LCD TV 开关电源解决方案

其中，NCP1337，L6566，OB2202 和OB2203 应用在小功率LCDTV 开关电源中，它们的性价比相仿。而ICE2QS02G 不但可应用于小功率场合，还可以应用于中高功率场合，另外从性价比方面看，它也优于其他几种芯片。为此，在准谐振反激式变换器方案中，笔者选用ICE2QS02G 作为控制芯片。

ICE2QS02G 拥有数字降频技术，使得开关频率随着负载的降低而降低，同时在整个负载范围内，控制器能根据负载情况在不同的谷底点导通MOSFET， 使得转换器的开关损耗和传导损耗始终保持平衡， 转换器获得最高运行效率，系统平均效率得到大幅度的提高。此情况下，就可以解决传统的准谐振反激式转换器（仅具备最大频率限制）在自由运行工作时所出现的如下问题：当系统负载在满载范围（50%~70%）时，开关频率将会增大许多，使得设计者必须付出很大的努力来取得成本与优化设计的平衡。此外，ICE2QS02G 还具备多种用户可调的保护功能， 旨在保护系统并使得该IC 适用于不同的应用场合。在故障模式下，例如开环控制回路/过载、输出过压和变压器绕组短路等， 该器件将切换至自动重启模式或栓锁模式。通过采用逐周期峰值电流限制和折返校正等方法，可降低变压器尺寸，优化次级二极管的电流等级，从而提高设计的成本效率。

综上所述，主DC/DC 级采用准谐振反激式转换器以及对应的控制芯片ICE2QS02G 是很好的解决方案。另外，在准谐振反激式转换器中选用高压MOSFET 开关管（例如全新的800 V CoolMOS C3 系列开关管）， 可以降低主传导损耗和MOSFET 的导通损耗，可使效率再提高1%～3%，很好地改善了主DC/DC 级的效率。

5 待机转换器解决方案：

在全新的功耗规范标准下， 要求LCD TV 开关电源待机功耗应低于1 W。在此情况下，输出功率很低甚至为零，系统的输出电流接近于零，MOSFET 和二极管的导通损耗以及铁芯损耗可以忽略， 二次测二极管的关断损耗、MOSFET 的开启损耗也可以忽略， 待机状态下的主要损耗是MOSFET 关断损耗和启动电阻损耗。因此，降低这两方面的损耗是降低待机功耗和设计待机转换器的关键点。目前，设计者的首选解决方案是：设计独立的待机转换器，在待机转换器中采用固定频率反激式拓扑结构及其相应的控制芯片。

在降低启动电阻损耗方面，传统的方法多为降低启动电流同时增大启动电阻， 但实践证明该方法的功效不明显。为此，英飞凌提出了用一个开关电路替代电阻的方法，在启动过程中，启动电路开通，而当IC 被激活后，启动电路关闭。实践证明该方法可消除启动电阻的损耗。英飞凌的CoolSET F3 芯片就集成了这样的电路以降低电源的损耗。

在降低MOSFET 关断损耗方面， 由于MOSFET 关断损耗与开关频率成比例，因而频率越低损耗越小。然而，从开关电源基本原理可知：在正常工作模式下，需要利用高频来减小变压器和滤波器等器件的尺寸， 而在待机模式下，低频率有利于减小损耗。所以在待机转换器解决方案中应选用具有自动降频技术的集成功率IC。在一般的负载范围，IC 工作在高频， 当输出功率下降到某一特定阈值时，IC 将会自动减小开关频率。

　在“自动降频技术”方面，目前较为普遍的有脉冲跳跃模式、突变模式及非导通时间调变等方式。在这些方式中，以英飞凌推出的主动突变模式性能最优越，该模式能在系统结束待机时保持输出调节并为负载波动做好准备。从这方面考虑，再结合设计的复杂程度和成本等因素，待机转换器选择英飞凌最新推出的ICE3BR4765J是很好的解决方案。ICE3BR4765J 具备独有的主动突变模式，加上还应用了Bi-CMOS 生产制程，使产品实现了一个极低的待机功耗，例如可实现在12 W/5 V 的产品上仅有25 mW 的待机功耗。ICE3BR4765J在固定的开关频率上，加入了±4%的频率抖动功能，使整体EMI 水平降低， 从而减小用户对额外的滤波器的要求和生产成本。ICE3BR4765J 内部集成了650 V 的启动单元，大大简化了外围电路的设置，从而降低了系统成本。

综合以上分析，优化的待机转换器方案是：独立设计反激式待机转换器，并采用英飞凌最新推出的集成功率IC 芯片ICE3BR4765J。

基于上述PFC 级、主DC/DC 级和待机转换器的解决方案， 可设计出图3 所示的LCD TV 开关电源解决方案框图。

6 系统性能分析：

在上述电源解决方案的基础上设计出一款LCD TV开关电源，其技术指标如下：1） 输入电压为交流85～265 V；2） 输入频率为47～63 Hz；3） 输入谐波符合EN61000-3-2 标准；4） 正常运行时主DC/DC 级输出为24 V/6 A，12 V/3 A，正常运行时待机输出为5 V/2 A；5） 待机运行在5 V/