1、LCD 背光、I/O 端口及电源保护电路设计发布来源： 发布时间：2010-8-24随着 LCD 电视的屏幕变得更大更亮，它们需要更多的工作电压和更大的工作电流，对更稳定和更可靠电路保护技术的需求也更加迫切。有很多种电路保护器件都可以被用来帮助保护 LCD 显示屏免受过高电流或过高电压瞬变引起的损坏。过流保护可采取保险丝或可复位 PPTC(聚合物正温度系数)器件。选择哪种方案，取决于 LCD 的设计，该产品可能接触到的危险类别以及相关的安全要求偶。PPTC 器件一般适用于在启动时会经受大浪涌电流的电路。PPTC 器件可经受浪涌电流的冲击，并省去了更换被烧毁保险丝的麻烦。保险丝适合于不要求自恢复
2、能力的电路设计，或仅在系统发生错误的情况下才引起过流冲击的电路。当软启动电路被用于限制浪涌电流时，保险丝也是一种实用的解决方法。为提高设备的安全性和可靠性，可将多种过压与过流保护器件如本文所讨论的那样协同使用，这里过压保护器件包括：金属氧化物压敏电阻(MOV)、多层变阻器(MLV)和静电释放(ESD)浪涌保护器件。LED 背光保护LED 背光可增强视觉体验、提供更灵活的背光架构，并可实现比传统冷阴极荧光灯(CCFL)技术更清薄的显示器设计。LED 背光的其它好处还包括：更高的效率、更低的功耗、更长的寿命、更好的耐用性以及面向较高清晰度的更强对比度。LED 需要精确的功率和热管理系统，这是因为提
3、供给 LED 的电能大部分转换为热而不是光。如果没有合适的热管理措施，这些热量将对 LED 的寿命和色彩输出带来负面影响。从电力线耦合进来的瞬变电压和浪涌电压也会降低 LED 寿命，许多 LED 驱动器很容易因不正确的直流电压水平和极性造成损坏，而 LED 驱动器的输出则可能会因短路而损坏。大多数针对 LCD 电视应用的 LED驱动器都包含内嵌的安全特性，如热关断以及 LED 开路和短路检测。不过，可能需要额外的过流保护器件来帮助保护 IC 和其它敏感电子元件。PPTC 器件也可被用于防止热失控，如果 LCD 监视器的冷却通道被阻塞，就可能发生热失控现象。 PPTC器件具有检测和应对过温事件的
4、能力，因此若将它安装在适当的位置，它就可以在没有适当散热措施的LED 工作时切断电流。图1显示了如何把 PolySwitch PPTC 器件与 LED 串联起来以提供过流保护。为了充分利用 PolySwitch 器件，可将其热绑定在金属芯电路板或 LED 散热器上。若 LED 没有内置 ESD 保护电路，可将 PESD 保护器件与 LED 并联，这有助于保护 LED 免受 ESD 浪涌电压引起的损害。图1： LED 背光的过热保护方案I/O 端口的过流和过压保护I/O 端口保护有助于保护元器件免受短路造成的损坏、提高可靠性和保护客户安全。为满足管理机构的要求，I/O 端口必须提供一种在过载或短
5、路情况下关断或限制电流的方法。随着数据速率的增加、电路变得更小巧且更敏感，保护设备免受电路瞬变电压引起的损害就变得更加重要。HDMI、USB 和 DisplayPort 规范要求：最终用户可触及的带电连接器必须具有过流保护功能。过流保护器件必须在无需用户人工干预的情况下可自动复原，而且其预设置的触发阀值必须高于允许的瞬变电流，以防止误保护动作。在各种高速接口应用中，PPTC 器件已经证明了其有效性。与传统保险丝一样，它们也能在规定的阈值被超过后限制电流。但与保险丝不同的是，PPTC 器件具有在故障清除和重新加电后的自恢复能力。PPTC器件的低阻抗、快速响应时间和小外形因子等特性已经使得它在许多
6、总线供电架构应用中成为过流保护的首选方法。带电端口也容易受到包括 ESD 脉冲在内的过压瞬变的损害。图2 显示了一个利用 PolySwitch 器件进行过流保护的典型电路保护设计，其中使用的 PESD 器件和变阻器有助于保护端口免受过压造成的损害。图2：利用 MLV 器件、PESD 抑制器和 PolySwitch 过流保护器件的典型 DisplayPort 电路保护设计MLV 器件提供低容值并联保护、LCD 电视应用中所需的大电流处理和能量吸收过压保护功能。PESD 阵列安装在数据线上，以帮助把 ESD 从对静电敏感的电路上分流出去。PESD 器件的低容值有助于防止高数据速率信号的退化。多输出
7、电源的保护开关模式电源(SMPS)提供了消费电子产品所需的体积、重量和节能优势，并继续在包括 LCD 电视显示器在内的众多应用中取代线性稳压器。不过，由于 SMPS 缺乏前期设计中的固有阻抗，它们常常需要更可靠的电路保护。PPTC 过流保护器件可以帮助制造商满足针对 SMPS 的 UL60950-1/LPS(受限制电源)要求，并有助于提高设备的安全性和可靠性。在正常工作电流下，PPTC 器件具有很低的电阻值。在过流情况下，PPTC 器件“跳变”成高阻态。所增加的电阻通过将在故障条件下可能流过的电流值减小至一个低的稳态水平，从而帮助保护电路中的设备。在故障被清除前，PPTC 器件会一直锁定在高阻
8、抗状态。一旦重新上电，PPTC 器件将自行复位，并允许电流通过，使电路重新恢复正常运作。虽然 PPTC 器件不能防止故障发生，但它们能迅速做出反应，把电流限制到安全水平，从而有助于防止故障损害下游的器件。此外，PPTC 器件的小外型使它们易于在空间受限的应用中使用。图3：开关模式电源的典型电路保护设计如图3 所示， PolySwitch 器件可以与电源输入串联使用，以帮助保护系统内的元器件免受短路、电路过载或客户误操作造成的损害。另外，安装在输入端的 MOV 器件有助于对 LED 模块提供过压保护。PolySwitch 器件也可以放置在 MOV 之后。许多设备制造商更喜欢采用将可复位 PPTC 器件与上游故障安全保护手段相结合的保护电路。在图3的例子中，R1 是一个与保护电路组合使用的稳流电阻。现在市场上有很多针对 LCD-TV 接口故障保护的标准，每种标准满足不同的故障保护需求。尽可能使保护器件接近芯片组的 I/O 和 Vcc 引脚总是明智之举，因为电路板走线很容易受到传导瞬变信号的影响。良好的接地措施再加上可靠的电路保护器件，可以增强瞬变电压或电流保护效果，有助于降低返修率和修复成本，并简化满足相应标准所需的工作。
