高壓LIPS液晶電視電源參考設計

有源功率因數校正(Active PFC)，符合IEC61000-3-2規范
最大穩態(tài)能耗50 W，峰值60 W
12 V / 4 A峰值
5 V / 2.5 A峰值
24 V C MOSFE門(mén)驅動(dòng)偏置
能夠靈活修改，支持其它電壓/電流配置
50 mW負載時(shí)，待機輸入能耗(Pin) 400 mW (5 V@10 mA)
　　逆變器電源

支持100 W功率
啟動(dòng)電壓(Strike voltage) > 1,500 Vac，工作電壓> 800 Vac
固定頻率逆變器，可在40-80 kHz范圍調節
支持數字及模擬調光
能夠同步至視頻時(shí)鐘源
　　PFC段設計

　　高壓LIPS架構的核心就是有源PFC前端升壓段。首先，對于輸入功率高于75 W的電源而言，它使設計符合IEC61000-3-2規范的諧波含量要求。其次，它為逆變器段提供經(jīng)過(guò)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(kāi)關(guān)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、接口、信號處理及音頻放大等功能的數字及模擬電路供電。根據液晶電視特性集及功能的不同，這個(gè)模塊的功率可能介于30至60 W之間。為了簡(jiǎn)化設計，及降低這個(gè)電源轉換段的總體復雜度，本參考設計選用了安森美半導體專(zhuān)有的高能效反激控制器NCP1351，此器件使大多數液晶電視應用無(wú)需專(zhuān)用的待機電源。選擇NCP1351是因為它采用準諧振固定導通時(shí)間(FON)控制原理，在負載要求變小時(shí)降低反激轉換器的開(kāi)關(guān)頻率。兩個(gè)(置于次級端的)額外開(kāi)關(guān)會(huì )在待機模式斷開(kāi)主電源負載，從而免除待機模式下的寄生損耗。

　PFC段所采用的PFC控制器是安森美半導體的NCP1606B，此控制器設計用于工作在可變頻率臨界導電模式(CrM)，是150 W功率(180 W)應用的最適合方案。有關(guān)此PFC段的電磁干擾(EMI)設計、具體控制途徑、詳細設計過(guò)程及測試結果等更多信息，可參見(jiàn)參考資料[1]。

　　用于控制、信號及音頻功能的反激轉換器段

　　由于采用專(zhuān)門(mén)的直流-交流(DC-AC)轉換器來(lái)為CCFL燈供電，反激開(kāi)關(guān)電源用于為控制、信號處理及音頻放大等功能的模擬及數字模塊供電。由于要求的總功率有限(60 W)，有可能考慮反激拓撲結構，帶有待機模式，卻無(wú)需專(zhuān)用待機開(kāi)關(guān)電源，這提高了解決方案的總體性?xún)r(jià)比。要實(shí)現這個(gè)目標，需要在輕載條件下能提供高能效的控制器架構。

　　此反激變換器使用了NCP1351 PWM控制器，主要是用于功率低于60 W的離線(xiàn)反激電源。NCP1351采用準固定導通時(shí)間技術(shù)，不同負載和不同輸入電壓對應不同的關(guān)閉時(shí)間，負載變輕時(shí)降低其開(kāi)關(guān)頻率，同時(shí)降低開(kāi)關(guān)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，并且優(yōu)化其它負載條件下的能效。隨著(zhù)頻率的下降，峰值電流逐漸降低至最大峰值電流的約30%，防止變壓器機械工作共振?？陕?tīng)噪聲的風(fēng)險也大幅消除，同時(shí)還獲得良好的待機能耗性能。

　　由于PWM控制器工作在準固定導通時(shí)間，開(kāi)關(guān)頻率隨著(zhù)負載而變化。在輕載條件下，此反激轉換器工作在不連續導電模式(DCM)。負載增加時(shí)，頻率也隨之增加，直到控制器進(jìn)入連續導電模式(CCM)，而CCM優(yōu)化用于提供極高的效率。

　　另外，在液晶電視應用中，實(shí)現良好的交叉穩壓是一項設計挑戰，因為容限非常嚴格(通常為±5%)，且由于音頻放大的大動(dòng)態(tài)范圍，以及信號處理電源負載根據輸入視頻源的不同而變化，動(dòng)態(tài)工作可能大范圍地變化。本參考設計基準型(SMPS1)的典型輸出電壓及負載范圍是：

　　l +5 V：0至2.5 A

　　l +12 V：0至4 A