液晶电视背光照明的升压转换:解决效率和稳定性两方面的挑战

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效率与精确输出电压结合的必要性
在一般的背光系统中,12V的输入电压在输出端被抬高到60V,且,在3D显示模式下,峰值输出电流能达到3A,这意味着:Iin > 3A*60V/12V = 15A


完全集成的升压转换IC不足以承受这么高的电流,所以需要使用外部元件:N沟道MOSFET(图1中的S1)以及一个二极管(图1中的S2)。

所以,这种应用的控制器的设计必须满足以下几个要求:
• 大电流驱动外部MOSFET的能力。
• 保证印刷电路板(PCB)上的高峰电流不会影响芯片正常功能的发挥。
• 确保供电的交流稳定性。


为了实现高效能,我们必须找出损耗的根源,并将其降至最低。整体来看,电源中大部分的损耗在于外部元件。为了避免损耗扩大,印刷电路板的布线必须要非常仔细,以便尽可能降低寄生感抗和寄生阻抗。我们需要特别注意电流路径上的寄生电感:感值越低,开关过程中的电压尖峰也就越低。高品质低损耗元件与优秀的电路板布线的结合将能极大地提升供电效率。

另外,在驱动N沟道MOSFET过程中的功率损失也是造成损耗的一个重要原因。针此,我们可以通过降低驱动电压来降低损耗。可是,通过降低驱动电压获得的节能又会被随之而来的因MOSFET导通阻抗增大而增大的MOSFET传导损耗抵消掉。

综上所述,电视对功耗的严格限制要求电源电路必须十分高效。此外,如今电视对画质的苛求要求电源做出快速精确的负载调制,特别是从零载到满载快速变化的负载情形。此时,即使峰值电流由大量输出电容提供,控制器仍需快速做出反应以确保输出电压下掉最小。另外,在整个宽负载电流范围内,电源供应必须十分稳定。

实现高效精确调节的应用实例
通过在良好布局的电路板设计中使用专业的升压控制器以及高品质模拟外部器件可以满足LED电视背光应用的严苛需求,尤其是大屏幕电视和3D电视。

奥地利微电子公司的AS1390(见图2)就是这样的产品,它是一个大功率升压控制器,可以支持10V到30V的输入电压以及30V到90V的输出电压。(这颗芯片还包括一个5V的降压转换器)。12V输入电压60V输出电压条件下的最大负载电流为3A。

 

夜光2
图2:奥地利微电子公司AS1390B升压控制器标准应用电路

这颗芯片的一些特点使其适用于高功率电视背光驱动。其线性稳压器(图2中的VDDM )可做到降低驱动电压从而来降低开关损耗。它的输出电压可以被设置为9V、11V、13V或者15V。为MOS选择适宜的导通阻抗和栅极驱动电压,将能大大提高其工作效率。选择较低的VDDM还能降低开关过程中因PCB寄生感抗引起的电压尖峰。