TFT-液晶电视开关电源

TFT—LCD液晶电视电源设计

薄膜晶体管液晶显示器（英语：Thin film transistor liquid crystal display，常简称为TFT-LCD）是多数液晶显示器的一种，它使用薄膜晶体管技术改善影象品质。虽然TFT-LCD被统称为LCD，不过它是种主动式矩阵LCD，被应用在电视、平面显示器及投影机上。

简单说，TFT-LCD面板可视为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层的玻璃基板是与彩色滤光片（Color Filter）、而下层的玻璃则有晶体管镶嵌于上。当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，藉以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定画素（Pixel）的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光片贴合，形成每个画素（Pixel）各包含红蓝绿三颜色，这些发出红蓝绿色彩的画素便构成了面板上的影像画面。

本次设计主要是给TFT—LCD液晶电视制作液晶电视。

一、开关电源的含义：

开关电源

开关电源是开关稳压电源的简称，它是一种用脉宽调制(PWM)驱动功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断

开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。它与线性稳压电源（AC-DC 电源）相比，其工作频率为20 kHz-500KHz，

效率可达65%-70%，而线性电源的效率只有30％-40％，因而它比

线性稳压电源更节能。

二、开关电源的发展历程及发展趋势：

上世纪60 年代，开关电源的问世，使其逐步取代了线性稳压电源和SCR 相控电源。40 多年来，开关电源技术有

了飞迅发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术三个发展阶段。

第一个阶段是功率半导体器件从双极型器件(BPT、SCR、GT0)发展为MOS 型器件(功率MOS-FET、IGBT、IGCT 等)，

使电力电子系统有可能实现高频化，并大幅度降低导通损耗，电路也更为简单。

第二个阶段自20 世纪80 年代开始，高频化和软开关技术的研究开发，使功率变换器性能更好、重量更轻、尺寸

更小。高频化和软开关技术是过去20 年国际电力电子界研究的热点之一。

第三个阶段从20 世纪90 年代中期开始，集成电力电子系统和集成电力电子模块(IPEM)技术开始发展，它是当今

国际电力电子界亟待解决的新问题之一。

开关电源的发展趋势：效率更高、体积更小、电磁污染更少、可靠性更高

三、开关电源的技术优点：

开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机

与设备中。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。

开关型稳压电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。以功率晶体管(GTR)为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射极两端的压降接近零；当开关管截止时，其集电极电流为零。所以其功耗小，效率可高达70%-95%。而功耗小，散热器也随之减小。开关型稳压电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器。此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此开关电源具有重量轻、体积小等优点。

另外，由于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220±10%，而开关型稳压电源在电网电压在110-260伏范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。

四；开关电源中存在的问题

客观上讲，开关电源的发展是非常快的，这时因为它具有其他电源所无法比拟的优势。材料之新、用途之广，是它快速发展的主要动力。但是，它离人们的要求、应用的价值还差得很远，体积、重量、效率、抗干扰能力、电磁兼容性以及使用的安全性都不能说是十分完美。目前要解决的问题有：

(1) 器件问题。电源控制集成度不高，这就影响了电源的稳定性和可靠性，同时对电源的体积和效率来说也是一个大问题。

(2)材料问题。开关电源使用的磁芯、电解电容及整流二极管灯都很笨重，也是耗能的主要根源。

(3)能源变换问题。按照习惯，变换有这样几种形式：AC/DC 变换、DC/AC变换以及DC/DC变换等。实现这些变换都是以频率为基础，以改变电压为目的，工艺复杂，控制难度大，始终难以形成大规模生产。

(4)软件问题。开关电源的软件开发目前只是刚刚起步，例如软开关，虽然它的损耗低，但难以实现高频化和小型化。要做到“软开关”并实行程序化，更是有一定的困难。要真正做到功率转换、功率因数改善、全程自动检测控制实现软件操作，目前还存在很大的差距。

(5)生产工艺问题。往往在试验室中能达到相关的技术标准，但在生产上会出现各种问题。这些问题大多是焊接问题和元器件技术性能问题，还有生产工艺上的检测、老化、粘结、环境等方面的因素。五：开关电源的发展趋势

未来的开关电源像一只茶杯的盖子：它的工作频高达2~10MHz，效率达到95%，功率密度为3~6W/cm2，功率因数高达0.99，长期使用完好，寿命在80000h以上。这就是开关电源的发展趋势。所谓高标准就是对未来开关电源的挑战：第一，能不能全面通容电磁兼容性的各项技术标准；第二，在企业里能不能大规模地、稳定地生产，或快捷地进行单项生产；第三，按照人们的需要，能不能组装或拼装大

容量、高效率的电源；第四，能否使新的开关电源具有比运行中的电气额定值更高的功率因数、更低的输出电压（1~3V ）、更大的输出电流（数百安）；第五，能不能实现更小的电源模块。

本次开关电源采用脉冲调制原理

设计要求：输入２２０Ｖ＋／－２０Ｖ交流电压，输出12V 直流电压 在开关电源中调节控制输出电压的方式主要有两种：脉冲幅度和脉冲频率调制方法，本次主要使用脉冲频率调制方法控制输出电压。

脉冲频率调制的过程是这样的：如图3-3所示，从输出电压中取出一信号电压并由误差放大器放大，放大后的电压与5V 基准电压进行比较，输出误差电压V r ，并以此电压作为控制电压来调制VCO 的震荡频率f 。再经过瞬间定时器、控制逻辑和输出级，输出一方波信号，驱动MOS 开关管，最后经高频变压器TR 和整流滤波获得稳定的输出电压V 0。假设由于某种原因而使V 0上升或负载阻抗下降，控制电路立即进行下述闭环调整：V 0↑→V r ↑→f ↓→V 0↓。该循环的结果是输出电压V 0趋于稳定，反之亦然。这就是PFM 的工作原理。假设电源效率为η，脉冲宽度为m ，脉冲频率为f ，则有V 0=1V f m ∙∙∙η。当1V m ∙∙η确定后，通过调制VCO 的震荡频率就可以调节输出电压

V 0，并实现稳定输出。需要指出的是：a 、b 、c 是压控振荡器外围元件连接端，它们将决定振荡的工作频率和频率调制灵敏度。D 端为锯齿波电压输入端，由它改变定时器的定时时间。