点击数:1572009-04-21 15:08:48
目前一代的数字电视给电源设计工程师提出了若干挑战。这些电视机当中有许多都是由机箱内在不同位置中的独立模块构成的平板设计。这些模块可能由调谐器单元、主系统板、显示驱动器、音频子系统、LCD背光驱动器和其它元器件组成。
这些子系统当中的每一个都可能包含敏感的模拟电路、处理器、CPU、ASIC和其它种类各异的电路，它们都拥有各自独特的电源要求。交流线电压被转换为中间总线电压，然后，被路由到电视机中的每一个模块之中。该电压的典型范围在直流12V到15V之间。在每一个模块中的负载点调整器被用于把这个中间总线电压转换为各个元器件所需要的电压。
如图1所示为LCD TV的方框图。在机箱内的每一个主要的子配件都与关键的元器件模块一道示出。在这个例子中，包括前端调谐器、主板和音频板。这些配件都采用12V离线电源供电。必须为每一个模块提供某种形式的负载点调整以供应所需要的工作电压。表1给出了每一个子系统和模块对电压和电流的要求及其它附加要求如排序和跟踪。
图1：LCD TV方框图
子系统要求
表1：具有电压、电流和附加要求的LCD TV子系统。
排序
用于主板和显示驱动单元的高性能信号处理器件，如FPGA和DSP，需要为内核和I/O单元产生不同电压的多电源系统。其中，电源输出的升降顺序对于器件的工作和长期可靠性是至关重要的。电源排序的方法有三种：顺序排序、比率排序和同时排序。适当的排序方法取决于处理器的要求。对于本例子而言，排序方法是指定的，在此，一个电源缓慢上升并稳定于最终调整电压，然后，第二个电源经过一定时间的延迟才开始缓慢上升。
如图2所示是顺序排序的方法。实现这种顺序排序方案的一种有用方法是采用具有集成电源“良好”和“使能”功能的器件。把第一个电源的“良好”输出连接到第二个电源的“使能”引脚，就可以实现排序。要保证信号的极性连接正确。大多数包含这些功能的DC/DC转换器都打算采用这种方式来使用，并且极性要一致，然后，信号才能直接连接在一起。附加的电源也可以采用这种方式来控制。
图2：顺序排序的电源波形。
双速率（DDR）存储器系统需要Vddq和Vtt两种电压轨。虽然标准电源类型可能被用于Vddq输出，但是，总线终接Vtt电压需要采用不同类型的电源。对于这些DDR总线终接电源，Vtt电压生成电路必须能够精确地跟踪参考电压Vref，它大约是输出电源电压Vddq的50%。尽管Vddq可能与其标称的2.5V值偏差+/- 200 mV，Vtt必须在所有负载和瞬态条件下与Vref的偏差为0mV。当输出缓冲器（线驱动器）为高逻辑状态时，产生Vtt的电路必须也能够吸收电流；而当输出缓冲器的状态为低时，它必须能泵出电流。采用吸收电流模式，在升压配置中，通过输出电感的电流方向与常规的方向反相。
在吸收电流模式，开关过程与升压转换器的工作过程类似（除了流入电源输出的电流之外），首先获得提升，然后，流出到输入电源轨。当泵出和吸收电流时，控制电路必须正常工作。专用转换器—如TI的TPS54372 DC/DC转换器—在这些应用中的表现出色，因为它是按照电压跟踪要求为总线终接电路进行的设计。
电源解决方案
如图3所示为可能的电源解决方案。对于每一个子系统，要把电源要求综合起来考虑，以便单一调整器就能够被用于每一个负载点，并且唯一的12V中间总线电压被分布到整个机箱。
图3：电源系统的架构。
本文小结
对于模拟调谐器，可能电源要采用线性稳压器，即使效率上要打折扣，但是，敏感的模拟级可能需要压缩线性稳压器的噪声。如果功耗是一个因素，中间总线电压可以被预先调整到较低的电压，并且可以采用低压差型线性稳压器。对于处理器、ASIC和FPGA数字电路的供电，DC/DC转换器是最佳的选择。它们提供较高的效率和比线性稳压器更低的功耗，并且能够供应更大的电流。利用具有附加功能的转换器—如“使能”和集成电源“良好”信号—使内核及I/O电压的排序更为简单，如图中的那些方框所示。此外，一定要特别注意总线终接电压的独特要求。
