简析高压背光逆变器改善液晶电视性能

数字电视在全球范围的应用，让消费者体验到以往CRT电视所没有的高分辨率。液晶电视则是发挥数字电视优势的下一代家电设备。因而消费者正不断需要屏幕更大、更薄、功耗更低、分辨率更高、价格更低的电视机。

采用高压背光逆变器来替代现有的低压背光逆变器，是提高液晶电视性能并降低整体系统成本的手段之一。

采用高压背光逆变器的优点在于：逆变器直接连接功率因数校正(power factor correction, PFC)级，无需DC-DC转换器；而低压背光逆变器则需要在PFC级之后添加一个DC-DC转换器。事实上，在高压背光逆变器解决方案中，为其它负载供电所用的DC-DC转换器只需处理整个液晶电视约30%的功率，这是因为液晶电视中背光单元的典型功耗占总功耗的70%。因此，采用高压背光逆变器能够降低DC-DC转换器中变压器和MOSFET的成本。

高压逆变器通常采用半桥电路拓扑架构。不过，由于半桥电路很难在每种状况下都实现零电压开关(Zero Voltage Switching, ZVS)，因此，一般需要将阻隔二极管(blocking diode)与MOSFET串联，同时并联一个快速恢复二极管(fast recovery diode, FRD)。

虽然MOSFET本身内置了二极管，但如果半桥电路没有在ZVS状态下工作，那么内置二极管的反向恢复电流在该MOSFET导通时就会流入其它MOSFET。这会在导通电阻(RDS(ON))上产生很大的热量，使得第二个MOSFET的温度升高，进而使该MOSFET的反向恢复电流在其关断时增大。第二个MOSFET中反向恢复电流的增大，将会导致第一个MOSFET的功耗和反向恢复电流增加。

这种正反馈效应会使MOSFET的温度不断升高，直到耗散热量与产生热量相等为止。

通常，典型MOSFET中内置的二极管的反向恢复电流都较大，因此，液晶电视厂家都采用半桥解决方案，使用串联阻隔二极管来防止内置二极管导通。

要解决液晶电视的功耗设计问题，可以采用飞兆半导体的Ultra FRFETTM解决方案，其MOSFET采用出众的寿命控制工艺以大幅降低反向恢复电流。

Ultra FRFET具有如下优点：
- 软开关反向恢复特性
- 反向恢复电流小，保持良好的液晶电视EMI性能
- 栅极电荷(Qg)小，降低了导通和关断的开关损耗
- 具有更高的二极管dv/dt抗扰性(达20V/ns)，一般 MOSFET仅达到4.5V/ns
- 在高温高频条件下具有高可靠性

在液晶电视高压背光逆变器应用中，Ultra FRFET无需阻隔二极管和快速恢复二极管，也可以很好地工作，非常适合调光镇流器应用。