液晶電視機的電源設計方案

冠捷顯示科技（廈門）有限公司研發部　周潔強

?

液晶電視機的電源設計方案

冠捷顯示科技（廈門）有限公司研發部周潔強

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

液晶電視；開關穩壓電源；反激式集成電路；背光驅動；主板電壓

1.液晶電視開關電源簡述

市場主流的液晶電視電源設計使用開關穩壓電源（如圖1所示），它是控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源設計。選用開光穩壓電源的優點為可以很好的控制成本提升產品的競爭優勢，有三部分因素：其一、開關穩壓電源的損耗效率小，轉換效率高達70%以上，需求的散熱器的面積也就相應的可以減少了；其二、開關電源變壓器工作頻率一般都在數十KHz以上，它使用的變壓器體積既小質量又輕；其三、開關穩壓電源能把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地降低，所以整流二極管的損耗也就減少。但也存在缺點，就是電路構成以及動作都非常復雜，而且電氣噪聲會比較大。

圖1　液晶電視開關穩壓電源示意圖

2.基于反激式電視電源功能設計方案

本文所提出的液晶電視電源板設計方案的框架圖（如圖2所示），具體包括交流電源輸入，經EMI濾波，通過整流電路變成直流，以反激式集成變換電路設計輸出電壓給LED背光源和電視機主板，主板內部再轉換或控制開關提供給信號處理、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 端需要連接保險絲，AC 插座、AC 連接端子和電源線都需要有安規認證，開關電源供應器的EMI雜訊包含共模雜訊和差模雜訊兩個分量，此兩個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，電容值愈大對低頻雜訊效果愈佳，但有漏電流限制不可使用過大；共模電感：抑制共模干擾雜訊，感值愈大對低頻雜訊效果愈佳；差模電感：抑制差模干擾雜訊，感值愈大對低頻雜訊效果愈佳。經由這四種元件相互的搭配，達到雜訊抑制的效果，但在實際中往往需要結合layout進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導電性將正負變化的交流電壓變為單向脈動電壓的電路。在交流電源的作用下，整流二極管周期性地導通和截止，使負載得到脈動直流電。在電源的正半周，二級管導通，使負載上的電流與電壓波形形狀完全相同；在電源電壓的負半周，二極管處于反向截止狀態，承受電源負半周電壓，負載電壓幾乎為零。

2.3主電源電路架構

主電源架構功能是提供穩定的直流電壓給LED背光源和主板，主板電壓再做轉化或開關分別提供給面板T-con、信號處理、聲音處理等回路。本設計方案采用的是反激式集成+Boost電路（如圖3所示），其主要優點：電路簡單、能效高、提供多路直流輸出，因此適合多組輸出要求；轉換效率高、損失小；變壓器匝數比較小就能獲得較高的電壓；輸入電壓變化大，在AC 90V-265V間無需切換而達到穩定輸出的要求。但是也有其相應的缺點：輸出電壓中存在較大的紋波，負載調整精度不高，因此輸出功率受到限制。

2.4保護電路、光耦反饋回路

電視機電源保護回路分別有輸入端過流保護（保險絲和熱敏電阻）、輸出端過流保護（通過導線反饋，驅動變壓器就會相應動作，關斷電源的輸出）、輸出端過壓保護（OVP，當比較器檢測到的輸出電壓與基準電壓偏差較大時，穩壓管就會對電壓進行調整）、輸出端短路保護（輸出端短路時，比較器會偵測到電流的變化，并通過驅動變壓器、PWM關斷開關管的輸出）。

光耦反饋的原理：當輸出電壓增加時，經取樣電阻分壓后，與基準電壓進行比較，當該取樣電壓超過基準電壓后，穩壓二極管會導通，光耦發光二極管發光，光耦三極管導通，集成電路反饋腳的電位相應降低，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背光驅動電路架構

液晶電視背光主流是LED燈背光，根據LED的發光原理，LED的

驅動電源需要采用恒流驅動方案，背光的效率和亮度是液晶電視重要的指標。因為LED是溫度敏感型器件，溫升不僅影響光效率也會影響光衰，電視機上的應用通常采用直流Boost（推動）恒流驅動，直流Boost 恒流驅動是指由反激式得到一個穩定的直流電壓輸出，再通過Boost 回路把電壓提升到LED背光所需電壓，通過LED電流檢測反饋控制IC從而達到恒流控制。恒流控制回路（如圖3所示）的優點是電源規格單一、可以公板標準化，具有豐富的保護設置，縮短開發流程布局容易。缺點是需要兩級變換，效率比一級的低。

3.小結

本文結合實際的研發介紹了基于反激式集成+Boost回路的液晶電源設計方案，并對此方案的逐一模塊進行闡述和應用說明，給予在液晶電視的電源設計150瓦特以下功率的設計提供借鑒方向，同時也能為成電源優化提供設計思路。

［1］周志敏等.現代開關電源控制電路設計及應用［M］.北京:人民郵電出版社，2005，5.

［2］姜秀華.現代電視機原理［M］.高等教育出版社，2008.

［3］李定宣.開關穩定電源設計與應用（第二版）［M］.中國電力出版社，2011，9.