32吋及更大尺寸的主流液晶電視電源要求產生多個電壓軌來為音頻、背光及訊號處理等不同系統模組供電。其中，訊號處理板上使用本地線性及DC-DC轉換器來提供不同的低壓軌。對於製造商而言，通常使用通用電源，支援90至265 Vac電壓。這就使基於特定電視尺寸的單個電源設計能夠用於一系列的不同型號，滿足不同區域市場需求，簡化物流及降低開發成本。

如果某型號液晶電視面對全球市場且其功率高於75 W，就需要遵從歐洲有關減少諧波的IEC61000-3-2標準，從而需要使用有源功率因數修正器。通常來說，液晶電視內最耗電的子系統是背光模組。當今的大多數液晶電視使用冷陰極螢光管(CCFL)陣列作為背光源。這些燈管需要採用交流高電壓驅動，而且需要對燈管電流進行穩流。傳統上逆變器是一個單獨模組，採用額定電壓為24 V的直流電源供電。在這種途徑下，背光要求與LCD面板相關聯，而且一個電源設計能夠用於多個不同供應商提供的面板，從而簡化了液晶電視設計，但這種途徑效率較低，而且增加了額外的電源部分（指24 V輸出）。例如，液晶電視的交流輸入電壓在PFC段被升壓至400 Vdc，然後又採用諧振(LLC)半橋轉換為24 Vdc。此 24 Vdc然後提供給逆變器模組，從直流低壓轉換為高於1,000 V的交流高壓以驅動CCFL燈。這種多段轉換流程產生較大損耗，且增加系統成本。

本參考設計中使用的高壓LIPS(HV-LIPS)架構用意是為了消除400 Vdc至24 Vdc轉換段，直接從高壓功率因數修正(PFC)輸入段為逆變器供電，從而改善系統總效率。這要求以高壓直接變換的方式在液晶電視內融合傳統電源功能，使總體系統方案獲得最佳化。

關鍵設計目標
輸入電壓：通用輸入85-265 Vac, 47-63 Hz
系統電源
1. 有源功率因數修正(Active PFC)，符合IEC61000-3-2規範
2. 最大穩態功耗50 W，峰值60 W
3. 12 V / 4 A峰值
4. 5 V / 2.5 A峰值
5. 24 V – MOSFE門驅動偏置
6. 能夠靈活修改，支援其他電壓/電流配置
7. 50 mW負載時，待機輸入功耗(Pin) 400 mW (5 V@10 mA)
逆變器電源
1. 支持100 W功率
2. 啟動電壓(Strike voltage) 1,500 Vac，工作電壓 800 Vac
3. 固定頻率逆變器，可在40-80 kHz範圍調節
4. 支援數位及類比調光
5. 能夠同步至視頻時脈源

PFC段設計
高壓LIPS架構的核心就是有源PFC前端升壓段。首先，對於輸入功率高於75 W的電源而言，它使設計符合IEC61000-3-2規範的諧波含量要求。其次，它為逆變器段提供經過穩壓的400 Vdc高壓。除了為背光供電，PFC段還提供電能給隔離型反激開關電源轉換器，此反激轉換器提供所有需要的電源，為執行液晶電視內的控制、介面、訊號處理及音頻放大等功能的數位及類比電路供電。根據液晶電視特性及功能的不同，這個模組的功率可能介於30至60 W之間。為了簡化設計，與降低這個電源轉換段的整體複雜度，本參考設計選用了安森美半導體專有的高效能反激控制器NCP1351，此元件使大多數液晶電視應用無需專用的待機電源。選擇NCP1351是因為它採用准諧振固定導通時間(FON)控制原理，在負載要求變小時降低反激轉換器的開關頻率。兩個(置於次級端的)額外開關會在待機模式斷開主電源負載，從而免除待機模式下的寄生損耗。

PFC段所採用的PFC控制器是安森美半導體的NCP1606B，此控制器設計用於在可變頻率臨界導電模式(CrM)下工作，是150 W功率(180 W)應用的最適合方案。

用於控制、訊號及音頻功能的反激轉換器段
由於採用專門的直流-交流(DC-AC)轉換器來為CCFL燈供電，反激開關電源用來為控制、訊號處理及音頻放大等功能的類比及數位模組供電。由於要求的總功率有限(60 W)，有可能考慮反激拓撲結構，帶有待機模式，卻無需專用待機開關電源，這提高了解決方案的總體成本效益。要實現這個目標，需要在輕載條件下能提供高效能的控制器架構。

此反激變換器使用了NCP1351 PWM控制器，主要是用於功率低於60 W的離線反激電源。NCP1351採用准固定導通時間技術，不同負載和不同輸入電壓對應不同的關閉時間，負載變輕時降低其開關頻率，同時降低開關損耗。因此，使用這種方案的電源自然地提供極小的待機功率，並且使其他負載條件下的效能最佳化。隨著頻率的下降，峰值電流逐漸降低至最大峰值電流約30%，防止變壓器機械工作共振。可聽雜訊的風險也大幅消除，同時還獲得良好的待機功耗性能。

本參考設計提供充足的靈活性，配合多種輸出配置，而只須對BOM作簡單調整。NCP1351B反激設計能夠靈活的支持多達4個獨特電壓輸出。本參考設計所使用的標準配置(SMPS1)擁有5 Vdc和12 Vdc輸入，以及24 Vdc電壓輸出。表2中列出了多種可選配置，能夠用於配合不同的電源機制。

高壓背光逆變器電源段
1) 半橋與全橋拓撲結構比較
2) LX6503背光控制器
3) CCFL驅動及電流平衡

總體效能性能及應用優勢
本參考設計的重點在於以高效能的架構提供極佳的參數性能，這架構在所有電源轉換段的工作損耗都較低。反激及PFC段的負載為不同測試負載條件下的負載。逆變器效能為估計值，因為直接在高壓燈上精確地測量輸出功率非常困難，而且精度不夠高。在典型負載條件下，PFC在完整線路輸入範圍下的效能高於95%，反激轉換器在37 W典型負載配置下的峰值效能為78%。顧及所採用的交叉穩壓技術的不同5 V和12 V輸出上出現的額外損耗，這個數值可說相當不錯。逆變器的效能得到的最佳化，這要歸因於全橋零電壓開關拓撲結構將開關損耗減至最小。支撐它的一項論據是這樣的事實：全橋MOSFET使用表面貼裝DPAK元件，不需要任何額外散熱片。

整體而言，安森美半導體這款32吋高壓LIPS液晶電視電源參考設計採用最佳化的架構，具有極高的效能及極低的待機功耗，符合各種效能規範的工作效能、最大工作效能及待機功耗要求。

- 新聞稿有效日期，至2009/08/06為止

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