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随着科技的进步和人们对高品质生活的追求,液晶电视(LCD TV)的前景十分广阔,并不断地朝着超轻、超薄、超大尺寸的方向发展。目前,液晶面板主要采用冷阴极荧光灯(CCFL)作为其背光源,CCFL的驱动电源是液晶电视重要的组成部分,直接关系到电视的显示效果。传统的背光驱动电源由于体积庞大、效率偏低,已不符合液晶电视的发展趋势,因此有必要研制新型的超轻、超薄、高效率的背光驱动电源。
传统的背光驱动电源采用输入整流与功率因数校正(AC/DC PFC)、DC/DC降压、DC/AC逆变三级结构形式,AC/DC PFC输出的400V直流电压需通过DC/DC降压级降压到24V或12V,然后再通过DC/AC逆变级变换成CCFL所需的高频高压。采用DC/DC降压级不但降低了效率,而且增加了体积和控制复杂程度。本文提出一种新型基于LIPS(LCD Integrated Power Supply)结构的方案,该方案采用两级结构,DC/AC逆变级的输入直接与AC/DC PFC的输出相连,省略了DC/DC降压级,同时采用单个逆变器驱动多根灯管的方法,简化了设计,减小了体积,降低了控制复杂程度,提高了效率。
本文首先介绍了CCFL的工作特性,比较了CCFL驱动电路常用拓扑结构的优缺点,指出了串联谐振并联负载(SRPL)和串联谐振串并联负载(SRSPL)两种谐振网络适合作为CCFL的驱动电路。
其次,阐述了LIPS方案的结构形式,选择了半桥SRPL拓扑作为DC/AC逆变级的主电路,并分析了其工作原理。分析了多灯管均流的必要性和原理,本文采用平衡变压器均流方式,该方式能取得理想的均流效果,且结构简单,便于制造。
然后,为了验证采用半桥SRPL拓扑的LIPS方案的可行性,设计了一款以CCFL专用驱动控制芯片UBA2071为控制核心的46英寸液晶电视背光驱动电源,该电源可驱动24根CCFL灯管,整机厚度仅为10mm。给出了主变压器、谐振网络、控制电路和保护电路的参数的设计。
最后,利用Simetrix软件对样机进行了仿真,仿真结果表明谐振电流为正弦波,输出电压能满足CCFL对电压的要求。最后实验表明电路实现了开关管的软开关,实现了调光、过电压保护、过电流保护等功能,验证了LIPS方案在液晶电视背光驱动电源中应用是可行的。该样机达到了业界领先水平。