关键词:
驱动电源(通用8篇)
篇1:驱动电源
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9. 我们不创造光芒,但我们为光铸魂。
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篇2:驱动电源
方案是从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密,并有很强可操作性的计划。有关灯具的电源驱动方案设计,欢迎大家一起来借鉴一下!
一、项目基本情况
1.1 项目建设需求
多功能礼堂舞台演出显示系统分为主屏、辅屏和会标屏3个部分。主屏建设需求是建设大幅面、高清晰度的大屏幕,显示多个计算机数字信号、本会场摄像、远程监视或异地会商的视频信号等,实现摄像、讲解资料、视频会议等画面的显示,同时还要兼顾舞台演出背景;辅屏建设需求是显示一个标清信号,实现会议辅助内容的显示,也可用作演出时的报幕、字幕等;会标屏则需要显示多种颜色的文字。
礼堂舞台部分宽20m、深17m、高18m, 台口处宽15m、高7.8m ;舞台上方安装灯光、幕布等舞台机械装置;台口两侧耳墙距地面3m,宽8m,高6m。设计主屏显示面积至少72㎡(12m×6m),屏前是主席台会议和演出的场所,屏后则是演员通过和维护空间,第一排观众距屏至少17m ;辅屏在耳墙上,显示面积至少12㎡(4m×3m)。
二、影响室内LED显示屏质量的关键技术
室内LED显示屏在设计屏体时,要考虑显示内容、场地空间条件、显示屏尺寸或像素大三个重要因素,同时要确保生产工艺、技术指标等适合室内实际应用需求,再结合项目造价,进行合理设计。
2.1 LED显示屏点间距
视觉颗粒感主要来自人眼有一定的分辨力,在一定距离观看两点,当两点紧密到一定程度时,人眼将无法分辨。近两年随着LED显示屏制造技术的提高,小间距LED显示屏体分辨率不断提升,室内显示设计已从初始选择最小的点距规格方案提升到选择合适的点距规格方案。
表1 将比较典型的联诚发室内LED显示屏规格对比,P1.6、P2、P2.5、P3、P4、P5为室内常用规格,“P3”表示像素点距为3mm,最小视距为人眼分辨不出像素点颗粒的距离,但这个距离长时间观看会损伤视力,最佳视距为观看屏幕舒适的距离,也是最清晰的距离。
通过表1 对比可以看出,P1.6、P2、P2.5 三种规格,最小视距和最佳视距非常接近大平板电视的观看要求,整屏分辨率高达4800×2400,在同样的屏体上可以显示更清晰的画面,但在12m宽的屏幕上显示一个高清信号需要放大3~4倍,显示两个高清画面需要放大2 倍;同时高分辨率显示需要高性能的图像处理设备,系统的整体造价会很高。P4、P5 两种规格在12m 宽的屏幕上无法同时显示两个高清画面,不能满足高清会议电视画面显示要求。P3 即可满足同时显示两个高清画面的要求。根据显示屏幕大小,最终选定性价比较高的P3 作为项目主屏和辅屏的显示点距,选定P4 作为会标屏的显示点距。
2.2 封装技术
决定LED品质的一个因素是主要材料,如芯片、支架、胶水(环氧树脂)、金线等,另一个因素是封装工艺。像素封装技术关系到整个显示屏的色彩饱和度、视角等显示效果和生产成本、质量稳定性等,是选择LED显示屏非常关键的指标之一。
室内LED主流封装技术主要有表贴SMD、直插DIP模式。表贴是指将封装好的发光管粘贴在电路板上,然后进行集成电路焊接工艺加工成屏体。它散热性好、色彩均匀,整个显示屏可以正面维护,大大减小了维护成本和难度;同时,在封装过程中进行填充金属化合物,混色效果好,发光柔和,更适合室内应用。直插模块是将发光管封装成长方型,然后把红绿兰3 个管拼在一起做成一个像素点模块,直接安插在PCB 板上焊接,工艺相对简单、成本较低,坏点率高,主要应用于户外显示屏。
室内屏的像素结构有表贴三合一和表贴三拼一(分离表贴)两种方式。
三合一表贴是指红绿蓝3 个发光点封装合成在同一个发光管里面,近看是一点, 放大看就是3 个发光点分离的一条线,对生产环节的材料和工艺要求高,主要用于小间距、高密度高端LED显示屏的生产。
三并一表贴(分离表贴)是指红绿蓝3 个发光点是分开封装的,封装后排列成1 个像素点,再封装1 个面罩保护,能防尘、防划,并能保护发光晶片。三并一是分离表贴,三点分开供电,功耗小,且可实现单灯维修,成本较低。
一般来说,为了提升室内屏的显示效果,选用表贴三合一、黑灯技术、金线封装等。
2.3 LED控制电路的设计
LED控制部分是决定显示效果的核心部分,控制电路内置高性能单片微型控制芯片。控制器通过内部控制程序向LED驱动芯片发送控制信号和数据,LED驱动芯片接收到信号后,产生相应的动作,从而对每一路红、绿、蓝LED发光芯片实现单独控制。
2.3.1 驱动系统
LED驱动部分的功能是接收颜色数据并驱动LED显示屏按该数据所表示的亮度值显示,通常有恒流、稳压、恒压-恒流3 种方式。
恒流驱动电路输出的电流是恒定的,输出的直流电压随负载阻值变化而变化,整个电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。稳压电路输出固定电压,输出电流随负载的增减而变化,整个电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。先恒压再恒流方式是最理想的驱动电路,既要检测LED电流,又要控制LED电压,有利于提高LED寿命,减小功耗,一般用于高档LED产品中。
2.3.2 控制系统
LED的显示效果取决于通过它的电流与电压的大小、时间等,所以控制系统主要是控制LED的电源输出。目前,PWM(脉冲调制)控制方式设计的LED电源,转换效率高达80%~90%,且输出电压或电流十分稳定,属于高可靠性电源。
PWM可以控制LED开和关的时间比例,通过将时间比例划分为若干等级,使LED显示出相应数量的灰度等级(灰阶)。三基色的灰度等级的乘积,是显示屏理论上可以再现的颜色数量,一般为256 级,颜色数达到16.7M,就可显示24位真彩色的信息。
一般PWM 的频率大于100Hz,否则在观看时会有显示的闪烁和扫描线。现在灰度等级为10 位的大屏,刷新频率大多为800 ~ 1000 Hz, LED行业最高刷新率为6800Hz。在摄像机正常取景及转动下,LED屏体画面显示稳定无闪烁,而且在最高刷新率下灰阶过度顺滑,没有串色。
2.3.3 驱动系统与控制系统的组合
LED作为电路的负载,与驱动系统、控制系统的电路连接关系到整个显示屏的稳定性,一般有串联、并联、混联3种方式。串联方式是可靠性不高的连接方式,常用于低端产品中,在稳压驱动电路中,当某一颗LED发生短路时,分配在其他LED的电压将升高,容易造成更多损坏。
并联方式适用于电源电压较低的产品,恒流驱动电路中,当某一颗LED断开时,分配在其他LED的电流将增大,容易损坏电路上所有的LED。
目前为了提高产品的可靠性,一般采用混联方式,串、并联的LED数量平均分配,分组并联,再将每组串联在一起,这样分配在一串LED上的电压相同,通过每一颗LED的电流也基本相同,LED亮度一致,同时最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。
整个显示屏由多个模组单元拼接而成,为了保证供电和数据的可靠性,也必须采用混联方式,实现环路备份功能,当某一路电源出现异常故障时,其他电源会自动进行智能均流,从而不影响到系统的正常使用,更有效提升系统的无故障运行时间,减少故障维护时间。
2.4 会议摄像对屏体的特殊要求
虽然高刷新率能够保证即使在高速摄影机的拍摄下,大屏幕仍能及时响应,画面转换、过渡更平滑流畅 ;但在使用过程中会发现,当摄像机镜头对准 LED
显示屏时,偶尔会出现莫名其妙的水波一样的条纹和奇怪的.色彩,并且随着拍摄角度的变化、摄像机镜头焦距的调节,水波纹还会发生一些变化,十分影响直播和录制的显示效果,这就是电视摄像数字化带来的摩尔纹现象。
如果感光元件 CCD(或 CMOS)像素的空间频率与影像中(LED)条纹的空间频率接近,就会产生摩尔纹。既然摩尔纹现象是由 LED 显示屏的固有结构产生的,如果使摩尔纹产生的条件——LED 显示屏的网格结构或摄像机 CCD(CMOS)的网格结构的其中之一消失,理论上就可以完全消除摩尔纹干扰 〔3〕。国内公司在 LED 显示屏表面叠加一层光学处理幕,该幕由特定比例的特殊吸光材料与表面微珠透镜涂层组成,通过光学幕的使用,使 LED 屏幕从原来的网格状发光变为连续的面发光,通过对离散的 LED 像素点进行放大显示,最终在光学处理幕表面形成连续的高清晰图像,在提高对比度的同时,保留了较高的清晰度,而且消除了摩尔纹现象。
三、室内LED 显示屏室内安装设计
3.1 确定安装位置
主席台宽 15m,两边有侧台和侧幕,设定宽 12m、高 6.2m的显示屏,既不影响视频会议显示,又不影响演出背景显示,采用 P3.1规格的产品,可以显示 1 个满屏的全高清视频图像,也可以同时无损显示 4 个高清视频图像。
屏体的安装位置与最佳视距、视角有直接关系。GB50464-2008《视频显示系统工程技术规范》中数据和像素中心距公式H=k ?d。其中H 为最大视距 ;k 为视距系数,一般取 345;d为字符高度,字符为 16 点阵汉字。根据公式计算,理想视距H = 345×16×3.125 = 17.25m ;最小视距为= 1/2理想视距= 8.6m。综合两个距离,结合主席台的应用情况、会议区摄像及电视的摆放位置,建议第一排首长观看 LED 大屏幕的最佳距离为 18.3m。
根据人眼的视觉特性,人眼对垂直视角 15°、水平视角30°的长方体看得最清晰,不易疲劳。根据测算,第一排首长距离 LED 屏幕为18.3m,屏高6.2m,屏宽 12m,垂直视角α=16°,水平视角β 为 36.3°,效果比较理想。视觉计算如图 1、图 2 所示。
经测算,大屏幕安装在主席台上,屏后安装维护空间及通道 5m,屏前距主席台边沿 12m,屏体安装距地面 1.35m。
3.2 安装基础设计
LED大显示屏都是由若干个箱体组成,业界分为简易箱体和标准箱体(也叫防水箱体,有后盖)。户外的屏一般都用防水箱体,户内多用简易箱体。 LED芯片封装为像素后,按照一定规则排列在电路板上,封装并进行防水和加固处理,形成一个模组,模组分辨率一般为 64×48,多个模组组合封装在一个箱体中,就形成了箱体单元。每个箱体单元可作为独立的显示单元进行通电和数据显示测试,以某品牌产品 P3.1 为例,箱体单元的参数如下 :尺寸 (W×H×D) 为0.4m×0.3m×0.1m,分辨率为 128×96,重量为 5kg(40 kg/㎡),平整 度 ≤ 0.2mm, 峰 值 功 耗 120W(1000W/㎡),平均 功 耗40W(330W/㎡)。
3.2.1 电源设计
礼堂属于重要场所,按二级负荷设计。该项目采用两路电源同时供电,当发生电力变压器故障或线路故障时,不致中断供电,另一路电源能负担全部负荷。根据《视频显示系统工程技术规范》,结合厂方设计参数,LED 显示屏满负荷用电功率,按每平方米 1000W 计算。主屏、辅屏和会标屏总负荷为 110kW,平均功率为 36.3kW。按照 LED 电源功耗设计安全规范,电源功率设计时要留有余量,一般电源的功率= LED 的功率 ×1.2,则项目中 LED 显示屏的总功耗为 132kW。
LED器件抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压的能力。在电源设计时,一是要设计智能配电箱,能够实时监测整个 LED 显示屏的负载运行情况,二是在配电前端安装UPS 或净化电源,三是对电源线进行合理的规划。项目的电源配置考虑到 UPS 的功率因数和最佳运行效率,UPS 额定功率为 132/0.8=165kV · A,电源型号为 GES-NT 160kV · A 模块化 UPS。在地下一层配电室安装 160 kV · A UPS 和蓄电池柜(后备时间 0.5h),从总配电汇流铜排压线引接 120m㎡4+1电缆至 UPS 输入输出配电柜 350A 空开,直接引接至 UPS 输入,UPS 输出引接至 UPS 输入输出配电柜 300A 空开,下引90m㎡4+1 电缆引接至 LED 大屏智能配电箱。
3.2.2 LED箱体安装
LED显示屏箱体有铁箱体、铝箱体和压铸铝箱体,3 种箱体应用于不同场合。压铸铝箱体主要用于高端和租赁,其特点是 :模块化,连接简单,无风扇自然散热,超静音,效果较好,本项目采用的是压铸铝箱体。箱体安装维护支架为宽 12m、高 6.85m、深 0.8m,主屏箱体重量为 2976kg,箱体维护支架重量与箱体重量大致相同,整个屏体安装总重量为 6t,承重面积为 9.6㎡(12m×0.8m),每平方米要承受 625kg 的重量,因为舞台下面为没有支撑立柱的地下室,所以需要在LED 屏体下面安装一个 12m×1.2m 的承载基础,扩大承重面积。辅屏重量为 480kg, 耳墙中部有横梁,填充部分为空心砖,先在横梁上安装承重框架,而后把箱体固定到框架上。
LED显示屏钢结构架体应严格按照确认后的设计图纸、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)及其他现行施工验收规范要求进行施工,框架、支撑架、显示屏箱体、控制器箱体等产品构件应安装牢固、结构稳定、边角过渡圆滑,无飞边、无毛刺,各种固定螺栓紧固,金属构件需接地良好。在北方,人体静电、电路静电都会给LED显示屏带来意外伤害,要可靠地实现工作接地,把数字电路等电位与大地相接,建立 LED显示屏系统静电荷泄放通道。
3.3 系统安装调试
LED显示屏发展到小间距、高密度 TV屏,物理像素间距已经不是制约其显示清晰度的主要因素,不能用高显示分辨率替代清晰度。显示屏的清晰度是人眼对显示屏分辨率、均匀性、亮度、对比度等多项因素综合的主观感受,而要达到主观感受的一致性,首先要LED各项性能参数一致。这就要在前期元器件筛选、LED参数细分的基础上,进行后续的精确校正。
3.3.1 屏体像素亮度、色度均匀性要求
在生产制造各环节,对LED参数的均一性会产生不同的影响,同时在故障板更换后,不进行调整会出现明显的亮区;为使各种显示图像平滑、色彩还原真实、亮度均匀,需要对特定区域特定像素进行逐点亮度、色度均匀性的调整。
3.3.2 色彩还原技术要求
目前各种LED显示技术尽管一般都采用 RGB作为三基色,但是三基色对应的色坐标是不完全相同的,部分产品存在色彩饱和度高和色域不完整的问题,需要严格按照色彩理论进行光强和色坐标校正,确保显示出理想纯净的颜色,实现显示屏的动态白平衡。
3.3.3 快速运动图像补偿技术
LED显示屏是按逐行方式进行显示的,而摄像机视频信号采用隔行扫描方式,在隔行向逐行转换中对静止画面和运动画面应采取不同处理方法才能既保证静止画面的清晰度,又能去除运动画面的拖尾现象。
3.3.4 单点校正技术
单模块亮度、色度校正技术可以实现对单个模块进行亮度和色度的校正,该技术很好地解决了屏体更换模块后,新模块与旧模块之间的色差问题。单点校正系统会对每个显示屏单元板中的每个像素进行单独控制,包括其亮度和颜色的控制,以获得前所未有的均匀度,生成最为清晰的图像。同时,为了提高色彩还原度,减小图像在处理与传输过程中的衰减和失真,选用性能可靠的图像处理器和光纤传输器也是很有必要的。
四、总结
篇3:驱动电源
压电叠堆具有输出力大、频率响应速度快、输出位移大、换能效率高、可采用相对简单的电压控制方式等特点在机械制造、超精密加工、生物工程、医疗科学、光纤对接、光学微处理系统和航空航天等领域得到了广泛应用[1]。
非共振型压电电机使用压电叠堆作为激振元件,压电叠堆在直流电压下产生大变形用以驱动电机。压电叠堆具有比较大的电容, 一般几百nF以上,驱动过程中, 对电源的带负载能力要求较高,如何实现比较好的驱动效果为研究热点[2,3,4]。在产生压电叠堆的驱动信号时,一般采用先产生方波,再对输出的方波信号进行滤波方式,这对滤波器提出了较高的要求,需配备相当大的电感,在实际应用中不适用。实验室常用的信号发生器可以生成良好地正弦波信号,但一般只能输出一路信号,若是采用多个信号发生器组合输出多路信号,将不能保证两两之间的相位差。针对自行研制的新型压电直线电机,提出了基于可编程片上系统(PSOC3)的驱动电源,在进行电路仿真后搭建了实际电路板并进行了相关实验,取得了较好的驱动效果。
1 驱动要求
本研究所研制了一种新型的双驱动足非共振压电直线电机,其定子结构如图1所示。将两个驱动足并排放置可构成双驱动足。驱动足底部装有两组压电叠堆,压电叠堆一端由支架固定,另一端贴在驱动足上。当对压电叠堆施加交变电压时,由于逆压电效应,压电叠堆端部产生位移,带动驱动足工作。当施加在两组压电叠堆上的两路驱动信号为正弦信号且相位差为90°时,两组压电叠堆产生相应的正弦波位移。由于两组叠堆空间上也相差90°,所以这两个位移在驱动足上进行合成,可使驱动足顶端形成椭圆运动。将两个相同的驱动足并排放置,通过控制驱动信号的相位差,分别控制四组压电叠堆,可使两个驱动足交替驱动。
根据负载特性以及电机的运行机理提出了对驱动电压的总体要求:
a.为了防止压电叠堆退极化,驱动信号应带有正向直流偏置,输出电压范围0~150 V;
b.为交替使驱动足交替运行,四路正弦电压两两相位差为90°,且相位差稳定;
c.根据压电叠堆的位移频率特性,工作频率选定在0~3.5 kHz[5];
d.由于负载呈容性特性,所以驱动电源输出级要有较大的电流输出能力。
2 驱动电源总体设计
图2为双足非共振压电直线电机驱动电源的原理框图,由信号产生、运算缓冲、功率放大、直流升压四部分组成。其中,信号产生模块由Cypress公司的第三代嵌入式控制器PSoC3实现;直流升压模块用来获得较高直流电压为功率放大电路供电;运算缓冲模块用来缓冲和放大信号;功率放大模块采用分流电路以提高驱动电源的带负载能力。
3 驱动电源模块设计
3.1 信号产生模块
稳定、可调的输入波形是驱动器的关键之一,现利用可编程片上系统(PSOC3)硬件配置灵活的特点,设计了基于存储器变换技术波形发生器,其线路简单,无需偏置电路,调试方便,而且是可编程的,可根据实际需要方便的修改波形。顶层模块设计原理框图如图3所示。
波形存储器存储的是带偏置的正弦波信号波形离散后的数字量,更改存储器中的波形数据即可改变输出信号偏置范围。当偏置正弦波信号一个周期内取256个样点,即用256个基准时钟脉冲形成完整的一个周期的正弦波波形,而量化等级也取256(对应于8位)时,产生的正弦比失真度仅为1%左右[6]。增加采样点数和量化等级可进一步降低失真度。为了提高CPU利用率,采用DMA进行数据传输。DMA 传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的。DMA 组件使数据能传输至存储器、组件和寄存器,并从其中传出。控制器支持 8 位宽、16 位宽和 32 位宽的数据传输,并且可以进行配置,以在具有不同字节序的源和目的地之间传输数据。drq终端使得硬件(Timer)能够发出DMA请求,同时由应用程序编程接口函数对DMA的Channel和Td进行设置,数据便可以由存储器传输至DA转换器。
对输出波形进行调频有以下两个方法,一:更改Clock的Frequency设置;二:通过UART模块与PC机通信,利用void Timer_WritePeriod ()对Timer的周期进行更改。
为输出相位差分别为90°的四路偏置正弦信号,只要将对应的编码值依次偏移
90°,得到四张波形编码真值表。把这四个编码值表固化在波形存储器即可。改变偏移量即可实现输出信号的调相。只要外部的时钟频率稳定,四路输出信号的频率也是十分稳定的。即使时钟频率发生变化也不会影响输出信号之间相位差。
3.2 直流升压模块
由于本部分升压程度较大,所以放弃使用斩波电路。正激、反激电路由于漏感较大,使得输出电压纹波较大,而推挽电路驱动电路简单,且任何时候最多只有一个开关元件工作,对于输出相同的功率,开关损耗比较小,适合低电压输入高电压输出升压电路,设计选择推挽电路作为直流升压电路。直流升压电源工作原理为:由于驱动电路作用,两个功率开关管交替导通,使得低压输入变为交流输入,再由高频变压器升压后获得高压交流电,最后经高频变压器二次侧进行整流滤波,获得高压直流输出,控制电路将调整占空比,保持输出电压的稳定。
3.3 运算缓冲级
由于驱动电路的输入信号来自D/A转换器,没有带负载能力,因此,为保证输入信号不失真,后置电路必须是高输入阻抗电路,需选用高输入阻抗低噪声通用运算放大器组成输入缓冲。LM318运算放大器是美国国家半导体公司生产的通用型运放系列中速度最快的器件。与其它种类的通用型运放相比具有电压转换速率高、频带宽、输出动态范围大、较完善的保护电路等突出优点。考虑到叠层压电叠堆为大容性负载(500 nF),运算放大级增加了一个缓冲放大器。这种方法有助于电容负载与运放输出的隔离,同时两级放大也增大了驱动电路的频率范围(运算放大器的增益带宽积为常数)。通过改变运放增益,可以方便地调节输出电压。
3.4 功率放大级
功率放大级是决定整个高压放大器的一个关键,与双极性晶体管相比,功率MOSFET具有线性度好好、基极驱动功率小 饱和压降低、无二次击穿等优点,因此在高压中应选用MOSFET作为放大管。由于N沟道MOSFET较易实现高压,而P沟道MOSFET相对较难,且价格较贵,因此采用低栅极电荷N沟道MOSFET管[7,8,9],功率放大电路如图4所示。静态工作点的设置使MOSFET管工作在线性放大状态。
由于电源输出为偏置正弦波,所以可将电源电压分解成傅里叶级数,看作由恒定直流分量和正弦交流分量的叠加。
因为电容不通直流,直流电压全加在电容两端,所以输出的直流电压就是偏置电压。
对于交流分量
所以交流输出为
为保证输出波形幅值基本不衰减,需满足 ,电机每个压电叠堆电容为500 nF,设定最高频率为2 kHz,则可以进一步确定R5值。在R5值确定的情况下,若要提高该驱动电路的频率范围必须进一步提高该电路的最大输出电流,所以设计了分流保护电路。R3、R4、Q1和Q2 构成分流保护电路,当输出电流增大到一定数值,R3、R4上的电压达到晶体管开启电压,Q1、Q2就会导通,实现为功放管分流。
4 仿真及实验
4.1 电路仿真
为分析所设计驱动电路的幅频特性和相频特性,本研究借助于multisim软件进行了仿真分析,仿真结果如图5所示。
上半部分是电路的幅频特性,下半部分是电路的相频特性。通过仿真结果可以发现,在低频范围内,幅频特性曲线和基本水平,说明电路增益稳定,相频特性曲线基本水平,说明输入输出相移为零,可以满足驱动要求。当频率高于2 kHz时,输出和输入之间产生比较大的相位差,当频率高于10 kHz时,输出波形幅值衰减比较大,实际放大倍数减小,所以该放大电路适用于低频下的应用。
4.2 实验
根据本课题组设计的电源搭建了电源样机如图6所示。
在驱动信号频率1 kHz,电压峰峰值80 V,并且带有+50 V直流偏置的条件下,进行了实验研究,驱动器输出波形如图7所示。
从实验波形可见,四路输出波形峰峰值为80 V,相位两两相差90°,并且带有+50 V的直流偏置,输出波形失真较小。
在驱动信号频率1 kHz,电压峰峰值80 V的条件下,由激光干涉仪测得电机输出位移时间特性曲线如图8所示。从实验结果可以知道,电机的双驱动足在四路信号激励下有效地实现了对导轨的交替驱动。
5 结论
本文设设计并制作了一种基于可编程片上系统(PSOC3)的电机驱动器。该驱动器能够产生带直流偏置四路两两相位差
90°的正弦波功率信号,仿真结果和实验结果验证了该驱动器可以满足双驱动足式非共振压电直线电机的驱动要求,实现了双驱动足的交替运行。
摘要:设计了一种基于可编程片上系统的新型驱动器。根据非共振压电直线电机的驱动要求,设计了四路相位差分别为90°的正弦信号发生器。采用嵌入式芯片作为主处理器,结合直接内存存取数据传输技术,增大了输出信号的频率范围,提高了嵌入式系统的效率。设计了运算缓冲和线性功率放大电路,并对该电路进行了幅频特性分析。将设计的驱动器应用于非共振压电直线电机,电机驱动足交替运行,驱动信号稳定。
关键词:非共振,交替驱动,直接内存存取,线性放大
参考文献
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篇4:驱动电源
1、公司在国内大功率LED路灯市场份额占50%以上;
2、净利润年复合增长率43.07%;
3、大功率LED驱动电源未来有望保持50%以上的高增速。
茂硕电源(002660)是国内LED 驱动电源领军企业。公司主要以消费电子类电源和大功率LED驱动电源为主营业务,是国内领先的高可靠、智能化、高效能节能开关电源制造及解决方案提供商。公司在国内大功率LED路灯、隧道灯驱动电源市场份额占50%以上。业内人士认为,公司大功率LED驱动电源未来几年仍有望保持50%以上的高增速。
领先的开关电源企业
公司主要产品为消费电子类电源和大功率LED驱动电源。其中消费电子类包括AV视听、IT通信设备用电源;大功率LED驱动电源以路灯及隧道灯为主。目前消费电子类电源为主要收入来源,占公司2011年营收73%,LED驱动电源营收占比约23%。毛利率较高的大功率LED驱动电源为公司未来重点发展业务。
公司是我国最早介入大功率LED驱动电源领域的公司之一,凭借在这一领域的技术优势和先发优势获取了较高的市场占有率,公司在国内大功率LED路灯、隧道灯驱动电源市场份额占50%以上。驱动电源为LED性能不良的主要瓶颈,目前公司产品各项性能优良:适应-60至70℃的工作温度,具备耐极寒性能,以此成为俄罗斯OPTOGANINN供应商,成功打开海外市场。此外,公司产品电源内部温度不超过70℃,相比同类电源80-90℃的内部温度更有利于延长电容器寿命。
通过多年的经营发展,并凭借优质的产品、完善的服务、诚信的经营理念,“茂硕”品牌已获得众多国内外知名企业的认可,公司已经与勤上光电、富士康、比亚迪等企业建立长期合作关系,公司大功率LED驱动电源产品已成功应用于上海世博会、广州亚运会等室外及场馆照明,并取得了良好的效果。
公司2011年较2008年营业收入年复合增长率为34.13%,利润总额复合增长率47.34%,净利润年复合增长率43.07%,公司经营规模和盈利水平整体呈现较高的成长性。
募投项目大幅增加产能
2010年全球开关电源市场超过120亿美元,通用开关电源(主要为消费类开关电源)占据33%左右份额,市场约39.6亿美元,公司2011年消费电子类电源销售收入仅4亿元,占全球市场份额仅1%左右,公司该业务仍处于起步阶段,未来的潜力仍很大。随着国内在开关电源技术水平不断提升、国际及台湾地区主流厂商向中国大陆进行产业转移,公司大客户战略和快速响应优势等因素的影响,公司在IT通信和AV视听领域还将保持稳定增长。
此外,LED路灯作为一个政府主导的新兴产业,未来两年增速将超过100%,其驱动电源也将随之高速增长。公司是国内较早从事LED路灯驱动电源开发的公司之一,具有较大的先发优势和技术优势。公司大功率LED驱动电源增长较快,营业收入由2009年的0.32亿元上升到2011年的1.49亿元,未来几年仍有望保持50%以上的高增速。
本次登陆中小板,公司拟发行2428万股A股,募集资金投向惠州茂硕能源科技有限公司电源驱动生产项目、惠州茂硕能源科技有限公司研发中心建设项目和惠州茂硕能源科技有限公司信息化系统建设项目,总投资达2.73亿元。募投项目主要用于扩大公司现有产能,新增年产200万只LED驱动电源和年产3000万只消费电子类开关电源的生产能力。
篇5:驱动电源的店铺宣传广告词
2. 三鼎灯具,鼎鼎大“明”。
3. “三鼎”广东古镇灯都的一颗明珠!
4. 三鼎灯饰,照亮你我美好的明天。
5. 你们的生活,让三鼎来点亮。
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篇6:驱动电源
1、背景:
LED半导体照明作为一种新型的行业领域,现行认证的引用标准已不能满足快速的发展趋势。2009年11月18日UL发布的第一版UL870为业界提供了一个的用于LED发光器件为光源的灯具安规标准。在UL8750中规定电源模块(Power suplies)或驱动器(LED Drivers)可选择使用满足UL1310的CLASS 2电源、满足信息技术类安全UL60950-1要求的电源和除了UL1012标准规定以外的CLASS 2电源,在LED光源灯具的电气结构评估时对CALSS 2电源和LVLE电路可豁免较多的电气测试项目。虽欧盟到目前为止未制定一套针对LED光源灯具产品的安全标准,但欧盟一些国家(法国、丹麦等)已开始要求使用满足CLASS 2电源的LED道路照明灯具。国内LED户外照明灯具虽有UL认证,但基本上使用UL60950标准认证的电源,随着LED半导体行业的的深入发展,LED光源产品使用CLASS 2的电源驱动是将来的发展趋势。
2、什么CLASS 2 :
UL60950-1(信息技术类设备的一般安全要求)中按其电击危险保护措施的程度将电子设备分为CLASS
1、CLASS 2和CLASS 3三类。CLASS 1类设备指除了基本绝缘为电击保护措施外,还采用了其它如接地等保护性措施;CLASS 2类设备指不只依靠基本绝缘,还采取了双重绝缘或加强绝缘为电击保护措施,其绝缘保护效果不依赖于保护性接地或安装条件;CLASS 3类设备指使用特低安全电压(SELV)方式供电且没有危险电压产生。在UL8750和UL1310标准涉及的CLASS 2电源都是满足UL60950中CLASS 2设备防电击安全保护规定的。
3、CLASS 2电源的定义:
LED灯具安全标准UL8750定义的Class 2电源(Class 2 Power Source)是指符合UL1310标准(UL1310是包含在室内和户外使用的CLASS 2电源单元的安全标准要求)要求的隔离电源供电,或符合UL5085-3的要求的低压Class 2和Class 3变压器供电的电路。UL1310定义CLASS 2电源单元(CLASS 2 POWER UNITS)为:与国际电码ANSI/NFPA70一致的,连接到15A或20A的120-240Vac分支电路中与少于150V接地,采用绝缘隔离变压器的提供直流和交流电能源,预期用于提供能源予低压、用电操作的装置。且CLASS 2电源是有限制输出电压和能源容量的设备,在任何情况的输出负载下,输入的电源不超过660W。UL1310对CLASS 2电源的装配机械结构、性能测试要求及产品标示等方面进行了规定,以下针对CLASS 2电源主要的电气性能要求及测试规范进行解析,为LED光源灯具用电源模块的UL认证提供相
关参考。
4、CLASS 2电源的可接触带电部件的电压限值:
UL1310标准中规定CLASS 2电源设备的输出端应提供输出软线、接线端子、绝缘引线或输出接线端子。在电源的防护罩、隔板或不用工具就可被拆卸的护具在拿走后,根据不同试针(图1)、活节探测器(图2)或可触性探测器(图3)可接触带电部件的程度,对输出端最大电压有不同的要求。在测试前需要确认无绝缘的带电部件必须固定在基板或配件表面,不
能因产生回旋或位移而导致可接受的最小间距较少,同时会引致电击危险的带电部件必须被
围起或置于减少可接触危险的地方。
4.1 CLASS 2电源外露接线端可接触的最大电压要求及测试方法:
CLASS 2外露接线端可接受的带电部件最大电压在使用探测器(图2所示)不超过25N(5.62磅)力作用下,不可有超过以下电压的带电部件触碰到探测器:1)、正弦或非正弦的交流电峰值42.4V;2)、连续直流电42.4V;3)、受相等或少于200Hz频率,约50%占空比的直流电峰值24.8V;4)、直流与交流电混合峰值42.4V;
4.2 CLASS 2电源非外露接线端可接触的带电部件的最大电压要求及测试方法:
CLASS 2电源非外露接线端可接受的带电部件最大电压为:在使用试针(图1)和活节探测器(图2)不超过4.4N(1磅)力作用下,不可有以下电路和超过电压的带电部件碰触到试针和活节探测器:1)初级电路;2)正弦或非正弦的交流电峰值42.4V;3)连续直流电60V;4)受相等或少于200Hz频率,约50%占空比的直流电峰值24.8V;5)图4所示的直流与交流电混合峰
值;
图1
图2
图3
图4
5、CLASS 2电源的最大输出电流和功率限值及测试方法:
CLASS 2电源的最大输出电流和功率分为能量固有限定电路(ENERGY LIMITING CIRCUIT)和非固有限定电路(NOT ENERGY LIMITING CIRCUIT)两种限值要求,测试的最大输出电流和输出伏安值应使用电流计和功率计来判定,在无负载调节时,测试样品须断电并冷却至室温
状态。
5.1、固有限定电源最大输出电流和功率的限值和测试方法:
能量固有限定电路是指把电源的输出限制在CLASS 2级别或限制于可接受的能量级别,带有固有限定电路的电源为固有限定电源(LPS),固定限制电源在任何负载条件下(包括短路和标签上未注明时的输出线相互连接)的最大输出电流不能超过表1列明的数值,最大输出
功率不能大于100伏安。
同时在测试时需要注意以下情况:
1)当设备使用无保护装置的变压器时,须通电60S后测试;
2)当设备使用变压器和能量限制阻抗(如电阻、PTC装置或相似电路)或能量限制电路
保护时,须通电5S后测试;
3)当设备使用变压器和热断器、保险丝、或两者时保护时,须通电60S后测试,同时
将所有保护装置在测试期间失效;
4)当设备使用变压器、能量限制阻抗或能量限制电路和保护装置(如一个热断器、一个保险丝,或两者都用)保护时,通电5S后测试,同时须将所有的保护装置在测试期间失效;
5)当设备使用直流供电,同时使用能量限制阻抗或能量限制电路和保护装置(如一个热断器、一个保险丝,或两者都用)保护时,通电5S后测试,同时须将所有的保护装置在测试
期间失效;
5.2、非固有限定电源最大输出电流和功率的限值和测试方法:
非固有限定电源电路中无能量固有限定电路,需要有包含有限制输出能效和使输出端断电的离散性过载保护装置,输出电流和伏安限值不可超过表2所列明的数值。为判断非固有限定电源是否符合要求,主线连接到电源的设备需要提供测试电流给电阻负载,同时将设备的外表须裹上两层粗棉(炭化材料、灼热或炙热可燃的粗棉不可接受的)。
6、过载保护装置的限值及测试要求:
非固有限定设备中的过载保护装置的次级特定输出电流不可超过表3所列明的时间,测试过程中外壳不可有火焰或熔化金属物,不能引起有火灾或电击危险产生,同时过载保护装置的初级和次级绕组之间以及初级和外露不通电金属零件之间能承受介电电压测试。
7、CLASS 2电源的耐压限值及测试要求:
UL标准中的耐压测试相对于其他安规认证标准(如:IEC或EN标准)的要求偏低,但耐压测试的点比较多。UL1310规定CLASS 2电源设备能承受以下电压加在标准要求的个点之间测试一分钟而不出现击穿或拉弧现象是安全可靠的。
1)、初级电路和可触及不通电金属零件之间,初级和次级电路之间测试电压为1000Vac
加上两倍的最大额定电压;
2)、有多路输出且互联输出的设备,次级电路之间测试电压为1000Vac加上次级电压的总和;
3)、次级电路和不通电的金属零件直接按测试电压为500Vac;
4)、消除无线电干扰和抑制电弧的电容之间测试电压为1.414倍(2U+1000)的直流电势,V值是电源电压的有效值。
需要注意的是:如果电容会导致交流电有超漏时,电容应拿掉后再做交流耐压测试。
8、CLASS 2电源在LED光源产品中的应用分析:
led照明作为继白炽灯、荧光灯之后照明光源的第三次革命,节能优势明显。全球各个国家产业推进迅速,如日本的”21世纪照明”计划、韩国的”固态照明计划”、台湾的”新世纪照明光源开发计划”、中国的“半导体照明产品应用示范工程”计划,这些国家级半导体照明的规划都折射出各国对LED照明产业发展、产业经济与环境能源效益的重视。现时各国正积极推动LED照明计划当中,LED灯泡将列为优先导入照明产品;LED路灯切换计划亦如火如荼,预估2013年全球LED照明产值渗透率将进一步提升近2成。
相比,随着led照明应用市场的快速发展,包括Philips、Osram、GE、SPARK、COOPER、THORN等在内的全球LED照明知名厂商已逐渐在LED户外照明产品中尝试使用CLASS 2驱动电源。相比国内LED照明厂商——基于LED光源产品标准缺失、灯具集成技术及驱动电源设备技术要求较高、CLASS 2驱动电源较传统驱动电源成本弱势等客观因素,真正在LED户外照明产品中应用CLASS 2电源驱动的企业尚属少数。
9、小结:
篇7:驱动电源
LED路灯符合“节能减排”的大方向,成为各地政府的注重亮点。科技部翻开“十城万盏”LED照明演示工程,广东省提出“千里万盏”方案等等。电子元件技术网打听到,在各地政府大力扶持LED路灯方案的还,大功率LED驱动电源质量不过关成为阻碍大功率LED照明翻开的短板。室内照明与室外照明的运用条件大不相同,技术难度也是不一样的。室外照明的电源央求:
1.功率大,功率央求高,并且有每瓦流明量的整灯光效央求,路灯整灯光效央求抵达68lm/W以上
2.与灯具光效直接关联的是电源的功率,电源功率高,整灯光效央求才有可以抵达
3.用于LED路灯、地道灯的LED驱动电源,功率一般在100W、150W、200W、300W,本钱占整个灯具本钱的8%——10%
4.LED驱动电源功率越大,描绘制造难度越大
LED路灯、地道灯等大功率LED照明推广初期,LED驱动电源存在许多问题,主要是没有按照LED路灯、地道灯地址的恶劣环境来描绘,使命温度方案窄,只需-40℃——70℃;防水等级低;防雷等级低;功率低,寿数缺少长,只需2万小时,甚至1万小时。
“LED驱动电源不稳定是使命一同,它给LED照明使命拖了1--2年的后腿,”LED驱动电源可靠性差惹起今天设备的路灯,没几天电源就坏了。路灯、地道灯等户外高处设备,设备难,修补更难。关于路灯厂家来讲,不稳定的电源使得修补本钱跨过了产品本身的采办价值。
如何保证可靠性与寿数?
电源的原材料用进口的,IC用英飞凌德国原装,电容全部用军工级日系电容,原材料中只需外壳、引线、PCB三种是来自本乡企业。振达昌科技电源不良率小于万分之5,功率抵达95%,温升小,寿数跨过5万小时,保用5年,防水等级抵达Ip68标准,防雷等级抵达4KV以上。
如何保证交货期?
如原材料大部分来自进口,所以原材料的准备在很大程度上左右着交期的长短。
结束语:
篇8:高速压电陶瓷驱动电源
压电陶瓷具有体积小,分辨率高,响应快,推力大等一系列特点。用它制成的压电陶瓷驱动器广泛应用于微位移输出装置、力发生装置、机器人、冲击电机[1,2,3]、光学扫描等领域。因此压电陶瓷的驱动电源技术已成为非常重要的研究热点。
目前,国内常见的压电陶瓷器件主要基于静态特性[4,5,6,7,8],因此该类压电陶瓷驱动电源动态特性不理想,交流负载能力差,不适合应用于动态领域。例如,压电陶瓷管冲击马达,是基于冲击原理,利用锯齿波驱动压电陶瓷管,使得压电马达产生正反的旋转,频响范围宽及具有很高上升和下降速率是该类压电陶瓷驱动电源必须满足的重要动态特性[9,10]。但现在国内对此种驱动电源的研究不多,且价格昂贵,因此有必要设计一种满足上述要求且价格低廉的压电陶瓷驱动电源。
1 高压驱动电源原理及电路设计
该高压驱动电源主要由高压直流电源、恒流源及功率放大电路三部分组成。功率放大电路部分将锯齿波信号放大,以此驱动压电陶瓷管。为了得到快速的电压下降速率,使压电陶瓷管形成冲击,则需使用恒流源帮助容性负载的压电陶瓷快速泄放电荷。
1.1 高压直流电源
高压直流电源部分如图1所示,工频220 V交流电经变压器输出双130 V交流,经整流桥整流和电容滤波后,得到180 V直流电,作为驱动电路的工作电压。
1.2 恒流源电路
恒流源电路如图2所示,本设计电路的运放选择OP467,其上升速率可达到170 V/μs,且具有极宽的响应频率,完全能满足要求。当A点的输入电压为VA时,根据虚短原则,VA=VB,放大器同向输入端与反向输入端的输入电流均为0,则VB=VC,所以流经场效应管的电流恒为I=VA/R3,此时VGS≥3.5 V,场效应管导通。假若输入电压VA有电压波动+ΔV,放大器的差模增益接近无穷大,所以VG增大,VGS增大,流经场效应管的电流增大,则VC增加;又因VB=VC,故VB也增大,且最终与VA相等,保证恒流源正常工作,反之当ΔV为负时,同理。此恒流源电路的电流I=50 mA,即电压VA=7.5 V,此恒流源电路的目的主要是帮助容性负载压电陶瓷泄放电荷,使驱动压电陶瓷管的锯齿波具有快速的下降速率,当与功率放大电路连接时,将恒流源场效应管的漏极与图3功率放大电路的D点连接在一起。
1.3 功率放大电路
功率放大电路如图3所示,该部分电路的运放也选择OP467,这样可以保证两部分电路在速度上匹配。功率放大级选用场效应管IRF840,它具有电流负载能力大,开关速度快(纳秒级)的特点,因此适合驱动容性负载。此功率放大电路中含有一个悬浮地(即图3中的点D),恒流源电路运放的供电电压经过DC/DC转换模块后,将功率放大电路的运放参考点与地分开。
当电路工作在线性区域内时,若输入信号Uin的电压范围为-10~0 V,则与F点的电压相等,在通道DF上产生电流,R6与R7为分压电阻,R6与R7的比例决定了放大电压的倍数,则驱动压电陶瓷的电压Uout=(Uin/R6)(R6+R7)。由于电流I恒定不变,故R6与R7阻值不能过小,以保证其具有足够的电流负载能力来驱动压电陶瓷。
2 设计结果
该设计的输入信号幅值范围为-10~0 V,输出范围为0~350 V,泄放电流为50 mA。实验测试时,以容性负载230×(1±0.1)pF为标准,在100 Hz~100 kHz的频率范围内,当以VPP=6 V偏置为-3 V的方波信号输入时,测得其不同的放大倍数与频率的关系如图4所示。可以看出,在60 kHz以后,波形已经严重失真,所以应避免在高于60 kHz的情况下使用高压电源驱动器。
在不加负载,而以VPP=6 V,偏置为-3 V,f=50 kHz的方波输入时,电源输出结果如图5所示。图5中,输出方波为示波器衰减10倍的波形。由此可知,输出的方波峰峰值为240 V,且上升速率高于下降速率。由图5所示数据可计算出下降速率约为48 V/μs,上升速率约为80 V/μs,这相对于其他动态压电陶瓷驱动电源具有明显的优势,该参数已能够满足压电陶瓷管冲击电机定子形成扭转所需要的条件。
3 结 语
设计的高速压电陶瓷驱动电源具有工作频率高,电压跟随性好,结构简单,价格低廉等特点,在动态性能上较其他电路有明显优势,并且对一些需要利用冲击原理的压电陶瓷器件可以提供很好的驱动效果。
摘要:为了满足压电陶瓷致动器对驱动电源动态冲击特性的要求,提出一种新型的压电陶瓷驱动电源。用高速运放OP467作为核心芯片,搭建功率放大电路及恒流源泄放电路,并给出详细的电路原理图。实验表明,在输入为方波等动态信号时,该驱动电源可以良好地跟随输入波形变化,具有较高的上升和下降速率,频响范围可达到100 Hz60 kHz。在同类型高压放大器中,其成本低廉,结构简单。
关键词:压电陶瓷,驱动电源,速率,动态性能
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