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采用NCP1396和NCP1605的220W液晶电视电源参考设计

发布时间:2008/8/26 0:00:00 访问次数:1904

  自从英国广播公司(bbc)于1936年在伦敦开通世界上首个公共电视广播以来,电视机领域取得了长足的发展:从bbc于1953年开通首个彩色电视广播,到日本nhk于1981年进行首例高清电视(hdtv)系统演示等,不一而足。此外,世界各国纷纷采取行动,以将tv信号从模拟传输升级至具备更高质量的数字制式。以美国为例,到2009年2月美国将停止模拟电视信号传输。

  但是,“在客厅中坐在一个老式大盒子面前(看电视节目)的方式已经变得落伍。对于电视行业来说,新技术的发展,正催生着无穷的机遇”。这是美国《新闻周刊》2005年6月份所描述的一个景象。推动这些机遇的其中一项技术,很明显就是平板显示(fpd)。fpd技术具有以下两个显著特点:

  * 支持高达1,080p的高清电视(hdtv)

  * 屏幕尺寸更大,但总体外形更小

  fpd既包括液晶显示(lcd)技术,也包括等离子技术。虽然在50英寸以上平板电视中,等离子电视(pdp)占据着优势,但在50英寸以下的大屏幕平板电视中,液晶电视无疑在市场上占据着绝对的优势地位。本文将探讨的就是一款采用安森美半导体ncp1396高能效谐振模式控制器和ncp1605功率因数控制器的220 w液晶电视电源参考设计。我们不仅会分析液晶电视对电源的要求和现有解决方案的局限,更会探讨如何利用安森美半导体的这些高性能器件来克服上述局限之处。

  液晶电视对电源的要求

  在大于30英寸的大尺寸平板电视中,电源通常内置,因为它需要的功率高达200 w到600 w。需要几种不同等级的电压来为背光、音频、视频、解调等不同功能模块来供电。

  由于输入功率高于75 w,应用就需要遵从iec 1000-3-2 d类标准对电流谐波含量的要求,也就要使用功率因数校正(pfc)技术。由于主电源必须优化,以提供更高的能效,并适应更纤薄的外形要求,就必须采用有源pfc来限制主电源前面的输入电压变化。大多数液晶电视电源设计用于接受交流85 v至265 v、频率为47至63 hz的通用主输入。此外,还需要具备5 v辅助电源来为微控制器供电,因为后者在待机模式下仍然需要工作。

  下面我们先来着重探讨一下待机模式下的能耗要求。将待机模式下的功耗降到最低,这是一项关键要求。有资料显示,欧盟每个家庭每年消耗的电能当中,平均有5%至10%的电能是由消费类电子设备及其它装置在待机模式下所消耗的。但与此同时,能源价格持续攀升,而人们也意识到了电视机能耗对环境的影响问题,也就是说,在所有对环境造成压力的因素中,电视机能耗是其中一个极为显著的因素。

  对此,世界各地纷纷制定了多项节能行动措施。即便这些措施还没有成为标准,但大多数的制造商已在其产品设计中运用了这些节能规则。其中最常见的一项要求,便是在交流230 v电压条件下,在输出功耗不超过0.5 w的情况下输入功率最高不超过1 w。

  此外,据估计,电子电器设备在工作模式下所消耗的电能占据其消耗总电能的约75%,相关电力消耗非常惊人。根据美国能源部(doe)的预测,到2015年,(消费类)电子产品的能耗将占美国居民家庭电力需求的18%。另据尼尔森媒介研究公司(nmr)的一项研究,在2004年9月至2005年9月的收视季期间,平均每个美国家庭每天观看了8小时11分钟的电视。这项数据还未将游戏机、数字视频录像机等相关外设开启时导致电视机随同开机耗电的时间考虑在内,更不用说有线/卫星电视节目内容越来越丰富,会让人们看电视的时间进一步延长。

  不仅如此,与屏幕尺寸较小的crt电视相比,旨在取而代之的平板电视的工作功耗增加了一倍。二者能耗差异中的很大一部分原因,要归结于目前市场上销售的平板电视的显示面积要大得多。值得一提的是,液晶显示(lcd)和等离子技术本身的能效较低--因为在同等亮度设定条件下,这两种技术的背光源所消耗的电量与显示的图像内容无关,会保持不变,而crt电视消耗的电量会因为视频内容的不同而发生变化。

  有鉴于此,美国环境保护局的能源之星(energy star)项目打算制订电视机能效规范,而该规范在电视机的性能指标和所用技术问题上保持中立态度。

  已有液晶电视电源解决方案的局限

  与传统电视相比,平板电视的其中一个关键差异化特色就是其机壳的厚度--越薄越好。但是,我们应当注意的是:

  * 平板电视消耗的电量相对较高,并且不同尺寸和功能组合的平板电视耗电量也会不同。与crt电视相比,平板电视平均每立方厘米尺寸所消耗的功率要高出许多。

  * 传统上消费者会将电视摆放在客厅,电视机机身的噪声传播开来,可能会酿成一个问题;如果因此在电视机设计中增添冷却风扇,可能不会受到消费者欢迎。

  * 在消费电子领域,竞争非常激烈,成本问题非常重要,而目前平板电视的售价相对较高。

  对于液晶电视而言,需要以合理的成本提供高能效和低电磁干扰(emi)信号;但是,传统的拓扑结构很少能

  自从英国广播公司(bbc)于1936年在伦敦开通世界上首个公共电视广播以来,电视机领域取得了长足的发展:从bbc于1953年开通首个彩色电视广播,到日本nhk于1981年进行首例高清电视(hdtv)系统演示等,不一而足。此外,世界各国纷纷采取行动,以将tv信号从模拟传输升级至具备更高质量的数字制式。以美国为例,到2009年2月美国将停止模拟电视信号传输。

  但是,“在客厅中坐在一个老式大盒子面前(看电视节目)的方式已经变得落伍。对于电视行业来说,新技术的发展,正催生着无穷的机遇”。这是美国《新闻周刊》2005年6月份所描述的一个景象。推动这些机遇的其中一项技术,很明显就是平板显示(fpd)。fpd技术具有以下两个显著特点:

  * 支持高达1,080p的高清电视(hdtv)

  * 屏幕尺寸更大,但总体外形更小

  fpd既包括液晶显示(lcd)技术,也包括等离子技术。虽然在50英寸以上平板电视中,等离子电视(pdp)占据着优势,但在50英寸以下的大屏幕平板电视中,液晶电视无疑在市场上占据着绝对的优势地位。本文将探讨的就是一款采用安森美半导体ncp1396高能效谐振模式控制器和ncp1605功率因数控制器的220 w液晶电视电源参考设计。我们不仅会分析液晶电视对电源的要求和现有解决方案的局限,更会探讨如何利用安森美半导体的这些高性能器件来克服上述局限之处。

  液晶电视对电源的要求

  在大于30英寸的大尺寸平板电视中,电源通常内置,因为它需要的功率高达200 w到600 w。需要几种不同等级的电压来为背光、音频、视频、解调等不同功能模块来供电。

  由于输入功率高于75 w,应用就需要遵从iec 1000-3-2 d类标准对电流谐波含量的要求,也就要使用功率因数校正(pfc)技术。由于主电源必须优化,以提供更高的能效,并适应更纤薄的外形要求,就必须采用有源pfc来限制主电源前面的输入电压变化。大多数液晶电视电源设计用于接受交流85 v至265 v、频率为47至63 hz的通用主输入。此外,还需要具备5 v辅助电源来为微控制器供电,因为后者在待机模式下仍然需要工作。

  下面我们先来着重探讨一下待机模式下的能耗要求。将待机模式下的功耗降到最低,这是一项关键要求。有资料显示,欧盟每个家庭每年消耗的电能当中,平均有5%至10%的电能是由消费类电子设备及其它装置在待机模式下所消耗的。但与此同时,能源价格持续攀升,而人们也意识到了电视机能耗对环境的影响问题,也就是说,在所有对环境造成压力的因素中,电视机能耗是其中一个极为显著的因素。

  对此,世界各地纷纷制定了多项节能行动措施。即便这些措施还没有成为标准,但大多数的制造商已在其产品设计中运用了这些节能规则。其中最常见的一项要求,便是在交流230 v电压条件下,在输出功耗不超过0.5 w的情况下输入功率最高不超过1 w。

  此外,据估计,电子电器设备在工作模式下所消耗的电能占据其消耗总电能的约75%,相关电力消耗非常惊人。根据美国能源部(doe)的预测,到2015年,(消费类)电子产品的能耗将占美国居民家庭电力需求的18%。另据尼尔森媒介研究公司(nmr)的一项研究,在2004年9月至2005年9月的收视季期间,平均每个美国家庭每天观看了8小时11分钟的电视。这项数据还未将游戏机、数字视频录像机等相关外设开启时导致电视机随同开机耗电的时间考虑在内,更不用说有线/卫星电视节目内容越来越丰富,会让人们看电视的时间进一步延长。

  不仅如此,与屏幕尺寸较小的crt电视相比,旨在取而代之的平板电视的工作功耗增加了一倍。二者能耗差异中的很大一部分原因,要归结于目前市场上销售的平板电视的显示面积要大得多。值得一提的是,液晶显示(lcd)和等离子技术本身的能效较低--因为在同等亮度设定条件下,这两种技术的背光源所消耗的电量与显示的图像内容无关,会保持不变,而crt电视消耗的电量会因为视频内容的不同而发生变化。

  有鉴于此,美国环境保护局的能源之星(energy star)项目打算制订电视机能效规范,而该规范在电视机的性能指标和所用技术问题上保持中立态度。

  已有液晶电视电源解决方案的局限

  与传统电视相比,平板电视的其中一个关键差异化特色就是其机壳的厚度--越薄越好。但是,我们应当注意的是:

  * 平板电视消耗的电量相对较高,并且不同尺寸和功能组合的平板电视耗电量也会不同。与crt电视相比,平板电视平均每立方厘米尺寸所消耗的功率要高出许多。

  * 传统上消费者会将电视摆放在客厅,电视机机身的噪声传播开来,可能会酿成一个问题;如果因此在电视机设计中增添冷却风扇,可能不会受到消费者欢迎。

  * 在消费电子领域,竞争非常激烈,成本问题非常重要,而目前平板电视的售价相对较高。

  对于液晶电视而言,需要以合理的成本提供高能效和低电磁干扰(emi)信号;但是,传统的拓扑结构很少能

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