2010年是大尺寸LED背光源發(fā)展的重要一年，LED背光源超薄、節(jié)能環(huán)保、高色彩品質(zhì)的顯示優(yōu)點已經(jīng)成為推動背光源發(fā)展的強勁動力。根據(jù)研究機構(gòu)的預測數(shù)據(jù)，2010年，全球LED液晶電視銷量將達到3200萬臺，占全部液晶電視比重約19%；2011年采用LED背光大尺寸面板出貨比率將達到56%，傳統(tǒng)背光面板的出貨量將下滑至44%；到2015年，LED面板出貨滲透率將達到78%。在中國平板市場上，LED將在近兩年全面超越CCFL普通液晶電視。

安森美(OnSemi)半導體電源及便攜產(chǎn)品全球銷售及營銷高級總監(jiān)鄭兆雄表示，傳統(tǒng)液晶電視采用冷陰極熒光燈(CCFL)背光，一般是將PFC電壓經(jīng)過24 V轉(zhuǎn)換(傳統(tǒng)電源)或不經(jīng)過24 V轉(zhuǎn)換(LIPS電源)后升壓至超過1,000 V甚至2,000 V的交流高壓來驅(qū)動呈條型或U型的CCFL燈管；而LED背光液晶電視采用若干條LED光條，主要以側(cè)光式或背光式方案來背光，因此電源管理的一項重要要求就是提供高能效；另外，以電視機為例，由于LED背光液晶電視以超薄外型為重要賣點，故其電源管理方案要具備低高度以配合纖薄設(shè)計，同時還要顧及散熱、降低電磁干擾、不同通道亮度匹配、調(diào)光及故障診斷和保護等問題。

“如上所述，這些條件要求半導體器件和解決方案提供高能效，采用更小巧(特別是低高度)的元器件來配合更纖薄設(shè)計，同時顧及改善散熱、降低電磁干擾、提供高亮度匹配度(以提供亮度一致的背光)、調(diào)光、診斷和保護等。”鄭兆雄補充說。

目前，安森美可同時提供側(cè)光式和直下式LED背光方案。以側(cè)光式方案為例，安森美半導體提供高性價比的多通道線性LED側(cè)光方案，這方案在半橋轉(zhuǎn)換段采用NCP1397初級側(cè)控制器和500 V高壓MOSFET NDF05N50，同時采用6通道線性LED驅(qū)動器CAT4026。CAT4026的目標能效高于90%，典型能效達94%，提供<±2%的極佳電流匹配精度及<1%的400 Hz PWM調(diào)光范圍，并采用外部功率雙極結(jié)晶體管來提供散熱，更好地處理散熱問題。

除了基于NCP1397、NDF05N50和CAT4026的線性側(cè)光式方案，安森美半導體還提供包括基于NCP1397、NDF05N50和NCP1034的直下式降壓驅(qū)動方案。NCP1034采用高達500 kHz的可編程開關(guān)頻率驅(qū)動一對外部N溝道MOSFET，能夠靈活地調(diào)節(jié)集成電路(IC)的工作，符合系統(tǒng)級要求。另外，使用內(nèi)部1.25 V參考電壓便能對輸出電壓精密穩(wěn)壓，用于低壓應用。這器件的預防電氣故障的保護特性，如欠壓鎖定和斷續(xù)(hiccup)電流限制，在發(fā)生故障事件時提供所須的系統(tǒng)級安全性。優(yōu)勢包括驅(qū)動高能效場效應管(FET)及為1顆或多顆器件提供固定頻率。

值得一提的是，安森美半導體為LED背光液晶電視提供完整方案，除了側(cè)光式或直下式背光方案外，還包括功率因數(shù)校正(PFC)、待機開關(guān)電源以及相關(guān)的整流器、運算放大器、MOSFET及分立器件等，為客戶提供一站式方案選擇。

凌力爾特(Linear)公司電源產(chǎn)品產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong認為，傳統(tǒng)LCD HDTV采用CCFL燈管作為背光源，除了所能提供的對比度比僅在450cd/m2~650cd/m2之間外，最主要的問題還在于“不能夠完全關(guān)斷 CCFL背光源或?qū)ζ溥M行局部調(diào)光”。也就是說，目前這一代LCD HDTV是無法獲得真正的“黑色”的，而且所有彩色的動態(tài)范圍均較低。

與此相反，當采用 HB LED背光照明時，一個能夠以背面照明“LED群”來進行局部調(diào)光或關(guān)斷操作的LED陣列(對于46英寸顯示器而言，LED的數(shù)目多達1,600 個)提供了幾乎比CCFL設(shè)計高出一個數(shù)量級的對比度比(>4,000cd/m2)。此外，通過調(diào)整背光照明LED群的亮度，還能復制更多的中間色調(diào)，從而使得圖像更加栩栩如生。

“另一個好處是能夠在局部位置將LED完全關(guān)斷，從而減少運動模糊。通過在幀與幀之間將LED完全關(guān)斷，由快速運動物體所引起的圖像模糊實際上將被消除，因此，LED的快速響應速率是至關(guān)重要的。”Tony說。

他再次強調(diào)了驅(qū)動IC對于LED產(chǎn)品的可靠性和壽命等性能的重要性。認為除了使方案更加纖巧、緊湊和扁平外，驅(qū)動IC還在高開關(guān)頻率條件下運作，在基于電感器的DC/DC開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)中，這些高開關(guān)頻率可減低電感器和輸出電容器的數(shù)值、尺寸和成本。此外，在某些場合中，驅(qū)動IC還能夠?qū)崿F(xiàn)肖特基二極管和升壓二極管的片內(nèi)集成，從而減少外部元件的數(shù)目。這反過來又降低了設(shè)計復雜性，并縮減解決方案的外形尺寸和成本。

對于>100W的LED照明應用來說，Tony表示，LED驅(qū)動器電路的選擇在很大程度上取決于輸入電壓范圍、LED 串本身的累積電壓降、以及足以驅(qū)動LED所需的電流。這導致了多種不同的可行LED驅(qū)動器拓撲結(jié)構(gòu)，例如：降壓型、升壓型、降壓-升壓型和SEPIC型。其中，標準降壓型轉(zhuǎn)換器是最簡單和最容易實現(xiàn)的方案，升壓型和降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器次之，而SEPIC型轉(zhuǎn)換器則最難實現(xiàn)，這是因為它采用了復雜的磁性設(shè)計原理，而且需要設(shè)計者擁有高程度的開關(guān)模式電源設(shè)計專長。“無論是何種拓撲結(jié)構(gòu)，Linear都有針對性地提供了一種優(yōu)化的LED驅(qū)動器解決方案。”

TI半導體事業(yè)部高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務拓展經(jīng)理劉學超強調(diào)說，LED TV在節(jié)能、環(huán)保、高壽命、色域廣、易于超薄化等方面所具備的優(yōu)勢是毋庸置疑的。但目前看來，LED作為半導體發(fā)光二極管成本仍然較高，和采用CCFL的電視相比，其成本比傳統(tǒng)LCD TV高出20%~50%，特別是直下式背光LED，成本遠遠高于傳統(tǒng)LCD TV；另一方面，無論采用直下式或是側(cè)光式技術(shù)，各廠商都希望能擁有動態(tài)PWM調(diào)光，也都需要解決效率和成本的瓶頸。同時，目前LED背光面板方案各不相同，如何使LED驅(qū)動適用于不同面板，提高兼容性，也是值得思索的問題。

以TI具有集成智能熱控制器的8通道LED驅(qū)動器控制器TLC5960為例，劉學超認為，“4組裕量電壓監(jiān)控反饋(HVM)與FET控制器”和“穩(wěn)健性、全面的系統(tǒng)診斷功能、LED/FET開路與FET短路保護”是該產(chǎn)品最大的優(yōu)勢所在。 此外，TI還有針對LED TV主板電源和背光電源150W LIPS的方案，其拓撲結(jié)構(gòu)包括UCC28051(TM PFC)、UCC25600(LLC 諧振半橋)、UCC28610(待機及系統(tǒng)電源)、TPS40210(DC/DC Boost變換)和TLC5960(8ch LED恒流驅(qū)動)，完全能滿足待機和工作功耗要求。[!--empirenews.page--]

飛兆(Fairchild)日前也公布了一款專門針對LED TV開發(fā)的整體電源和背光照明解決方案FSFR1700L。根據(jù)測試結(jié)果，相比普通CCFL解決方案所需的180W功率，新方案的功率可以降到110W以下。新設(shè)計具有高性能功率因數(shù)校正(PFC)、高效DC/DC、電流平衡和系統(tǒng)保護等特性。據(jù)稱是“當今市場上首個由半導體廠商提供的全合一(all-in-one)(從AC/DC到LED背光照明)解決方案之一，是32至55英寸液晶電視的理想選擇。”

作者：邵樂峰

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