大尺寸LCD TV电源整体解决方案

　

概要：ERGY STAR(EPA V3.0)已经明确规范电视产品的最大功耗，这一标准将于2008年11月1日正式生效。在EPA V3.0规范中电视产品允许的最大功耗与其尺寸大小相对应(表2)，其中32英寸LCD TV的最大功耗要求低于120W，目前市面上销售的LCD TV产品的功耗普遍高于新标准的上限。为通过ENERGY STAR的认证，设计工程师只有两个选择：对现有电源系统设计思路做根本性变革，降低电源转换过程中的功率损失；或者降低背光亮度并减小音响系统的输出功率，以减小LCD TV的耗电量。显然后者是以牺牲用户的视觉和听觉感受为代价，前者才是最佳选择，这是电源设计工程师所面临的一大挑战，即如何降低LCD TV的耗电量且不降低视听效果。 表1：ENERGY STAR V3.0版本对高清电视最大功耗的定义。 从成本角度来看，根据市场研究机构DisplaySearch的最新预测报告，未来3年LCD TV的整机制造成本将以10%到16%的比例逐步下滑，而42英寸以上的大尺寸产品成本降幅甚至要达到20%以上。电源模块(包括背光电源)占整机成本相当大的比重，因此工程师需要通过简化电源模块的设计来帮助降低成本。 表2：根据ENERGY STAR V3.0标准计算各尺寸LCD TV最大允许功耗。 为解

大尺寸LCD TV电源整体解决方案,http://www.592dz.com

随着成本及售价的不断下降，LCD TV凭借其显示效果和轻薄体积的优势，正逐步取代传统CRT成为家用市场的主流产品，2007年全球LCD TV出货量达到8600万台，较2006年成长58%。根据市场调研公司iSuppli的预测，2008年全球LCD TV出货量将突破1亿台，并在2011年之前达到1.7亿台，除了价格因素之外，现有有线电视网络从模拟信号到数字信号的转换，也将在很大程度上刺激LCD TV的销售。

LCD TV电源模块设计面临的挑战

与相同尺寸传统CRT相比，中大尺寸LCD TV无论是功耗还是成本都显著高于前者。因此，要想取代CRT成为主流产品，LCD TV必须合理降低功耗和制造成本，因为节能降耗已经成为时代主题，而作为消费类电子产品，价格始终会是用户考虑的主要因素。

从功耗角度来看，ENERGY STAR(EPA V3.0)已经明确规范电视产品的最大功耗，这一标准将于2008年11月1日正式生效。在EPA V3.0规范中电视产品允许的最大功耗与其尺

寸大小相对应(表2)，其中32英寸LCD TV的最大功耗要求低于120W，目前市面上销售的LCD TV产品的功耗普遍高于新标准的上限。为通过ENERGY STAR的认证，设计工程师只有两个选择：对现有电源系统设计思路做根本性变革，降低电源转换过程中的功率损失；或者降低背光亮度并减小音响系统的输出功率，以减小LCD TV的耗电量。显然后者是以牺牲用户的视觉和听觉感受为代价，前者才是最佳选择，这是电源设计工程师所面临的一大挑战，即如何降低LCD TV的耗电量且不降低视听效果。

 
表1：ENERGY STAR V3.0版本对高清电视最大功耗的定义。

从成本角度来看，根据市场研究机构DisplaySearch的最新预测报告，未来3年LCD TV的整机制造成本将以10%到16%的比例逐步下滑，而42英寸以上的大尺寸产品成本降幅甚至要达到20%以上。电源模块(包括背光电源)占整机成本相当大的比重，因此工程师需要通过简化电源模块的设计来帮助降低成本。

 
表2：根据ENERGY STAR V3.0标准计算各尺寸LCD TV最大允许功耗。

为解决以上问题，昂宝电子运用自身的电源行业经验及系统研发能力，对传统LCD TV电源架构进行优化，整合自主开发的PFC、QR、Flyback、Inverter等产品线的控制芯片，成功开发出了应用于大尺寸LCD TV的整体电源解决方案，能够节省约10%的能耗，并大幅降低电源模块的制造成本。

 
图1：昂宝电子针对23英寸以下LCD产品开发的62W LIPS电源。

LCD TV传统方案分析及存在的问题

由于负载的多样性，LCD TV的电源设计也变得相对复杂，需要如AC功率因数校正、隔离式电源转换、非隔离式负载点电源转换以及各种各样的电源监测保护功能，LCD TV产品正越来越多地依靠电源管理领域的技术创新来确立其在市场上的竞争力。

23英寸及以下的小尺寸LCD TV由于整机功率通常小于75W，不需要配置PFC线路，其供电模块的设计和制造已经相对成熟，早期分立的AC/DC主电源板和DC/AC逆变电源板出于降低制造成本的考虑已经被整合到一块PCB板上，即目前主流的LIPS(LCD Integrated Power System)结构，昂宝电子针对此类应用开发了多款LIPS电源，AC/DC部分转换电路主要使用OB2263、OB2269和OB2202等芯片，DC/AC部分逆变器电路主要采用OB3316、OB3318和OB494P等芯片，小尺寸LCD TV内部只有电源板和信号处理主板两块PCB，而对于32英寸以上大尺寸LCD TV而言，其内部会相对复杂。

图2所示为传统32英寸LCD TV，内部主要包括3块PCB板，即：信号处理主板，用于音频视频处理及系统控制等功能；AC/DC电源板，将市电的220V@50Hz或110V@60Hz交流输入转换成音频系统、视频系统、控制系统等所需要的24V/18V/12V/5V/3.3V等直流电压，并实现功率因数校正、与输入电网安全隔离等功能；DC/AC电源板，用于将AC/DC电源板输出的24V或12V直流电压再逆变升压得到1000V@50Hz的交流电压，以此高压高频正弦交流电压来驱动背光CCFL灯管，并实现背光亮度调节等功能。

 
图2：传统式LCD TV内置信号处理、AC/DC电源、DC/AC电源三块PCB板。

www.592dz.com

另一方面，传统方案需要设计168W的DC/DC主电源，而使用昂宝电子的方案设计，则只需要设计50W的DC/DC主电源，根本不需要采用价格昂贵的半桥谐振LLC方案。

昂宝电子LCD TV整体电源方案

昂宝电子针对300W以下的LCD TV所开发的整体电源解决方案主要由以下四部分组成：PFC模块，使用OB6563控制芯片。DC/DC主电源模块，使用OB2202控制芯片，QR flyback结构。Standby电源模块，使用OB2358开关器，flyback结构。DC/AC逆变电源模块，使用OB3316控制芯片，400V高压输入半桥结构。系统结构框图如图7所示。

[1] [2] [3] [4]  下一页