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%。而er隨sui著zhe屏ping幕mu尺chi寸cun不bu斷duan突tu破po，液ye晶jing電dian視shi的de功gong率lv也ye水shui漲zhang船chuan高gao。較jiao高gao的de功gong率lv消xiao耗hao會hui直zhi接jie增zeng加jia消xiao費fei者zhe的de電dian費fei開kai支zhi，並bing與yu節jie能neng環huan保bao的de趨qu勢shi相xiang背bei離li。因yin此ci，各ge國guo政zheng府fu及ji規gui範fan機ji構gou紛fen紛fen出chu台tai或huo更geng新xin針zhen對dui電dian視shi的de能neng效xiao規gui範fan
，如ru美mei國guo環huan保bao署shu(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yu5 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yongLIPS方案取代傳統逆變器
、通過創新PFC架(jia)構(gou)支(zhi)持(chi)超(chao)薄(bo)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)設(she)計(ji)等(deng)。本(ben)文(wen)著(zhe)重(zhong)分(fen)析(xi)了(le)這(zhe)些(xie)趨(qu)勢(shi)對(dui)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)的(de)影(ying)響(xiang)

，並(bing)結(jie)合(he)安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)產(chan)品(pin)和(he)參(can)考(kao)設(she)計(ji)，詳(xiang)細(xi)闡(chan)釋(shi)了(le)如(ru)何(he)支(zhi)持(chi)這(zhe)些(xie)最(zui)新(xin)趨(qu)勢(shi)
，從(cong)而(er)幫(bang)助(zhu)電(dian)子(zi)製(zhi)造(zao)商(shang)縮(suo)短(duan)符(fu)合(he)全(quan)球(qiu)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)市(shi)場(chang)要(yao)求(qiu)的(de)產(chan)品(pin)的(de)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)，加(jia)快(kuai)上(shang)市(shi)進(jin)程(cheng)。