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使用VI晶片模塊解決大屏幕液晶顯示器背光應(yīng)用中的電流分配難題
更新時(shí)間:2009-11-24   點(diǎn)擊次數(shù):1571次

 

使用VI晶片模塊解決大屏幕液晶顯示器背光應(yīng)用中的電流分配難題
因?yàn)槔潢師晒鉄?span>(CCFL)成本低,通常大屏幕液晶顯示器(LCD)使用CCFL作為背光源產(chǎn)生均勻的白光。不過(guò)將發(fā)光二管(LED)用作背光燈正在引起主要制造商們的注意。LED在尺寸、能量效率、光譜純度、機(jī)械強(qiáng)度、和消除汞等有害物質(zhì)方面都勝過(guò)CCFL。
 
  白光可以來(lái)自單個(gè)白色LED;也可以由三個(gè)立的色譜與LCD像素色彩濾波器匹配的R-G-B LED產(chǎn)生。該可以大幅提發(fā)光效率和色彩范圍,從而使顯示效果加清晰、鮮艷。目前采用CCFL背光燈的LCD只能產(chǎn)生70-8的NTSC制顏色,而采用LED背光燈的顯示器可以產(chǎn)生NTSC制式中定義的顏色,甚至還能產(chǎn)生NTSC定義范圍之外的顏色。利用LED快的開(kāi)關(guān)時(shí)間,背光強(qiáng)度可以被調(diào)節(jié),從而進(jìn)步增強(qiáng)圖像對(duì)比度,減少運(yùn)動(dòng)圖像產(chǎn)生的拖尾現(xiàn)象。
 
  要想在小屏幕LCD器(般是19英寸)中替換CCFL,可以在外殼四周部署三色LED器件來(lái)代替CCFL管。通常只是光源被換(從CCFL到LED串),外殼、光導(dǎo)和光膜可以保持不變。而對(duì)較大尺寸的LCD(20英寸以上)而言,由于要求較的光通量,可以在LCD面板背后直接部署LED矩陣,并使必要的擴(kuò)散層和光膜夾在這些LED矩陣之間。LED矩陣大小隨面板尺寸而變,般為幾百個(gè)LED。為了均勻的照明,需要在的光膜上使用的衍射散射層。隨著的進(jìn)步,半導(dǎo)體晶片的輸出亮度會(huì)越來(lái)越,因此串聯(lián)式或矩陣式LED中的LED數(shù)量可以變少,從而進(jìn)步降低材料和系統(tǒng)成本。
 
  當(dāng)然設(shè)計(jì)師還必須面對(duì)諸多的挑戰(zhàn),比如在溫度變化和LED逐漸老化的情況下保持光譜的致。不過(guò)這種是很有前途的。些主要的筆記本電腦制造商正計(jì)劃推出多采用LED背光燈的產(chǎn)品。大屏幕電視機(jī)制造商也已經(jīng)在這方面投入大量資源,因此LED背光燈有望在消費(fèi)類市場(chǎng)中越來(lái)越流行。
 
  zui近在背光燈面板方面有所突破,已經(jīng)可以在LCD的背光面板中使用推出的亮度白色LED。這些新的LED需要封裝尺寸小、功率達(dá)200W的4V直流電源。這種設(shè)計(jì)采用的是家非上市公司發(fā)明的,這家公司開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售的動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像。這種可以用來(lái)制造亮度的顯示器。通過(guò)使用增強(qiáng)型視頻處理算法調(diào)整LED的亮度,所發(fā)出的亮度可以比傳統(tǒng)的LCD10倍。背光燈中的每個(gè)LED都是立可尋址的,因此光強(qiáng)度可以逐幀甚至逐個(gè)微區(qū)域地動(dòng)態(tài)改變。這種可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍的顯示器,與以前相比可以使黑的地方黑,亮的地方亮,從而顯著提圖像的清晰度。該已經(jīng)在些成像設(shè)備使用的大屏幕顯示器(37和46英寸清晰顯示器)中得到應(yīng)用。
 
  這些新的LED需要封裝尺寸小、功率可達(dá)200W的4V直流電源。以前的產(chǎn)品都是使用個(gè)500A的5.5V電源,在顯示器中處理這么大的電流分配困難。中轉(zhuǎn)總線變換器(BCM)是種V?I晶片模塊,設(shè)計(jì)用于大功率LED應(yīng)用以解決電流分配問(wèn)題。BCM采用了Vicor公司獲得的正弦幅度轉(zhuǎn)換器(SAC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),具有的功率密度、效率和低噪聲能。BCM的外形尺寸只有1.1平方英寸,重量為15克,可以提供個(gè)和降壓電壓供非負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器(niPOL)使用。由于它具有響應(yīng)和低的輸出噪聲,負(fù)載端常用的壽命有限的鋁電解或鉭電容可以被減少或取消,從而節(jié)省電路板面積、材料和總體系統(tǒng)成本。
 
  現(xiàn)在系統(tǒng)可以用低的電流分配48V電壓到任意位置,然后再局部降壓至大電流的4V。每塊大板上有4塊小板組成1個(gè)系統(tǒng),因此每個(gè)系統(tǒng)中總共有16個(gè)BCM。結(jié)果是每塊板運(yùn)行于200A、4V的電源。相反,如果系統(tǒng)由個(gè)大電源支持,它需要個(gè)800A的電源,當(dāng)然這樣的電源是很危險(xiǎn)的。這就是為何20A的48V電壓被分配到各個(gè)板的原因,這種電源具有的可管理和相當(dāng)好的熔斷。
 
  BCM因?yàn)橐韵聨状笠蛩囟蔀榍‘?dāng)?shù)慕鉀Q方案。先是BCM的尺寸和效率,它不需要使用的散熱器。其次,它工作在48V的電壓 (SELV)。BCM還能提供針對(duì)不同應(yīng)用優(yōu)化了的不同的輸出電壓。通常上述應(yīng)用中的系統(tǒng)輸入電壓需要調(diào)整到4.1V至4.2V的工作電壓。由于BCM是種轉(zhuǎn)換器而不是種穩(wěn)壓器,設(shè)計(jì)師可以使用48V的輸入電壓來(lái)獲得他們所需的輸出電壓。
 
  其它背光方案要求用恒定電流來(lái)驅(qū)動(dòng)串連著的大功率LED陣列。般來(lái)說(shuō),恒定電流是用來(lái)可預(yù)測(cè)的發(fā)光亮度和色度值。V?I晶片非預(yù)穩(wěn)壓模塊(PRM)穩(wěn)壓器和倍增電流電壓轉(zhuǎn)換模塊(VTM)電壓變換器雖然主要設(shè)計(jì)用于利用自適應(yīng)環(huán)路穩(wěn)壓方法提供穩(wěn)定的電壓,但也可通過(guò)簡(jiǎn)單的電路修改而達(dá)至恒定的輸出電流。
 
  與傳統(tǒng)方法相比,使用PRM和VTM提供恒定電流具有許多優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)中使用VTM可以倍增負(fù)載點(diǎn)的電流,VTM的輸出電流正比于它的輸入電流(如下程式所示)。
 
 
Iout = Iin/K
 
(K 是 VTM 的 K因素, 簡(jiǎn)單的說(shuō), 就是降壓的比例)
 
  因此在受控的電流應(yīng)用中,可以通過(guò)和調(diào)節(jié)VTM的輸入電流來(lái)其輸出電流。低的電流需要小的傳感器,從而消耗低的功率,提總體效率。另外,V?I晶片本身也具有很的效率和功率密度,使得整個(gè)LED系統(tǒng)體積小、溫度低,并能使每瓦功耗得到的輸出流明數(shù)zui大。
 
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