液晶电视机的电源设计方案

2016-08-29冠捷显示科技厦门有限公司研发部周洁强

电子世界 2016年15期

关键词：稳压电源液晶电视共模

冠捷显示科技（厦门）有限公司研发部　周洁强

液晶电视机的电源设计方案

冠捷显示科技（厦门）有限公司研发部周洁强

随着电视机的多样化发展以及节能减排能耗要求频出，如何设计出线路稳定性好、功率损耗小、成本低廉的电源板将成为从事电视机研发人员最为需要努力的目标之一。本文提出了一种基于反激式集成电路+直流推动（Boost）变换回路的液晶电视电源设计方案。

液晶电视；开关稳压电源；反激式集成电路；背光驱动；主板电压

1.液晶电视开关电源简述

市场主流的液晶电视电源设计使用开关稳压电源（如图1所示），它是控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源设计。选用开光稳压电源的优点为可以很好的控制成本提升产品的竞争优势，有三部分因素：其一、开关稳压电源的损耗效率小，转换效率高达70%以上，需求的散热器的面积也就相应的可以减少了；其二、开关电源变压器工作频率一般都在数十KHz以上，它使用的变压器体积既小质量又轻；其三、开关稳压电源能把AC 90～240V直接整流成直流输入，输入电压高，那么输入电流就相应地降低，所以整流二极管的损耗也就减少。但也存在缺点，就是电路构成以及动作都非常复杂，而且电气噪声会比较大。

图1　液晶电视开关稳压电源示意图

2.基于反激式电视电源功能设计方案

本文所提出的液晶电视电源板设计方案的框架图（如图2所示），具体包括交流电源输入，经EMI滤波，通过整流电路变成直流，以反激式集成变换电路设计输出电压给LED背光源和电视机主板，主板内部再转换或控制开关提供给信号处理、面板T-con、声音处理等回路的供电。

图2　液晶电视反激式+Boost电源框架图

2.1AC输出，EMI 滤波

液晶电视电源输入端接家庭用电交流电压220V，为高压部分，在输入L 端需要连接保险丝，AC 插座、AC 连接端子和电源线都需要有安规认证，开关电源供应器的EMI杂讯包含共模杂讯和差模杂讯两个分量，此两个分量是由共模杂讯电流和差模杂讯电流所造成的。典型的EMI 滤波器架构包含泄放电阻、X电容、共模电感、差模电感、Y电容组成。X电容作用：为差模电容，抑制共模干扰杂讯，主要是抑制火线和零线之间的干扰，电容值愈大对低频杂讯效果愈佳；Y电容作用：为共模电容，抑制差模干扰杂讯，主要是抑制火线、零线与地之间的干扰，电容值愈大对低频杂讯效果愈佳，但有漏电流限制不可使用过大；共模电感：抑制共模干扰杂讯，感值愈大对低频杂讯效果愈佳；差模电感：抑制差模干扰杂讯，感值愈大对低频杂讯效果愈佳。经由这四种元件相互的搭配，达到杂讯抑制的效果，但在实际中往往需要结合layout进行分析合理搭配使用。

2.2桥式整流

整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二级管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。

2.3主电源电路架构

主电源架构功能是提供稳定的直流电压给LED背光源和主板，主板电压再做转化或开关分别提供给面板T-con、信号处理、声音处理等回路。本设计方案采用的是反激式集成+Boost电路（如图3所示），其主要优点：电路简单、能效高、提供多路直流输出，因此适合多组输出要求；转换效率高、损失小；变压器匝数比较小就能获得较高的电压；输入电压变化大，在AC 90V-265V间无需切换而达到稳定输出的要求。但是也有其相应的缺点：输出电压中存在较大的纹波，负载调整精度不高，因此输出功率受到限制。

2.4保护电路、光耦反馈回路

电视机电源保护回路分别有输入端过流保护（保险丝和热敏电阻）、输出端过流保护（通过导线反馈，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出）、输出端过压保护（OVP，当比较器检测到的输出电压与基准电压偏差较大时，稳压管就会对电压进行调整）、输出端短路保护（输出端短路时，比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出）。

光耦反馈的原理：当输出电压增加时，经取样电阻分压后，与基准电压进行比较，当该取样电压超过基准电压后，稳压二极管会导通，光耦发光二极管发光，光耦三极管导通，集成电路反馈脚的电位相应降低，从而改变集成电路的输出占空比变小，使得输出的电压减小，反之亦然。

图3　反激式+Boost恒流控制框图

2.5背光驱动电路架构

液晶电视背光主流是LED灯背光，根据LED的发光原理，LED的

驱动电源需要采用恒流驱动方案，背光的效率和亮度是液晶电视重要的指标。因为LED是温度敏感型器件，温升不仅影响光效率也会影响光衰，电视机上的应用通常采用直流Boost（推动）恒流驱动，直流Boost 恒流驱动是指由反激式得到一个稳定的直流电压输出，再通过Boost 回路把电压提升到LED背光所需电压，通过LED电流检测反馈控制IC从而达到恒流控制。恒流控制回路（如图3所示）的优点是电源规格单一、可以公板标准化，具有丰富的保护设置，缩短开发流程布局容易。缺点是需要两级变换，效率比一级的低。