1 摘要
相对于传统的阴极射线管电视，液晶电视凭仗其高清晰度、大屏幕尺度和超薄面板等优势，已被越来越多的用户所承受和喜欢。而液晶电视的电源规划者则在规划方面至少面临4大应战：高能效、高功率密度、低EMI辐射和低本钱。此外，整个体系在待机形式下的功耗应保持在1.0W以下（负载0.5W）。别的值得一提的是，因为对不同尺度屏幕的液晶电视的功率等级、能效和本钱敏感度的要求不同，规划者应相应地选用不同的电源拓扑结构。英飞凌具有许多AC/DC IC产品，包括8引脚半桥LLC操控器ICE1HS01G、准谐振反激式操控器ICE2QS0X、准谐振CoolSETICE2QRXX65 （集成式功率IC）、CoolSETF3R 系列、DCM PFC 操控器 TDA4863-2和CCM PFC操控器ICE2PCS0X，可协助电源规划者轻松满意一切这些严厉的要求。本文将扼要介绍这些产品的特性和规划攻略。
2.液晶电视电源典型架构
图1. 32英寸液晶电视面板（后视图）
图1为一个典型的32英寸液晶电视面板，其反面装置有三个电路板，分别为电源单元、低压逆变器以及声响与图画操控电路板。电源单元电路板用于将沟通输入电压（85Vac~265Vac）转换成较低的直流输出电压（24V/12V/5V/3.3V），这些较低的直流输出电压为背光、音频与信号处理等各种体系供电。输入功率因数校对（PFC）也由电源单元完结；低压逆变器电路板用于将低直流输入电压（24V或12V）转换成高沟通输出电压（1200Vac@50kHz），用于驱动CCFL背光灯；声响与图画操控电路板用于操控和处理声响与图画信号，别的还担任操控整个体系。
图2 液晶电视传统电源体系架构
图2 归纳介绍了液晶电视传统电源体系构架，包括一个电源单元和一个独立的DC/AC逆变器。
因为输入功率常常高于75W，因而常常需求运用前端PFC级。后续两级为主DC/DC级和待机功率级。
主DC/DC级用于为背光逆变器、体系电路板和音频体系供电。当功率额定值小于200W时，因为可以更好地在功用和本钱之间取得平衡，主张在DC/DC级选用准谐振反激式拓扑。若功率额定值超越200W，可运用LLC谐振转换器，因为它具有愈加超卓的功率和EMI功用。
待机级用于供给待机部件和微操控器所需的电源。开关集成式反激式电源往往是规划者的首选处理计划。
DC/AC逆变器是一个独立的单元，担任将24V（12V）直流电压转换成高沟通电压（例如1200Vac），为背光灯供电。
3 液晶电视功率等级要求
在家用电器设备中，电视机的耗电量较大。依据电视机动力之星3.0规则，需求完成1W的待机输入功率。
此外，还对主动形式下的功率提出了要求。为了契合动力之星计划的要求，电视机不得超越表1中依据原生笔直分辨率和可视屏幕尺度核算得出的最大开机功耗。
表1. 电视机开机功率水平要求
表2. 不同尺度电视机的开机功率要求
例如，依据IEC 62087标准（“声频、视频和相关设备功率消耗量的测量办法”）进行测验时，一台32英寸高清电视功耗不得超越120W，一台42英寸高清电视功耗不得超越208W。
实际上，商场上现有的大都液晶电视都无法满意表2所列的功率要求。首要处理计划之一是进一步进步现有液晶电视的电源功率。
4 液晶电视电源规划应战
液晶电视的电源单元厚度需求比阴极射线管电视的电源薄许多。液晶电视选用的标准电源单元的厚度一般需求低于25mm。超薄型液晶电视乃至需求电源单元的厚度低于13mm。
液晶电视的电源单元功率密度远高于阴极射线管电视的电源单元的功率密度。
需求完成更高的能效不仅是因为相关计划对能效的要求越来越严厉，并且也是因为短少改善热环境的电扇。
如图1所示，液晶电视的声响与图画操控电路板、电源单元和屏幕面板彼此紧靠，因而，毫无疑问需求较低的EMI辐射，不然声响与图画质量或许会受到影响。
液晶电视被看作是消费类电子设备，因而本钱一直是要害要素。液晶电视电源规划者时间面临这种应战。
5 液晶电视电源规划趋势
5.1 液晶电视集成电源（LIPS）处理计划
图2现已扼要介绍了液晶电视的传统电源体系架构。电源单元是个AC/DC转换器，而DC/AC逆变器部分则被独自阻隔开来。这个电源体系首要由三个体系块构成：首先是前端PFC预调理器；第二个是DC/DC级，担任将400V PFC输出电压转换成24V（12V）。第三个是DC/AC逆变器，担任将24V（12V）电压转换成高沟通电压（如1200Vac），为背光灯供电。
图3. 液晶电视集成电源处理计划
图3所示的LIPS处理计划省去了图2中所示的DC/DC级（400V/24V），400V PFC输出电压直接馈入后边的DC/AC逆变器，并且PFC级和DC/AC逆变器被集成在一个电源单元里边。LIPS计划中的DC/DC（400V/20V、12V、5V、3.3V）级的功率额定值要远远小于在传统液晶电视电源中的功率额定值。
相对于传统的电源处理计划，LIPS处理计划的DC/AC逆变器因为具有更高的输入直流电压，因而能完成更高的能效；一起，DC/DC级的功率损耗也远远低于在传统处理计划中的功率损耗。因而，LIPS处理计划可完成更高的总能效。别的，因为削减了组件数量，因而下降了尺度和本钱（高达30%）。
虽然如此，LIPS处理计划仍然面临几个妨碍：
液晶电视面板供货商一般将面板的销售与逆变器电路板绑缚起来。因而，在这种情况下，面板供货商便成了逆变器架构决策者。SMPS厂商假如想开发LIPS处理计划，有必要要按照面板供货商供给的标准规划逆变器。此外，有必要从头调整电视机商场以往的价值链，电视机面板供货商不会容易将他们的赢利与电源供货商共享；
现在存在一些有关背光灯电流平衡电路的专利，电源供货商有必要与专利一切者洽谈，处理专利问题；
不同的面板类型对逆变器有不同的要求，因而电源供货商有必要选用不同逆变器标准规划LIPS电源，这大大增加了产品所需的研制本钱。
虽然LIPS面临上述的几个妨碍，但因为具有较低的本钱、简略的结构和更高的能效，LIPS处理计划仍然成为了液晶电视电源的首要发展趋势。现在，LIPS处理计划正逐渐被越来越多的抢先电源厂商和液晶电视厂商（例如三星、索尼、LG等）所选用。这些厂商有才能收购到LCD面板（不带逆变器电路板），所以他们在决议选用什么电源架构上具有了较高的决议权。在某些地区，例如在韩国，LIPS被信任将在往后若干年内占有主导地位。
图3所示的LIPS处理计划和图2所示的传统处理计划比较，对原DC/DC级的输出功率要求大大下降；因而，可主张选用准谐振或固定频率反激式拓扑，用于履行DC/DC级功用，取得较高的功用价格比。
5.2 待机输入功率要求
现在，待机功用正日益成为液晶电视电源规划的要害要素。
一般情况下，大都液晶电视厂商可彻底承受100mW 的待机输入功率。此外，在一些典型的轻负载条件下也对输入功率提出了要求，例如当5V输出电压发生20mA电流时，输入功率应低于0.3W。
为了满意日益严厉的待机功率要求，LIPS处理计划中多路输出转换器（multi converter）和待机转换器（standby）可经过两个独立的转换器完成，例如多路输出转换器选用固定频率或准谐振反激式拓扑，而另一个固定频率反激式拓扑则用于完成待机转换器。
5.3 液晶电视功率要求
现在，顾客都越来越重视动力本钱的飞速上涨。抢先的液晶电视厂商也在继续不断地开发全新技能，进一步下降电视的总功率，一起保证电视图画质量与音质不受影响。
例如，液晶电视抢先厂商索尼推出了全新的“BRAVIA” JE1系列（KDL-32JE1）。该系列产品具有业界32英寸数字液晶电视最高的能效。经过改善背光灯火发射功率和光学膜的光传导功率，索尼完成了抢先业界的能效，年功耗仅为86千瓦小时（这意味着均匀功耗仅为53W），最大功耗不到89W。
因而，主张选用准谐振反激式拓扑替代LLC，用于传递电源功率，原因是它可以在功用与本钱之间取得更好的平衡。
5.4 LED背光
虽然CCFL作为背光源现已为电视产品服务了数十年，但LED等全新技能已向CCFL的主导地位主张应战。实际上，几家抢先的液晶电视厂商现已推出选用LED背光灯的液晶电视。LED背光灯相对于CCFL背光灯的优势归纳如下：
LED背光可调理亮度，改善黑电平（经过下降亮度），因而可进步全体对比度。这相对于本来的强制性办法是一种愈加高效的办法。LCD面板供货商本来只能经过进步全体亮度来进步对比度。
LED具有更宽的色域，到达超越100%的NTSC色域值，而CCFL仅能到达92%（最新进展）或 72%（传统）。
LED液晶电视运用寿命是典型CCFL液晶电视运用寿命的两倍。CCFL的亮度会渐渐退化，运用寿命约为50，000小时。而LED在50，000小时的运用周期内亮度简直不变，超越100，000小时后，亮度折半。
图4. LED背光液晶电视的电源体系架构
如图4所示，从CCFL到LED的改变不会对液晶电视的电源规划形成太大影响。LLC谐振转换器可用于履行主DC/DC功率级的功用，为LED驱动器电路、音频体系和体系电路板供电。相同，微操控器和待机部件也需求一个额定的DC/DC级供电。此外，该DC/DC级也可用来为音频体系和体系电路板供电。
英飞凌面向液晶电视电源产品及处理计划#e#
6 英飞凌面向液晶电视电源的产品及处理计划
针对图2所示的典型架构，英飞凌可供给全体处理计划（如图5和图6所示），包括PFC操控器（DCM PFC TDA4863-2和CCM PFC ICE2PCS0X）、LLC 谐振操控器（8个引脚LLC ICE1HS01G）、准谐振反激式操控器（ICE2QS02G和ICE2QS03G）、固定频率反激式操控器（如ICE3BS03LJG）、准谐振CoolSET®（如ICE2QR0665）和固定频率CoolSET®（如ICE3BR4765）。这些产品可协助客户垂手可得地取得经济实惠的高能效处理计划，轻松满意上述日益严厉的要求。
针对图3所示的LIPS处理计划，英飞凌也可为客户供给强壮的规划支撑：固定频率CoolSETF3R（如ICE3BR1065JF、ICE3BR2565JF）可用于完成多路输出转换器和待机转换器功用。
下面扼要介绍上述AC/DC IC产品，如欲了解更多信息，敬请参阅www.infineon.com网站的产品数据表。
图5. 中低额定功率液晶电视电源架构
图 6. 中高额定功率液晶电视电源架构
6.1 PFC操控器
具有8个引脚的DCM PFC IC TDA4863-2选用不接连导通形式，可操控峰值电流。TDA4863-2操控一个升压转换器，从单相电源取得正弦电流，然后在输出端供给安稳的直流电压。这种电路作为谐波滤波器，可约束电容器在传统电容性输入整流器电路整流过程中的脉冲充电电流所发生的谐波电流。功率因数简直为1，因而，线电压动摇可高效地得到补偿。这种IC也可对线电压或许存在的改变进行补偿，具有多种维护特性。
具有8个引脚的CCM PFC IC ICE2PCS0X 系列是适用于有源PFC转换器的宽输入规模操控器IC。它针对选用升压拓扑的转换器规划，只需少量外部组件。主张选用外置辅佐电源为操控器IC供电。在均匀电流操控条件下，这种IC选用接连导通形式，在轻载条件下，选用不接连导通形式。经过外部完成电流和电压环路补偿，运用户可以全面操控。这种IC具有多种维护特性，可保证安全的体系运转条件。ICE2PCS0X可满意具有最少外设组件的PFC使用的一切要求。它具有更宽的电源电压规模、改善的内置振荡器和额定的大容量%&&&&&%器直接过压维护，这进步了规划功用和灵活性。
6.2 LLC 谐振操控器
ICE1HS01G是英飞凌科技最新开发的8引脚LLC操控器。ICE1HS01G经过精心数字化规划，适用于液晶/等离子电视、AC/DC适配器和音响体系中开关电源的使用。ICE1HS01G具有半桥LLC谐振转换器所需的悉数维护特性。ICE1HS01G答应规划者使用外置电阻对振荡器进行设置，然后挑选适合的作业频率规模。别的还供给可约束输入冲击电流和输出电压过冲的可编程软发动功用。此外，ICE1HS01G具有了半桥LLC谐振转换器所必需的悉数维护功用。一切这些使ICE1HS01G成为商场上半桥LLC谐振转换器的抱负产品。
6.3 准谐振操控器与准谐振CoolSET®
ICE2QS02G 是由英飞凌科技开发的准谐振操控器IC，首要适用于具有辅佐待机供电电源的电源体系，例如液晶电视、家用音响设备或打印机设备的电源。这颗IC所需的电源电压由别的的辅佐电源供给。ICE2QS02G具有数字降频技能，该数字降频技能使得开关频率跟着负载的下降而下降，并一起保证在整个负载规模内完成Mosfet谷底注册。因而，在整个负载规模内，相对于仅具有最大频率约束的传统的自在运转准谐振转换器而言，其体系均匀功率可得到大幅进步。此外，ICE2QS02G还具有多种用户可调的维护功用，旨在维护体系并使得该IC适用不同的使用场合。在毛病形式下，例如开环操控回路/过载、输出过压和变压器绕组短路等，该器材将切换至主动重启形式或栓锁（latch-off）形式。经过选用逐周期峰值电流约束和折返校对等办法，可下降变压器尺度，优化次级二极管的电流等级，然后进步规划的本钱功率。
ICE2QS03G 是由英飞凌科技开发的另一款准谐振操控器IC，首要适用于笔记本、上网本和打印机适配器使用。与ICE2QS02G相同，这种体系得益于数字降频技能可大幅进步均匀功率。内置的发动单元和主动突发形式运转可带来超低的待机功耗和较小、可控的输出电压纹波。依据BiCMOS工艺，该产品具有较宽的IC电源作业电压规模（高达26V）和较低的功耗。与ICE2QS02G相同，多种维护功用可以在呈现毛病的条件下为电源体系供给全面的维护。
CoolSET®-Q1 系列ICE2QRxx65 是英飞凌推出的第一代准谐振集成式电源IC。例如，选用DIP 8封装的ICE2QR0665是一款准谐振CoolSET®，包括准谐振操控器ICE2QS03G和650V CoolMOS®。ICE2QR0665的方针使用是机顶盒、便携式游戏操控器、DVD播放器、上网本适配器和液晶电视的辅佐电源等。因为集成了CoolMOS，该IC可大大简化PCB的规划与地图。在通用沟通线路输入条件下，ICE2QR0665具有高达40W的输出功率。
6.4 固定频率CoolSET
英飞凌现已推出一系列固定频率CoolSET®，它包括固定频率反激式操控器和650V CoolMOS®。在这些CoolSET产品中，CoolSET®-F3R FullPak （如ICE3BR1065JF、ICE3BR2565JF）是一款新开发的产品，方针使用是液晶电视、DVD刻录机、DVD Combi和机顶盒等产品中的离线适配器和高功率规模SMPS。假如选用液晶电视LIPS处理计划，CoolSET®-F3R FullPak适用于多路输出转换器和待机转换器相集成的使用场合。因而，相对于分立式处理计划，这可有用削减PCB占位空间和组件数量。此外，因为具有主动突发形式长处，它在无负载和输入电压为270Vac的条件下可满意最低待机功率要求（《100mW）。当需求进行过温、过压、开环和过载维护时，它会进入主动重启形式。别的，内置的频率抖动功用可有用地下降EMI噪声，进一步缩小输入滤波器尺度。
7 定论
现在，液晶电视现已占有商场主导地位。液晶电视用开关电源面临的规划应战不同于传统的阴极射线管电视，需求一直重视更高的能效、更低的EMI辐射和越来越薄的尺度。作为一种消费电子产品，本钱仍然是决议液晶电视胜败的要害要素。此外，还应依据不同的功率额定值、能效、本钱和电视尺度等需求，选用不同的电源架构。
面临如此多的规划应战，英飞凌丰厚的AC/DC %&&&&&%产品将会为液晶电视电源规划者带来许多好处，协助他们轻松满意日益严厉的相关要求。
