恩智浦创新的液晶电视一体化电源及背光方案

恩智浦创新的液晶电视一体化电源及背光方案－过去,现在和未来发展方向刘晟[e-mail]应用工程师多重市场半导体,中国区事业总部恩智浦半导体PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL提纲1.恩智浦公司简介2.过去的LCD背光方案。3.目前热门的高压逆变器方案4.采用高亮度LED做的背光方案。5.总结PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL恩智浦半导体2006年成立（前身为飞利浦旗下的一个业务部门）拥有五十多年的半导体经验位居全球十强2006年营业额达49.6亿欧元全球总部：荷兰爱因霍芬主要产品领域：手机及个人移动通信、家庭娱乐、汽车电子及智能识别、多重市场半导体拥有恩智浦软件：一家完全独立的软件解决方案公司PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL强大的研发机构6700名工程师其中约500名工程师来自飞利浦研究部以及应用科技部，确保了恩智浦未来的研发能力2006年对研发的投入达到9亿9千5百万欧元拥有25,000多项专利超过24个研发中心遍布全球PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL区域营收:大中国区：35%亚洲其它区域：31%欧洲：25%北美9%员工数:在全球20多个国家员工总数约37,000名生产基地:全球有10座晶圆厂以及8个测试与组装基地真正的全球化公司PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL前言液晶电视的背光驱动是一个热门的话题，传统的方法是通过AC/DC转换器给出一个较低的电压，再通过DC/AC逆变器点亮CCFL灯。这种方法存在成本高/效率低的问题。针对该问题，恩智浦推出两种不同的方案：１．采用高压逆变器来点亮CCFL灯2.采用恩智浦创新的LED背光驱动方案PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL恩智浦高压逆变器解决方案PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL•传统的/成熟的设计•通过DC/DC变压器满足安全要求•逆变器效率低，因为低的直流输入电压•随着功率增大主变压器及整流部分发热问题凸现3段式12/24VDC输入DC-AC逆变器(中/低功率背光)12V,5V,3.3VMainDC/DC(Fly-backorResonant)Cb1L1L2LnCb2Cbn经典的LCD-TV电源架构UBA2072与外线隔离TEA1750TEA1613TEA1552TEA161012/24VDC/AC(Active)PFCACPL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL新的一体化电源系统架构2段式400VDC输入DC/AC逆变器(高功率背光）.高效率.尺寸小.热设计容易PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL详细框图电路简洁,元件数少PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALTEA1750优点1.TEA1750集成了PFC和flyback部分,应用电路简洁.2.低负载或无负载时,PFC部分工作在Burst模式,PWM工作在cycleskipping.3.准谐振工作模式4.宽的Vcc(38V)电源电压.5.flyback部分运行在谷底开关方式6.PFC部分具有环路补偿,瞬态响应好.7.软启动(flyback),软启动/软停止(PFC)8.Flyback部分具有增强的OVP,PFC部分无需另外的OVP电路.更多的信息及设计指南请访问:逆变器ICUBA207x系列芯片介绍全桥:UBA2072→用于低压场合(30V).定频,相移控制.UBA2074→低压&高压皆可(全桥，供电电压可到550V)UBA2074A→同UBA2074,取消了硬开关检测。半桥:UBA2071→半桥，供电电压可到550V→可以单独工作或主从模式工作(与UBA2073一起)UBA2073→高压电平转换器(电压可到550V)用于驱动外部功率开关→在隔离式的主从结构中用作MOSFET驱动PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL全桥逆变ICUBA2074•定频工作•灯电流由占空比控制(占空比由两个半桥移相控制来设置）PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALＵＢＡ２０７4特点１）ＵＢＡ２０７4具有很宽的输入电压范围，昀高到550V。２）全桥，定频相移控制，可以同步多个INVERTER到一个单一的工作频率。３）具有非常完备的保护功能，比如过压保护，过流保护，灯管短路及开路保护，飞弧检测，2K欧接触电流检测等，并且保护电路非常简单。４）支持两种调光模式，模拟及数字调光。５）ＵＢＡ２０74是一颗高度集成的ＩＣ，集成了电平平移电路，启动二极管等PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALVAVBVA-VBVAVBVA-VBVAVBVA-VBduty-cycle=0.5duty-cycle=1.0duty-cycle=0.0全桥逆变ICUBA2074通过两个半桥的相移控制，来调节灯电流，（占空比控制)VDCVARLOADbridgepartAVBbridgepartBPL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2074在高压逆变器中的应用PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL•同UBA2073一起支持高压主/从工作•非常宽的逆变器输入电压(10V~550V)•可调的昀大故障定时时间•集成电平移位器•集成自举二级管•过压控制电路•输出短路和开路保护•硬开关控制电路•灯开路和短路保护•飞弧保护•Power-down模式•支持两种调光模式，模拟及数字调光•集成PWM发生器具有SOP-24andSSOP-24两种封装介绍UBA2071/UBA2073UBA2071特点PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍UBA2071内部框图PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍UBA2071:基本的半桥电路•VLOAD在+0.5VHV到–0.5VHV之间•在UBA2071半桥结构中占空比固定为d=0.5PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍UBA2073产品特点与方框图•通讯脚用作与UBA2071(主IC)进行时钟和硬开关信息交换•非常宽的逆变器工作电压(昀高到550VDC)•集成高压电平移位器•集成自举二级管•硬开关检测PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALIntroductiontoUBA2071/UBA2073Theoutputofthedriversfollowtheclocksignalprovidedbythecommpin:时钟上升沿Æ高边驱动=on,低边驱动=off时钟下升沿Æ高边驱动=off,低边驱动=onUBA2073–commpinPL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍UBA2071,UBA2073–UBA2071,UBA2073–主/从工作对于特别长的CCFL灯，或者EEFL灯管，就需要用到这种主从工作模式.对于低压驱动的INVERTER，位于从端的UBA2073仅仅是一个MOSFET的驱动器，不需要硬开关检测而对于高压驱动的INVERTER，位于从端的UBA2073必须要硬开关检测，由于ZVS是必须的。.UBA2071(主)andUBA2073(从)有一个通讯脚:–提供使能/时钟信号(主Æ从)–提供硬开关/电容模式信息(从Æ主)PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍UBA2071,UBA2073–主/从工作•UBA2073的变压器的输出的相位刚好同UBA2071的变压器的输出是反相的Æ见变压器同相点•Comm脚:Q1andQ3同步开关,同样Q2andQ4同步开关CCFL/EEFLC0C0UBA2071UBA2073commcommVHVGHGHGLGLQ2Q1Q4Q3PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍启动•在fMAX开始启动•频率开始下降•在fIGN点亮灯管•“寻找”f稳流(=fOP)•昀大频率范围:fMIN=f=fMAXPL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073介绍调光在调光时，IC会从工作频率Fop跳到Fmax，然后重新重复点灯的过程PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2071/UBA2073在隔离式的逆变器中应用(UBA2071在‘热边’用作控制器/驱动器)‘蓝色GND’与‘红色GND’是不联通的!过压感应：经逆变变压器的辅助绕组来实现逆变变压器的副边与原边隔离通过隔离的灯流变压器实现电流反馈隔离的控制接口PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALIsolatedinverterswithUBA2071/UBA2073(UBA2071与UBA2073在‘热边’,CCFL在‘冷边’)‘蓝色GND’与‘红色GND’是不联通的!PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIALUBA2074andUBA2071主要的不同点UBA2074•全桥拓扑•定频工作(移相控制,0≤d≤1)•通过移相控制来调光•无COMM脚;多个ICs通过sync脚同步工作UBA2071•半桥拓扑¾半桥输出电压是全桥的一半•变频工作(频率控制,d=0.5)•通过频率变化来调光•容易建立主/从结构工作(COMMpin);多个ICs不能同步工作PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL基于PCA9635LCD背光解决方案PL-Bipolar,EricZHENG,May,10,2007CONFIDENTIAL智能的I2CLED控制器I²CBusPCA9533PWMPWMOscOscPCA9533PWM1PWM125MHzOsc25MHzOscPCA963XPWM2PWM2PWMnPWMnGlobalPWMGlobalPWMSub1addrSub1addrSub2addr.Sub2addr.Sub3addrSub3addrGroupaddr.Groupaddr.1MHzHWAddrpinOEaddraddr•PCA96338-pin=noHWpin•PCA963310-pin=2HWpins•PCA963316-pin=7HWpinsI²CBusPCA9533PWMPWMOscOscPCA9533PWM1PWM1160HzOsc160HzOscPCA953XPWM2PWM2400kHzHWAddrpin::::I²CBusPCA9533PWMPWMOscOscPCA9533PWM1PWM140HzOsc40HzOscPCA955XPWM2PWM2400kHzHWAddr