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當(dāng)前的數(shù)字電視為電源設(shè)計(jì)人員提出了若干挑戰(zhàn)，這些電視機(jī)都是由位于機(jī)箱內(nèi)部不同位置的獨(dú)立模塊組成的平板設(shè)計(jì)。這些模塊包括調(diào)諧器單元、主系統(tǒng)板、顯示驅(qū)動(dòng)器、音頻子系統(tǒng)、LCD 背光驅(qū)動(dòng)器以及其它組件。每個(gè)子系統(tǒng)均包含敏感的模擬電路、處理器、CPU、ASIC 以及其它各種電路，而每個(gè)器件都具有自身獨(dú)特的電源要求。交流電壓先轉(zhuǎn)換成中間總線電壓，然后提供給電視機(jī)內(nèi)部的各個(gè)模塊。該電壓的典型范圍為12～15V。每個(gè)模塊中的負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器均可將中間總線電壓轉(zhuǎn)換成每個(gè)組件所需要的電壓。 如圖1所示的LCD TV結(jié)構(gòu)圖，機(jī)箱中的每個(gè)主要子系統(tǒng)都與關(guān)鍵組件模塊一道在圖中給出，本例中包括前端調(diào)諧器、主板、顯示驅(qū)動(dòng)器以及音頻板。這些組件均由12V離線電源供電。為了提供所需的工作電壓，必須在每個(gè)模塊中提供某種形式的負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓。表 1 中列出了每個(gè)子系統(tǒng)與模塊對(duì)電壓及電流的要求，以及所有附加要求，如排序或跟蹤。 主板與顯示驅(qū)動(dòng)器單元中采用的高性能信號(hào)處理器件(如FPGA與DSP)需要能夠產(chǎn)生不同內(nèi)核電壓與 I/O 電壓的多個(gè)電源。電源的上電和關(guān)斷順序?qū)ζ骷倪\(yùn)行與長(zhǎng)期可靠性都至關(guān)重要。電源排序可以采用三種方法：順序排序、比例(ratio-metric)排序與同時(shí)排序。正確的排序方法取決于處理器的要求。本例采用順序排序方法，在該方法中一個(gè)電源的輸出開(kāi)始升壓并且穩(wěn)定到最終的電壓上，然后第二個(gè)電源的輸出在一定時(shí)間延遲之后開(kāi)始升壓。 圖2是一個(gè)說(shuō)明順序排序方法的例子。實(shí)現(xiàn)這種排序方案的一個(gè)好的方法是采用具備電源良好指示與使能功能引腳的器件，把第一個(gè)電源的電源良好輸出連接至需要排序的第二個(gè)電源的使能引腳，確保信號(hào)具有正確極性。包含上述特性的大部分DC/DC轉(zhuǎn)換器均需如此使用，它們具有一致的極性，而且信號(hào)可以直接配合。另外，還可以通過(guò)這種方式控制附加電源。 
圖 1：LCD電視內(nèi)部電路組成結(jié)構(gòu)圖。
圖 2：排序電源波形。 以雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR)存儲(chǔ)器為例，DDR系統(tǒng)同時(shí)需要Vddq與Vtt電壓軌。Vddq輸出可以采用標(biāo)準(zhǔn)電源類型，但總線終結(jié)電壓Vtt需要不同的電源類型。對(duì)于這些DDR總線終結(jié)電源，Vtt電壓生成電路必須能夠精確跟蹤參考電壓Vref，它是輸出電源電壓Vddq的50％。雖然Vddq 可以在2.50V額定值?200mV范圍內(nèi)變化，但是Vtt在任何負(fù)載與瞬態(tài)條件下都必須保持在 Vref?40mV 的范圍內(nèi)。生成Vtt的電路還必須能夠在輸出緩沖器(線路驅(qū)動(dòng)器)處于邏輯高電平狀態(tài)時(shí)吸入電流，在輸出緩沖器處于低電平時(shí)輸出電流。在電流吸入(current-sinking)模式下，流經(jīng)輸出電感器的電流降壓配置中顛倒正常方向。
表1：每個(gè)子系統(tǒng)與模塊對(duì)電壓及電流的要求。 吸入模式的切換過(guò)程與升壓轉(zhuǎn)換器類似，除了電流流入電源的輸出端，在升壓后流出至輸入電源軌。控制電路在輸出與吸入電流時(shí)都必須正常工作。專用轉(zhuǎn)換器在這些應(yīng)用中表現(xiàn)良好，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)目的就是用于需要電壓跟蹤的總線終結(jié)電路。 圖3顯示了一種可行的電源解決方案。對(duì)于各種子系統(tǒng)而言，它都融合了相關(guān)電源的要求，因此在每個(gè)負(fù)載點(diǎn)都可以采用單個(gè)穩(wěn)壓器，而且只需要通過(guò)機(jī)箱分配 12V 中間總線電壓。
圖3：電源系統(tǒng)架構(gòu)。 本文小結(jié) 對(duì)于模擬調(diào)諧器而言，理想情況是電源采用線性穩(wěn)壓器。雖然效率會(huì)有所降低，但敏感的模擬級(jí)可能需要線性穩(wěn)壓器的噪聲抑制功能。如果功耗比較重要，則可以把中間總線預(yù)先調(diào)節(jié)到較低的電壓，同時(shí)可以采用低壓降線性穩(wěn)壓器。DC/DC轉(zhuǎn)換器是為處理器、ASIC與FPGA數(shù)字電路供電的最佳選擇，這與線性穩(wěn)壓器相比DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠提供更高效率與更低功耗，而且能夠提供更大電流。使用具有使能與集成電源良好信號(hào)等附加功能的轉(zhuǎn)換器可以大大簡(jiǎn)化內(nèi)核與I/O電壓的排序。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別留意總線終結(jié)電壓的特殊要求。 |
