在市場規模迅速擴大的同時，在規範標準及綠色產品的壓力下，液晶電視的工作及待機能耗也越來越低。如“能源之星”4.0版規範及5.0版規範相繼將於2010年5月及2012年5月生效，其中5.0版要求螢幕對角尺寸32吋、42吋和60吋的平板電視平均工作能耗從4.0版不超過78 W、115 W和210 W，下降到不超過55 W、81 W和108 W，相當於兩年時間內降低能耗約50%。

在液晶電視的總能耗中，統計顯示，背光所消耗的電能比例高達2/3。故液晶電視的另一項重要趨勢是採用新技術來提升背光及面板效能，降低能耗。在液晶電視背光源方面，目 前冷陰極熒光燈(CCFL)背光源占據支配地位，但此技術不 但能耗高，且包含劇毒物質汞不利於環保，燈管呈條型或U型，使用壽命短；相較而言，新興的發光二極體(LED)背光耗電量更小，不含汞，尺寸更易於配置為更均勻的背光，使用壽命更長，故LED背光在液晶電視中極具應用潛力。據統計，2009年採用LED背光源的液晶電視比例 為3%，預計未來幾年此一比例將迅速提高，到2014年將達到50%，完全可與CCFL背光分庭抗禮，並進一步取代CCFL背光。

液晶電視電源包含功率因數校正(PFC)、訊號電源、背光電源及ECO待機等多個組成部分，不同部分往往包含不同的架搆可供選擇，參見圖1。以PFC段為例，可以選擇如臨 界導電模式(CrM)、連續導電模式(CCM)或交錯式頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM)等不同的PFC控制器。選擇何種電源 架搆，需結合應用的螢幕尺寸、功率等級及背光源等因素。另外，作為重要賣點的纖薄設計也影響着電源方案的選擇。 

圖1：液晶電視電源架搆多種多樣

1) 採用CCFL背光源的32英寸液晶電視電源架搆

例如，目前市場上銷量最大的是32吋液晶電視。在這類液晶電視中，採用標準24 V逆變器電源的方案在市場上仍占多數，但新興的高壓液晶電視整合電源(HV-LIPS)的應用也不斷增多，總體上呈現出並存的態勢。採用標准24 V逆變器的傳統液晶電視在接受110/220 Vac市電輸入後，經過整流、PFC及濾波，轉換為200/400 Vdc的直 流高壓。由於傳統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會經過降壓轉 換，產生多路輸出電壓，其中一路24 Vdc電壓提供給高壓逆變器，再 經過DC-AC轉換為超過1,000 V甚至達2,000 V的交流高壓，去驅動液晶面板的CCFL陣列。安森美半導體為這類傳統液晶電視推出了220 W液晶電視電源GreenPoint®參考設計，其 中採用的關鍵元器件包括NCP1606 CrM PFC控制器、NCP1396諧振半橋控制器及NCP1027待機控制器等。

與這種採用標準24 V逆變器架搆的傳統電源不同，高壓LIPS方案將AC-DC、DC-DC和逆變器結合在同一塊電路板上，在獲得200/400 Vdc的PFC輸出後，會直接將此輸出電壓作為 逆變器的輸入，再通過DC-AC轉換為驅動CCFL陣列所需的超過1,000 Vac甚至達2,000 Vac的高壓，這就消除了24 V轉換段，減少大量功率損耗及降低底盤發熱量，提升系統總效能，並降低系統成本，更符合“能源之星”等相關效能規範。 

圖2：安森美半導體32英吋高壓LIPS液晶電視電源GreenPoint參考 設計功能方塊圖

針對高壓LIPS架搆的液晶電視需求，安森美半導體與Microsemi公司合作，推出了用於32吋液晶電視的高壓LIPS參考設計。這參考 設計採用簡單直接的CrM PFC段，且無額外待機開關電源，性價比極高。此 參考設計採用了安森美半導體的NCP1607 PFC控制器、NCP1351或NCP1219帶低待機能耗模式的 反激轉換控制器，以及Microsemi的LX6503背光控制器等關鍵IC。此完整液晶電視LIPS電源參考設計功能方塊圖見圖2。

此參考設計架搆具有高度的彈性，只需對原理圖及所用元件作出極小改動即可支持多種電壓/電流配置。而且由於使用了採用零電壓開關全橋拓撲結搆的進階背光控制器，逆變器電源能夠輕易地擴展，支 持26吋到42吋的多種液晶電視尺寸。客戶利用這高效能先進參考設計，可縮短開發周期，加快產品上市進程。

2) 46吋液晶電視電源架構

安森美半導體還針對更高功率的液晶電視推出了46吋液晶電視電源參考，此電源參考適合任何類型的背光方案，能擴展支持40/42吋或52/55吋液晶電視，參見圖3。

此電源參考採用的關鍵安森美半導體IC包括新的交錯式FCCrM PFC器NCP1631、帶谷底鎖定功能的新NCP1379准諧振反激轉換控制器或NCP1252固定頻率脈衝寬調變(PWM)控制器、NCP1053A高效能、低待機能耗開關電源，用於僅關注電源段的性能主導型項目。在第一階段，此電源參考的電路板高度低 於13 mm，液晶電視總高度低於17.5 mm；後續第二階段還將使電路板高度降到低於8 mm，總高度低於12.5 mm。

在纖薄設計成為液晶電視重要賣點的當今，電源設計面臨更嚴格的挑戰，如需要使用低高度的變壓器、線圈或散熱片，及將多個部件串聯或對水平安裝等。就PFC控制器而言，儘管安森美半導體的NCP1606或NCP1654等已經可以將 電路板高度降到很低，但要支持更低厚度的液晶電視設計，則可以採用安森美半導體新的單芯片交錯式PFC控制器NCP1631，用於高達300 W功率應用，同時也提供140至264 Vac的窄電壓範圍版本，用於 功率大於200 W及注重纖薄設計的應用。

圖3：安森美半導體46吋液晶電視電源參考功能方塊圖

在訊號電源方面，如上所述，採用的是新的NCP1379准諧振反激轉換控制器或NCP1252固定頻率反激控制器。其中，NCP1379最大功率達70 W(32吋設計為50 W)，最多提供3路輸出電壓能力(與32吋相當)，最大輸出電流為4 A。NCP1379提供可變頻率模式，用於 超低待機能耗模式，在寬功率範圍內保持高效能。NCP1252提供50 kHz的固定頻率PWM，支持自然的CCM，為多路輸出方案改善 電流因數及變壓器耦合/交叉穩壓。

而在待機電源方面，有兩種方案，一種是專用ECO待機開關電源，採用整合高壓開關穩壓器NCP1053A，非常適合最大功率小於5 W的小型專用待機電視微處理器，提供低於90 mW的極低待機能耗。此元件帶磁滯模式，提升ECO性能，開關頻率及IC功率消耗更低；低頻模式支持DCM模式，降低開關損耗；電流受限，減少可能的噪音問題。另一種方案是採用待機繼電器，由電視機微處理器直接 控制(待機/導通)，並提供可選的ECO“導通/關閉開關”，在230 Vac條件下空載輸入能耗低於20 mW。

3) 46吋液晶電視參電源考背光方案

46吋液晶電視參考電源適合任意類型的背光方案，包括單獨及專用的背光方案。例如，提供高壓LIPS用於CCFL/EEFL背光，其 中採用2個高端驅動器NCP5111及Microsemi背光控制 器。也可採用新的NCP1397准諧振反激轉換器或CAT4026側光式LED驅動器(詳見後文)，提供高直流輸出電壓半橋LLC，用於LED背光驅動器。還可採用 已獲市場證明的NCP1392/NCP1392控制器，用於 傳統的24 V逆變器方案，為CCFL背光供電。而為了適應等離子電視(PDP)應用，也可採用NCP1397控制器，並增 加降壓或升壓轉換器。

其中，在CCFL/EEFL背光的46吋LIPS逆變器方面，所採用的安森美半導體NCP5111高端驅動器能夠提升效能及減小全橋500 V功率MOSFET的尺寸，且在修改高壓變壓 器設計條件下，電路板上高度低於13 mm，從而支援低厚度設計。

圖4：安森美半導體46吋側光式液晶電視背光方案(見黃色背景部分)

而在LED背光方面，市場上常見的背光單元包括側光式及直下式兩種類型，各有其優勢和不足；但相對而言，側光式LED背光提供高於90%的效能，在市場上備受 歡迎。而在46吋電源參考的側光式LED背光單元方面，可以採用的安森美半導體關鍵IC包括帶高端驅動器的NCP1397初級側控制器，以及新的6通道線性LED驅動器控制器CAT4026，適合超薄液晶電視設計(電路板上高度低於8 mm，總高度低於12.5 mm)，參見圖4。

其中， NCP1397作為LLC段控制器，在背光應用中提供眾多 優勢，如不需要驅動器變壓器，帶來成本及安裝優勢；又如簡單應用跳周期模式，適合調光所需；以及簡單應用過渡保護，幫助節 省成本 等。故NCP1397是高性價比及高安全性的方案。

另一方面，市場上現有的6通道側光式LED驅動器背光方案中，各通道均含專用驅動器IC、電感型DC-DC升壓轉換器及開關；相較而言，安森美半導體的CAT4026作為多通道LED線性驅動器，以單顆IC支持6通道，且易於分級為多達12個或18個通道(相應採用2個或3個控制器)，是一種高性價比的方案，目 標效能高於90%，典型效能達94%。此外，此驅動器還提供正向電壓監測功能，可以限制總體功率耗散；還能應用LED開路及過多LED短路等不同LED串故障。 

總結

本文分析了液晶電視的市場及技術發展趨勢，介紹了安森美半導體完整的液晶電視電源方案，包括用於32吋且可擴展支持26到42吋的傳統及高壓LIPS液晶電視的電源參考設計，適合任何背光型的46吋且可擴展到40到55吋應用的電源參考設計，以及46吋側光式LED背光電源方案。這些參 考設計具有高效能、高靈活性等優勢，適合纖薄及超薄的液晶電視設計，並提供極大的協同優勢，便於復用方案，幫助客戶加速設計進程，加快產品上市。

參考資料：

1、《液晶電視AC-DC電源架搆及LED背光》，www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/LCD%20-%20AC-DC%20LCD%20TV%20Power%20Architecture%20-%20bilingual.rev1.pdf，安森美半導體

2、《180 W高壓LIPS液晶電視電源GreenPoint®參考設計》，www.onsemi.com/pub/Collateral/TND360-D.PDF，安森美半導體