《電子技術應用》
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使用高壓背光逆變器改善液晶電視性能
Wonhwa Lee
飛兆半導體
摘要: 采用高壓背光逆變器來替代現有的低壓背光逆變器,是提高液晶電視性能并降低整體系統成本的手段之一。
Abstract:
Key words :

數字電視在全球范圍的應用,讓消費者體驗到以往CRT電視所沒有的高分辨率。液晶電視則是發揮數字電視優勢的下一代家電設備。因而消費者正不斷需要屏幕更大、更薄、功耗更低、分辨率更高、價格更低的電視機。

采用高壓背光逆變器來替代現有的低壓背光逆變器,是提高液晶電視性能并降低整體系統成本的手段之一。

采用高壓背光逆變器的優點在于:逆變器直接連接功率因數校正(power factor correction, PFC)級,無需DC-DC轉換器;而低壓背光逆變器則需要在PFC級之后添加一個DC-DC轉換器。事實上,在高壓背光逆變器解決方案中,為其它負載供電所用的DC-DC轉換器只需處理整個液晶電視約30%的功率,這是因為液晶電視中背光單元的典型功耗占總功耗的70%。因此,采用高壓背光逆變器能夠降低DC-DC轉換器中變壓器和MOSFET的成本。

高壓逆變器通常采用半橋電路拓撲架構。不過,由于半橋電路很難在每種狀況下都實現零電壓開關(Zero Voltage Switching, ZVS),因此,一般需要將阻隔二極管(blocking diode)與MOSFET串聯,同時并聯一個快速恢復二極管(fast recovery diode, FRD)。

雖然MOSFET本身內置了二極管,但如果半橋電路沒有在ZVS狀態下工作,那么內置二極管的反向恢復電流在該MOSFET導通時就會流入其它MOSFET。這會在導通電阻(RDS(ON))上產生很大的熱量,使得第二個MOSFET的溫度升高,進而使該MOSFET的反向恢復電流在其關斷時增大。第二個MOSFET中反向恢復電流的增大,將會導致第一個MOSFET的功耗和反向恢復電流增加。

這種正反饋效應會使MOSFET的溫度不斷升高,直到耗散熱量與產生熱量相等為止。

通常,典型MOSFET中內置的二極管的反向恢復電流都較大,因此,液晶電視廠家都采用半橋解決方案,使用串聯阻隔二極管來防止內置二極管導通。

要解決液晶電視的功耗設計問題,可以采用飛兆半導體Ultra FRFETTM解決方案,其MOSFET采用出眾的壽命控制工藝以大幅降低反向恢復電流。

Ultra FRFET具有如下優點:
- 軟開關反向恢復特性
- 反向恢復電流小,保持良好的液晶電視EMI性能
- 柵極電荷(Qg)小,降低了導通和關斷的開關損耗
- 具有更高的二極管dv/dt抗擾性(達20V/ns),一般 MOSFET僅達到4.5V/ns
- 在高溫高頻條件下具有高可靠性

在液晶電視高壓背光逆變器應用中,Ultra FRFET無需阻隔二極管和快速恢復二極管,也可以很好地工作,非常適合調光鎮流器應用。

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