在单板上集成适配器与逆变器,为LCD TV提供高效的一体化电源
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:493
    
    
    本文介绍了如何在lcd tv电源与背光方案中实现新的适配器+逆变器的一体化方案。运用此方案,适配器部分效率可大于85%,逆变器部分效率可以大于90%,这与传统的方案相比有着显着的提高。在此基础之上,本文也将从实际应用出发,提供外部元器件选择指导以及一个针对17寸lcd tv背光板的具体设计实例。
    
    
    
    图1:lcd tv一体化电源的系统框架图。
    随着lcd 面板成本的进一步下降及性能的进一步提高,lcd显示器以其超薄、体积小、重量轻、无辐射、美观、工作稳定、可靠已逐步替代传统的crt显示器,lcd电视也逐步进入家庭,并成为未来电视的发展方向。近几年,lcd tv成长迅速并有逐渐取代crt电视的趋势。而设计高效率、低成本的lcd tv电源与背光板也变得越来越重要。
    笔记本电脑的lcd背光板一般由外挂的适配器(adapter,将220v交流电转变为12v直流)加逆变器(inverter,12v直流转变到1500v)构成,这是大多数lcd显示器沿用笔记本电脑供电模式的原因。但lcd tv没有必要继续沿用笔记本电脑的模式,完全可以把适配器和逆变器集成在一块板上,这样不仅可以减少生产成本,也可让lcd tv显得非常美观。
    基于此应用,飞利浦的600v ccfl驱动芯片uba2070+greenchip ⅱ一体化解决方案有较高的性价比。它采用半桥拓朴结构(与全桥拓朴结构相比,少了两个mosfet)和零电压开关技术,可以接受600v以内的高压输入,变压器的初级侧电流小。因此,它具有外围器件少、成本低、效率高(大于90%)、更弱的emi等诸多好处。表1是一个传统方案与飞利浦高压方案的比较。
    
    
    
    图2:驱动ccfl的谐振网络的电路图。
    下面以一个17寸lcd tv的背光板为例,具体阐述一下uba2070+tea1533的解决方案。图1是这个方案的系统框架图。
    从图1中可看到,系统分适配器与逆变器两个部分。适配器部分主要由飞利浦greenchipⅱ的tea1533构成。在经过变压器隔离之后,次级侧的输出为直流135v(250ma)、12v(2a)。其中135v为逆变器的输入电压;12v为lcd tv 其它部分所需的电压。tea1533所具有的绿色特征是指:1)零电压开关,保证开关损耗最小。2)工作于准谐振模式,使系统效率高。3)在系统处于待机状态时,工作频率会降低,这样提高了系统效率。4)空载时,ic进入跳周期工作模式,可使系统的输入功率小于300mw。5)片上集成了启动电流源。另外,tea1533还具有完备的保护功能,如具有系统错误保护重启、精确可调的过压、欠压保护、过流保护、线圈短路保护等。
    
    
    
    表1:lcd背光板两种方案的比较。
    在适配器输出135v之后,经过电阻分压可送给uba2070。一旦uba2070的第7脚vdd脚的电压达到了13v,ic内部的压控振荡器(vco)开始振荡。该振荡器可产生一个电压在ov~vcf(ic的第3脚cf的电压)之间的锯齿状波形,其频率由与csw脚相连的电阻与电容决定。振荡器由最高的频率fmax开始起振,之后频率逐渐下降,一直降到最小频率fmin,此最小频率由外围的电阻与电容决定。在启动状态后的第一次导通时间特别长,这样一来自举电容可以充满电荷。
    uba2070在启动之后,由最高频率fmax逐渐下降到ccfl灯的谐振频率,这样一来将在灯的两端产生一个高压降,由此点亮ccfl灯。灯的点亮电压由lvs(ic的13脚)脚来测量,如果lvs脚的电压超过了vlvs(fail)1.25v,ic内部的点灯定时器开始启动。如果在规定的时间里灯被点亮,vlvs下降。否则,在规定的点灯时间内灯点不亮,vlvs就被ic稳压在1.76v,ic内部的vco振荡器停止振荡,ic进入power down状态。
    通过采用半桥拓朴架构及外部的谐振网络,使ic的工作频率比谐振网络的频率高10k左右,以保证ic工作于感性模式下。ic内部有容性保护电路,一旦电路进入容性工作模式,ic会启动内部的保护电路,使电路迅速跳到感性工作模式。图2就是驱动ccfl的谐振网络模型。图3是驱动ccfl的谐振网络模型的简化电路图。
    
    
   
    
    
    本文介绍了如何在lcd tv电源与背光方案中实现新的适配器+逆变器的一体化方案。运用此方案,适配器部分效率可大于85%,逆变器部分效率可以大于90%,这与传统的方案相比有着显着的提高。在此基础之上,本文也将从实际应用出发,提供外部元器件选择指导以及一个针对17寸lcd tv背光板的具体设计实例。
    
    
    
    图1:lcd tv一体化电源的系统框架图。
    随着lcd 面板成本的进一步下降及性能的进一步提高,lcd显示器以其超薄、体积小、重量轻、无辐射、美观、工作稳定、可靠已逐步替代传统的crt显示器,lcd电视也逐步进入家庭,并成为未来电视的发展方向。近几年,lcd tv成长迅速并有逐渐取代crt电视的趋势。而设计高效率、低成本的lcd tv电源与背光板也变得越来越重要。
    笔记本电脑的lcd背光板一般由外挂的适配器(adapter,将220v交流电转变为12v直流)加逆变器(inverter,12v直流转变到1500v)构成,这是大多数lcd显示器沿用笔记本电脑供电模式的原因。但lcd tv没有必要继续沿用笔记本电脑的模式,完全可以把适配器和逆变器集成在一块板上,这样不仅可以减少生产成本,也可让lcd tv显得非常美观。
    基于此应用,飞利浦的600v ccfl驱动芯片uba2070+greenchip ⅱ一体化解决方案有较高的性价比。它采用半桥拓朴结构(与全桥拓朴结构相比,少了两个mosfet)和零电压开关技术,可以接受600v以内的高压输入,变压器的初级侧电流小。因此,它具有外围器件少、成本低、效率高(大于90%)、更弱的emi等诸多好处。表1是一个传统方案与飞利浦高压方案的比较。
    
    
    
    图2:驱动ccfl的谐振网络的电路图。
    下面以一个17寸lcd tv的背光板为例,具体阐述一下uba2070+tea1533的解决方案。图1是这个方案的系统框架图。
    从图1中可看到,系统分适配器与逆变器两个部分。适配器部分主要由飞利浦greenchipⅱ的tea1533构成。在经过变压器隔离之后,次级侧的输出为直流135v(250ma)、12v(2a)。其中135v为逆变器的输入电压;12v为lcd tv 其它部分所需的电压。tea1533所具有的绿色特征是指:1)零电压开关,保证开关损耗最小。2)工作于准谐振模式,使系统效率高。3)在系统处于待机状态时,工作频率会降低,这样提高了系统效率。4)空载时,ic进入跳周期工作模式,可使系统的输入功率小于300mw。5)片上集成了启动电流源。另外,tea1533还具有完备的保护功能,如具有系统错误保护重启、精确可调的过压、欠压保护、过流保护、线圈短路保护等。
    
    
    
    表1:lcd背光板两种方案的比较。
    在适配器输出135v之后,经过电阻分压可送给uba2070。一旦uba2070的第7脚vdd脚的电压达到了13v,ic内部的压控振荡器(vco)开始振荡。该振荡器可产生一个电压在ov~vcf(ic的第3脚cf的电压)之间的锯齿状波形,其频率由与csw脚相连的电阻与电容决定。振荡器由最高的频率fmax开始起振,之后频率逐渐下降,一直降到最小频率fmin,此最小频率由外围的电阻与电容决定。在启动状态后的第一次导通时间特别长,这样一来自举电容可以充满电荷。
    uba2070在启动之后,由最高频率fmax逐渐下降到ccfl灯的谐振频率,这样一来将在灯的两端产生一个高压降,由此点亮ccfl灯。灯的点亮电压由lvs(ic的13脚)脚来测量,如果lvs脚的电压超过了vlvs(fail)1.25v,ic内部的点灯定时器开始启动。如果在规定的时间里灯被点亮,vlvs下降。否则,在规定的点灯时间内灯点不亮,vlvs就被ic稳压在1.76v,ic内部的vco振荡器停止振荡,ic进入power down状态。
    通过采用半桥拓朴架构及外部的谐振网络,使ic的工作频率比谐振网络的频率高10k左右,以保证ic工作于感性模式下。ic内部有容性保护电路,一旦电路进入容性工作模式,ic会启动内部的保护电路,使电路迅速跳到感性工作模式。图2就是驱动ccfl的谐振网络模型。图3是驱动ccfl的谐振网络模型的简化电路图。
    
    
   
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