电源同步整流技术，LED显示屏节能省钱的关键

    LED显示屏的节能概念悄然掀起，它成为最为吸引消费者眼球的亮点，也是近年来火爆增长的原因。在这个节能呼声极高的时代，LED显示屏的进一步节能又无可厚非的成为了这个行业追逐的支撑点。

    最近市场上出现了为数不多的节能LED显示屏，通过对供电电源的改进，对LED显示屏的节能效果起到重大的提升，吸引了不少消费者的注意力，并给予了相当高的期待，但是是不是真的节能还需要进行考究了，特别是户外LED显示屏，一般面积都比较大，整体耗电量也比较大，降低显示屏的使用功率工作就显得尤为重要。

图为LED显示屏工作原理

    一、在目前的技术基础上，节能LED显示屏的节能效果到底是如何实现的?

    我们以一个CYT62726为驱动芯片的LED小模块为例，来分析其耗电状况。其供电电压为5V，先不计算外围器件的功耗，因为它们在整个屏中所占的比重极小，整个屏所耗的功率都在灯上。

    先计算灯点功率为Pled=n*Uvf*Iled(n为通道数，Uvf 为LED灯点的压降，Iled为设定的电流值)，CYT62726驱动IC的管脚压降一般为0.6V左右，红绿蓝灯点的压降分别为 1.8V，3.0V，3.0V，如此那每个通道只需4V(3.0+0.6V)即可正常工作，保守一点可以设置成红灯通道2.8V，蓝绿通道3.8V，而实际上我们的供电电压都为5V，就相当于增加了1V*Iled的功耗在IC内部。

    所以如上可以设想只要将供电电源下降至红2.8V，绿3.8V，蓝3.8V，我们就可以省去那加在IC通道上的1V*Iled功耗，在其他器件不变的情况下，便可实现LED显示屏节能至少15%以上，再加上本身对LED屏散热要求的降低也能实现一定程度上的节能，这对于一个大屏来说已经是一个相当大的数字了。

    二、节能LED显示屏需要解决的三个问题

    1. LED灯的工作电压很低，通常为直流2-3.4V,那么就需要使用开关电源来对市电的高压交流电进行转换，在转换的过程中如何做到*高的转换效率；

    2. 普通的LED显示屏模组工作电压通常为直流5V,而LED工作电压为2-3.4V,如何有效改进电路，使驱动电路的电压做到最低，以减少电压在电路上的损失，从而减少不必要的热损，达到减少功率损耗；

    3. 如何提高LED的光电转换效率，在保证显示屏亮度的情况下，以减小驱动电流，最终达到节省电量的目的；如何正确使用显示屏的发光亮度，使发光亮度可随环境变化来节省电力。

    三、节能LED显示屏节能原理剖析

    针对以上几个问题，我们可以看出节能LED显示屏节能的关键是供电电源的设计。

    1、传统的开关电源不能满足LED显示屏的需要

    如图3是一个传统的开关电源原理图，如果要将5V降为4V，整流肖特基正向压降所占输出电压比重必然增加，开关电源输出电压越低，因整流肖特基正向电压比重越高（其比重X=V压降/V输出，输出从5V降为4V,加入其压降为0.5V, 则其比重将从0.1上升为0.125，提高25%），电源输出效率就越低，这对于LED屏幕整体节能效果并不明显。

    所以采用这一电源设计原理显然是无法实现电源工作效率的提升。同时，5V 是标称值电压，在市场运用上已经相当成熟，启用新的开关电源电源电压，降低效率的同时只会增加成本，品质也难保障，实现有困难。

    2、电源同步整流技术能够满足LED显示屏的供电

    电源的设计是一个比较成熟的领域，可以采用另外一种设计思路实现度显示屏的供电，例如同步整流技术。

    同步整流技术基本原理如图4 ，Q10为功率MOSFET在次级电压的正半周，Q10导通，Q10起整流作用；在次级电压的负半周，Q10关断，同步整流电路的功率损耗主要包括Q10的导通损耗及栅极驱动损耗。当开关频率低于60KHz时，导通损耗占主导地位；开关频率高于60KHz时，以栅极驱动损耗为主。在驱动较大功率的同步整流器时，要求栅极峰值驱动电流IG(PK)≥1A时，还可采用CMOS高速功率MOSFET驱动器。

    同步整流替代肖特基整流后，可以有效减小在输出功率中消耗的比例。采用同步整流技术是必须的。

    3、半桥或全桥新技术，可以提升开关电源效率

    在选择AC/DC开关电源时，可以选用半桥或全桥新技术，这样可以使开关电源效率提升到90%以上。

    当然这些技术应用，给led显示屏供电是可以将电压降至*佳状态，同时电源的效率也能达到高效率水平，因此采用新的电源技术给led显示屏供电是可以达到显著节能的效果。电源成本也肯定会有一些增加。

    其次，我们可以仔细的研究一下led屏幕驱动IC，如图5所示 输出端为一个MOS开关管（如图6），控制输出端口的关或者开，输出端口压降即VDS=0.65V左右，这是工艺和材料所决定，要把VDS降为0.2V甚至0.1V，本身所需的面积必然增大。

    在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。这个充放电的过程是需要段时间的，面积如果增加，在MOS管上的寄生电容也会随之增大，如此，导致的后果就是整个IC的端口响应速度下降，这对于一个LED屏幕驱动 IC 将是致命的弱点，因此，想从IC上入手，把转折电压降低，同时使驱动IC有足够的响应速度，起决定作用的是工艺，这是难以实现的。

    有人认为可以采用其他的设计原理 ， 但是如果是恒流IC，内部电路是可能不一样，但是通道端口的开关管是必须存在的，所以即使采用其他的设计原理，要想达到电压下降的目的也是难以实现的。

    四、结论

    综上所述，LED节能显示屏的实现主要是从供电电源上着手，在现有的LED显示屏上直接采用半桥或全桥高效率开关电源，再加上同步整流节能效果显著。给驱动IC恒流的状态下尽量的减小电源电压，通过红绿蓝各管芯分开供电来达到更好的节能效果。当然这种非标准电压电源和新技术的应用成本必然有所上升。从屏幕驱动IC上看，节能并不明显，减小驱动恒流压差还会带来包括成本在内的新的问题。