运用自定时电压检测技术提高LCD电视电源效率

在力求增大LCD电视体积趋势的推展下，谐振电源转换器的优点更加受到电视电源工程师的注目，因为它们能提供支援电源半导体元件，使其运作在十分低的电源频率，因而有助电源变压器和滤波电容的小型化。本文将辩论如何利用基于ZXGD3101实时控制器的自定点电压检测实时MOSFET掌控原理，帮助LCD电视等消费电子产品设计构建低电源切换效率。　　利用对MOSFET的初级外侧实行零电压电源（ZVS）可以构建上述拒绝，因为ZVS大幅度减少了开关损耗。

开关损耗就越较低、效率越高、MOSFET的热管理就越非常简单。然而，电源输入二极管的低效率相当严重妨碍了设备体积的更进一步微型化。

　　在大屏幕电视中，拒绝在谐振电源内用于表面黏着MOSFET代替带上散热器的输入二极管。不过，由于时序复杂性、成本和现有实时整流器解决方案佳的展现出，迄今为止，使用这一替代方案的数量十分受限。　　本文将说明了自定点电压检测实时MOSFET掌控方案如何提高电源切换效率。

　　谐振转换器的优点　　谐振转换器内的半导体电源具备硬电源特性，它独立国家于阻抗并减少了峰值电流，因而有可能增大电源变压器和散热器的体积。增加的电磁干扰（EMI）则是另一个优点。

　　传统的硬电源转换器往往更容易不受寄生电容和漏电感的影响。这种影响展现出为高频振铃、大电流尖峰和开关损耗，以及不希望的电磁干扰。　　如果用在LCD电视内，由于液晶面板、电源和音效卡都座落在彼此，所以电磁干扰污染不会严重影响影像和声音品质。

具备ZVS特性的谐振转换器则会产生此类电磁干扰。　　在有所不同谐振流形中，对前端DC汇流排切换来说，LLC谐振转换器仍然是最有吸引力的流形结构。图1即为该设计原理。　　　　图1.带上中心抽头次级绕组的谐振LLC转换器　　用于电容与统合磁性变压器的磁感和漏感结合的方法，在软电源部份建构了一个简单的带上升压降压（buckboost）切换特性的谐振槽。

LLC谐振转换器利用调节有序初级电源的电源频率来调整输出电压和输入阻抗。　　由于LCD电视电源须要遵从IEC61000-3-2标准，所以在主输出桥式整流器后使用了主动功率因子校正（PFC）降压实调节器。PFC调节器将为谐振转换器的输出获取稳压后的390V，在长时间工作时，其幅值变化并不大。　　在标称直流输出电压下，可使谐振转换器工作在相似串联的谐振槽频率fr的频率对其实行最佳化，其中，fr=1/（2）（LlkCres）0.5）。

　　因此，可利用比较较宽的电源频率变化，针对明确的阻抗变化对输入电压展开调节。在阻抗较轻和无载条件下，谐振转换器或是工作在最高频或是转入跨周（pulse-skipping）模式，以降低功耗。　　如何减少功率损耗　　至关重要的是，因为即使高性能的萧特基二极管在流到大电流时都会产生较高的相反电压，所以谐振转换器的输入整流器是导通损耗的一个最重要来源。因此，次级外侧实时整流是普遍认为的提高传统二极管整流效率的有效地方法。

有两种掌控方法能用。　　第一种方法是利用实时其闸极驱动讯号与初级外侧MOSFET的闸极驱动来驱动实时MOSFET。使用高频变压器将初级外侧MOSFET的闸极驱动讯号传输到电源变压器的次级外侧。

但对工作在长阻抗范围的LLC谐振转换器来说，这种方法无法产生最佳化的次级外侧闸极驱动讯号。　　在中载和轻载条件下，图1中，由于谐振槽电压和电流的光波，无法用于初级外侧的讯号驱动输入实时整流器S1和S2。

在轻载条件下，转换器工作在谐振频率fr以上的区域，输入整流器电流显得不倒数，且在谐振槽的电压和电流间不存在差距。　　这一时序上的不给定，造成输入电容在不倒数的整流器电流间歇期静电。

由输入电容静电造成的输入和电源变压器之间的力阻（reactivepower）能流是使切换效率低落的原因。因此，该掌控方案仅限于用在为阻抗变化并不大的应用于设计谐振转换器。　　第二个掌控方法是使用来源于变压器次级外侧的讯号驱动实时MOSFET。

感测实时MOSFET电流的方法之一是利用一个电流检测变压器再加一个分离出来较为器。然后利用较为器的输入讯号再行利用缓冲器电晶体来驱动次级外侧MOSFET。　　虽然可根据其目前电流状态进/关MOSFET，这种方法仍受限于很高的电路复杂性和较为器的时序延后。

最近，IC设计变革使实时整流经常出现了从传统的基于电流变压器的检测方法向无损耗漏极电压感官技术（如下图2右图）移往的迹象。　　　　图2.带上转换闸极驱动、用作谐振转换器漏极电压感测的实时控制器　　除了将MOSFET次级外侧的力阻电流损耗降到低于外，这种新技术还进一步提高了切换效率，同时也由于仍然必须电流检测变压器，再加替换成了较慢对此较为器，因而减少了系统成本。

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