消費類電子產(chǎn)品中的電源設(shè)計總是給外型、成本以及效率指標(biāo)的實現(xiàn)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。電視市場就是一個很好的例子。它正在經(jīng)歷從臃腫的，基于CRT的解決方案向使用液晶顯示器（LCD）和等離子顯示器的平板電視的巨大轉(zhuǎn)變。目前LCD主宰平板電視市場，其2008年的預(yù)期銷售量將超過1億臺。與此同時，內(nèi)容已經(jīng)從模擬轉(zhuǎn)變到數(shù)字制式，且新功能也急劇增多，比如用于畫中畫功能的多調(diào)諧器、全高清畫質(zhì)（1080p）、增強(qiáng)型音頻，甚至是因特網(wǎng)訪問。

此外，CRT所存在的屏幕尺寸限制問題將不復(fù)存在。目前，32英寸的寬屏電視最受歡迎，40～42英寸的電視緊隨其后。雖然采用新技術(shù)促進(jìn)了銷售量的增長并改善了電視用戶的觀看體驗，但是它也造成了功耗的顯著增加。

節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)
在歷史上，用于消費類電子產(chǎn)品的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，比如美國能源之星和歐盟生態(tài)標(biāo)簽，主要關(guān)注的是靜態(tài)功耗的影響。但是，隨著向平板電視的轉(zhuǎn)變，人們需要關(guān)心的問題擴(kuò)展到了工作（活動模式）功耗。

實際測試表明，42英寸平板電視的功耗在180～500W之間，具體數(shù)值與技術(shù)（LCD或等離子顯示），特性集以及設(shè)計選擇有關(guān)。比較而言，29英寸CRT電視的功耗大約是100W。

顯然，增加的功耗中，一部分直接與屏幕尺寸的增加有關(guān)，但這并不是唯一的原因。例如，LCD電視顯示屏需要背光子系統(tǒng)；這部分功耗不容忽視而且直接與屏幕尺寸有關(guān)。平均功率的增加，再加上游戲、收看音樂節(jié)目、網(wǎng)頁瀏覽以及家庭影院等活動造成的使用小時數(shù)的增多，增加了家庭用電量。

規(guī)范及政府機(jī)構(gòu)正在著手應(yīng)對這種轉(zhuǎn)變。用于電視的能源之星標(biāo)準(zhǔn)剛經(jīng)過修訂并推出了3.0版本（自2008年11月啟用），它將包括工作功率限制。這些限制是基于屏幕面積和分辨率（高清晰度或標(biāo)準(zhǔn)清晰度）的，與顯示技術(shù)（LCD、等離子或背投）無關(guān)。
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計算功率限制
根據(jù)屏幕尺寸和分辨率，有多種算法可以計算功率限制。例如，對屏幕面積在680～1068平方英寸（4387～6890cm2）范圍內(nèi)的高清電視而言，公式如下：

Pmax=(0.240×面積+27)W

注意：面積的單位是平方英寸。

因此，32英寸高清電視的工作功率限制是120W，而42英寸高清電視的限制則是208W。這些限制是基于對多家廠商的多種產(chǎn)品的實際測試而制定的。在測試樣本中，有27.4%通過了目標(biāo)的工作和靜態(tài)功耗要求。靜態(tài)功耗要求保持不變：自2005年7月以來就一直是最大值1W的限制。

用于32英寸LCD電視的典型電源（見圖1）產(chǎn)生幾種電壓軌來為各種系統(tǒng)模塊供電，比如音頻，背光和信號處理模塊。主電源并不提供所需的所有電壓值，相反，各種低電壓軌是由本地線性和DC/DC變換器提供的。

圖1 常見的32英寸LCD電視開關(guān)電源

在信號處理板上可能有5個或更多個線性或低壓差穩(wěn)壓器，此外還有幾個降壓變換器用于為深亞微米數(shù)字信號處理模塊產(chǎn)生低電壓電源軌。如圖所示，廠商使用支持90～265V交流電壓的統(tǒng)一供電電源的做法相當(dāng)普遍。這種做法，使得根據(jù)電視尺寸對不同地區(qū)一系列模塊使用單電壓設(shè)計成為可能，簡化了物流并降低了開發(fā)成本。

如果LCD電視面向全球市場且功率超過75W，那么這種電視必須符合歐洲用于降低諧波的標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-2。在這種情況下，需要使用工作功率因數(shù)控制級。
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背光功率
對26英寸以上的電視而言，背光是功耗最大的部分。24V電壓軌為逆變器級供電，而后者則驅(qū)動背光冷陰極熒光燈（CCFL）。逆變器將24V直流電壓轉(zhuǎn)換為高電壓、低電流的交流信號，用于啟動并驅(qū)動這些熒光燈。

2個主逆變器單元的結(jié)構(gòu)很常見：一個用于為背光逆變器供電，而另一個用于控制音頻/視頻以及信號處理。在歷史上，開關(guān)電源級的功率電平是根據(jù)單開關(guān)準(zhǔn)諧振（QR）或固定頻率脈寬調(diào)制（PWM）反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來制定的。根據(jù)電視的特性集以及對12V和5V電壓軌功率要求的不同，電路中可能存在專用的開關(guān)電源用于提供靜態(tài)功率以及滿足1W的靜態(tài)功率限制。

實際的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
隨著屏幕面積的增加，24V直流電壓軌所需的功率將繼續(xù)增加，直至無法再使用反激式拓?fù)鋪韺崿F(xiàn)開關(guān)電源。因此，許多功率較大的拓?fù)洌ò霕螂p電感加單電容（LLC）拓?fù)洌急豢紤]用于在緊湊的空間內(nèi)以低電磁干擾來實現(xiàn)高效率運轉(zhuǎn)。

半橋LLC拓?fù)浔豢醋饕环N串聯(lián)諧振變換器。如圖2所示，LLC指的是電感-電感-電容結(jié)構(gòu)。第1個電感串聯(lián)在電路中，變壓器代表第2個電感，而電容連接在變壓器的輸出端。

圖2 簡單的LLC半橋功率級

這種方法的基本思想是：半橋場效應(yīng)管（FET）是由50%占空比的波形驅(qū)動的，而功率是通過改變頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的。通常，這樣設(shè)計的目的是為了讓開關(guān)頻率超出電路的諧振頻率。

在這個區(qū)域，電流通過開關(guān)對電壓進(jìn)行延遲，因此開關(guān)在零電壓開關(guān)區(qū)域呈開啟狀態(tài)，幾乎消除了電容開關(guān)損耗。因為這是一個諧振式拓?fù)洌运诤軐挼碾妷悍秶鷥?nèi)的效率都很高。

圖3顯示了基于半橋LLC結(jié)構(gòu)的完整電源的示例。在這個示例中，HB-LLC級產(chǎn)生了多路輸出。這種設(shè)計是安森美半導(dǎo)體公司所開發(fā)的一系列Greenpoint參考設(shè)計中的一部分，展示了高效率的電源拓?fù)洹Ｔ谶@個示例中，對115或230V交流主電源而言，在90～220W的范圍內(nèi)，總體效率都大于88%。

圖3 完整的220WLCD電視電源的框圖

除了實現(xiàn)總體效率高之外，這個電源的外形也較小，只有25mm高。對于平板電視而言，電源的高度是很重要的，因為它會影響電視的總厚度。人們對于設(shè)計能夠很容易地掛在墻上的超薄平板電視的興趣正日益增長。這種趨勢對電源提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)，因為體積需要減小，而通過電源的氣流可能會受到更多限制。

設(shè)計高密度、高效率電源的挑戰(zhàn)正推動著電源設(shè)計人員采取創(chuàng)新的電源架構(gòu)來支持這些快速發(fā)展的消費類應(yīng)用。半橋諧振LLC可以滿足平板電視所要求的效率和體積目標(biāo)，同時仍然提供消費類電子產(chǎn)品所需要的成本低廉的解決方案。

隨著新的工作功率標(biāo)準(zhǔn)的出臺，以及消費者逐漸認(rèn)識到轉(zhuǎn)換到大屏幕數(shù)字電視所帶來的能源消耗，對高效節(jié)能方案的關(guān)注將與日俱增。這不僅僅需要轉(zhuǎn)而使用高效的電源方案，而且需要創(chuàng)造新的系統(tǒng)體系以降低信號處理和LCD面板的功耗。