冠捷顯示科技（廈門(mén)）有限公司研發(fā)部　周潔強(qiáng)

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液晶電視機(jī)的電源設(shè)計(jì)方案

冠捷顯示科技（廈門(mén)）有限公司研發(fā)部周潔強(qiáng)

隨著電視機(jī)的多樣化發(fā)展以及節(jié)能減排能耗要求頻出，如何設(shè)計(jì)出線路穩(wěn)定性好、功率損耗小、成本低廉的電源板將成為從事電視機(jī)研發(fā)人員最為需要努力的目標(biāo)之一。本文提出了一種基于反激式集成電路+直流推動(dòng)（Boost）變換回路的液晶電視電源設(shè)計(jì)方案。

液晶電視；開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源；反激式集成電路；背光驅(qū)動(dòng)；主板電壓

1.液晶電視開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)述

市場(chǎng)主流的液晶電視電源設(shè)計(jì)使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源（如圖1所示），它是控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源設(shè)計(jì)。選用開(kāi)光穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)為可以很好的控制成本提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，有三部分因素：其一、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的損耗效率小，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)70%以上，需求的散熱器的面積也就相應(yīng)的可以減少了；其二、開(kāi)關(guān)電源變壓器工作頻率一般都在數(shù)十KHz以上，它使用的變壓器體積既小質(zhì)量又輕；其三、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源能把AC 90～240V直接整流成直流輸入，輸入電壓高，那么輸入電流就相應(yīng)地降低，所以整流二極管的損耗也就減少。但也存在缺點(diǎn)，就是電路構(gòu)成以及動(dòng)作都非常復(fù)雜，而且電氣噪聲會(huì)比較大。

圖1　液晶電視開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源示意圖

2.基于反激式電視電源功能設(shè)計(jì)方案

本文所提出的液晶電視電源板設(shè)計(jì)方案的框架圖（如圖2所示），具體包括交流電源輸入，經(jīng)EMI濾波，通過(guò)整流電路變成直流，以反激式集成變換電路設(shè)計(jì)輸出電壓給LED背光源和電視機(jī)主板，主板內(nèi)部再轉(zhuǎn)換或控制開(kāi)關(guān)提供給信號(hào)處理、面板T-con、聲音處理等回路的供電。

圖2　液晶電視反激式+Boost電源框架圖

2.1AC輸出，EMI 濾波

液晶電視電源輸入端接家庭用電交流電壓220V，為高壓部分，在輸入L 端需要連接保險(xiǎn)絲，AC 插座、AC 連接端子和電源線都需要有安規(guī)認(rèn)證，開(kāi)關(guān)電源供應(yīng)器的EMI雜訊包含共模雜訊和差模雜訊兩個(gè)分量，此兩個(gè)分量是由共模雜訊電流和差模雜訊電流所造成的。典型的EMI 濾波器架構(gòu)包含泄放電阻、X電容、共模電感、差模電感、Y電容組成。X電容作用：為差模電容，抑制共模干擾雜訊，主要是抑制火線和零線之間的干擾，電容值愈大對(duì)低頻雜訊效果愈佳；Y電容作用：為共模電容，抑制差模干擾雜訊，主要是抑制火線、零線與地之間的干擾，電容值愈大對(duì)低頻雜訊效果愈佳，但有漏電流限制不可使用過(guò)大；共模電感：抑制共模干擾雜訊，感值愈大對(duì)低頻雜訊效果愈佳；差模電感：抑制差模干擾雜訊，感值愈大對(duì)低頻雜訊效果愈佳。經(jīng)由這四種元件相互的搭配，達(dá)到雜訊抑制的效果，但在實(shí)際中往往需要結(jié)合layout進(jìn)行分析合理搭配使用。

2.2橋式整流

整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒄?fù)變化的交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)電壓的電路。在交流電源的作用下，整流二極管周期性地導(dǎo)通和截止，使負(fù)載得到脈動(dòng)直流電。在電源的正半周，二級(jí)管導(dǎo)通，使負(fù)載上的電流與電壓波形形狀完全相同；在電源電壓的負(fù)半周，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，承受電源負(fù)半周電壓，負(fù)載電壓幾乎為零。

2.3主電源電路架構(gòu)

主電源架構(gòu)功能是提供穩(wěn)定的直流電壓給LED背光源和主板，主板電壓再做轉(zhuǎn)化或開(kāi)關(guān)分別提供給面板T-con、信號(hào)處理、聲音處理等回路。本設(shè)計(jì)方案采用的是反激式集成+Boost電路（如圖3所示），其主要優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、能效高、提供多路直流輸出，因此適合多組輸出要求；轉(zhuǎn)換效率高、損失??；變壓器匝數(shù)比較小就能獲得較高的電壓；輸入電壓變化大，在AC 90V-265V間無(wú)需切換而達(dá)到穩(wěn)定輸出的要求。但是也有其相應(yīng)的缺點(diǎn)：輸出電壓中存在較大的紋波，負(fù)載調(diào)整精度不高，因此輸出功率受到限制。

2.4保護(hù)電路、光耦反饋回路

電視機(jī)電源保護(hù)回路分別有輸入端過(guò)流保護(hù)（保險(xiǎn)絲和熱敏電阻）、輸出端過(guò)流保護(hù)（通過(guò)導(dǎo)線反饋，驅(qū)動(dòng)變壓器就會(huì)相應(yīng)動(dòng)作，關(guān)斷電源的輸出）、輸出端過(guò)壓保護(hù)（OVP，當(dāng)比較器檢測(cè)到的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓偏差較大時(shí)，穩(wěn)壓管就會(huì)對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整）、輸出端短路保護(hù)（輸出端短路時(shí)，比較器會(huì)偵測(cè)到電流的變化，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)變壓器、PWM關(guān)斷開(kāi)關(guān)管的輸出）。

光耦反饋的原理：當(dāng)輸出電壓增加時(shí)，經(jīng)取樣電阻分壓后，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)該取樣電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓后，穩(wěn)壓二極管會(huì)導(dǎo)通，光耦發(fā)光二極管發(fā)光，光耦三極管導(dǎo)通，集成電路反饋腳的電位相應(yīng)降低，從而改變集成電路的輸出占空比變小，使得輸出的電壓減小，反之亦然。

圖3　反激式+Boost恒流控制框圖

2.5背光驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)

液晶電視背光主流是LED燈背光，根據(jù)LED的發(fā)光原理，LED的

驅(qū)動(dòng)電源需要采用恒流驅(qū)動(dòng)方案，背光的效率和亮度是液晶電視重要的指標(biāo)。因?yàn)長(zhǎng)ED是溫度敏感型器件，溫升不僅影響光效率也會(huì)影響光衰，電視機(jī)上的應(yīng)用通常采用直流Boost（推動(dòng)）恒流驅(qū)動(dòng)，直流Boost 恒流驅(qū)動(dòng)是指由反激式得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓輸出，再通過(guò)Boost 回路把電壓提升到LED背光所需電壓，通過(guò)LED電流檢測(cè)反饋控制IC從而達(dá)到恒流控制。恒流控制回路（如圖3所示）的優(yōu)點(diǎn)是電源規(guī)格單一、可以公板標(biāo)準(zhǔn)化，具有豐富的保護(hù)設(shè)置，縮短開(kāi)發(fā)流程布局容易。缺點(diǎn)是需要兩級(jí)變換，效率比一級(jí)的低。

3.小結(jié)

本文結(jié)合實(shí)際的研發(fā)介紹了基于反激式集成+Boost回路的液晶電源設(shè)計(jì)方案，并對(duì)此方案的逐一模塊進(jìn)行闡述和應(yīng)用說(shuō)明，給予在液晶電視的電源設(shè)計(jì)150瓦特以下功率的設(shè)計(jì)提供借鑒方向，同時(shí)也能為成電源優(yōu)化提供設(shè)計(jì)思路。

［1］周志敏等.現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源控制電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用［M］.北京:人民郵電出版社，2005，5.

［2］姜秀華.現(xiàn)代電視機(jī)原理［M］.高等教育出版社，2008.

［3］李定宣.開(kāi)關(guān)穩(wěn)定電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版）［M］.中國(guó)電力出版社，2011，9.