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摘 要：近几年来，液晶电视的面板制造成本有所下降，人们对于液晶电视的需求量也在逐年增加，在此背景下，液晶电视行业迅速发展，且前景较为广阔。根据数据显示，目前我国电视市场中，液晶电视的销售数量占市场的八成左右。为更好的优化液晶电视的各个功能，尤其是开关电源的使用，就需要对液晶电视的开关电源拓扑与高能效解决方案进行研究。
关键词：液晶电视 开关电源 拓扑
一、小尺寸（小于21英寸）液晶电视开关电源采用反激式拓扑
对于小尺寸液晶电视而言，其功率通常低于70 W，这个数值低于大多数谐波含量标准对功率的要求，因此无须使用功率因数校正（PFC）技术。在这种情况下，使用的是一个开关电源（SMPS）。 在使用内部电源单元和外部电源单元这两种方式中，通常都采用到了反激式拓扑结构。
不同厂商的液晶电视尺寸并不统一，为了给消费者提供更多选择，也有厂商推出23英寸的产品。为了方便起见，我们也可把它一并划入小尺寸范畴。与21英寸以下液晶电视无需PFC不同，23英寸产品的功率相对较高（高于75 w），就需要采用PFC，如安森美半导体推出的NCP1606就是一个适合的选择。
二、中等尺寸（26-32英寸）液晶电视的两种开关电源结构对比
对于中等尺寸的液晶电视而言，其功率相比小尺寸产品而言大幅增加，超过75 w，最高可达180 w，这种应用应该遵从欧盟IEC1000-3-2 D类标准或类似区域性谐波含量标准，必须使用PFC技术。
在這种尺寸的液晶电视中，可以考虑采用两种不同的功率转换结构。第一种结构采用双开关电源。这两个开关电源都采用反激式拓扑，其中一个提供24 V输出，专门用于背光，可为面板提供24 V@5A的输出功率，另一个负责为控制音视频输入输出信号处理（cAVIO）系统供电，可以提供12 V电压输出/40 w的功率（某些条件下电压为5 V），还能够用于待机模式。
与第一种结构不同，第二种结构采用单个主开关电源结构。主开关电源为LCD面板提供24V输出，并为CAVIO提供12V输出，其提供的功率在170 w范围内。除了这个主开关电源，还有一个专用的待机开关电源；而在待机模式下，主开关电源完全关断。待机开关电源在正常模式下提供10 w功率，而待机条件下的电流消耗仅为500 mA。
在第二种结构中，为了适应更高的输出功率，主开关电源的拓扑不应该还是单开关反激，而应该采用双开关反激。当然，这个区域也采用了一个半桥谐振双电感加单电容（LLC）转换器。需要指出的是，对于功率等级较低的液晶电视（如小尺寸液晶电视）而言，它们通常采用的是准谐振模式，这种模式凭借减小开关损耗而能够提高能效；而在功率等级更高的液晶电视中，采用谐振拓扑的优势十分突出，所以，这种模式会引导设计人员采用半桥谐振LLC转换器。
具体而言，这里采用半桥谐振LLC的好处体现在：与其它谐振拓扑相比，其输入电压范围和负载范围更宽；谐振槽元件可以集成在单个变压器内，从而减少元件数量；在所有负载条件下用于原边开关的零电压开关（ZVS）；所有重载条件下用于负边开关的零电流开关（ZCS）。
这两种结构比较起来，各有其优势所在。对于采用双开关电源的第一种架构而言，它使得功率得到更好的平衡，允许两个开关电源转换器采用同一种拓扑结构；此外，它还可以对源自信号处理电源（CAVIO电源）的背光信号进行解耦，这样就能够在需要新的背光技术（如外置电极荧光灯EEFL、平面荧光灯FFL、发光二极管LED）时简化技术方案的演进。
三、较大尺寸平板电视：37英寸采用多种电源拓扑
这种尺寸的LCD TV功耗最高达220W。在这种情况下，必须使用PFC技术，并强烈推荐使用有源PFC。在这个功率等级，可以考虑三种备选拓扑，分别是临界导电模式（CRM）、固定频率非连续导电模式（FF DCM）和连续导电模式（CCM）。
NCPl605中采用了固定频率非连续导电模式。这种模式结合了临界导电模式的一些优点，如从输入正弦电压的顶端开始减小峰值电流，还结合了固定频率解决方案的长处，也就是当输入电压通过零电压时可对开关频率进行钳位，从而可对EMI信号进行更好的控制。在CCM模式下工作的紧凑型8引脚PFC控制器近期已经推出，如安森美半导体推出的NCPl653和NCPl654器件。
与尺寸介于26～32英寸之间的面板相似，在37英寸面板市场，有两种架构：双开关电源架构：其中一个开关电源专用于背光，另一个电源器件专用于CAVIO板，并支持待机模式；单一主开关电源架构：主开关电源提供24V和12V电压，另加一个专用的待机开关电源。在待机模式下，主开关电源被切断。
虽然双开关电源架构拥有明显优势，但在高达200W的功率范围下，设计人员必须考虑到轻载性能变得越来越重要，因为CAVIO的功率容量增加了。例如，大多数设计人员已选择半桥谐振LLC解决方案来实现这些性能改善目标。
四、结语
总而言之，不同尺寸大小的液晶电视其开关电源拓扑结构各有不同，对于液晶电视而言，其面板尺寸越大，功率和功率密度也就越高。为了优化液晶电视的设计，根据面板尺寸和功率等级的不同，需要采用不同的开关电源拓扑，从而为液晶电视中的背光子系统和音频一视频信号处理供电。
参考文献：
[1]孟现策.大尺寸液晶电视LED背光源驱动电路的设计与实现[D].中国海洋大学，2012
[2]辛晓光.大屏幕LED电视电源与背光驱动技术的研究[D].山东大学，2011
关键词：液晶电视 开关电源 拓扑
一、小尺寸（小于21英寸）液晶电视开关电源采用反激式拓扑
对于小尺寸液晶电视而言，其功率通常低于70 W，这个数值低于大多数谐波含量标准对功率的要求，因此无须使用功率因数校正（PFC）技术。在这种情况下，使用的是一个开关电源（SMPS）。 在使用内部电源单元和外部电源单元这两种方式中，通常都采用到了反激式拓扑结构。
不同厂商的液晶电视尺寸并不统一，为了给消费者提供更多选择，也有厂商推出23英寸的产品。为了方便起见，我们也可把它一并划入小尺寸范畴。与21英寸以下液晶电视无需PFC不同，23英寸产品的功率相对较高（高于75 w），就需要采用PFC，如安森美半导体推出的NCP1606就是一个适合的选择。
二、中等尺寸（26-32英寸）液晶电视的两种开关电源结构对比
对于中等尺寸的液晶电视而言，其功率相比小尺寸产品而言大幅增加，超过75 w，最高可达180 w，这种应用应该遵从欧盟IEC1000-3-2 D类标准或类似区域性谐波含量标准，必须使用PFC技术。
在這种尺寸的液晶电视中，可以考虑采用两种不同的功率转换结构。第一种结构采用双开关电源。这两个开关电源都采用反激式拓扑，其中一个提供24 V输出，专门用于背光，可为面板提供24 V@5A的输出功率，另一个负责为控制音视频输入输出信号处理（cAVIO）系统供电，可以提供12 V电压输出/40 w的功率（某些条件下电压为5 V），还能够用于待机模式。
与第一种结构不同，第二种结构采用单个主开关电源结构。主开关电源为LCD面板提供24V输出，并为CAVIO提供12V输出，其提供的功率在170 w范围内。除了这个主开关电源，还有一个专用的待机开关电源；而在待机模式下，主开关电源完全关断。待机开关电源在正常模式下提供10 w功率，而待机条件下的电流消耗仅为500 mA。
在第二种结构中，为了适应更高的输出功率，主开关电源的拓扑不应该还是单开关反激，而应该采用双开关反激。当然，这个区域也采用了一个半桥谐振双电感加单电容（LLC）转换器。需要指出的是，对于功率等级较低的液晶电视（如小尺寸液晶电视）而言，它们通常采用的是准谐振模式，这种模式凭借减小开关损耗而能够提高能效；而在功率等级更高的液晶电视中，采用谐振拓扑的优势十分突出，所以，这种模式会引导设计人员采用半桥谐振LLC转换器。
具体而言，这里采用半桥谐振LLC的好处体现在：与其它谐振拓扑相比，其输入电压范围和负载范围更宽；谐振槽元件可以集成在单个变压器内，从而减少元件数量；在所有负载条件下用于原边开关的零电压开关（ZVS）；所有重载条件下用于负边开关的零电流开关（ZCS）。
这两种结构比较起来，各有其优势所在。对于采用双开关电源的第一种架构而言，它使得功率得到更好的平衡，允许两个开关电源转换器采用同一种拓扑结构；此外，它还可以对源自信号处理电源（CAVIO电源）的背光信号进行解耦，这样就能够在需要新的背光技术（如外置电极荧光灯EEFL、平面荧光灯FFL、发光二极管LED）时简化技术方案的演进。
三、较大尺寸平板电视：37英寸采用多种电源拓扑
这种尺寸的LCD TV功耗最高达220W。在这种情况下，必须使用PFC技术，并强烈推荐使用有源PFC。在这个功率等级，可以考虑三种备选拓扑，分别是临界导电模式（CRM）、固定频率非连续导电模式（FF DCM）和连续导电模式（CCM）。
NCPl605中采用了固定频率非连续导电模式。这种模式结合了临界导电模式的一些优点，如从输入正弦电压的顶端开始减小峰值电流，还结合了固定频率解决方案的长处，也就是当输入电压通过零电压时可对开关频率进行钳位，从而可对EMI信号进行更好的控制。在CCM模式下工作的紧凑型8引脚PFC控制器近期已经推出，如安森美半导体推出的NCPl653和NCPl654器件。
与尺寸介于26～32英寸之间的面板相似，在37英寸面板市场，有两种架构：双开关电源架构：其中一个开关电源专用于背光，另一个电源器件专用于CAVIO板，并支持待机模式；单一主开关电源架构：主开关电源提供24V和12V电压，另加一个专用的待机开关电源。在待机模式下，主开关电源被切断。
虽然双开关电源架构拥有明显优势，但在高达200W的功率范围下，设计人员必须考虑到轻载性能变得越来越重要，因为CAVIO的功率容量增加了。例如，大多数设计人员已选择半桥谐振LLC解决方案来实现这些性能改善目标。
四、结语
总而言之，不同尺寸大小的液晶电视其开关电源拓扑结构各有不同，对于液晶电视而言，其面板尺寸越大，功率和功率密度也就越高。为了优化液晶电视的设计，根据面板尺寸和功率等级的不同，需要采用不同的开关电源拓扑，从而为液晶电视中的背光子系统和音频一视频信号处理供电。
参考文献：
[1]孟现策.大尺寸液晶电视LED背光源驱动电路的设计与实现[D].中国海洋大学，2012
[2]辛晓光.大屏幕LED电视电源与背光驱动技术的研究[D].山东大学，2011