基于上述原因，液晶電視制造商需要采用更高能效的電源使其產(chǎn)品更加綠色環(huán)保，以增加產(chǎn)品市場(chǎng)賣點(diǎn)，增強(qiáng)對(duì)消費(fèi)者的吸引力。安森美半導(dǎo)體身為全球領(lǐng)先的高性能、高能效硅方案供應(yīng)商，為了配合客戶需求，通過系統(tǒng)途徑，采用架構(gòu)創(chuàng)新，使用更節(jié)能的技術(shù)(例如跳周期等)，幫助提高液晶電視能效、降低待機(jī)能耗，并改善功率因數(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)逆變器電源架構(gòu)的降耗之道
　　傳統(tǒng)液晶電視電源主要包括交流—直流(AC-DC)轉(zhuǎn)換、直流—直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換以及將低壓直流轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏航涣?DC-AC)的逆變器幾個(gè)部分。AC-DC和DC-DC位于同一塊電路板，而高壓逆變器位于獨(dú)立電路板，通常與液晶面板一起提供。其中，在AC-DC電源部分，市電AC 110/220 V電壓經(jīng)過整流、功率因數(shù)校正(PFC)和濾波，轉(zhuǎn)換為DC 200/400 V的直流高壓。由于傳統(tǒng)高壓逆變器的輸入電壓要求為DC 24 V，所以PFC的輸出電壓DC 200/400 V經(jīng)過降壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生多路的輸出電壓，其中一路DC 24 V電壓提供給高壓逆變器，即再經(jīng)過DC-AC轉(zhuǎn)換為超過1 000 V甚至達(dá)2 000 V的高壓，以驅(qū)動(dòng)液晶面板的冷陰極熒光燈(CCFL)陣列。這種標(biāo)準(zhǔn)24 V逆變器液晶電視開關(guān)電源的功能框圖如圖1所示。

　　安森美半導(dǎo)體提供豐富的硅器件，幫助提升液晶電視電源轉(zhuǎn)換能效并降低待機(jī)能耗。例如，在常見的32英寸液晶電視的功率因數(shù)校正(PFC)段中，可采用安森美半導(dǎo)體的NCP1606臨界導(dǎo)電模式(CrM)PFC控制器，以改善功率因數(shù)，使之符合IEC61000-3-2諧波減少要求。該器件無需輸入電壓感測(cè)即可提供極高的功率因數(shù)；支持優(yōu)化待機(jī)能耗。器件在待機(jī)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，以降低待機(jī)能耗；其啟動(dòng)電流極低(<40 μA)，因此在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)大多數(shù)電流都會(huì)用于給VCC電容充電，快速達(dá)到啟動(dòng)電平；此外，該器件還提供可編程的過壓保護(hù)(OVP)閾值，而NCP1606B提供較低的OVP閾值，進(jìn)一步降低應(yīng)用的待機(jī)能耗。
　　而在主開關(guān)電源段，可以采用NCP1392、NCP1396等半橋雙電感加單電容(HB LLC)諧振轉(zhuǎn)換器。HB LLC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可幫助提升電源能效并降低電磁干擾(EMI)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于：
　　(1)輸入電壓范圍及負(fù)載范圍更寬；
　　(2)初級(jí)開關(guān)使用零電壓開關(guān)(ZVS)技術(shù)，在零漏極電壓條件下開關(guān)切換，故導(dǎo)電損耗接近于零;
　　(3)次級(jí)二極管使用零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù)，沒有反向恢復(fù)損耗；
　　(4)能效及交叉穩(wěn)壓性能更佳；
　　(5)有利于使用更薄的外部元件，從而減小電源尺寸。
　　目前，市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)逆變器架構(gòu)的液晶電視電源仍占多數(shù)。安森美半導(dǎo)體半導(dǎo)體推出了采用標(biāo)準(zhǔn)逆變器電源架構(gòu)的高能效GreenPointTM 220 W液晶電視電源參考設(shè)計(jì)，幫助客戶縮短設(shè)計(jì)周期，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。
創(chuàng)新的LIPS架構(gòu)實(shí)現(xiàn)更高效電源轉(zhuǎn)換
　　針對(duì)26英寸及26英寸以上的液晶電視，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LIPS(LCD Integrated Power Supply)。與逆變器位于獨(dú)立電路板的傳統(tǒng)電源不同，LIPS解決方案將AC-DC、DC-DC和逆變器組合在同一塊電路板上，在對(duì)市電進(jìn)行整流、PFC和濾波并獲得200 V/400 V直流電壓后，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(zhuǎn)換為液晶面板所需的1 000 V～2 000 V的高壓。該方案消除了24 V轉(zhuǎn)換段，大量減少了功率損耗，從而提升了系統(tǒng)能效，減少了底盤發(fā)熱量，并降低了總成本。
　　安森美半導(dǎo)體與Microsemi公司合作，結(jié)合雙方專長(zhǎng)，提供適合多種功率等級(jí)的高壓LIPS整套解決方案。目前，已合作開發(fā)針對(duì)32英寸液晶電視的高壓LIPS參考設(shè)計(jì)，如圖2所示。該解決方案同樣采用了NCP1606 PFC控制器，以及充當(dāng)輔助開關(guān)電源的NCP1351 PWM控制器。NCP1351是安森美半導(dǎo)體專有的高能效反激控制器，它采用準(zhǔn)諧振固定導(dǎo)通時(shí)間(FON)控制原理，在負(fù)載要求變小時(shí)降低反激轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率，該器件使得大多數(shù)液晶電視無需應(yīng)用專用的待機(jī)電源即可工作。置于次級(jí)端的2個(gè)額外開關(guān)會(huì)在待機(jī)模式斷開主電源負(fù)載，從而免除待機(jī)模式下的寄生損耗。

　　高壓逆變器部分可采用半橋或全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，逆變器工作在非常適合液晶電視工作的固定頻率，從而避免背光及視頻信號(hào)之間的干擾，但MOSFET器件的硬開關(guān)不可避免，導(dǎo)致MOSFET的過多損耗，產(chǎn)生嚴(yán)重的EMI問題。在半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，除了功率MOSFET的高開關(guān)損耗問題，還必須集成4個(gè)額外的超快二極管來消除可能出現(xiàn)的開關(guān)振蕩，并避免由MOSFET體二極管所存儲(chǔ)的較高磁能及較弱反向恢復(fù)行為能力導(dǎo)致的交叉導(dǎo)電風(fēng)險(xiǎn)。為了避免這些劣勢(shì)，本參考設(shè)計(jì)中背光逆變器電源段使用了全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　在全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，由于控制器工作在固定頻率，可將開關(guān)頻率與視頻頻率同步，避免了背光子系統(tǒng)干擾對(duì)視頻圖像的影響。與半橋相比，全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擁有眾多優(yōu)勢(shì)：
　　(1)固定工作頻率時(shí)零電壓開關(guān)(ZVS)；
　　(2)降低EMI及功率損耗；
　　(3)減輕MOSFET開關(guān)應(yīng)力，減少散熱；
　　(4)改善燈電流開關(guān)因數(shù)(更接近正弦波形)；
　　(5)橋上無需額外的功率二極管；
　　(6)MOSFET及變壓器電流減半；
　　(7)更易于實(shí)現(xiàn)初級(jí)端過流保護(hù)(OCP)；
　　(8)由于避免使用快恢復(fù)二極管及散熱片，故成本降低，與半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下成本類似。
　　因此，安森美半導(dǎo)體用于32英寸及更大尺寸的高壓LIPS參考設(shè)計(jì)采用了Microsemi軟開關(guān)技術(shù)的LX6503 CCFL移相全橋逆變器控制器，它可以在固定工作頻率下實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS)。與半橋架構(gòu)相比，該全橋逆變器解決方案具有顯著的優(yōu)勢(shì)，例如減少了電磁干擾(EMI)和功率損耗；同時(shí)改善了背光燈的驅(qū)動(dòng)電流波形；橋上無需使用額外的功率二極管，該全橋結(jié)構(gòu)所采用的4個(gè)MOSFET和變壓器中的電流規(guī)格是半橋結(jié)構(gòu)的一半；能夠通過隔離變壓器直接驅(qū)動(dòng)功率MOSFET；更易于實(shí)現(xiàn)初級(jí)端過流保護(hù)(OCP)等。
　　在高壓LIPS配置中，用于全橋的功率MOSFET位于初級(jí)端，而逆變器控制器位于隔離界線外的次級(jí)端。輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使用推挽式信號(hào)格式來驅(qū)動(dòng)2個(gè)用于全橋的隔離變壓器。隔離變壓器提供2項(xiàng)隔離功能：初級(jí)與次級(jí)間的安全隔離、高端與低端MOSFET間的隔離。因此，源自驅(qū)動(dòng)變壓器的輸出信號(hào)能耦合至功率MOSFET，而無需電平轉(zhuǎn)換功能。軟開關(guān)全橋驅(qū)動(dòng)的其他優(yōu)勢(shì)為死區(qū)時(shí)間插入功能。圖3顯示的是整合了死區(qū)時(shí)間功能的全橋其中一部分驅(qū)動(dòng)電路。

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　　由分析可知，安森美半導(dǎo)體高壓LIPS液晶電視電源參考設(shè)計(jì)配合更高能效電源的需求，滿足“能源之星”3.0版電視標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工作效率及待機(jī)能耗的要求，并符合IEC 61000-3-2諧波含量要求。該參考設(shè)計(jì)在50 mW負(fù)載時(shí)的典型待機(jī)能耗僅為400 mW，超越了世界各地的待機(jī)能耗規(guī)范要求。安森美半導(dǎo)體充分發(fā)揮專有的可變頻率控制架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，從反激段實(shí)現(xiàn)達(dá)60 W的輸出，既符合待機(jī)要求，又無需另設(shè)專用待機(jī)電源。

新穎PFC架構(gòu)配合超薄液晶電視設(shè)計(jì)
　　液晶電視電子模塊部分厚度趨向低于10 mm。如此纖薄的厚度，給電源設(shè)計(jì)帶來更苛刻的挑戰(zhàn)，例如需要使用低高度的變壓器(對(duì)要考慮隔離和漏電的高壓LIPS特別關(guān)鍵)或多個(gè)部件(PFC線圈)串聯(lián)，并采用低高度的散熱片，對(duì)部件進(jìn)行水平安裝，且將垂直插入的所有電容的高度限制在10 mm以下。
　　采用安森美半導(dǎo)體的NCP1606和NCP1654等PFC控制器，可以降低液晶電視厚度。為了支持低至10 mm的極纖薄設(shè)計(jì)，可以采用2顆相對(duì)較小的NCP1601芯片，采用交錯(cuò)式架構(gòu)來予以實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。所謂交錯(cuò)式PFC，其主要原理是在原本放置單個(gè)較大PFC的地方并行放置2個(gè)功率為一半的較小PFC。這2個(gè)較小PFC以180°的相移交替工作，它們?cè)谳斎攵嘶蜉敵龆死奂訒r(shí)，每相電流紋波的主要部分將抵消。

　　安森美半導(dǎo)體計(jì)劃于今年推出新的交錯(cuò)式PFC控制器NCP1631單芯片方案，替代2顆NCP1601，它可以實(shí)現(xiàn)同樣的極低設(shè)計(jì)高度，適合10 mm厚度的極纖薄液晶電視設(shè)計(jì)，擴(kuò)展了其功率范圍，減少了電流紋波。
進(jìn)一步降低待機(jī)能耗
　　2008年11月開始生效的“能源之星”3.0版電視規(guī)范針對(duì)待機(jī)能耗的標(biāo)準(zhǔn)是低于1 W。盡管該標(biāo)準(zhǔn)不是強(qiáng)制要求，但在市場(chǎng)上仍然具有很高的指導(dǎo)意義。未來，液晶電視的待機(jī)能耗將進(jìn)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(shí)能耗低于600 mW，采用專用待機(jī)開關(guān)電源條件下能耗低于400 mW，及采用專用待機(jī)開關(guān)電源并增加繼電器(從而在待機(jī)時(shí)斷開所有PFC和開關(guān)電源)時(shí)能耗低于200 mW。
　　安森美半導(dǎo)體采用系統(tǒng)途徑，提升液晶電視電源的轉(zhuǎn)換能效，降低待機(jī)能耗及改善功率因數(shù)，同時(shí)支持液晶電視超薄設(shè)計(jì)等新趨勢(shì)。安森美半導(dǎo)體更推出高能效的GreenPoint?誖液晶電視電源參考設(shè)計(jì)，支持客戶加速標(biāo)準(zhǔn)逆變器架構(gòu)及LIPS架構(gòu)液晶電視電源的上市進(jìn)程，盡占綠色節(jié)能先機(jī)。