大尺寸LCD TV電源整體解決方案

隨著成本及售價(jià)的不斷下降，LCD TV憑借其顯示效果和輕薄體積的優(yōu)勢(shì)，正逐步取代傳統(tǒng)CRT成為家用市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，2007年全球LCD TV出貨量達(dá)到8600萬(wàn)臺(tái)，較2006年成長(zhǎng)58%。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司iSuppli的預(yù)測(cè)，2008年全球LCD TV出貨量將突破1億臺(tái)，并在2011年之前達(dá)到1.7億臺(tái)，除了價(jià)格因素之外，現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡(luò)從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，也將在很大程度上刺激LCD TV的銷售。

LCD TV電源模塊設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)

與相同尺寸傳統(tǒng)CRT相比，中大尺寸LCD TV無(wú)論是功耗還是成本都顯著高于前者。因此，要想取代CRT成為主流產(chǎn)品，LCD TV必須合理降低功耗和制造成本，因?yàn)楣?jié)能降耗已經(jīng)成為時(shí)代主題，而作為消費(fèi)類電子產(chǎn)品，價(jià)格始終會(huì)是用戶考慮的主要因素。

從功耗角度來看，ENERGY STAR(EPA V3.0)已經(jīng)明確規(guī)范電視產(chǎn)品的最大功耗，這一標(biāo)準(zhǔn)將于2008年11月1日正式生效。在EPA V3.0規(guī)范中電視產(chǎn)品允許的最大功耗與其尺

寸大小相對(duì)應(yīng)(表2)，其中32英寸LCD TV的最大功耗要求低于120W，目前市面上銷售的LCD TV產(chǎn)品的功耗普遍高于新標(biāo)準(zhǔn)的上限。為通過ENERGY STAR的認(rèn)證，設(shè)計(jì)工程師只有兩個(gè)選擇：對(duì)現(xiàn)有電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路做根本性變革，降低電源轉(zhuǎn)換過程中的功率損失；或者降低背光亮度并減小音響系統(tǒng)的輸出功率，以減小LCD TV的耗電量。顯然后者是以犧牲用戶的視覺和聽覺感受為代價(jià)，前者才是最佳選擇，這是電源設(shè)計(jì)工程師所面臨的一大挑戰(zhàn)，即如何降低LCD TV的耗電量且不降低視聽效果。

表1：ENERGY STAR V3.0版本對(duì)高清電視最大功耗的定義。

從成本角度來看，根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)DisplaySearch的最新預(yù)測(cè)報(bào)告，未來3年LCD TV的整機(jī)制造成本將以10%到16%的比例逐步下滑，而42英寸以上的大尺寸產(chǎn)品成本降幅甚至要達(dá)到20%以上。電源模塊(包括背光電源)占整機(jī)成本相當(dāng)大的比重，因此工程師需要通過簡(jiǎn)化電源模塊的設(shè)計(jì)來幫助降低成本。

表2：根據(jù)ENERGY STAR V3.0標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各尺寸LCD TV最大允許功耗。

為解決以上問題，昂寶電子運(yùn)用自身的電源行業(yè)經(jīng)驗(yàn)及系統(tǒng)研發(fā)能力，對(duì)傳統(tǒng)LCD TV電源架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，整合自主開發(fā)的PFC、QR、Flyback、Inverter等產(chǎn)品線的控制芯片，成功開發(fā)出了應(yīng)用于大尺寸LCD TV的整體電源解決方案，能夠節(jié)省約10%的能耗，并大幅降低電源模塊的制造成本。

圖1：昂寶電子針對(duì)23英寸以下LCD產(chǎn)品開發(fā)的62W LIPS電源。

LCD TV傳統(tǒng)方案分析及存在的問題

由于負(fù)載的多樣性，LCD TV的電源設(shè)計(jì)也變得相對(duì)復(fù)雜，需要如AC功率因數(shù)校正、隔離式電源轉(zhuǎn)換、非隔離式負(fù)載點(diǎn)電源轉(zhuǎn)換以及各種各樣的電源監(jiān)測(cè)保護(hù)功能，LCD TV產(chǎn)品正越來越多地依靠電源管理領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新來確立其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

23英寸及以下的小尺寸LCD TV由于整機(jī)功率通常小于75W，不需要配置PFC線路，其供電模塊的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)相對(duì)成熟，早期分立的AC/DC主電源板和DC/AC逆變電源板出于降低制造成本的考慮已經(jīng)被整合到一塊PCB板上，即目前主流的LIPS(LCD Integrated Power System)結(jié)構(gòu)，昂寶電子針對(duì)此類應(yīng)用開發(fā)了多款LIPS電源，AC/DC部分轉(zhuǎn)換電路主要使用OB2263、OB2269和OB2202等芯片，DC/AC部分逆變器電路主要采用OB3316、OB3318和OB494P等芯片，小尺寸LCD TV內(nèi)部只有電源板和信號(hào)處理主板兩塊PCB，而對(duì)于32英寸以上大尺寸LCD TV而言，其內(nèi)部會(huì)相對(duì)復(fù)雜。

圖2所示為傳統(tǒng)32英寸LCD TV，內(nèi)部主要包括3塊PCB板，即：信號(hào)處理主板，用于音頻視頻處理及系統(tǒng)控制等功能；AC/DC電源板，將市電的220V@50Hz或110V@60Hz交流輸入轉(zhuǎn)換成音頻系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等所需要的24V/18V/12V/5V/3.3V等直流電壓，并實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正、與輸入電網(wǎng)安全隔離等功能；DC/AC電源板，用于將AC/DC電源板輸出的24V或12V直流電壓再逆變升壓得到1000V@50Hz的交流電壓，以此高壓高頻正弦交流電壓來驅(qū)動(dòng)背光CCFL燈管，并實(shí)現(xiàn)背光亮度調(diào)節(jié)等功能。

圖2：傳統(tǒng)式LCD TV內(nèi)置信號(hào)處理、AC/DC電源、DC/AC電源三塊PCB板。