在當今高度數(shù)字化和互聯(lián)互通的時代,電源的可靠性和穩(wěn)定性成為現(xiàn)代科技基礎設施的關鍵支柱。無論是在工業(yè)自動化、通信網(wǎng)絡,還是日常生活中的智能設備、電子產(chǎn)品中,高質(zhì)量的電源供應不僅僅是設備正常運行的基本保障,更是保障設備性能、延長使用壽命和提升用戶體驗的核心因素。隨著全球?qū)稍偕茉?、綠色技術以及智能系統(tǒng)的需求日益增長,多路輸出電源技術的創(chuàng)新與優(yōu)化也成為了行業(yè)的重要發(fā)展方向。
多路輸出電源作為一種能夠同時提供多個獨立輸出的電源解決方案,其應用場景廣泛,涵蓋了從精密測量儀器到高端消費電子產(chǎn)品的多個領域。多路輸出電源中的恒流(CC)輸出與恒壓(CV)輸出是兩個至關重要的形式,分別保證了在負載變化時輸出電流和電壓的穩(wěn)定性。這種多樣化且精確的輸出能力使得多路輸出電源在各種復雜的應用環(huán)境中展現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。
多路輸出電源的應用優(yōu)勢
恒流輸出尤其適合對穩(wěn)定電流有較高要求的應用場景,如LED照明系統(tǒng)、激光器驅(qū)動設備和電池充電裝置等。在這些設備中,電流的恒定不僅關系到設備的正常工作,更直接影響到設備的效率和壽命。而恒壓輸出在穩(wěn)定電壓需求較高的應用中扮演著同樣重要的角色,典型應用包括數(shù)字電路系統(tǒng)、通信設備和精密儀器的電源供給。穩(wěn)定的電壓輸出對于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?、信號質(zhì)量的穩(wěn)定性具有決定性的作用。
基于InnoMux™-2的液晶電視電源
以液晶電視電源為例,傳統(tǒng)的電源設計包含了多個復雜的步驟和大量分立元件,雖然可以實現(xiàn)不同的輸出需求,但面臨著電路復雜、功耗較高、效率受限等問題。一個典型的LED液晶電視電源設計需要從AC電源輸入、EMI濾波、整流濾波、電力因數(shù)校正(PFC)電路到高頻變換器等多個環(huán)節(jié)的支持。尤其是在LED背光的供電上,電源電路的復雜性和發(fā)熱問題成為制約系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性的主要瓶頸。
通過引入基于InnoMux™-2的電源設計,這些問題得到了有效的解決。InnoMux™-2集成了多種電源管理功能,能夠簡化電路設計,同時提高電源的整體效率和穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的多芯片設計相比,InnoMux™-2的方案不僅減少了電路中的分立元件數(shù)量,還大大降低了系統(tǒng)調(diào)試的難度。在實際測試中,InnoMux™-2的平均效率達到了85%以上,最高效率可達到86.2%,相比傳統(tǒng)方案具有明顯的優(yōu)勢。同時,InnoMux™-2還表現(xiàn)出較低的熱量生成,這對于延長設備使用壽命和提升可靠性至關重要。
當前市場上的大部分電視設備都采用液晶屏幕技術,液晶顯示器因其色彩還原準確、屏幕亮度可控等優(yōu)點,成為了家庭娛樂、廣告展示等領域的主流選擇。然而,液晶面板本身并不具備發(fā)光能力,因此需要依賴額外的光源來提供背光照明。如今,LED光源因其高亮度、低功耗和長壽命的特性,成為液晶電視背光的主要選擇方案。LED不僅能夠提供均勻的光線,還可以通過調(diào)整亮度和色溫,增強用戶的視覺體驗。
為了確保LED光源能夠穩(wěn)定工作,背后的電源系統(tǒng)設計至關重要。一個典型的LED液晶電視供電電路包括多個復雜的模塊,從最初的電網(wǎng)交流輸入到最終為LED背光和液晶電視主板供電,每一步都需要精密控制,以保證系統(tǒng)的高效性和可靠性。
LED液晶電視驅(qū)動電源的架構分析
整個供電電路的設計包含多個關鍵部分,各部分的功能緊密協(xié)作,確保電視設備在各種環(huán)境下穩(wěn)定運行。以下是主要組成部分的功能解析:
交流輸入:通常直接從AC電源插座接收電網(wǎng)提供的交流電,這一部分負責將市電傳輸?shù)诫娫措娐返那岸耍瑸楹罄m(xù)的電能轉(zhuǎn)換提供源動力。
EMI(電磁干擾)濾波器:用于減少電源線中傳導的高頻噪聲,確保電視設備不會對其他電子設備產(chǎn)生干擾,同時符合電磁兼容性(EMC)標準。這對于保證整個家用電器的穩(wěn)定運行尤為重要。
整流濾波電路:負責將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,通常使用橋式整流器和電解電容來完成這一過程。此步驟是所有開關電源設計的基礎,決定了后續(xù)電能的傳輸效率和質(zhì)量。
功率因數(shù)校正(PFC)電路:通過改善電源的功率因數(shù),減少無功功率,提升電能利用效率。這一部分不僅提高了設備的能效,還能有效減少對電網(wǎng)的諧波干擾,延長設備使用壽命。
高頻變換器:作為電源的核心部分,主要通過DC/DC反激變壓器來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。在液晶電視供電系統(tǒng)中,該變換器將385V直流電轉(zhuǎn)換為多路輸出,其中包括一組恒壓輸出和一組恒流輸出,以滿足電視不同部件的供電需求。
12V恒壓輸出電路:用于為電視的主電路板供電,確保電視核心處理部分的穩(wěn)定運行。700mA恒流輸出電路:專門用于為LED背光模塊提供恒定的電流輸出,盡管LED的供電電壓可能變化,但為了確保背光的亮度穩(wěn)定,電流輸出必須恒定。
驅(qū)動電路核心:LD7537R控制器
在上述供電系統(tǒng)中,驅(qū)動電路的設計至關重要。其核心控制器LD7537R在整個電源系統(tǒng)中承擔了控制與調(diào)節(jié)的關鍵角色,負責監(jiān)控并調(diào)整電流與電壓輸出,確保液晶電視在不同工作狀態(tài)下都能保持穩(wěn)定的電源供應。
LD7531芯片
LD7537R控制器作為這一電路的核心組件,結合了多種保護功能與效率優(yōu)化機制。通過集成這些功能,它可以有效減少電視電源系統(tǒng)的發(fā)熱,提升整體效率,延長設備壽命。此外,LD7537R的高集成度使得電源設計更加緊湊,減少了對分立元件的依賴,從而優(yōu)化了電路板布局,簡化了調(diào)試過程。
可以看到由于電源電路復雜,大量電容、電阻和線路都會產(chǎn)生額外的損耗,其平均效率在80%多一點,最低效率80.57%,最高效率83.79%,國內(nèi)常見的220V輸入,效率為83.49%。
室溫19攝氏度時,主要器件的最高溫度超過80攝氏度。
我們接著分析基于InnoMux™-2的液晶電視電源設計方案。此設計同樣實現(xiàn)了1路恒壓輸出與1路恒流輸出(該方案來自PI Design Example Report 714)。從電路圖來看,相比傳統(tǒng)方案中使用多個芯片的復雜架構,InnoMux™-2方案顯得簡潔高效。整個電源設計的核心僅依賴于一顆InnoMux2-EP芯片,大大減少了外圍電路的復雜性。
該設計覆蓋了從交流輸入到直流輸出的完整電路。輸入電壓范圍為90-265V,能夠適應全球各地的電力條件,輸出部分則包括1路12V恒壓輸出,用于電視主電路板供電,以及1路380mA的LED恒流輸出,為背光提供穩(wěn)定電流。通過這種集成化設計,電源方案不僅滿足了多路輸出的需求,還在簡化電路、降低成本的同時提升了效率。
實際測試板的實物圖展示了該設計在硬件實現(xiàn)上的精簡與優(yōu)化。相比傳統(tǒng)多芯片設計,這一基于InnoMux™-2的解決方案顯著減少了電路板上的元件數(shù)量,從而縮減了電路板面積、降低了制造成本,并減少了由于分立元件增加而可能引發(fā)的調(diào)試復雜度。這種優(yōu)化設計使得工程師在設計與制造過程中可以更加專注于提升產(chǎn)品的可靠性與性能。
通過這一設計實例,我們可以看出InnoMux™-2的多功能集成使其能夠在現(xiàn)代液晶電視電源系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。該設計不僅提升了電源的整體效率,還為未來的電源設計提供了創(chuàng)新的思路,有望推動液晶電視乃至其他智能設備電源方案的進一步發(fā)展和優(yōu)化。
各輸入電壓情況下,不同負載下的效率如下圖所示
滿載的效率測試如下圖所示
可以看到InnoMux™-2具有較高的效率。其平均效率在85%左右,最低效率84.1%,最高效率86.2%,230V輸入時,效率為86.2%。在低負載時,效率也不低于80%。
室溫23攝氏度時,主芯片的溫度為71攝氏度,溫升約50攝氏度。經(jīng)過對比,我們發(fā)現(xiàn)InnoMux™-2設計包含1路恒壓和1路恒流輸出的液晶電視電源具有明顯的優(yōu)勢。相比傳統(tǒng)的方案,具有電路結構簡單,功能完善,效率高,發(fā)熱低的優(yōu)點。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G技術和智能家居系統(tǒng)的快速發(fā)展,多路輸出電源將在更多的應用領域發(fā)揮關鍵作用。未來,電源系統(tǒng)不僅需要滿足多樣化的輸出需求,還必須在能源效率、綠色設計和智能控制等方面不斷優(yōu)化。以InnoMux™-2為代表的集成化電源方案,憑借其高效、穩(wěn)定和成本效益的特點,將在智能系統(tǒng)和可再生能源領域進一步拓展應用場景。
在智能家居設備中,隨著設備種類和功能的增加,多路輸出電源將面臨更高的穩(wěn)定性和能效要求。例如,智能照明系統(tǒng)、家庭娛樂設備和安防設備的電源需求將更加復雜,電源設計不僅要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,還要考慮與其他設備的兼容性和能效優(yōu)化。InnoMux™-2這樣的多路輸出電源方案,有望成為未來智能系統(tǒng)電源設計的核心技術之一。