常見問題
led顯示屏如何節(jié)能？ 電源同步整流技術(shù)給你節(jié)能新方向 (非專業(yè)人士不能看懂)
原文標(biāo)題：電源同步整流技術(shù) LED顯示屏節(jié)能省錢的關(guān)鍵
LED顯示屏的節(jié)能概念悄然掀起，它成為最為吸引消費(fèi)者眼球的亮點(diǎn)，也是近年來火爆增長的原因。在這個節(jié)能呼聲極高的時代，LED顯示屏的進(jìn)一步節(jié)能又無可厚非的成為了這個行業(yè)追逐的支撐點(diǎn)。
最近市場上出現(xiàn)了為數(shù)不多的節(jié)能LED顯示屏，通過對供電電源的改進(jìn)，對LED顯示屏的節(jié)能效果起到重大的提升，吸引了不少消費(fèi)者的注意力，并給予了相當(dāng)高的期待，但是是不是真的節(jié)能還需要進(jìn)行考究了，特別是戶外LED顯示屏，一般面積都比較大，整體耗電量也比較大，降低顯示屏的使用功率工作就顯得尤為重要。
圖為LED顯示屏工作原理
一、在目前的技術(shù)基礎(chǔ)上，節(jié)能LED顯示屏的節(jié)能效果到底是如何實(shí)現(xiàn)的?
我們以一個CYT62726為驅(qū)動芯片的LED小模塊為例，來分析其耗電狀況。其供電電壓為5V，先不計算外圍器件的功耗，因?yàn)樗鼈冊谡麄€屏中所占的比重極小，整個屏所耗的功率都在燈上。
先計算燈點(diǎn)功率為Pled=n*Uvf*Iled(n為通道數(shù)，Uvf 為LED燈點(diǎn)的壓降，Iled為設(shè)定的電流值)，CYT62726驅(qū)動IC的管腳壓降一般為0.6V左右，紅綠藍(lán)燈點(diǎn)的壓降分別為 1.8V，3.0V，3.0V，如此那每個通道只需4V(3.0+0.6V)即可正常工作，保守一點(diǎn)可以設(shè)置成紅燈通道2.8V，藍(lán)綠通道3.8V，而實(shí)際上我們的供電電壓都為5V，就相當(dāng)于增加了1V*Iled的功耗在IC內(nèi)部。
所以如上可以設(shè)想只要將供電電源下降至紅2.8V，綠3.8V，藍(lán)3.8V，我們就可以省去那加在IC通道上的1V*Iled功耗，在其他器件不變的情況下，便可實(shí)現(xiàn)LED顯示屏節(jié)能至少15%以上，再加上本身對LED屏散熱要求的降低也能實(shí)現(xiàn)一定程度上的節(jié)能，這對于一個大屏來說已經(jīng)是一個相當(dāng)大的數(shù)字了。
二、節(jié)能LED顯示屏需要解決的三個問題
1. LED燈的工作電壓很低，通常為直流2-3.4V,那么就需要使用開關(guān)電源來對市電的高壓交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換的過程中如何做到最高的轉(zhuǎn)換效率;
2. 普通的LED顯示屏模組工作電壓通常為直流5V,而LED工作電壓為2-3.4V,如何有效改進(jìn)電路，使驅(qū)動電路的電壓做到最低，以減少電壓在電路上的損失，從而減少不必要的熱損，達(dá)到減少功率損耗;
3. 如何提高LED的光電轉(zhuǎn)換效率，在保證顯示屏亮度的情況下，以減小驅(qū)動電流，最終達(dá)到節(jié)省電量的目的;如何正確使用顯示屏的發(fā)光亮度，使發(fā)光亮度可隨環(huán)境變化來節(jié)省電力。
三、節(jié)能LED顯示屏節(jié)能原理剖析
針對以上幾個問題，我們可以看出節(jié)能LED顯示屏節(jié)能的關(guān)鍵是供電電源的設(shè)計。
1、傳統(tǒng)的開關(guān)電源不能滿足LED顯示屏的需要
如圖3是一個傳統(tǒng)的開關(guān)電源原理圖，如果要將5V降為4V，整流肖特基正向壓降所占輸出電壓比重必然增加，開關(guān)電源輸出電壓越低，因整流肖特基正向電壓比重越高(其比重X=V壓降/V輸出，輸出從5V降為4V,加入其壓降為0.5V, 則其比重將從0.1上升為0.125，提高25%)，電源輸出效率就越低，這對于LED屏幕整體節(jié)能效果并不明顯。
所以采用這一電源設(shè)計原理顯然是無法實(shí)現(xiàn)電源工作效率的提升。同時，5V 是標(biāo)稱值電壓，在市場運(yùn)用上已經(jīng)相當(dāng)成熟，啟用新的開關(guān)電源電源電壓，降低效率的同時只會增加成本，品質(zhì)也難保障，實(shí)現(xiàn)有困難。
2、電源同步整流技術(shù)能夠滿足LED電子顯示屏的供電
電源的設(shè)計是一個比較成熟的領(lǐng)域，可以采用另外一種設(shè)計思路實(shí)現(xiàn)度顯示屏的供電，例如同步整流技術(shù)。
同步整流技術(shù)基本原理如圖4 ，Q10為功率MOSFET在次級電壓的正半周，Q10導(dǎo)通，Q10起整流作用;在次級電壓的負(fù)半周，Q10關(guān)斷，同步整流電路的功率損耗主要包括Q10的導(dǎo)通損耗及柵極驅(qū)動損耗。當(dāng)開關(guān)頻率低于60KHz時，導(dǎo)通損耗占主導(dǎo)地位;開關(guān)頻率高于60KHz時，以柵極驅(qū)動損耗為主。在驅(qū)動較大功率的同步整流器時，要求柵極峰值驅(qū)動電流IG(PK)≥1A時，還可采用CMOS高速功率MOSFET驅(qū)動器。
同步整流替代肖特基整流后，可以有效減小在輸出功率中消耗的比例。采用同步整流技術(shù)是必須的。
3、半橋或全橋新技術(shù)，可以提升開關(guān)電源效率
在選擇AC/DC開關(guān)電源時，可以選用半橋或全橋新技術(shù)，這樣可以使開關(guān)電源效率提升到90%以上。
當(dāng)然這些技術(shù)應(yīng)用，給led顯示屏供電是可以將電壓降至最佳狀態(tài)，同時電源的效率也能達(dá)到高效率水平，因此采用新的電源技術(shù)給led顯示屏供電是可以達(dá)到顯著節(jié)能的效果。電源成本也肯定會有一些增加。
其次，我們可以仔細(xì)的研究一下led屏幕驅(qū)動IC，如圖5所示 輸出端為一個MOS開關(guān)管(如圖6)，控制輸出端口的關(guān)或者開，輸出端口壓降即VDS=0.65V左右，這是工藝和材料所決定，要把VDS降為0.2V甚至0.1V，本身所需的面積必然增大。
在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動，實(shí)際上就是對電容的充放電。這個充放電的過程是需要段時間的，面積如果增加，在MOS管上的寄生電容也會隨之增大，如此，導(dǎo)致的后果就是整個IC的端口響應(yīng)速度下降，這對于一個LED屏幕驅(qū)動 IC 將是致命的弱點(diǎn)，因此，想從IC上入手，把轉(zhuǎn)折電壓降低，同時使驅(qū)動IC有足夠的響應(yīng)速度，起決定作用的是工藝，這是難以實(shí)現(xiàn)的。
有人認(rèn)為可以采用其他的設(shè)計原理 ， 但是如果是恒流IC，內(nèi)部電路是可能不一樣，但是通道端口的開關(guān)管是必須存在的，所以即使采用其他的設(shè)計原理，要想達(dá)到電壓下降的目的也是難以實(shí)現(xiàn)的。
四、結(jié)論
綜上所述，LED節(jié)能顯示屏的實(shí)現(xiàn)主要是從供電電源上著手，在現(xiàn)有的LED顯示屏上直接采用半橋或全橋高效率開關(guān)電源，再加上同步整流節(jié)能效果顯著。給驅(qū)動IC恒流的狀態(tài)下盡量的減小電源電壓，通過紅綠藍(lán)各管芯分開供電來達(dá)到更好的節(jié)能效果。當(dāng)然這種非標(biāo)準(zhǔn)電壓電源和新技術(shù)的應(yīng)用成本必然有所上升。從屏幕驅(qū)動IC上看，節(jié)能并不明顯，減小驅(qū)動恒流壓差還會帶來包括成本在內(nèi)的新的問題。
原文轉(zhuǎn)自：液晶屏拼接王
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