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高压LIPS液晶电视电源参考设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-07-08 15:15:17



有源功率因数校正(Active PFC),符合IEC61000-3-2规范
最大稳态能耗50 W,峰值60 W
12 V / 4 A峰值
5 V / 2.5 A峰值
24 V – MOSFE门驱动偏置
能够灵活修改,支持其它电压/电流配置
50 mW负载时,待机输入能耗(Pin) < 400 mW (5 V@10 mA)
  逆变器电源

支持100 W功率
启动电压(Strike voltage) > 1,500 Vac,工作电压> 800 Vac
固定频率逆变器,可在40-80 kHz范围调节
支持数字及模拟调光
能够同步至视频时钟源
  PFC段设计

  高压LIPS架构的核心就是有源PFC前端升压段。首先,对于输入功率高于75 W的电源而言,它使设计符合IEC61000-3-2规范的谐波含量要求。其次,它为逆变器段提供经过稳压的400 Vdc高压。除了为背光供电,PFC段还提供电能给隔离型反激开关电源转换器,此反激转换器提供所有需要的电源,为执行液晶电视内的控制、接口、信号处理及音频放大等功能的数字及模拟电路供电。根据液晶电视特性集及功能的不同,这个模块的功率可能介于30至60 W之间。为了简化设计,及降低这个电源转换段的总体复杂度,本参考设计选用了安森美半导体专有的高能效反激控制器NCP1351,此器件使大多数液晶电视应用无需专用的待机电源。选择NCP1351是因为它采用准谐振固定导通时间(FON)控制原理,在负载要求变小时降低反激转换器的开关频率。两个(置于次级端的)额外开关会在待机模式断开主电源负载,从而免除待机模式下的寄生损耗。

 PFC段所采用的PFC控制器是安森美半导体的NCP1606B,此控制器设计用于工作在可变频率临界导电模式(CrM),是150 W功率(<180 W)应用的最适合方案。有关此PFC段的电磁干扰(EMI)设计、具体控制途径、详细设计过程及测试结果等更多信息,可参见参考资料[1]。

  用于控制、信号及音频功能的反激转换器段

  由于采用专门的直流-交流(DC-AC)转换器来为CCFL灯供电,反激开关电源用于为控制、信号处理及音频放大等功能的模拟及数字模块供电。由于要求的总功率有限(<60 W),有可能考虑反激拓扑结构,带有待机模式,却无需专用待机开关电源,这提高了解决方案的总体性价比。要实现这个目标,需要在轻载条件下能提供高能效的控制器架构。

  此反激变换器使用了NCP1351 PWM控制器,主要是用于功率低于60 W的离线反激电源。NCP1351采用准固定导通时间技术,不同负载和不同输入电压对应不同的关闭时间,负载变轻时降低其开关频率,同时降低开关损耗。因此,使用这种方案的电源自然地提供极小的待机功率,并且优化其它负载条件下的能效。随着频率的下降,峰值电流逐渐降低至最大峰值电流的约30%,防止变压器机械工作共振。可听噪声的风险也大幅消除,同时还获得良好的待机能耗性能。

  由于PWM控制器工作在准固定导通时间,开关频率随着负载而变化。在轻载条件下,此反激转换器工作在不连续导电模式(DCM)。负载增加时,频率也随之增加,直到控制器进入连续导电模式(CCM),而CCM优化用于提供极高的效率。

  另外,在液晶电视应用中,实现良好的交叉稳压是一项设计挑战,因为容限非常严格(通常为±5%),且由于音频放大的大动态范围,以及信号处理电源负载根据输入视频源的不同而变化,动态工作可能大范围地变化。本参考设计基准型(SMPS1)的典型输出电压及负载范围是:

  l +5 V:0至2.5 A

  l +12 V:0至4 A

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