近几年来，全球电视机行业由显像管电视逐步过渡到薄形化的LCD TV时代，并且每年以飞快的速度在增长。香港以及部分中国电器店中已经没有显像管电视的展销。然而，到目前为止没有任何一家中国电视机整机厂家能够开发制作液晶电视屏。所以从成本控制上只能从屏以外的电源、主板等控制成本，提高性能来实现个性化。本文就中小尺寸液晶电视机用电源的性能特点出发，如何开发出高效率、低成本、超低待机功耗、薄形化的液晶用开关电源以满足日益剧烈的市场竞争要求。

　　一．该方案的特点

　　该方案是根据市场对液晶电视电源的几大指标要求设计而成。目前市场上针对32inch以下LCD TV用电源开发出了各种方案，其中较为常见的有QR(准共振)方式、电流共振/谐振方式、PWM等方式。QR方式工作的电源IC种类繁多，前几年使用较多的单纯的QR方式IC已经被所谓的拥有频率限制的IC代替。而所谓的轻载时频率限制大多是通过对开关电流大小的检测而实现，检测过程中虽然带有回环迟滞，但是当液晶电视机的节能模式切换以及Audio部分负载瞬间大幅度变化时,通过跳出一个或多个波峰的方式实现限频目的，从而使得开关频率大幅度变化，开关变压器不断发出声音。电流共振/谐振方式开关电源虽然拥有输出端交叉调整率好、EMI处理简单等优点,但是针对32inch以下功率不是很大的系统而言，成本偏高(市场现有的几款电流共振IC都要求前端为有源PFC输入)，同时单个DC变换器实现不了待机功耗在1W以下的要求。PWM方式开关电源虽然最近基本都带有频率抖动功能，但是PWM模式的开关电源打开时为硬开关，开关损耗较大,电源整体效率较低。本方案中使用的STR-Y6476 IC，工作模式为反激方式，它克服了上述电源的不足之处，实现高效率、低噪音、低成本、超低待机功耗、薄形化、丰富的保护功能等要求。
　　1．高效率、低噪音

　　STR-Y6476电源IC是一款内置850V高耐压功率MOSFET的厚膜IC，导通电阻(Max)为1.3欧姆。本身的高耐压MOSFET内置使得反激电压VFlyback可以设置到200V~300V之间，内置MOSFET打开时可以实现零开关动作，同时MOSFET关段时由于准共振电容较大，关段时的损耗也可以近似为零。所以开关损耗很低。同时由于Bottom Skip功能的搭载，即使负载减轻开关频率也不会上升很高。该功能的存在可以实现高效率。一款36W(14inch LCD TV :12V/3.0A)~155W(32inch LCD TV: 24V/5.0A;12V/2.5A;5V/1.0A)的电源可以实现全负载范围电源效率在90%以上。由于开关动作基本接近零开关,所以EMI处理非常简单。输出端负载变化时通过同时检测内置功率MOSFET的漏极电流和FB(Feedback)端子电压的大小，即使液晶电视出现节能模式切换和Audio负载的大幅度变化也不会有开关变压器的声音出现。见以下4个实测波形。

　　下述4个波形图为负载由无负载变化到最大负载(80W)时，动作模式的确认。
(1：STR-Y6476的漏极对地电压； 2：输出负载电流； 3：STR-Y6476的漏极电流； A：1的放大)

 
　　从上图可以看出，负载即使发生急剧变化，一定时间内工作模式仍工作在准共振工作模式，电流没有发生突变，所以变压器没有啸叫声。

　　2．低成本

　　由于IC内部集成很多功能，所以外围电路非常简单。另外，满足低待机功耗(AC输入功率低于1W)要求不需要专用的待机电源,使得电源整体成本很低。

       3．超低待机功耗

　　由于起动电路的内置和Audio Burst的待机功能实现超低待机功耗，无负载条件下能够实现输入功率低于0.1W的目标。普通液晶电视待机时CPU负载大致为5V/70～100mA，在该条件下能够实现AC输入功率在1W以下。同时待机不需要开关元件(如光藕)切换，根据负载条件可以自动进入待机。

　　4．薄形化

　　STR-Y6476 IC本身高度只有13mm，同时拥有跟STR-Y6476功能完全相同，但高度更低的STR-L6476，其高度仅为9mm，所以可以实现液晶电视的更加薄型化要求。见下图示

         
　　5．丰富的保护功能

　　STR-Y6456拥有丰富的保护功能，能够满足电源在异常状态下起到丰富的保护作用。

　　①过电流保护(OCP)：每个工作周期进行检测。

　　②过负载保护(OLP)：根据不同的要求，进入过负载保护状态后可以实现锁定(Latch)或自动复位(Auto Reset)模式的选择。

　　③过电压保护(OVP)：当变压器副边控制输出端定电压检测电路开路或光藕等元件损坏时,可以实现OVP保护。

　　④TSD保护：当环境温度或其他异常状态导致STR-Y6476过度发热，可以自动进入过热保护状态，进入锁定(Latch)模式。

　　6．输入功率校正功能

该方案中STR-Y6476拥有输入功率校正功能，以确保电源在AC输入低和AC输入高时相同的过负载条件下进入到过负载保护状态，以避免在AC输入电压高、电源异常状态(如短路、过负载等)下，输出整流二极管以及内置的MOSFET因负载过大而发热导致最终损坏。如下图所示。

 
　　二．典型应用电路图和变压器参数

　　1．14-21inch LCD TV用电源电路图

 
　　2．14-20inch LCD TV用变压器参数

　　(1) 使用变压器PQ26/20(TDK Core)

       (2) 最低振荡频率设置：45kHz；变压器原边电感量：672uH;

　　(3) 变压器原副边匝数、使用绕线以及绕制结构图(如下所示)
 
　　3．26-32inch LCD TV用电源电路图(具体参数见下图中标称值)

 
　　注意:该电源方案按照宽电源AC90~AC264V设计，面向中国或欧洲市场可以在AC整流后添加扼流圈

　　(Reactor)以满足功率因数较正要求。面向北美市场可以将上图中扼流圈(Reactor)省去。

　　4．26-32inch LCD TV用变压器参数(即上图中变压器参数)

　　(1) 使用变压器EER-40(TDK Core)(卧式)(如果需要实现更薄型化的要求，可以通过采用高度更低的开关变压器实现)

　　(2) 最低振荡频率设置：50kHz；变压器原边电感量：250uH;

　　(3) 变压器原副边匝数、使用绕线以及绕制结构图(如下所示)
 

　　三．总结

　　通过使用该方案可以省去待机电源、降低整体成本的同时满足全球低待机功耗要求(1W以下)。实现非常高的电气性能的同时大大降低电源成本。电源工程师在短时间内根据该方案可以设计出非常有竞争力的中小尺寸液晶电视用电源。