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标题: 英飞凌液晶电视绿色电源解决方案-1 [打印本页]

作者: look_w    时间: 2018-1-26 12:42     标题: 英飞凌液晶电视绿色电源解决方案-1

1
前言
相对于CRT电视,中等尺寸和大尺寸平板液晶电视的功耗要高很多。这增加了液晶电视使用成本,限制了液晶电视的普及。能源之星3.0Energy Star 3.0)针对不同尺寸的电视机制定了全新的功耗规范。待机输入功耗,
输入谐波和平均效率也必须符合这些规定。例如,表1显示了不同尺寸电视机在开机模式下的功耗要求[1]。因此,要想满足该要求,必须利用高效率开关电源。除开机功耗外,在待机模式下,输入功率应低于1W。待机功率要求是开关电源
设计者面临的又一挑战。此外,由于大多数尺寸的电视机的输入功率高于75W,因此需要功率因数校正(PFC)电路以符合ICE61000-3-2标准要求。要获得高效率和高功率因数,需要采用有源PFC调节器。总之,典型的液晶电视开关电源通常由待机功率转换器、PFC预调节器和主转换器构成。本文将探讨如何应对不同功率级的挑战。

1
不同尺寸电视机的平均开机功率水平要求

可视屏幕对角线尺寸(英寸)
宽高比
可视屏幕尺寸(英寸)
屏幕区尺寸(英寸)2

最大开机功率(W

480行垂直分辨率
7681080行垂直分辨率
20
16:9
17.4*9.8
170.5
45
66
32
16:9
27.9*15.7
438
78
120
42
16:9
36.6*20.6
754.0
115
208
50
16:9
43.6*24.5
1068.2
153
318
60
16:9
52.3*29.4
1537.2
210
391

2
功率级2.1
PFC预调节器升压转换器是应用最为广泛的拓扑。对于传统的PFC CCM解决方案而言,需要采用两个控制回路(电流回路与电压回路)。控制电路较为复杂,同时采样输入电压信号也将额外增加待机损耗。为了解决这些问题,采用8管脚CCM PFC, ICE2PCS02G[2],
控制器可降低设计难度。采用该控制器只需连接少数几个器件,这使得PFC级的设计变得轻而易举。由于这种IC采用BiCMOS工艺制成,因此输出电压采样管脚的输入阻抗非常高。例如,采用6 MΩ电阻分压器,待机模式下功耗仅为27mW。这有助于满足待机功率要求。除控制器部分之外,具备最低导通电阻和较低寄生电容的全新CP系列CoolMOSTM [3,4] 也是提升效率的最佳选择。液晶电视开关电源中的典型的PFC 转换器电路如图1所示。






1 采用 ICE2PCS02G IPA60R199CPPFC预调节器应用电路


2.2
主功率级 就液晶电视而言,典型输入电压为24V的背光单元消耗绝大部分功率。对于这些输出功率范围为60W 180W,输入电压为400V的应用而言,准谐振(谷值开关)反激式转换器是非常经济合算的解决方案。相对于硬开关反激式转换器,它具备更出色的效率和EMI性能。
对于未加限频电路,自由运行的准谐振反激式转换器而言,如果系统的工作负载在50%70%之间(测量开机功耗的负载范围),开关频率就会增大许多。大多数情况下,这需要设计者付出更大的努力和成本来优化设计。英飞凌准谐振控制器ICE2QS02G[5]采用标准数字降频模式,有效解决了此问题。根据负载情况,IC将在不同的谷值点开通MOSFET。例如,在满负载条件下,转换器将在第一谷值点运行,提供最大功率,如果负载降至70%时,转换器将在第二或第三谷值点运行。在这种情况下,转换器的开关损耗和传导损耗始终保持平衡,转换器获得最高的运行效率。图2举例说明MOSFET在第一谷值点和第七谷值点导通。


2
数字降频(MOSFET在不同谷值点导通)


改善主功率级效率的另一个可行办法是采用高压MOSFET。对于准谐振反激式转换器,高压MOSFET允许存在高反射电压,因此降低了MOSFET的导通损耗。此外,采用高压MOSFET还可降低主传导损耗。例如,800V CoolMOS® C3 或全新900V CoolMOS® 可使效率再提高1%3%[6-8]。这出色地平衡了成本和效率。

3显示了这种主转换器的应用电路。


3 采用 ICE2QS02G SPA11N80C3的主转换器应用电路






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