全高清电视能效规范日渐严格
全高清(Full HD)电视已开始赢得消费者的青睐。目前,24或26英寸以上尺寸的液晶电视已可以支持全高清,而从实用角度来看,只有达到37英寸以上的全高清电视才能带给消费者更佳的显示效果和观赏体验。因此,更大尺寸的液晶电视会引领未来的全高清市场。
然而,对更佳视觉效果的追求也带来了大大超过以往的功耗挑战。较高的功率消耗不仅会增加消费者的电费开支,而且不配合各国节能降耗的宏观推动。各国ZF都出台了各种绿色能效指令,如美国“能源之星”3.0版电视规范、功率因数校正(PFC)规范等;消费者也越来越关注小尺寸、多功能、节能省电等问题。在能效规范和环保意识的推动下,电源设计也在不断推陈出新。本文针对未来将占据全高清电视最大市场份额的较大尺寸液晶电视,探讨有关的电源方案。
传统电源方案的弊端
传统液晶电视电源主要由交流-直流(AC-DC)转换、直流-直流(DC-DC)转换及高压逆变器几部分组成。AC-DC和DC-DC在同一块电路板上,逆变器在另一块电路板上,通常与液晶面板在一起。其中,AC-DC电源部分将市电110Vac/220Vac电压进行整流、PFC和滤波,再转换为200V/400V的直流高压。由于传统逆变器的输入电压要求为24 V,所以200 V/400 V 的PFC的输出电压要经过降压转换,以产生多路输出电压,其中一路24 V电压提供给逆变器,即再经过直流-交流(DC-AC)转换为超过1,000 V甚至达2,000 V的高压,以便驱动液晶面板的CCFL背光灯。这种标准24 V逆变器液晶电视开关电源的功能框图如图1所示。
图1：采用标准直流24 V逆变器的传统液晶电视开关电源框图。
取代传统电源方案的LIPS解决方案
目前,上述传统电源仍然占市场上的液晶电视电源的大多数。为了符合各种能效规范,降低较大尺寸液晶电视的电能消耗,降低系统成本及减小解决方案尺寸,使之更受消费者青睐,可以通过多种途径设计液晶电视电源。
针对26英寸及以上尺寸的液晶电视,近年来出现了一种新的逆变器概念——高压液晶显示集成电源(LCDIntegrated Power Supply,缩写为LIPS)。与采用位于独立电路板上逆变器的传统电源不同,这种LIPS解决方案将AC-DC、DC-DC和逆变器整合在同一块电路板上,在经过对市电的整流、PFC和滤波并获得200 V/400 V直流电压后,将直接采用200 V/400 V作为逆变器的输入电压,通过DC-AC升压转换为液晶面板所需的1,000 V以上,甚至高达2,000 V的电压。这样就省去了24 V转换段,减少了先降压至24 V再大幅升压背光源用一两千伏高压过程中的大量功率损耗,从而提升了系统能效,减少底盘发热量,并降低了总成本。
