除輸出功率低於25瓦的電源供應市場相當熱絡外，25瓦以上的應用領域亦是商機勃勃，如80 PLUS與85 PLUS等規範帶動桌上型電腦ATX電源與筆記型電腦外接式電源轉換器(External Adapter)的汰舊換新；歐盟對電子設備諧波要求加速市場對功率因數校正(Power Factor Correction, PFC)產品需求；以及液晶顯示器整合型電源供應(LCD Integrated Power Supply, LIPS)架構興起造成液晶電視電源供應市場生態轉變；在在都讓AC/DC電源晶片業者笑逐顏開，準備在此一市場大顯身手。
而在眾多熱門應用中，成長力道強勁的液晶電視市場更是電源晶片業者競相爭逐的焦點。根據DisplaySearch最新研究顯示，2007年全球液晶電視出貨量達七千九百三十萬台，出貨金額為680億美元，分別較2006年成長73%及40%；2007年第四季，全球液晶電視出貨量更首次超越映像管電視(CRT)，占全球電視總出貨量47%(圖1)，表現相當亮眼。
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| 資料來源：DisplaySearch(02/2008) 圖1 2006～2007年全球液晶電視與CRT電視出貨量分析 |
就區域市場發展來看，液晶電視在全球各地區的市占率均持續增長，尤其以歐洲地區最為明顯。在已開發地區如日本、西歐與北美也已分別達到86%、84%及78%的水準；而在開發中地區如拉丁美洲、亞太地區、中東及非洲等地的年平均成長率則高達106%，且未來成長空間仍大有可為。
有鑑於此，電源晶片業者已積極展開攻勢，除力推新一代PFC與脈寬調變(PWM)控制器外，還致力於更高效率與更低成本的技術研發。此外，在大尺寸液晶電視領域備受矚目的LIPS電源供應新架構，亦是各家業者的布局重點。
電源供應設計挑戰加劇 晶片商角色吃重
相較於傳統CRT電視，液晶電視的電源供應設計更為複雜，除所要求的電壓不同外，為滿足薄型化外觀設計與節能規範需求，在電磁干擾(EMI)、物料清單(BOM)成本與電源轉換效率上亦更加嚴格，相對突顯AC/DC電源晶片方案的重要性。
現今液晶電視依照尺寸大小的不同，對電源輸出功率的需求也不一。一般而言，是以32吋與42吋為分野，26～32吋的最大輸出功率在180～200瓦，37～42吋約230～300瓦，47～65吋則約300～500瓦。而隨著電源輸出功率的攀升，也須採用不同拓撲架構的PWM控制器，來達到高效率轉換要求(表1)。
| 表1 現今液晶電視主流電源供應設計需求 製表者：王智弘 | ||||
| 項目 \ 電視尺寸 | 26吋以下 | 26～32吋 | 37～42吋 | 47～65吋 |
| 最大輸出功率 | 視電視功能而定，通常小於70瓦。 | 180～200瓦 | 230～300瓦 | 300～500瓦 |
| PWM拓撲架構 | 返馳式、Quasi Resonant | 返馳式、Quasi Resonant | LLC半橋諧振、Active Clamp | LLC半橋諧振、Active Clamp |
| PFC控制器 | 不需要 | 需要 | 需要 | 需要 |
資料來源：電源晶片公司
此外，為了符合歐盟對電子產品諧波測試規範EN 61000-3-2的要求，凡輸出功率在75～600瓦的電子產品均須使用PFC控制器進行功率因數校正。因此，近兩年新設計的26吋以上液晶電視，均已導入PFC控制器；至於26吋以下的產品，通常輸出功率都在70瓦以下，不須額外使用PFC控制器。
CCM/交錯式PFC 決勝大功率市場
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| 圖2 安森美半導體亞太區電源管理部市場推廣經理蔣家亮表示，良好的客戶合作關係，為該公司創造許多導入設計機會。 |
有鑑於32吋以上液晶電視出貨量逐步增加，主動式連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)PFC的角色也愈發重要。安森美半導體(ON Semi-conductor)亞太區電源管理部市場推廣經理蔣家亮(圖2)表示，非連續導通模式(Disconti-nuous Conduction Mode, DCM)通常用於250瓦功率以下，若用於250瓦以上的大功率設計，將因供給電流過大而造成嚴重的EMI，必須耗用大量的被動元件才能解決，效益不彰。因此，在大功率應用中將以CCM PFC為主流。
快捷半導體業務拓展副總裁藍建銅也強調，PFC控制器的需求正迅速成長，部分原因在於液晶電視等多種終端應用的功率要求不斷提高。為因應市場需求，該公司已推出兩款DCM PFC控制器–FAN7529和FAN7530，以及一款CCM PFC–SG6980，不僅PF值高、總諧波失真(THD)低且具有過電流、過電壓和過熱等保護功能。
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| 圖3 TI亞洲區半導體市場開發高效能類比產品市場行銷經理林志彥指出，交錯式PFC將成為大功率電源供應設計的重要技術。 |
不過由於各主要電源晶片業者均看好CCM PFC的發展潛力，紛紛推出相關解決方案，使得市場價格競爭激烈，因此包括德州儀器(TI)、意法半導體(STMicroelectronics, STM)及瑞薩(Renesas)已不約而同轉投入交錯式PFC控制器的開發。
TI亞洲區半導體市場開發高效能類比產品市場行銷經理林志彥(圖3)指出，實際上，DCM與CCM PFC各有所長，但囿於成本效益的考量，兩者在市場的應用是各踞山頭，謹守250瓦的分界線。而該公司於2007年5月，利用兩相交錯(Interleaving)技術所開發出的首款兩相交錯式臨界模式(Transition Mode, 即DCM)PFC控制器UCC28060，則可在保有DCM PFC切換損失低、EMI小與效率高等特點下，突破250瓦的限制，進而支援300瓦以上的大功率應用(圖4)。
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| 資料來源：德州儀器 圖4 交錯式PFC電路拓撲與特點 |
不僅如此，相較於單相或主從架構的交錯式解決方案，UCC28060的漣波消除功能可以大幅降低漣波電流，因而可將電容縮小27%，並使用更小、更低成本的電磁干擾濾波器。此外，此款PFC控制器還可提供低負載環境下的操作相數管理功能，讓電源供應器在整個負載範圍內都能高效率操作，以協助製造商達到80 Plus和能源之星(Energy Star)的標準要求。據了解，目前UCC28060已獲得國際知名的液晶電視業者採用，而為加速市場拓展速度，TI也計畫於今年3月開始推出此款晶片的參考設計。
為乘勝追擊，TI於2007年底隨即發表另一款專門支援千瓦功率等級的兩相交錯式平均電流控制模式(即CCM)PFC控制器UCC28070，進一步延伸原本CCM PFC的優勢，並透過可程式變頻(Frequency Dithering)技術來大幅降低EMI問題，進而改善整體系統性能與電源效率。
另一方面，原本在DCM PFC市場占有一席之地的STM為避免落入CCM PFC的殺價競爭，也已轉往交錯式PFC發展，不過目前主要是與一級電源供應器業者合作開發特定應用積體電路(ASIC)，尚未推出標準產品。 市場人士分析，由於兩相交錯式臨界模式PFC已可突破以往單相DCM PFC在大功率應用的限制，並實現低成本、體積小、重量輕與高效能的電源設計，相當適合朝薄型化發展的大尺寸液晶電視需求，因而將對單相CCM PFC市場造成一定的衝擊。
返馳式/半橋諧振式PWM各擅勝場
除PFC控制器外，PWM控制器市場同樣也是百家爭鳴。如表1所示，通常32吋以下液晶電視係採用返馳式或準諧振(Quasi Reso-nant)PWM控制器，而37吋以上的PWM則使用LLC半橋諧振(Half Bridge Resonant)或主動箝位(Active Clamp)拓撲架構。前兩者的成本較低，但轉換效率較差，品質須視各家業者功力而定；後兩者較換效率高，一般皆可達到80%以上，但成本相對較高。
儘管現今節能規範已陸續實施，但液晶電視製造商多半仍採取兩手策略，亦即當產品主要銷往新興市場或節能規範較為寬鬆的地區時，對相關電源供應解決方案的要求多以成本為考量；然而，當產品銷往歐美日等對環保法令要求嚴格的市場時，品質及轉換效率則為首要評估重點。
同樣的，大尺寸液晶電視出貨量的提升，也讓LLC半橋諧振PWM控制器需求增溫，但由於技術門檻頗高，目前解決方案不多，其中又以STM的L6598/L6599最為市場所熟知。STM電源與類比元件行銷部專案經理林志弘表示，該公司在LLC半橋諧振的發展已有10年之久，技術相當成熟，因而能在液晶電視快速起飛時，率先推出符合市場需求的解決方案。
此外，安森美亦是少數擁有LLC半橋諧振PWM控制器方案的業者，該公司所推出的NCP1396內建高電壓端與低電壓端MOSFET驅動電路，可為液晶電視電源轉換等各種多樣化應用帶來可靠的高效率電源設計。該款PWM控制器還具備多重保護功能，並在不增加電路複雜度的情況下，提供更好的電路保護。
蔣家亮指出，由於安森美的產品方案齊全，且積極參與國際上相關節能標準的制訂作業，更與一級製造商維持良好合作關係，因此新產品很容易獲得客戶端導入設計(Design-in)的機會，在中國大陸與台灣的液晶電視市場均已顯著成長。
LIPS架構蓄勢待發 電源晶片商嚴陣以待
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| 圖5 恩智浦電源晶片方案產品行銷經理張錫亮認為，長遠觀之，LIPS架構仍將成為大尺寸液晶電視電源設計主流。 |
為進一步降低大尺寸液晶電視的製造成本，兼具高效率與可節省物料清單(BOM)成本優點的LIPS電源供應設計架構已開始嶄露頭角。包括夏普(Sharp)、三星(Samsung)、樂金(LG)等主要液晶電視業者均已著手進行採LIPS架構的大尺寸薄型液晶電視研發，足見其未來發展的潛力。
恩智浦(NXP)電源晶片方案產品行銷經理張錫亮(圖5)分析，LIPS電源供應與傳統開放式(Open Frame)電源供應架構最大差別(圖6)，在於前者可直接經由PFC控制器來驅動CCFL逆變控制器，因此整個電源功率轉換將由以往的三級架構縮減為二級，不但縮減零組件數目與電路板尺寸，還可提高效率，熱管理也更為容易。
據了解，由於小尺寸的液晶電視電源供應設計較為簡單，加上成本考量更重，目前均已導入LIPS架構；至於32吋以上的大尺寸液晶電視電源設計，則仍以Open Frame為主流，約占85%左右，其餘為外接式電源轉換器，LIPS架構則仍處於萌芽階段，尚未普及，主要原因為現階段產品技術未臻成熟，以及廠商間的利益考量所致。
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| 資料來源：德州儀器 圖6 Open Frame與LIPS電源供應架構比較 |
張錫亮表示，目前LIPS仍屬新興技術，對大尺寸液晶電視製造商而言，導入所耗費的成本未必比傳統Open Frame設計低。儘管市場導入的熱度甚高，但距離真正進入量產的成熟階段仍有段時間。不過，他認為，42吋以上液晶電視導入LIPS架構可較Open Frame帶來更明顯的成本與功耗效益，因此將成為製造商首波導入重點。而待LIPS整體技術發展更為成熟後，此架構的優勢將可更為突顯。
另一個限制LIPS架構發展的市場因素，則來自價值鏈改變所產生的利益衝突。傳統上，面板廠以將CCFL逆變控制器一併銷售給液晶電視製造商，獲利空間較大；若改為LIPS架構後，製造商則僅須購買單純的面板，再自行設計或向電源供應器製造商購置LIPS解決方案，對面板廠而言，獲利將大幅縮水，也因此削弱了LIPS在大尺寸市場的發展力道。
除了面板廠與液晶電視製造商間的利益糾葛外，LIPS架構對PWM控制器供應商而言，也頓時減少了可觀的應用商機，反倒是突顯PFC控制器的重要性。這些微妙的市場變化，也間接影響電源晶片商的布局策略。
瞄準LIPS商機 晶片商跨足逆變器市場
以往，AC/DC電源晶片與DC/AC逆變控制器是截然不同的產品領域，雙方供應商也有明顯差異，而今隨著LIPS架構的崛起，包括恩智浦、安森美與昂寶電子等AC/DC電源晶片業者也已開始投入DC/AC逆變控制器發展，以便進一步強化未來整合型方案的開發能力。
以恩智浦為例，該公司於2007年底即發表一款高壓全橋(Full Bridge)式CCFL逆變控制器UBA2074與其低電壓版本UBA2072，專門用於大尺寸液晶電視電源設計。前者能直接驅動輸入電壓550伏特的全橋，而毋需外部電平轉換器或閘極驅動變壓器(Gate Driver Transformer)；UBA2702則可在9～30伏特寬廣的逆變控制器低電壓範圍內運作。張錫亮強調，恩智浦是少數同時兼具PFC、PWM與DC/AC逆變控制器解決方案的電源供應商，可大幅提升該公司在液晶電視電源市場的競爭力。
至於安森美，也計畫透過與逆變控制器業者合作，來發展LIPS架構專屬的電源產品。蔣家亮表示，LIPS架構將可較現行方案節省BOM成本並提升10%以上的效率，因此該公司目前正與一家美國的逆變控制器供應商合作開發，預計2008年上半年推出相關解決方案，目標將鎖定32吋的液晶電視市場。至於未來是否會擴大與其他業者合作，則有待觀察。
值得注意的是，昂寶電子近來亦大舉進軍液晶電視市場，除推出AC/DC綠色電源晶片外，亦跨足CCFL逆變控制器的開發，目前該公司已推出OB3316、OB3318、OB3328、OB3329以及OB3338等多款產品，並積極拓展中國大陸與台灣市場，對於LIPS商機，顯然是有備而來。
電源晶片後勢看俏 品質/可靠性不容忽視
顯而易見的，節能規範與大尺寸的發展已是液晶電視電源市場成長的兩大驅動力，而為搶搭此一熱門商機，電源晶片商也已加足馬力，全力衝刺，除在產品技術上不斷升級外，亦透過策略聯盟拓展新的市場商機，如日前包爾英特(Power Integrations)即藉由購併Potentia半導體，強化其在大功率液晶電視電源晶片的競爭力。
然而，AC/DC電源設計門檻甚高，尤其是大功率應用，挑戰更加嚴峻，因此，誰能在激烈競爭中脫穎而出，贏得客戶青睞，並取得亮麗的市場占有率，恐怕不只是EMI、成本與效率的特性比較，更包含專業服務所累積的客戶信賴度與合作深度。就如同系統對電源供應的要求一般，除了有電外，更要求可靠、安全、無雜訊的電。
