中心議題：

• 液晶電視電源的最新發展趨勢
• 采用LIPS解決方案取代傳統液晶電視電源
• 針對輸出電流需求對音視頻信號處理電源采用不同的穩壓器配置
• 采用新穎PFC架構支持超薄液晶電視設計
• 待機能耗趨向低於100 mW

解決方案：

• 采用LIPS可提升係統能效
  
  ，減少底盤發熱，降低總成本
• 采用DFN封裝的LDO來提高功率密度
• 集成MOSFET和LDO控製器可以幫助減小PCB占用麵積
• 開關穩壓器和控製器正趨向采用更高開關頻率以減少外部電容
  、電感體積
• 開關穩壓器趨向於集成多路輸出，可幫助減小係統尺寸及降低尺寸
• 集成開關穩壓器，分立控製器+場效應管(FET)組合，滿足電壓輸入端上更高電流需求
• 采用交錯式PFC實現超薄液晶電視設計
• 采用專用待機開關電源並增加繼電器降低待機能耗到200 mW以下

憑借著大屏幕、低厚度和高清晰等眾多優勢
，液晶電視(LCD TV)在市場上的滲透率快速提升
，有市場研究預計
，2009年液晶電視的總體市場占有率將達到50%。ersuizhepingmuchicunbuduantupo，yejingdianshidegonglvyeshuizhangchuangao。jiaogaodegonglvxiaohaohuizhijiezengjiaxiaofeizhededianfeikaizhi

，bingyujienenghuanbaodequshixiangbeili。yinci，geguozhengfujiguifanjigoufenfenchutaihuogengxinzhenduidianshidenengxiaoguifan，rumeiguohuanbaoshu(EPA)發布的“能源之星”3.0版電視規範自2008年11月1日開始生效。

LIPS解決方案取代傳統液晶電視電源
weilejiangdijiaodachicunyejingdianshidediannengxiaohao，shiqifuhegezhongnengxiaoguifan，bingbangzhujiangdixitongchengbenjijianxiaojiejuefanganchicun
，shiyejingdianshigengshouxiaofeizhehuanying，jiuyejingdianshidianyuaneryan，womenkeyicaiqutongguoduozhongtujing。


圖1：采用標準直流24 V逆變器的傳統液晶電視開關電源框圖。

傳統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位於同一塊電路板，而逆變器為獨立電路板，通常與液晶麵板一起提供。其中，AC-DC電源部分，市電110 Vac/220 Vac電壓經過整流、功率因數校正(PFC)和濾波
，轉換為200 V/400 V的直流高壓。由於傳統逆變器的輸入電壓要求是24 V，所以PFC的輸出電壓200 V/400 V電壓須經過降壓轉換，產生多路的輸出電壓，其中一路24 V電壓提供給逆變器，即再經過直流-交流(DC-AC)轉換為超過1,000 V甚至達2,000 V的高壓
，去驅動液晶麵板的CCFL背光燈。這種標準24 V逆變器液晶電視開關電源的功能框圖如圖1所示。

目前市場上的液晶電視電源中，這種傳統的電源仍然占多數。值得一提的是，在各種尺寸的液晶電視型號中，大於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主導地位。而針對26英寸及以上尺寸的液晶電視

，近年來湧現出一種新的逆變器概念——高壓液晶顯示集成電源(LCD Integrated Power Supply
，縮寫為LIPS)。與逆變器位於獨立電路板的傳統電源不同，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
，在經過對市電進行整流、PFC和濾波並獲得200 V/400 V直流電壓後
，會直接采用200 V/400 V電壓作為逆變器的輸入，通過DC-AC升壓轉換為液晶麵板所需的超過1,000 V甚至達2,000 V的高壓。這樣就消除24 V轉換段，減少了先降壓至24 V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

，從而提升係統能效
，減少底盤發熱量，並降低總成本。


圖2：安森美半導體針對32英寸液晶電視的全橋高壓LIPS解決方案功能框圖。

在這方麵，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，已合作開發針對32英寸液晶電視的LIPS解決方案(如圖2誌示)。在係統主板電源方麵，這解決方案采用了安森美半導體的NCP1606 PFC控製器


，以及充當輔助開關電源的NCP1351 PWM控製器
；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勢，如減少電磁幹擾(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
，更易於實現初級端過流保護(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下一代的LIPS液晶電視參考設計，並計劃於2009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製器LX6503，但輸出功率大幅提高，可以驅動更多的CCFL燈。而在係統主板電源方麵，可以根據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控製器
，以及NCP1351或NCP1379等PWM控製器。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150 mW的超低待機能耗。這解決方案電路板上的元件高度低於16 mm(係統總度度低於20 mm)
，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(ou)盟(meng)等(deng)不(bu)同(tong)區(qu)域(yu)市(shi)場(chang)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)，安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)針(zhen)對(dui)世(shi)界(jie)上(shang)不(bu)同(tong)區(qu)域(yu)的(de)不(bu)同(tong)電(dian)源(yuan)要(yao)求(qiu)，提(ti)供(gong)相(xiang)應(ying)的(de)電(dian)源(yuan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)

，旨(zhi)在(zai)優(you)化(hua)設(she)計(ji)、縮小係統尺寸及降低成本。

針對輸出電流需求對音視頻信號處理電源采用不同的穩壓器配置
對於音視頻信號處理而言，輸入電壓通常為+ 5 V或+12 V
，在穩壓器或控製器的配置方麵，可以根據輸出電流要求來配置。通常而言，低壓降穩壓器(LDO)用於較低的輸出電流，範圍一般在0.1至1.5 A之間；而大電流LDO、偏置輸入LDO控製器和集成降壓轉換器用於提供1.5 A至5 A的輸出電流。在更大電流方麵，可以采用帶外部開關和同步整流器的同步降壓控製器來提供大於5 A的電流輸出。安森美半導體提供一係列的高性能LDO穩壓器

，如NCP699/633、NCP5500/5501、NCP3334/3335A、NCP5661/5662/5663、NCP605/606和NCP3520/3521等。

從發展趨勢來看，隨著更多音視頻處理方麵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3.3 V I/O和1.25 V內核所需)
，使得線性方案(LDO)的選擇正在增加。另外，由於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控製器可以幫助減小PCB占用麵積。

另一方麵，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轉換為開關穩壓器。開關穩壓器和控製器正趨向采用更高開關頻率，如從50 kHz向150 kHz、350 kHz、500 kHz乃至700 kHz方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)，從(cong)而(er)允(yun)許(xu)減(jian)小(xiao)外(wai)部(bu)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong)的(de)尺(chi)寸(cun)，方(fang)便(bian)製(zhi)造(zao)體(ti)積(ji)更(geng)纖(xian)薄(bo)的(de)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)。且(qie)為(wei)了(le)幫(bang)助(zhu)減(jian)小(xiao)係(xi)統(tong)尺(chi)寸(cun)及(ji)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)，開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)趨(qu)向(xiang)於(yu)集(ji)成(cheng)多(duo)路(lu)輸(shu)出(chu)
，如(ru)雙(shuang)路(lu)穩(wen)壓(ya)器(qi)等(deng)。此(ci)外(wai)，某(mou)些(xie)電(dian)壓(ya)輸(shu)入(ru)端(duan)上(shang)的(de)電(dian)流(liu)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，甚(shen)至(zhi)大(da)於(yu)5 A，這就催生了具有更大電流能力的集成開關穩壓器
，以及開關頻率更高的分立控製器+場效應管(FET)組合，並促進同步整流技術的應用。

安森美半導體的NCP312x係列雙路2 A/2 A和3 A開關穩壓器非常適合液晶電視信號處理板上的+5 V或+12 V輸入端應用，它們的頻率可在200 kHz至750 kHz範圍之間調節，提供0.8 V±1%的電壓參考，並且支持180°異相操作，且用戶可對自動追蹤和排序功能進行控製。

采用新穎PFC架構支持超薄液晶電視設計
眾所周知
，液晶電視的厚度如今已經可以做到較薄，最新的趨勢是電子模塊部分厚度趨向低於10 mm。如此纖薄的厚度，給電源設計帶來更苛刻的挑戰
，如需要使用低高度的變壓器(這對要考慮隔離和漏電的高壓LIPS特別關鍵)或多個部件(PFC線圈)串聯，並采用低高度的散熱片
，對部件進行水平安裝

，且將垂直插入的所有電容的高度限製在低於10 mm。


圖3：采用兩顆NCP1601 PFC控製器實現的交錯式PFC架構的功能框圖。

而在PFC方麵，采用安森美半導體的NCP1606和NCP1654等PFC控製器，已經可以將液晶電視厚度降到較低，而為了支持低至10 mm的極纖薄設計
，可以采用兩顆相對較小的NCP1601芯片，采用交錯式架構來予以實現
，如圖3所示。所謂交錯式PFC，其主要想法是在原本放置單個較大PFC的地方並行放置兩個功率為一半的較小PFC。這兩個較小PFC以180°的相移交替工作，它們在輸入端或輸出端累加時
，每相電流紋波的主要部分將抵消。

為了給客戶提供更多選擇
，安森美半導體還計劃於2009年推出新的交錯式PFC控製器NCP1631。這是一種單芯片解決方案，替代2顆NCP1601，但可以實現同樣的極低設計高度，適合10 mm厚度的極纖薄液晶電視設計
，還擴展功率範圍，減少電流紋波。

待機能耗趨向低於100 mW
？
液晶電視的待機能耗是另一個值得關注的點。2008年11月開始生效的“能源之星”3.0版電視規範針對待機能耗的標準是低於1 W。盡管這標準不是強製要求
，但在市場上仍然具有很高的指導意義。

液晶電視的待機能耗未來將進一步降低。例如，在增加小型專用微處理器的條件下輸出功率為50 W時能耗低於600 mW


，采用專用待機開關電源條件下能耗低於400 mW
，及采用專用待機開關電源並增加繼電器(從而在待機時斷開所有PFC和開關電源)時能耗低於200 mW。如果製造商要使用更加“綠色”的技術來將產品差異化，樹立更高的品牌形象從而提升利潤率，就需求進一步改進設計，使得待機能耗低於100 mW可能成為下一波重要趨勢。

總結：
在(zai)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)市(shi)場(chang)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)壯(zhuang)大(da)的(de)同(tong)時(shi)，其(qi)電(dian)源(yuan)消(xiao)耗(hao)問(wen)題(ti)也(ye)更(geng)加(jia)受(shou)到(dao)矚(zhu)目(mu)。電(dian)子(zi)製(zhi)造(zao)商(shang)要(yao)在(zai)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)中(zhong)脫(tuo)穎(ying)而(er)出(chu)，一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)途(tu)徑(jing)就(jiu)是(shi)不(bu)斷(duan)優(you)化(hua)他(ta)們(men)的(de)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)設(she)計(ji)
，使(shi)之(zhi)符(fu)合(he)最(zui)新(xin)的(de)能(neng)效(xiao)規(gui)範(fan)要(yao)求(qiu)及(ji)其(qi)它(ta)重(zhong)要(yao)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)，如(ru)采(cai)用(yong)LIPS方案取代傳統逆變器

、通過創新PFCjiagouzhichichaoboyejingdianshishejideng。benwenzhezhongfenxilezhexiequshiduiyejingdianshidianyuanshejideyingxiang，bingjieheansenmeibandaotidechanpinhecankaosheji，xiangxichanshileruhezhichizhexiezuixinqushi，congerbangzhudianzizhizaoshangsuoduanfuhequanqiubutongyingyongshichangyaoqiudechanpindekaifazhouqi，jiakuaishangshijincheng。