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器的傳統(tǒng)液晶電視在接受110/220 vac市電輸入后,經(jīng)過整流、pfc及濾波,轉(zhuǎn)換為200/400 vdc的直流高壓。由于傳統(tǒng)高壓逆變器的輸入電壓要求是24 vdc,故pfc的輸出電壓200/400 vdc會經(jīng)過降壓轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生多路輸出電壓,其中一路24 vdc電壓提供給高壓逆變器,再經(jīng)過dc-ac轉(zhuǎn)換為超過1,000 v甚至達(dá)2,000 v的交流高壓,去驅(qū)動(dòng)液晶面板的ccfl陣列。安森美半導(dǎo)體為這類傳統(tǒng)液晶電視推出了220 w液晶電視電源greenpoint?參考設(shè)計(jì),其中采用的關(guān)鍵元器件包括ncp1606 crm pfc控制器、ncp1396諧振半橋控制器及ncp1027待機(jī)控制器等。 與這種采用標(biāo)準(zhǔn)24 v逆變器架構(gòu)的傳統(tǒng)電源不同,高壓lips方案將ac-dc、dc-dc和逆變器結(jié)合在同一塊電路板上,在獲得200/400 vdc的pfc輸出后,會直接將這輸出電壓作為逆變器的輸入,再通過dc-ac轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)ccfl陣列所需的超過1,000 vac甚至達(dá)2,000 vac的高壓,這就消除了24 v轉(zhuǎn)換段,減少大量功率損耗及降低底盤發(fā)熱量,提升系統(tǒng)總能效,并降低系統(tǒng)成本,還符合“能源之星”等相
大多數(shù)功率因數(shù)校正(pfc)電源段采用臨界導(dǎo)電模式(crm)工作,這種模式控制電感電流從零躍升至期望的峰值電平,然后又降至零。由于這種模式依賴于電流周期的時(shí)長,故開關(guān)頻率以交流線路電流需求的函數(shù)形式變化。不利的是,功率需求較低時(shí),從交流線路流入的電流較小,開關(guān)頻率“飆升”。這樣一來,采用大電感就是將開關(guān)損耗和干擾降到可接受水平的唯一方式。 頻率鉗位臨界導(dǎo)電模式(fccrm)是安森美半導(dǎo)體ncp1606或ncp1631等控制器嵌入的一種技術(shù)。采用這種模式工作時(shí),在高負(fù)載條件下,功率因數(shù)校正段以crm工作,但在中等負(fù)載/輕載條件下( ),限制開關(guān)頻率以提升能效。與傳統(tǒng)crm電路相比,fccrm支持使用更小的電感(見參考資料[1])。實(shí)際上,交錯(cuò)式fccrm pfc似乎進(jìn)一步縮減了磁性元件的尺寸及成本。這些優(yōu)勢在190 w低高度電源中得以展現(xiàn)。 本文在參考資料所示文章基礎(chǔ)上進(jìn)一步推進(jìn)研究,在相同的190 w寬主電源輸入范圍、最大厚度13 mm的應(yīng)用中探究總體pfc成本問題。 電感考慮事項(xiàng)表1重提了參考資料[1]的主要結(jié)論。由于fccrm鉗位開關(guān)頻率,就不需要大電感來拉低crm開關(guān)頻率
采定頻非連續(xù)導(dǎo)電模式 (dcm, discontinuous conduction mode) 或臨界導(dǎo)電模式 (crm, critical conduction mode) 工作的強(qiáng)化型高電壓和高效率待機(jī)模式功率因數(shù)控制器,這個(gè)器件集成了構(gòu)筑穩(wěn)固pfc段電路的所有功能,ncp1605可以采pfc主控端方式工作,確保電源的第二段電路只有在安全情況下才會啟動(dòng),另外,它還集成了跳周期能力,將待機(jī)能耗降到最低,采無鉛soic-16封裝,ncp1605每1,000片預(yù)算批量單價(jià)為$1.07美元。 ncp1606系列為電子鎮(zhèn)流器中預(yù)先轉(zhuǎn)換,交流電適配器、平板電視以及其他低到中等容量,約達(dá)300 w離線轉(zhuǎn)換器應(yīng)用所設(shè)計(jì)的crm功率因數(shù)控制器,這些器件集成了可調(diào)整的過壓保護(hù),同時(shí)內(nèi)置欠壓保護(hù)。ncp1606a和ncp1606b帶來了完全兼容業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)器件腳位的直接替代選擇,其中ncp1606b更通過提供更小過壓保護(hù)電流和更低的電流感測臨界值進(jìn)一步降低功耗,器件采無鉛soic-8封裝,每2,500片批量預(yù)算單價(jià)為 $0.335 美元,另提供無鉛pdip-8封裝選擇,每1,000片批量預(yù)算單價(jià)為$0.405美元。
定頻非連續(xù)導(dǎo)電模式 (dcm, discontinuous conduction mode) 或臨界導(dǎo)電模式 (crm, critical conduction mode) 工作的強(qiáng)化型高電壓和高效率待機(jī)模式功率因數(shù)控制器,這個(gè)器件集成了構(gòu)筑穩(wěn)固pfc段電路的所有功能,ncp1605可以采pf c主控端方式工作,確保電源的第二段電路只有在安全情況下才會啟動(dòng),另外,它還集成了跳周期能力,將待機(jī)能耗降到最低,采無鉛soic-16封裝,ncp1605每1,000片預(yù)算批量單價(jià)為$1.07美元。 ncp1606系列為電子鎮(zhèn)流器中預(yù)先轉(zhuǎn)換,交流電適配器、平板電視以及其他低到中等容量,約達(dá)300 w離線轉(zhuǎn)換器應(yīng)用所設(shè)計(jì)的crm功率因數(shù)控制器,這些器件集成了可調(diào)整的過壓保護(hù),同時(shí)內(nèi)置欠壓保護(hù)。ncp1606a和ncp1606b帶來了完全兼容業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)器件腳位的直接替代選擇,其中ncp1606b更通過提供更小過壓保護(hù)電流和更低的電流感測臨界值進(jìn)一步降低功耗,器件采無鉛soic-8封裝,每2,500片批量預(yù)算單價(jià)為 $0.335 美元,另提供無鉛pdip-8封裝選擇,每1,000片批量預(yù)算單價(jià)為$0.405美元。
夠采定頻非連續(xù)導(dǎo)電模式 (dcm, discontinuous conduction mode) 或臨界導(dǎo)電模式 (crm, critical conduction mode) 工作的強(qiáng)化型高電壓和高效率待機(jī)模式功率因數(shù)控制器,這個(gè)器件集成了構(gòu)筑穩(wěn)固pfc段電路的所有功能,ncp1605可以采pfc主控端方式工作,確保電源的第二段電路只有在安全情況下才會啟動(dòng),另外,它還集成了跳周期能力,將待機(jī)能耗降到最低,采無鉛soic-16封裝,ncp1605每1,000片預(yù)算批量單價(jià)為$1.07美元。 ncp1606系列為電子鎮(zhèn)流器中預(yù)先轉(zhuǎn)換,交流電適配器、平板電視以及其他低到中等容量,約達(dá)300 w離線轉(zhuǎn)換器應(yīng)用所設(shè)計(jì)的crm功率因數(shù)控制器,這些器件集成了可調(diào)整的過壓保護(hù),同時(shí)內(nèi)置欠壓保護(hù)。ncp1606a和ncp1606b帶來了完全兼容業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)器件腳位的直接替代選擇,其中ncp1606b更通過提供更小過壓保護(hù)電流和更低的電流感測臨界值進(jìn)一步降低功耗,器件采無鉛soic-8封裝,每2,500片批量預(yù)算單價(jià)為 $0.335 美元,另提供無鉛pdip-8封裝選擇,每1,000片批量預(yù)算單價(jià)為$0.405美元。
或逆變器與外部信號間的頻率和燈電流相位,支持不同信號源的外部信號,包括dvd和藍(lán)光設(shè)備。lx6503控制器還比競爭解決方案提供更緊密的燈電流精度。這器件工作在6 v至27 v的寬電壓范圍,并配有600毫安( ma)源/漏極驅(qū)動(dòng)能力,以及具有欠壓鎖定(uvlo)保護(hù)的片上穩(wěn)壓器。這器件具有可編程啟動(dòng)時(shí)間(strike time)、啟動(dòng)頻率(strike frequency)、突發(fā)調(diào)光頻率、故障時(shí)間,以及燈開路、過壓、短路和過壓保護(hù)等多種故障檢測能力,能可靠地工作。 安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品 ncp1606臨界導(dǎo)電模式(crm)功率因數(shù)控制器。ncp1606是一款有源功率因數(shù)控制器,專為中等功率離線電源的預(yù)轉(zhuǎn)換器而設(shè)計(jì)。它嵌入了crm功率因數(shù)控制機(jī)制,在寬廣輸入電壓范圍和功率電平下都提供接近1(near-unity)的功率因數(shù)。ncp1606采用soic-8封裝每2,500片批量的單價(jià)為0.30美元,而采用pdip-8封裝每50片批量的單價(jià)為0.36美元。 ncp1351可變關(guān)閉時(shí)間控制器。ncp1351是一款電流模式控制器,針對低功率離線反激開關(guān)電源應(yīng)用。這控制器基于固定峰值電流技術(shù)(準(zhǔn)固
v甚至達(dá)2,000v的高壓。這樣就消除24v轉(zhuǎn)換段,減少了先降壓至24v再大幅升壓背光源用一兩千伏高壓過程中存在的大量功率損耗,從而提升系統(tǒng)能效,減少底盤發(fā)熱量,并降低總成本。 圖3:安森美半導(dǎo)體針對32英寸液晶電視的全橋高壓lips解決方案功能框圖 在這方面,安森美半導(dǎo)體與microsemi公司合作,結(jié)合雙方專長,提供適合多種功率等級的高壓lips整套解決方案。目前,已合作開發(fā)針對32英寸液晶電視的lips解決方案(如圖3所示)。在系統(tǒng)主板電源方面,這解決方案采用了安森美半導(dǎo)體的ncp1606pfc控制器,以及充當(dāng)輔助開關(guān)電源的ncp1351pwm控制器;而在lips逆變器部分,采用了microsemi使用軟開關(guān)技術(shù)的lx6503移相全橋驅(qū)動(dòng)器,它可以在固定工作頻率進(jìn)行零電壓開關(guān)(zvs)。與半橋架構(gòu)相比,這種全橋逆變器解決方案具有顯著優(yōu)勢,如減少電磁干擾(emi)和功率損耗,同時(shí)改善背光燈的驅(qū)動(dòng)電流波形,橋上無需使用額外的功率二極管,這全橋結(jié)構(gòu)所采用的4個(gè)mosfet和變壓器中的電流規(guī)格是半橋結(jié)構(gòu)的一半,它能夠通過隔離變壓器直接驅(qū)動(dòng)功率mosfet,更易于實(shí)現(xiàn)初級端過流保護(hù)(ocp
c2009深圳和北京站上展出了多款高能效解決方案,顯示出其在模擬半導(dǎo)體領(lǐng)域的超凡實(shí)力,并吸引了眾多專業(yè)觀眾的關(guān)注。其中最為吸引觀眾目光的當(dāng)算其大尺寸lcd tv集成電源方案和汽車電子解決方案。 安森美適用于26寸以上大尺寸lcd tv 的hv lips集成電源解決方案,由于將24vdc逆變獨(dú)立板和標(biāo)準(zhǔn)直流輸出smps板進(jìn)行結(jié)合,通過pfc(功率因數(shù)校正)的400v高壓向背光逆變器提供輸入,而節(jié)省了一個(gè)轉(zhuǎn)換級使系統(tǒng)能效得以提升。在該方案中采用了安森美半導(dǎo)體幾款最新的電源管理器件,主要有ncp1606臨界導(dǎo)電模式(crm)功率因數(shù)控制器,以及ncp1351可變關(guān)閉時(shí)間控制器。其中,ncp1606是適用于中等功率離線電源的預(yù)轉(zhuǎn)換器,它采用crm功率因數(shù)控制機(jī)制,在寬廣輸入電壓范圍和功率電平下都提供接近1的功率因數(shù);而ncp1351則由于采用固定峰值電流技術(shù)(準(zhǔn)固定導(dǎo)通時(shí)間),可在負(fù)載變小時(shí)降低開關(guān)頻率以減少能效。記者在iic深圳站看到過基于hv lips方案的lcd參考設(shè)計(jì)演示,現(xiàn)場吸引了眾多專業(yè)觀眾對此進(jìn)行交流討論,但遺憾安森美在北京站只對該方案進(jìn)行了簡單的介紹而未見有該設(shè)計(jì)的演示。
效率 由于身處電源系統(tǒng)的最前端,ac-dc轉(zhuǎn)換器的效率和節(jié)能特性變得越來越重要。影響ac-dc轉(zhuǎn)換器效率提升的因素包括銅損耗、磁芯(磁性元件)損耗、emi濾波器損耗和開關(guān)器件損耗等。這既牽涉到原材料本身的改進(jìn)也涉及設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)技巧的問題。安森美半導(dǎo)體汽車及電源管理部全球銷售及市場總監(jiān)鄭兆雄介紹道,對此,安森美半導(dǎo)體的思路是針對具體功率應(yīng)用需求選擇合適的工作模式,如連續(xù)導(dǎo)電模式(ccm)、臨界導(dǎo)電模式(crm)或不連續(xù)導(dǎo)電模式(dcm)等,優(yōu)化材料的選用并采用合適的設(shè)計(jì)技巧?;诎采纍cp1606的240w crm pfc可以實(shí)現(xiàn)高于93%的效率,基于ncp1654的300w ccm pfc更可實(shí)現(xiàn)高于95%的效率。此外,還可以考慮采用最新的pfc結(jié)構(gòu),如無橋pfc和交錯(cuò)式pfc等。安森美半導(dǎo)體目前已經(jīng)擁有符合80 plus規(guī)范要求的方案,并將在今年推出能效達(dá)85%的解決方案。 除了采用損耗較低的器件,改善ac-dc電源性能主要還可通過諧振轉(zhuǎn)換、同步整流等技術(shù)來進(jìn)行。飛兆半導(dǎo)體(fairchild)公司計(jì)算、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品高級市場總監(jiān)guy moxey解釋道,過去,運(yùn)用諧振技術(shù)
效率 由于身處電源系統(tǒng)的最前端,ac-dc轉(zhuǎn)換器的效率和節(jié)能特性變得越來越重要。影響ac-dc轉(zhuǎn)換器效率提升的因素包括銅損耗、磁芯(磁性元件)損耗、emi濾波器損耗和開關(guān)器件損耗等。這既牽涉到原材料本身的改進(jìn)也涉及設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)技巧的問題。安森美半導(dǎo)體汽車及電源管理部全球銷售及市場總監(jiān)鄭兆雄介紹道,對此,安森美半導(dǎo)體的思路是針對具體功率應(yīng)用需求選擇合適的工作模式,如連續(xù)導(dǎo)電模式(ccm)、臨界導(dǎo)電模式(crm)或不連續(xù)導(dǎo)電模式(dcm)等,優(yōu)化材料的選用并采用合適的設(shè)計(jì)技巧。基于安森美ncp1606的240w crm pfc可以實(shí)現(xiàn)高于93%的效率,基于ncp1654的300w ccm pfc更可實(shí)現(xiàn)高于95%的效率。此外,還可以考慮采用最新的pfc結(jié)構(gòu),如無橋pfc和交錯(cuò)式pfc等。安森美半導(dǎo)體目前已經(jīng)擁有符合80 plus規(guī)范要求的方案,并將在今年推出能效達(dá)85%的解決方案。 除了采用損耗較低的器件,改善ac-dc電源性能主要還可通過諧振轉(zhuǎn)換、同步整流等技術(shù)來進(jìn)行。飛兆半導(dǎo)體(fairchild)公司計(jì)算、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品高級市場總監(jiān)guy moxey解釋道,過去,運(yùn)用諧振技術(shù)
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