針對輸出電流需求對音視頻信號處理電源采用不同的穩(wěn)壓器配置對于音視頻信號處理而言,輸入電壓通常為+5V或+12V,在穩(wěn)壓器或控制器的配置方面,可以根據(jù)輸出電流要求來配置.通常而言,低壓降穩(wěn)壓器(LDO)用于較低的輸出電流,范圍一般在0.1至1.5A之間;而大電流LDO、偏置輸入LDO控制器和集成降壓轉換器用于提供1.5A至5A的輸出電流.在更大電流方面,可以采用帶外部開關和同步整流器的同步降壓控制器來提供大于5A的電流輸出.安森美半導體提供一系列的高性能LDO穩(wěn)壓器,如NCP699/633、NCP5500/5501、NCP3334/3335A、NCP5661/5662/5663、NCP605/606和NCP3520/3521等.從發(fā)展趨勢來看,隨著更多音視頻處理方面的芯片組的集成度越來越高,單顆IC可能需要多個輸出電壓(如3.3VI/O和1.25V內核所需),使得線性方案(LDO)的選擇正在增加.另外,由于電路板尺寸趨向更小,使其能夠分配給LDO功率耗散的板空間減小,相應地,可以采用DFN封裝的LDO來提高功率密度,而集成MOSFET和LDO控制器可以幫助減小PCB占用面積.另一方面,為了提升電源轉換效率及支持大電流操作和異相操作,一些輸出需要從LDO轉換為開關穩(wěn)壓器.開關穩(wěn)壓器和控制器正趨向采用更高開關頻率,如從50kHz向150kHz、350kHz、500kHz乃至700kHz方向發(fā)展,從而允許減小外部電感和電容的尺寸,方便制造體積更纖薄的液晶電視.且為了幫助減小系統(tǒng)尺寸及降低成本,開關穩(wěn)壓器趨向于集成多路輸出,如雙路穩(wěn)壓器等.此外,某些電壓輸入端上的電流要求越來越高,甚至大于5A,這就催生了具有更大電流能力的集成開關穩(wěn)壓器,以及開關頻率更高的分立控制器+場效應管(FET)組合,并促進同步整流技術的應用.安森美半導體的NCP312x系列雙路2A/2A和3A開關穩(wěn)壓器非常適合液晶電視信號處理板上的+5V或+12V輸入端應用,它們的頻率可在200kHz至750kHz范圍之間調節(jié),提供0.8V±1%的電壓參考,并且支持180°異相操作,且用戶可對自動追蹤和排序功能進行控制.蘆蜂采用煉新穎躬PF壇C架農(nóng)構支稠持超古薄奧液晶另電視滿設計品眾所姑周知冒,焦液晶暴電視哀的厚強度如根今已古經(jīng)可那以做忘到較穗薄,逗最新羨的趨勤勢是追電子鎮(zhèn)模塊亂部分歲厚度靈趨向獎低于浪10鉛m捕m.腳如此側纖薄浩的厚映度,泥給電獸源設覺計帶懶來更蠻苛刻奸的挑特戰(zhàn),華如需吉要使宴用低孩高度珍的變害壓器治(這避對要童考慮踐隔離峰和漏慎電的言高壓培LI哭PS拿特別犧關鍵喉)或摘多個外部件仙(P翅FC較線圈螞)串食聯(lián),醉并采須用低霸高度六的散天熱片申,對烈部件選進行它水平客安裝它,且核將垂礙直插飄入的壞所有稱電容淡的高陰度限偽制在壽低于錫10賊m辯m.瀉亦輪而在獲PF玻C方更面,辛采用些安森盼美半亮導體盜的N耳CP殘16屋06缸和N誘CP卵16板54潑等P辱FC熄控制遭器,邪已經(jīng)蕉可以偶將打液晶譜電視槐厚度研降到技較低膛,而取為了星支持引低至辰10紫m緒m的辟極纖早薄設百計,疑可以侍采用料兩顆豬相對眉較小損的N燙CP忍16拿01民芯片影,采因用交庫錯式則架構手來予匠以實慰現(xiàn),記如圖鈔3所惡示.物所謂壞交錯船式P刑FC郵,其泛主要盛想法鞏是在塘原本臺放置悄單個克較大炭PF萌C的獸地方蹄并行六放置記兩個隊功率巡為一益半的縱較小滅PF州C.若這兩拒個較值小P爭FC充以1令80縫°的誕相移灰交替脂工作脾,它弱們在壟輸入襲端或愉輸出造端累朝加時陳,每倚相電虛流紋識波的汽主要詠部分數(shù)將抵坡消.拋充恒為了上給客廊戶提果供更坡多選肥擇,違安森照美半匠導體增還計脂劃于急20賽09榴年推淹出新僚的交而錯式龜PF歇C控燈制器彩NC滿P1炸63丟1.厘這是摔一種踢單芯王片解稿決方晌案,軌替代翁2顆啄NC真P1尼60率1,揮但可殊以實軟現(xiàn)同破樣的據(jù)極低忌設計批高度狼,適鋒合1偏0畫mm貫厚度夠的極辱纖薄蚊液晶擺電視破設計敗,還綠擴展煩功率漸范圍閉,減聰少電預流紋辯波.慈體限待機蝦能耗躍趨向脂低于干10笛0僵mW涌?砌液晶舉電視廁的待久機能批耗是意另一員個值懇得關晚注的靈點.懲20強08贈年1我1月蝕開始型生效貝的“君能源百之星姻”3嘉.0首版電冠視規(guī)呼范針閣對待詢機能訓耗的核標準匪是低程于1叫W牽.盡字管這霸標準訪不是涼強制尋要求瓣,但姿在市欄場上帥仍然敏具有侵很高熱的指青導意半義.海富液晶杠電視巾的待御機能辰耗未籮來將好進一移步降后低.傘例如急,在妻增加魔小型累專用隙微處山理器恢的條夏件下姓輸出研功率走為5旅0乘W時屯能耗使低于姿60辜0帥mW棄,采滑用專榮用待蘆機開御關電輕源條脫件下科能耗鵲低于嘉40歷0漫mW巧,及不采用漂專用俊待機義開關紫電源敢并增躲加繼充電器慢(從姜而在怖待機哥時斷勻開所鞭有P栽FC彩和開酬關電湊源)役時能酬耗低返于2獸00匯m陶W.前如果邪制造禍商要緊使用歷更加播“綠刊色”大的技子術來急將產(chǎn)巡品差拒異化松,樹煎立更頭高的逼品牌拳形象奔從而專提升滴利潤亞率,敢就需鎮(zhèn)求進抖一步幸改進閥設計銷,使器得待切機能題耗低恭于1極00豈m富W可撇能成煎為下竊一波洽重要送趨勢躺.覽集在慧液晶妹電視聲市場劇不斷查發(fā)展違壯大到的同炎時,域其電浮源消蠅耗問蹲題也邀更加報受到辜矚目舍.搭電子捆制造巴商要鵝在市壟場競度爭中估脫穎饞而出瞎,一姑個重昨要途槳徑就燃是不量斷優(yōu)碌化他汁們的哈液晶珍電視序電源朗設計遇設計丈,使米之符祝合最野新的誠能效慎規(guī)范皇