隨著(zhù)超薄平板電視的出現，電視機已經(jīng)成為更加重要的家居裝飾物件。與此同時(shí)，不斷增大的屏幕尺寸，以及高清(HD)、逐行掃描、200 Hz刷新等新技術(shù)和最新的三維(3D)技術(shù)，正在助推提供更佳觀(guān)看體驗。增添到新技術(shù)組合中的還有支持因特網(wǎng)內容及服務(wù)的智能電視，使電視成為許多人居家生活的焦點(diǎn)。
這樣一來(lái)，電視性能受到消費者團體和立法者密切關(guān)注就不令人意外了；大屏幕、高性能電子產(chǎn)品以及使用增多，表示平均家許能耗與全球降低二氧化碳排放的需求背道而馳。

更高輸出功率，更低輸入功率
新的“能源之星”電視標準在此前已限制待機能耗的基礎上，更加注重降低電視工作時(shí)的能耗。此標準如今包括根據屏幕尺寸計算的最大允許功率限制，其中屏幕尺寸達50英寸或更大的任何電視的絕對最大功率為80 W。
業(yè)界正在通過(guò)創(chuàng )新來(lái)幫助符合當前及后續的能耗標準。其中一項創(chuàng )新便是發(fā)光二極管(LED)背光，不僅相較于冷陰極熒光燈(CCFL)背光燈提升能效，還支持更纖薄的尺寸。目前市場(chǎng)正在向LED背光高速過(guò)渡，預計到2015年業(yè)界制造的LED背光電視的數量將達傳統CCFL背光電視的10倍。圖1顯示了電視產(chǎn)量趨勢，其中就包括從CCFL到LED背光的過(guò)渡。

圖1. 預測顯示出平板電視從CCFL背光到LED背光高速過(guò)渡
此外，更高能效的簡(jiǎn)化電源設計也正在涌現。這些新設計不僅減小能量損耗，還提供比第一代LED背光液晶電視電源性?xún)r(jià)比更高的方案。圖2顯示了北美地區的電視能耗估計數值，其中顧及了由于屏幕尺寸增大及功能增多導致的能耗增加因素。如圖所示，新的“能源之星”將使此增長(cháng)趨勢逆轉。如果功率半導體、轉換器拓撲結構及背光電路遵循舊的“能源之星”標準進(jìn)行設計，2014年的總能耗將為2008年的2倍。在改進(jìn)電源設計的情況下，我們估計2014年的總能耗將比2008年約低20%。假定一家500兆瓦(MW)火電廠(chǎng)相當于每年3太瓦時(shí)(TWh)的能耗，這就對經(jīng)濟及環(huán)境有極大影響。

圖2. 預計的屏幕尺寸及電視出貨量能能耗的影響

傳統電視電源
圖3顯示了當前LED背光液晶電視典型電源的原理。半橋諧振LLC轉換器產(chǎn)生24 V及12 V直流電壓軌，為音頻及處理器子系統等不同的電源域供電。LED的供電電壓源自經(jīng)過(guò)電壓轉換后得來(lái)的24 V直流供電電壓，此電壓也為電視音頻子系統供電。

圖3. 當前典型的液晶電視電源策略
LED背光陣列驅動(dòng)電路中總計包含4條電源段；它們的累積能耗會(huì )將背光電源總能耗降至低于65%。與之類(lèi)似的是，需要3條電源段來(lái)為音頻及處理子系統供電，假定每個(gè)電源段的能效為典型能效等級，總能效就約為70%。此圖中還包括傳統電視電源中常見(jiàn)的專(zhuān)用待機電源，此電源會(huì )進(jìn)一步增加能量損耗及物料單(BOM)成本。

下一代電源設計
多種新的電源方案正在涌現，旨在幫助設計人員提升包括從24英寸至46英寸甚至更大尺寸的寬范圍標準屏幕尺寸LED背光電視的能效。某些關(guān)鍵創(chuàng )新充分利用提供高能效轉換及控制的新器件技術(shù)的優(yōu)勢，使電源設計人員能夠省去專(zhuān)用待機電源等電路，簡(jiǎn)化或省去LED背光升壓轉換器，因而節省能耗及物料單成本。
26英寸屏幕大小級別的典型電視額定功率足夠低，不要求使用功率因數校正(PFC)。使用諸如安森美半導體NCP1236這樣控制器的單反激轉換器可以用于為背光及音頻和信號處理子系統供電�？梢�?xún)H使用5 V和24 V輸出來(lái)為這些子系統供電。NCP1236能夠以5 V電壓、高達4 A電流為電視的信號處理電路供電，同時(shí)提供24 V電壓來(lái)驅動(dòng)0WRMS/8Ω半橋音頻放大器及背光驅動(dòng)器。此器件包含高壓?jiǎn)��?dòng)電路，可以用于不要求有源X2電容放電的成本敏感型應用。
對于小型背光陣列而言，升壓至約40 V的相對較低升壓電壓就足夠了，然后設計就能使用集成升壓轉換器和驅動(dòng)器。
下一代設計中也正在消除傳統專(zhuān)用待機電源。取而代之的是使用像NCP4354/4這樣的次級端關(guān)閉模式控制器來(lái)檢測空載狀況，控制是否進(jìn)入低能耗模式，并以更低的電壓為待機低壓降(LDO)穩壓器供電。這種方法在結合使用NCP1246反激控制器時(shí)，將待機能耗降至低于75 mW，并將空載能耗降至低于30 mW；而NCP1246帶有內置自供電功能，支持在從待機模式喚醒時(shí)控制啟動(dòng)電流。這兩款器件通過(guò)用于反饋網(wǎng)絡(luò )的同一個(gè)光耦來(lái)相互通信，因此不要求額外電路。此外，NCP1246包含專(zhuān)用關(guān)閉模式，如果需要的話(huà)，能與NCP4353/4一起使用，由NCP4353/4通知NCP1246進(jìn)入休眠模式。這兩款器件結合在一起，能夠將空載輸入能耗降低至優(yōu)于10 mW的性能。NCP1246的另一項特性是有源X2電容放電功能，此功能在檢測到設備已從交流電源撥除后觸發(fā)電容放電。在許多消費類(lèi)電子應用中，這是一種有效的安全特性。
對于要求較大背光陣列并因此要求更高LED供電電壓的37至42英寸電視而言，使用專(zhuān)用背光電源方法的能效會(huì )比提升較低直流電壓方法更高。諸如NCP1379這樣的準諧振控制器為像CAT4024這樣的一系列線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)器供電是一種有效的方案，使輸出電壓變化能夠跟隨LED因老化及發(fā)熱而產(chǎn)生的要求。不帶PFC的反激電源能夠支持從90至264 Vac的寬輸入電源電壓范圍。
最后，在更高功率的應用中，如屏幕尺寸高達46英寸的現有應用通常要求的95至120 W電源中，要求使用PFC。安森美半導體的NCP1611 PFC控制器采用電流控制頻率反走(CCFF)模式工作。在大電流時(shí)，它工作在標準臨界導電模式(CrM)，能夠減小變壓器次級線(xiàn)圈的尺寸，并提供跟隨升壓特性，增強音頻/處理及背光電源轉換器的輸出能力。在輕載時(shí)，定時(shí)器啟用，根據電流需求控制下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始前的死區時(shí)間。與CrM模式不同的是，在負載下降時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率也下降，進(jìn)而減小開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)頻率可以鉗位至約高于20 kHz，消除CrM設計中通�？梢月�(tīng)到的可聽(tīng)噪聲。這兩種模式結合在一起，在輕載時(shí)提升能效約10%，是一種更優(yōu)的設計。
圖4顯示的是結合這些增強特性的簡(jiǎn)化電源設計的示意圖。使用NCP1379及CAT4204的專(zhuān)用背光電源替代LED升壓轉換器，沒(méi)有單獨待機電源，而NCP1236/46同時(shí)為音頻及處理子系統供電。如果要求的話(huà)，可以增加NCP1611 PFC控制器。最終設計的能效更高，因此省去了多段式電源轉換，且因省去一些元器件而使尺寸更小。這種方法支持以類(lèi)似的電源方案更快地開(kāi)發(fā)更強固的設計，同時(shí)配合寬范圍的電視屏幕尺寸及功率要求。