驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：小功率LED；驅(qū)動(dòng)電源；電路；變壓器

1 引言

在全球“節(jié)能減排”大背景下，LED作為一種節(jié)能型新光源在城市景觀、交通指示和公眾廣告等行業(yè)都有著相當(dāng)廣泛地應(yīng)用。LED具有高效、長壽命、低功耗和安全等優(yōu)點(diǎn)。LED光源與其他光源主要區(qū)別在于LED光源需要一個(gè)恒流源驅(qū)動(dòng)電源。

2 方案比較選擇

升壓式有源功率因數(shù)校正方案具有輸出電流紋波小、效率高、磁性元器件設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高不適于大批量生產(chǎn)。

反激式有源功率因數(shù)校正方案只需要一級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正和輸出恒壓/恒流的要求。具有電路結(jié)構(gòu)形式簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

臨界模式在照明和其他低功率應(yīng)用中很常見，成本低廉，設(shè)計(jì)簡單，適合大批量生產(chǎn)。綜合成本、生產(chǎn)性等因素，選用臨界反激模式有源功率因素校正方案。

3 電路設(shè)計(jì)

該電源設(shè)計(jì)重點(diǎn)為變壓器設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)芯片為L6561。本文側(cè)重介紹變壓器理論推導(dǎo)和主要參數(shù)設(shè)計(jì)。主要參數(shù)包括：輸入電壓 ＝176VAC～264VAC，輸出功率Po（max）＝17W，輸出電流Io＝0.34A～0.36A，輸出電壓 ＝25VDC～50VDC，效率 ≥85%，功率因素PF≥0.95。

變壓器設(shè)計(jì)需進(jìn)行理論分析，理論分析中所涉及參數(shù)及其意義分別如下所示： 、 、 分別為初級(jí)、次級(jí)與輔助繞組匝數(shù)， 為匝比， 為輸入功率， 為磁芯電感系數(shù)， 為輸入電壓有效值， 為初級(jí)電感量， 為初級(jí)電流有效值， 為初級(jí)電流峰峰值， 分別為開關(guān)管周期、導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間

……輸出電壓； ……驅(qū)動(dòng)電源效率。

由功率與電壓電流關(guān)系推導(dǎo)初級(jí)峰值電流：

4 變壓器主要參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）初級(jí)電感量設(shè)計(jì)

L6561芯片最小驅(qū)動(dòng)頻率 ,考慮到EMI設(shè)計(jì)要求，選取 ,綜合考慮次級(jí)反射電壓、初次級(jí)電流峰峰值等要求，取 =4， =170V， =51V。根據(jù)3.1推論的結(jié)論可知：

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，制作了原理樣機(jī)。常溫時(shí)測試驅(qū)動(dòng)電源參數(shù)，當(dāng)=220VAC，Io=0.355A， =47.8V時(shí)，主要測試參數(shù)如下：PF≥0.967， ≥86.7%。

6 結(jié)論

第2篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

>> 一種大功率LED照明電源解決方案 大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 一種高轉(zhuǎn)換效率高功率因素的大功率LED電源研究 大功率LED照明驅(qū)動(dòng)以及智能調(diào)光的電路的研究設(shè)計(jì) 大功率LED照明驅(qū)動(dòng)匹配方式研究 高功率因數(shù)大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì) 一種用于TR組件功放的大功率脈沖電源設(shè)計(jì) 一種新型大功率電源浪涌電流抑制電路的研究 一種大功率半導(dǎo)體激光器的電源及溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一種新型大功率LED礦燈的探究 大功率太陽能LED路燈恒流驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì) 大功率LED照明驅(qū)動(dòng)電路的相關(guān)問題探討 淺談大功率LED照明優(yōu)越性與LED節(jié)能的應(yīng)用 大功率LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)探討 一種低成本的大功率光伏離網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì) 大功率LED照明燈具的光學(xué)及散熱技術(shù)的研究 100 lm/W照明用LED大功率芯片的產(chǎn)業(yè)化研究 大功率白光LED路燈發(fā)光板設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)技術(shù) 基于RT8482的大功率LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 關(guān)于大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的研究 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)電源；功率因數(shù)校正；單端反激

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.2.008

第一作者簡介： 周俊生， （1968 - ） 男， 廣東饒平人， 碩士，工程師， 華南理工大學(xué)， 研究方向： 電子電路、電子工藝和焊接技術(shù)。

1 驅(qū)動(dòng)電源整體結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的大功率LED驅(qū)動(dòng)電源采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)。市電220V交流電經(jīng)過整流濾波電路后，進(jìn)入前級(jí)的有源功率因數(shù)校正（APFC）電路，輸出穩(wěn)定的直流后，通過后級(jí)的單端反激變換電路進(jìn)行降壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)恒功率控制[1-2]，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

計(jì)算得到Co為102.9μF。

因電容器的電容量存在誤差，還需要考慮降額使用。在此設(shè)計(jì)中降額20%，故選用標(biāo)稱值150μF、耐壓值420V的電解電容。

2.3 功率MOSFET的選擇

選擇MOSFET的主要參考依據(jù)是導(dǎo)通電阻RDSon，針對功率因數(shù)校正技術(shù)的應(yīng)用，開關(guān)管的耐壓是由過壓允許值以及輸出電壓決定的，它所能承受的最大電壓出現(xiàn)在開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻，大約為電源額定直流的輸出電壓值[4]。在選用開關(guān)管時(shí)，它的耐壓規(guī)格最好留出20%的電壓裕量，因此本設(shè)計(jì)中采用的開關(guān)管源漏極承受電壓為VDSS≥1.2V0=480V。流過MOSFET的最大平均電流為

電流檢測比較器的反向輸入端，通過L6561芯片的CS引腳，可檢測流過電感的瞬間電流大小，并藉由外部檢測電阻RS轉(zhuǎn)換成電壓值。一旦這個(gè)值達(dá)到了乘法器輸?shù)某鰳O限值，PWM的栓鎖就被重置、MOSFET就被關(guān)閉。在PWM栓鎖還未被ZCD訊號(hào)設(shè)定之前，MOSFET都會(huì)在關(guān)閉的狀態(tài)。感測電阻值RS的大小由下式計(jì)算：

管腳3是乘法器的第二個(gè)輸入端；整流后的電壓通過一個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接到此引腳，以獲得一個(gè)正弦波的參考電壓信號(hào)[5]。乘法器可由以下關(guān)系描述：

3 單端反激恒流電路

本設(shè)計(jì)采用單端反激式變換器，使用On-Bright（昂寶）公司OB2269芯片[6]。反激式變換器電路的原理圖設(shè)計(jì)如圖4所示。

3.1 變壓器的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)反激式變壓器，就是要讓反激式開關(guān)電源工作在一個(gè)合理工作點(diǎn)，使其發(fā)熱量盡量少[7-8]。

求得NS=8.29，取9匝。兩個(gè)輔助繞組，一個(gè)用于輸出端恒流芯片供電，一個(gè)用于去磁檢測，取兩個(gè)輔助繞組的輸出電壓為15V，其匝數(shù)均為：NA=15×Ns/（Vo+VF）。計(jì)算NA=3.69，取4匝。

變壓器繞制，初級(jí)線圈采用0.4mm漆包線，次級(jí)繞組及兩個(gè)輔助繞組采用0.3mm漆包線，為降低集膚效應(yīng)影響，都采用3股并繞法。繞線占用窗口面積為20.19mm2，小于PQ3230型鐵氧體磁芯的窗口面積，因此線圈繞制合理。變壓器需開氣隙為：Ig=4π×10-7？Np？Ag/Lp=0.34mm。3.2 開關(guān)管的選擇

開關(guān)管承受最大電壓有PFC輸入電壓、原邊感應(yīng)電壓和開關(guān)管關(guān)斷時(shí)初級(jí)線圈沖擊電壓，電壓之和約為638V。開關(guān)管開通延遲與關(guān)斷延遲時(shí)間都要盡可能短，以提高開關(guān)速度，避免造成無謂損耗?？紤]裕量和開關(guān)管損耗，在此選用Infineon公司的20N60S5。

3.3 恒流限壓控制電路的設(shè)計(jì)

限壓控制方面，選用德州儀器公司生產(chǎn)的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431A。在應(yīng)用中要選擇傳輸系數(shù)和耐壓較高的光電耦合器，選用型號(hào)為PC817的光耦器。另外需通過R16、R17、R18對TL431A進(jìn)行分壓，分別取R16=3kΩ、R17=100kΩ、R18=39kΩ，計(jì)算能得到穩(wěn)定時(shí)V1=36V，符合條件。恒流控制方面，選用型號(hào)為LM358的運(yùn)算放大器。

4 實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)及分析

在完成電路調(diào)試和驅(qū)動(dòng)電源的制作后，采用功率電阻模擬負(fù)載的方式，對電源樣機(jī)的實(shí)際工作情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。電源在不同輸入電壓條件下負(fù)載工作時(shí)所測得的數(shù)據(jù)如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，在100到240V的寬輸入電壓范圍內(nèi)，輸出電流均保持在3A左右，達(dá)到恒流輸出的效果。

電源在不同負(fù)載條件下工作時(shí)所測得的數(shù)據(jù)如表2所示。數(shù)據(jù)表明，電源效率及功率因數(shù)隨負(fù)載增加而上升。在滿負(fù)載的情況下，驅(qū)動(dòng)電源樣機(jī)的功率因數(shù)達(dá)到96.9%，效率能達(dá)到86.75%，基本符合大功率LED照明系統(tǒng)對驅(qū)動(dòng)電源的要求。

5 結(jié)論

本文從功率因數(shù)校正和變換器及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上進(jìn)行了討論分析，設(shè)計(jì)出一款有源功率因素校正的單端反激變換大功率LED驅(qū)動(dòng)電源，通過測試驅(qū)動(dòng)電源的功率因數(shù)和效率，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析，驗(yàn)證本文所述理論的正確性。

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第3篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： TM模式；PFC控制器；高壓諧振控制器；LLC半橋諧振

中圖分類號(hào)：TM571文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

HB-LED Drive Power Design Based on "PFC+LLC+VC, CC" Topology Structures

LI Zi-jing, LI Wen-fang, CHEN Jia-yi, LI Hai-xia

(Electronic Information Engineering, Huanghe Science & Technology College, Zhengzhou Henan 450006, China)

Abstract: HB-LED (150W) Drive power based on "PFC+LLC+VC, CC" topology structures is designed, which use LLC half-bridge resonance circuit composed by TM mode PFC controller L6563H and High-pressure resonant controller L6599, realizing Zero voltage switching (ZVS) of main power tube and zero current switching of Rectifier diode under Full voltage range and full load condition, meanwhile, it use constant voltage (CV) and constant current (CC) circuit to improve efficiency and power factor of HB-LED drive power.

Keywords: TM mode; PFC controller; High-pressure resonant controller; LLC half-bridge resonance

引 言

目前，LED因其具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、光效高等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]，但卻沒有得到普及的關(guān)鍵難題有：

（1） 驅(qū)動(dòng)電源效率不夠高，功率因數(shù)還不理想；

（2） 價(jià)格偏高，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，可靠性低?？刂乞?qū)動(dòng)電源不穩(wěn)定是導(dǎo)致LED壽命降低的主要原因。

因此，LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是推廣普及LED亟待解決的問題[2]。

1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定

HB-LED驅(qū)動(dòng)電路的選擇要既能滿足較高功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率的需求，又能降低成本。本設(shè)計(jì)采取了“PFC+半橋LLC諧振+肖特級(jí)整流+恒流恒壓”整機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1所示，交流輸入電壓范圍為85～265V，頻率為47～63Hz。采用意法半導(dǎo)體ST公司推出的一種過渡模式（TM）電流型PFC（Power Factor Correction）控制器L6563H和高壓諧振控制器L6599提高功率因數(shù)和電源轉(zhuǎn)換效率，有效解決了驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)難題。

1.1輸入回路

輸入電路主要考慮電磁干擾，電磁干擾屬于射頻干擾（RFI），傳導(dǎo)噪聲頻譜大約為10～30MHz，最高達(dá)150MHz，電磁干擾濾波器應(yīng)符合電磁兼容性（EMC）的要求，對串模干擾和共模干擾都有抑制作用，基本電路如圖2所示。

C1、C2采用薄膜電容，容量范圍為0.01～0.47μF/275V AC，主要抑制串模干擾。C3、C4中點(diǎn)接地，抑制共模干擾，容量為2,200PF～0.1μF/275V AC。電感L額定電流為1A，電感量為8～23mH，稱為共模扼流圈，可以有效抑制共模干擾，適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。

1.2PFC功率因數(shù)校正

由于橋式整流、電容濾波電路處理后電源輸入端電流為不連續(xù)的尖峰脈沖，高次諧波豐富，諧波總含量大，為了減小對供電系統(tǒng)的污染，降低功率損耗，抑制輸入電路的畸變，必須采取功率因數(shù)校正。

PFC功率因數(shù)校正部分采用ST公司的過渡模式電流型PFC控制器L6563H[3]。過渡模式是介于不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）與連續(xù)導(dǎo)電模式（CCM）之間的一類PFC，適用于500W尤其是在250W以下。

圖3所示為L6563H的引腳圖，它是同類PFC控制器中最先進(jìn)的一種，符合IEC61000-3-2規(guī)范的開關(guān)電流功率因數(shù)校正。其主要性能有：

（1） 除了含有標(biāo)準(zhǔn)TM-PFC控制器的基本電路外，還含有輸入電壓前饋（I/V2校正）、跟蹤升壓、遙控開關(guān)控制、DC-DC變換器、PWM控制、IC接口及保護(hù)電路等單元；

（2） 具有完善的保護(hù)功能，L6563H內(nèi)部誤差放大器設(shè)置靜態(tài)OVP和動(dòng)態(tài)OVP比較器，提供反饋失效保護(hù)（FFP），一旦FFP功能被觸發(fā)，IC立即關(guān)閉；

（3） 為下游DC-DC變換器提供了接口，便于級(jí)聯(lián)L6599配合應(yīng)用。

1.3LLC半橋諧振功率變換電路

為了提高電流的轉(zhuǎn)換效率，采用高頻“軟開關(guān)技術(shù)”[4]，通過在開關(guān)電路中引入緩沖電感和電容，利用LLC串并聯(lián)諧振使得開關(guān)器件中的電流或兩端電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化。當(dāng)電流自然過零時(shí)使器件關(guān)斷，當(dāng)電壓下降到零時(shí)使器件開通，即零電流開關(guān)（ZCS）和零電壓開關(guān)（ZVS），在開關(guān)過渡過程中減少開關(guān)的壓力而使儲(chǔ)存的電磁能量增大，有利于提高變換器的開關(guān)頻率和效率。

LLC半橋諧振變換器選用ST公司生產(chǎn)的高壓諧振控制器L6599[5]，圖4所示為它的引腳圖，它是適用于串聯(lián)半橋拓?fù)湓O(shè)計(jì)的雙終端控制芯片，可直接連接功率因數(shù)校正器，具有輕負(fù)載突發(fā)模式，可提高輕載時(shí)變換器的轉(zhuǎn)換效率，設(shè)置兩級(jí)過流保護(hù)OCP、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)OVP、過熱保護(hù)OTP等。

LLC半橋諧振變換器電路原理如圖5所示。

兩個(gè)占空比為0.5的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管VT1、VT2構(gòu)成半橋結(jié)構(gòu)，諧振電感Lr和變壓器的漏感Lm構(gòu)成LLC諧振網(wǎng)絡(luò)，變壓器次級(jí)由整流二極管D3～D6構(gòu)成全波整流電路。半橋LLC變換器有兩個(gè)諧振頻率，當(dāng)變壓器初級(jí)電壓被輸出電壓箝位時(shí)，即次級(jí)負(fù)載映射期間，Lm不參加諧振，Lr和Cr產(chǎn)生的串聯(lián)諧振頻率為fr；當(dāng)變壓器不向次級(jí)傳遞能量時(shí)，即次級(jí)負(fù)載斷開期間，Lm電壓不被箝位，Lm、Lr、Cr共同參加諧振，構(gòu)成諧振頻率fm，所以

變換器工作在fm< fsim，能量通過變壓器傳遞到副邊；二是續(xù)流階段，ir=im，原邊停止向副邊傳遞能量，Lr、Lm和Cr發(fā)生諧振，整個(gè)諧振回路感抗較大，變壓器原邊電流以相對較慢的速度下降。通過合理設(shè)計(jì)可以使變壓器原邊VT1和VT2 MOS管零電壓開啟，副邊整流二極管在ir=im時(shí)電流降至零，實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷，降低開關(guān)損耗，所以變壓器工作在fm< fs

1.4L358與TL431構(gòu)成的恒壓、恒流控制電路

由LM358放大器與精密電壓調(diào)整器TL431構(gòu)成恒壓（CV）、恒流（CC）控制電路，如圖6所示。

由LM358放大器和精密電壓調(diào)整器TL431構(gòu)成的恒壓、恒流控制電路，變壓繞組N2感應(yīng)電壓經(jīng)D14、D15、C32、C33、C34組成電容濾波電路，輸出直流電壓+48V。

恒壓電路工作原理：LM358為IC3（IC3內(nèi)包括兩個(gè)放大器IC3A、IC3B），IC3A、R49、R48、D17、R53、C37、R51、PC817組成電壓控制環(huán)路。U5（TL431）是精密的電壓調(diào)整器，陰極K與控制極直接短路構(gòu)成精密的2.5V基準(zhǔn)電壓，R50是U5的限流電阻。2.5V基準(zhǔn)電壓由R52送到IC3A同相輸入端3，而反相輸入端2腳由R49、R48的分壓比來設(shè)定。若輸出電壓上升，R48電壓上升，該電壓與同相輸入端2.5V基準(zhǔn)電壓比較，1腳輸出誤差信號(hào)，再經(jīng)過R53和D17變成電流信號(hào)，流入光耦LED中，進(jìn)而經(jīng)過R27通過反饋控制網(wǎng)絡(luò)控制L6599 4腳，從而改變L6599 3腳上電容CF的放電頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻率的改變。RFmin確定諧振器的最小工作頻率，當(dāng)輸出電壓小于等于額定電壓時(shí)，變換器工作在固定的最小開關(guān)頻率。

恒定電流工作原理：由IC3B、R47取樣電阻、R54、U5、R57、C35、R59、R60組成電流控制環(huán)路。R47是輸出電流取樣電阻，輸出電流在R47上產(chǎn)生（U=R47×Iout）的電壓降。該直流電壓直接接到IC3B反相輸入端6，而2.5V基準(zhǔn)電壓則由R59、R60組成分壓電路，再將分壓電壓送到同相輸入端5，輸出電壓在R47上的電壓與該分壓電壓進(jìn)行比較。7腳輸出誤差信號(hào)，再經(jīng)過R58和D16變成電流信號(hào)，改變光耦LED中的電流，進(jìn)而通過反饋控制網(wǎng)絡(luò)控制PWM輸出占空比，使輸出特性呈現(xiàn)恒流特性。R51、C37和R57、C35分別是IC1A、IC1B的相位補(bǔ)償元件。

采用由放大器組成的恒壓、恒流控制電路[6]，可實(shí)現(xiàn)很高的恒壓與恒流程度，由于R47阻值比較小，對電路轉(zhuǎn)換效率基本無影響。

2PFC+LLC+CV、CC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

（1） 較高功率因數(shù)和較小的THD總諧波失真

經(jīng)試驗(yàn)測試，采用ST最先進(jìn)的一種功率因數(shù)校正器L6563H，不但功率因數(shù)滿足IEC規(guī)定要求，而且總諧波失真（THD）小于5%，具有電壓前饋，可以補(bǔ)償增益隨AC線路電壓變化，從而使PFC預(yù)調(diào)器輸出不會(huì)產(chǎn)生過沖。

（2） 轉(zhuǎn)換效率高

采用高壓諧振器L6599組成的LLC半橋諧振電路，實(shí)現(xiàn)電流開關(guān)ZCS和零電壓開關(guān)ZVS，有利于提高變換器的開關(guān)頻率和效率。由于采用輕負(fù)載突發(fā)模式操作，降低在輕載或無負(fù)載下的平均頻率和相關(guān)損耗。

（3） 較高的電壓、電流穩(wěn)定性和完美的保護(hù)功能，增加了驅(qū)動(dòng)電源的可靠性。

采用LM358+CV+CC恒壓、恒流控制回路，提高穩(wěn)定性。采用L6599具有兩級(jí)過流保護(hù)OCP、欠壓保護(hù)UCVP、過熱保護(hù)OTP、過壓保護(hù)OVP，提高可靠性。

3結(jié)論

基于PFC+LLC+CV+CC構(gòu)成的150W LED驅(qū)動(dòng)電源電路原理，利用過渡模式TM-PFC控制器L6563H和高壓諧振控制器L6599組成LLC半橋諧振，并由LM358放大器與精密電源TL431構(gòu)成恒壓、恒流電路，通過調(diào)試一臺(tái)150W輸出電壓48V、電流3.125A的樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果顯示，功率因數(shù)大于0.97，轉(zhuǎn)換效率為0.90，總諧波失真（TDH）小于5%。電路集成度高，元件少，適合中小功率驅(qū)動(dòng)電源電路。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊清德，康婭.LED工程及其應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2007.

[2] Yang qi, Wei bing. Wind and Solar Power System Design and Analysis of the Independent[J]. Shanxi Electric Power, 2009, (1): 23-25.

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[4] 張振銀，秦會(huì)斌等. 基于LLC的半橋諧振變換器設(shè)計(jì)[J]. 電子器件，2010，33（5）：587-590.

[5] 沈萍. 基于L6599的串并聯(lián)諧振變換器的設(shè)計(jì)[J]. 電源技術(shù)應(yīng)用，2010，13（6）：17-22.

第4篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

此次活動(dòng)由晉江市人民政府主辦，東石鎮(zhèn)人民政府、晉江市安監(jiān)局承辦。省安監(jiān)局副局長裘松樵、省安監(jiān)局處長張春華、泉州市安監(jiān)局局長洪順昌、省安科院院長林述書、晉江市副市長王茂泉、晉江市政府辦系統(tǒng)黨委書記王宏華、晉江市東石鎮(zhèn)鎮(zhèn)長黃少偉、晉江市安監(jiān)局局長黃思強(qiáng)等有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，以及21個(gè)鎮(zhèn)（街道）的分管領(lǐng)導(dǎo)和安辦主任、34個(gè)村（社區(qū)）代表及44家企業(yè)代表也參加了啟動(dòng)儀式。

下午4時(shí)，啟動(dòng)儀式正式開始。儀式由晉江市安監(jiān)局局長黃思強(qiáng)主持，東石鎮(zhèn)第二社區(qū)、晉江市華懋電鍍集控區(qū)開發(fā)管理有限公司就創(chuàng)建安全社區(qū)、安全園區(qū)活動(dòng)表態(tài)發(fā)言。晉江市副市長王茂泉作重要講話，指出：“要大力倡導(dǎo)‘安全、健康、和諧’的理念，堅(jiān)持‘安全第一、預(yù)防為主、綜合治理’的方針，立足‘安全服務(wù)、持續(xù)改進(jìn)’的原則，以創(chuàng)建安全社區(qū)、安全園區(qū)為載體，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，明確目標(biāo)，落實(shí)責(zé)任，強(qiáng)化配合，全面提升基層安全管理水平，夯實(shí)基層安全條件，為促進(jìn)全市安全形勢持續(xù)穩(wěn)定做出積極的貢獻(xiàn)?！?/p>

“現(xiàn)在，我宣布：晉江市東石鎮(zhèn)安全社區(qū)、華懋電鍍集控區(qū)安全園區(qū)創(chuàng)建活動(dòng)正式啟動(dòng)！”王茂泉副市長話音剛落，省、市等有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)啟動(dòng)推桿，彩帶滿天飛舞，現(xiàn)場氣氛達(dá)到了。

現(xiàn)場的活動(dòng)正式拉開了序幕。現(xiàn)場有以“科學(xué)發(fā)展、安全發(fā)展”為主題的安全文化長廊，有以“安全生產(chǎn)進(jìn)園區(qū)”為主題的現(xiàn)場咨詢活動(dòng)，有安全生產(chǎn)謎語競猜及游園等各類活動(dòng)?，F(xiàn)場活動(dòng)吸引了大批企業(yè)職工的積極參與，一定程度上加強(qiáng)了企業(yè)職工的安全生產(chǎn)意識(shí)、安全文化和園區(qū)環(huán)境建設(shè)。

第5篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】光纖電流傳感器；SLD光源；溫度控制；恒流驅(qū)動(dòng)

1.SLD光源簡介

SLD光源（Super Luminescent Diode）能在寬譜范圍自發(fā)輻射光子，再受激放大產(chǎn)生激光，和一般的帶寬光源比，它具有功率高、光譜寬、體積小、重量輕的特點(diǎn)。其輻射特性具備了半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)，具有較短的時(shí)間相干性和較長的空間相干性，能有效的耦合進(jìn)單模光纖。如今SLD光源廣泛應(yīng)用于光纖傳感、光纖通訊、臨床醫(yī)學(xué)等。但由于其功率穩(wěn)定性和光譜穩(wěn)定性易受光源管芯溫度以及驅(qū)動(dòng)電流影響，因此我們需要針對光源進(jìn)行溫度控電路以及恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。

本文所用的SLD光源主要有3個(gè)部分組成：發(fā)光管芯、熱敏電阻、半導(dǎo)體致冷器（TEC）其中發(fā)光管芯發(fā)出光，是光源的最主要部分；熱敏電阻通過其阻值變化來反應(yīng)溫度，從而起到溫度探測器的作用；而TEC在相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流作用下發(fā)熱或者制冷，從而控制和穩(wěn)定光源管芯的溫度。

2.溫度控制電路設(shè)計(jì)

如上文所言，我們所使用的是熱電致冷器（Thermoelectric Cooler，TEC）。TEC是利用帕帖爾效應(yīng)制成的，所謂帕提爾效應(yīng)是指電流流過由兩種不同的材料制成的半導(dǎo)體電偶時(shí)，一端吸熱一端放熱的現(xiàn)象。在實(shí)際電路中，可以通過控制流經(jīng)TEC的電流方向而使TEC加熱或者制冷從而對目標(biāo)器件進(jìn)行溫控。

本文所使用的溫度探測器種類是熱敏電阻，其阻值會(huì)隨著溫度的變化發(fā)生明顯的改變，我們可以用Steinhart-Hart方程來描述其阻值隨著溫度改變而發(fā)生改變的情況。

（上面即為Steinhat-Hart方程，其中R為熱敏電阻在某溫度下的阻值，單位為歐姆，A、B、C為熱敏電阻的Steinhart-Hart系數(shù)，T為該對應(yīng)溫度，單位為攝氏度。）

我們實(shí)際所用電路工作流程如下，首先我們設(shè)定一個(gè)高精度設(shè)置點(diǎn)電壓，然后調(diào)節(jié)溫度控制器輸出給熱敏電阻一個(gè)高精度恒流，則該熱敏電阻上的電壓反映光源管芯的溫度，當(dāng)實(shí)際溫度不等于設(shè)置點(diǎn)溫度時(shí)，也就是設(shè)置點(diǎn)電壓和實(shí)際工作溫度電壓不同時(shí)，則電壓差值會(huì)通過比例積分微分電路（Proportion Integrator Differentiator，PID，該電路位于控制器內(nèi)部）調(diào)節(jié)后最終使溫度控制器輸出給TEC一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流，該電流方向與上述電壓差正負(fù)情況相關(guān)，從而使TEC制冷或者加熱，最終使光源管芯的實(shí)際溫度電壓達(dá)到設(shè)置點(diǎn)電壓，也就是實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)置點(diǎn)溫度，從而完成我們的溫度控制目的。

3.恒流驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

因恒流電路的設(shè)計(jì)思路和基本調(diào)節(jié)原理和溫控電路類似，這里不再贅述。我們所使用的恒流源具有體積小、穩(wěn)定性高、精度高、方面調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在其內(nèi)部也有比較完備的防過載保護(hù)電路，能夠保證SLD在工作時(shí)的安全性。使用時(shí)直接按照相關(guān)說明把該恒流源接入電流并調(diào)節(jié)輸出電流大小即可。

4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

利用上面所示電路驅(qū)動(dòng)我們的8腳的中心波長1310nmSLED光源，經(jīng)過將近20分鐘，待溫度基本穩(wěn)定以后，使用采集卡采集相關(guān)數(shù)據(jù)。由于采集卡的頻率是1000Hz，所以在計(jì)算時(shí)我們每取1000個(gè)點(diǎn)求一次平均，最終處理的結(jié)果如下。

4.1 溫度控制電路

如圖2所示，以某次將近50分鐘的測試情況來看，溫度基本在33.9℃附近。經(jīng)過計(jì)算，我們最終得出的溫度穩(wěn)定度為：0.1968℃，符合我們的0.2℃的指標(biāo)。多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，結(jié)果與此類似，穩(wěn)定度都在0.2℃以內(nèi)。

4.2 恒流驅(qū)動(dòng)電路

如圖3所示，經(jīng)過將近50分鐘的測試，輸出電流在123.4mA左右。進(jìn)一步計(jì)算得出電路穩(wěn)定度為0.01438%，符合我們0.02%的指標(biāo)。同樣經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果也均類似，均未超過0.02%。

5.結(jié)論

我們對所設(shè)計(jì)的SLD光源驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了一系列的測試，結(jié)果表明，溫度控制電路和恒流驅(qū)電路動(dòng)具有較高的穩(wěn)定性，同時(shí)結(jié)合光譜儀的相關(guān)測試結(jié)果，表明上述電路能夠保證光的輸出功率穩(wěn)定和光譜穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]裴雅鵬，楊軍.SLD光源驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J]光學(xué)儀器，2005，12：58-61

[2]李清東，魯軍，劉軍.光纖陀螺用SLD光源的控制方法研究[J].光學(xué)儀器，2011，8：70-73

第6篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：污染源；排放過程；自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S276文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、概述

1、背景

重點(diǎn)污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用是推進(jìn)污染減排的重要舉措，為加強(qiáng)重點(diǎn)污染源減排監(jiān)管，深化污染源自動(dòng)監(jiān)控建設(shè)和應(yīng)用，提高污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可信度，引入工業(yè)過程監(jiān)控技術(shù)于污染源監(jiān)管工作中，作為污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的補(bǔ)充，是今后我區(qū)污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容之一。

為全面提高環(huán)境監(jiān)督管理水平，實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”轉(zhuǎn)變的整體部署，環(huán)境保護(hù)部了《關(guān)于印發(fā)2012年中央財(cái)政主要污染物減排專項(xiàng)資金項(xiàng)目建設(shè)方案的通知》和《污染源排放過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)方案》，部署開展污染源排放過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控試點(diǎn)工作。為貫徹落實(shí)國家有關(guān)要求，全面掌握重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)污染物排放、污染防治設(shè)施運(yùn)行、自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)性，我區(qū)計(jì)劃選定13家重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)作為污染源排放過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控試點(diǎn)企業(yè)，進(jìn)行污染源排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，探索實(shí)現(xiàn)污染治理設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警預(yù)警、數(shù)據(jù)查詢、工況核定、智能分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能，為污染物排放總量核定、環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境管理提供科學(xué)的依據(jù)。

污染源排放過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控通過對工業(yè)污染源生產(chǎn)設(shè)施、污染治理設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的跟蹤監(jiān)測，在不影響相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，采集污染源企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、污染治理設(shè)施的工藝參數(shù)和電器參數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)工藝原理和末端污染物排放監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面監(jiān)測企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)施和治理設(shè)施的運(yùn)行、污染物治理效果和排放量情況，有效判斷污染物排放監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，為污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在總量核定、排污申報(bào)收費(fèi)、排污權(quán)交易等環(huán)境監(jiān)督管理應(yīng)用中提供依據(jù)。

2、設(shè)計(jì)目標(biāo)

依托物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，建立功能完備、技術(shù)先進(jìn)、符合標(biāo)準(zhǔn)的自治區(qū)污染源排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)中心平臺(tái)，采集排污單位污染治理設(shè)施（工藝）運(yùn)行參數(shù)及污染物產(chǎn)生過程參數(shù)，建立其與污染源排放數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，探索和積累污染源排放過程（工況）監(jiān)控建設(shè)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)污染源自動(dòng)監(jiān)控從“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的擴(kuò)展應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對自治區(qū)排放過程監(jiān)控試點(diǎn)企業(yè)的污染治理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的全天候監(jiān)控及統(tǒng)計(jì)分析工作。

3、設(shè)計(jì)內(nèi)容

本次設(shè)計(jì)計(jì)劃選取十三家總裝機(jī)容量30萬千瓦以上燃煤火電廠作為試點(diǎn)單位（詳見表一），安裝過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，采用OPC間接獲取和信號(hào)分離、電流互感等直接獲取相結(jié)合的方式，將過程（工況）監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)浆F(xiàn)場端過程監(jiān)控系統(tǒng)工控機(jī)中以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)軟件功能，同時(shí)通過過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)配套的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，將過程（工況）監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)阶灾螀^(qū)污染物監(jiān)控中心污染源過程（工況）監(jiān)控平臺(tái)，利用污染源排放過程（工況）監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)用軟件功能實(shí)現(xiàn)對末端在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和過程（工況）數(shù)據(jù)的綜合分析，核定企業(yè)污染治理設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，判定污染源的真實(shí)排放情況。

二、總體技術(shù)方案

1、系統(tǒng)總體架構(gòu)

污染源排放過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)分為四層：采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層及應(yīng)用層。

采集層位于工況前端（電廠側(cè)），由相關(guān)硬件和軟件兩部分組成，主要負(fù)責(zé)工況數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。電廠側(cè)每個(gè)采集單元主要負(fù)責(zé)采集各類控制系統(tǒng)（機(jī)組DCS系統(tǒng)、脫硫DCS系統(tǒng)、脫硫PLC系統(tǒng)、煙氣CEMS系統(tǒng)等）中的相關(guān)參數(shù)，并通過隔離器、采集交換機(jī)存儲(chǔ)到前端工況數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

網(wǎng)絡(luò)層位于工況前端（電廠側(cè)）與自治區(qū)污染物監(jiān)控中心之間，由網(wǎng)絡(luò)通信模塊（包括VPN環(huán)保專網(wǎng)光纖、數(shù)據(jù)采集傳輸軟件）組成。主要負(fù)責(zé)工況前端所有過程數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送和自治區(qū)污染物監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收。

數(shù)據(jù)層位于自治區(qū)污染物監(jiān)控中心，由實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)庫和分析數(shù)據(jù)庫組成，主要負(fù)責(zé)工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)。自治區(qū)污染物監(jiān)控中心側(cè)主要負(fù)責(zé)匯總各電廠的工況數(shù)據(jù)，并由分析統(tǒng)計(jì)平臺(tái)對工況數(shù)據(jù)做分析及統(tǒng)計(jì)，最終提供給應(yīng)用模塊使用及展示。自治區(qū)污染物監(jiān)控中心側(cè)主要設(shè)備為兩臺(tái)服務(wù)器，工況過程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及WEB應(yīng)用服務(wù)器，并接入目前自治區(qū)污染物監(jiān)控中心既有業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中。

應(yīng)用層位于自治區(qū)污染物監(jiān)控中心，為最終用戶提供一系列的功能模塊，包括實(shí)時(shí)工況監(jiān)控，工況數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計(jì)和環(huán)保執(zhí)法、排污收費(fèi)、總量核算等數(shù)據(jù)

應(yīng)用。其中系統(tǒng)總體架構(gòu)如下：

2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

從地理位置上來劃分，設(shè)計(jì)中過程（工況）自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場端和中心端組成。現(xiàn)場端和中心端通過3G無線或者VPN環(huán)保專網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程設(shè)置。

現(xiàn)場端負(fù)責(zé)從污染源控制系統(tǒng)等實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)傳輸與現(xiàn)場應(yīng)用等功能，過程（工況）數(shù)據(jù)在本地存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)至中心端。

中心端負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場端傳輸?shù)母黜?xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)所有工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、分析和展示等功能。

本項(xiàng)目在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上分為兩個(gè)區(qū)域：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和自治區(qū)污染物監(jiān)控與信息中心網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如下：

其中：

現(xiàn)場區(qū)域每個(gè)采集單元主要負(fù)責(zé)采集各類控制系統(tǒng)（單元機(jī)組DCS系統(tǒng)、脫硫DCS系統(tǒng)）中的環(huán)保相關(guān)參數(shù)，并通過工況安全網(wǎng)閘、工況通訊單元存儲(chǔ)到工況存儲(chǔ)單元中。

自治區(qū)污染物監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)匯總各企業(yè)的工況數(shù)據(jù)，并由分析統(tǒng)計(jì)平臺(tái)對工況數(shù)據(jù)做分析及統(tǒng)計(jì)，最終提供給應(yīng)用模塊使用及展示。

3、過程監(jiān)控因子

3.1、石灰石－石膏濕法脫硫工藝

3.2、液氨法SCR脫硝工藝

4、工況在線監(jiān)測中心平臺(tái)

1、系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

工況在線監(jiān)測系統(tǒng)按照分布式多級(jí)數(shù)據(jù)庫的方式設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫分為三個(gè)層次：前端工況過程數(shù)據(jù)庫層、中心工況過程數(shù)據(jù)庫層、中心工況應(yīng)用數(shù)據(jù)庫層。

前端工況數(shù)據(jù)庫層是由布置在各企業(yè)工況現(xiàn)場的前端工況數(shù)據(jù)庫組成，它是分布式過程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)層，前端工況數(shù)據(jù)庫的作用是在前端將全廠的工況數(shù)據(jù)做匯總。

中心端工況過程數(shù)據(jù)庫層由兩個(gè)工況過程數(shù)據(jù)庫組成，它們分別是：原始庫和分析庫。原始庫主要是存儲(chǔ)、匯總與前端工況數(shù)據(jù)庫一致的工況過程數(shù)據(jù)，。分析庫主要是將原始庫中的數(shù)據(jù)依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則轉(zhuǎn)換成工況分析所需要的數(shù)據(jù)。

中心工況應(yīng)用數(shù)據(jù)庫層由通用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來承擔(dān)，主要是存儲(chǔ)中心工況過程數(shù)據(jù)庫（分析庫）中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括各參數(shù)的總量統(tǒng)計(jì)、分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)等。同時(shí)也用于工況應(yīng)用模塊其它功能的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2、中心工況過程數(shù)據(jù)

中心工況過程數(shù)據(jù)庫采用與前端原理相同的工況過程數(shù)據(jù)庫，但其規(guī)模要求更大、性能也要更高、同時(shí)還要具備更加豐富的應(yīng)用功能接口。

3、工況應(yīng)用功能

在工況數(shù)據(jù)中心、工況驗(yàn)證分析平臺(tái)、工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)平臺(tái)這三個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)的支撐下，能夠?qū)崿F(xiàn)對工況數(shù)據(jù)的深入應(yīng)用，主要應(yīng)用包括：工況總覽、實(shí)時(shí)工況、報(bào)警、工況核定、總量核算、數(shù)據(jù)審核、企業(yè)交互等功能。

參考文獻(xiàn)如下：

1胡立元.污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用體驗(yàn)[J].北方環(huán)境,2011

第7篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： ARM； 壓電陶瓷； 驅(qū)動(dòng)電源； PI控制器

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）14?0166?05

High?resolution piezoelectric ceramic actuator power supply based on ARM

GE Chuan， LI Peng?zhi， ZHANG Ming?chao， YAN Feng

（State Key Laboratory of Applied Optics， Changchun Institute of Optics， Fine Mechanics and Physics， CAS， Changchun 130033， China）

Abstract： According to the requirement of the micro piezoelectric actuator for driving power supply， a piezoelectric actuator power supply system was designed. In this paper， the digital circuit and analog circuit in the power supply system were described in detail. The accuracy and the stability of the actuator power supply were analyzed and improved. Finally， the performance of the power supply was verified in experiment. The experimental results indicate that the output voltage noise of the designed power supply is lower than 0.43 mV， the maximum nonlinear output error is less than 0.024%， and the resolution can reach 1.44 mV， which can meet the requirement of static positioning control in the high resolution micro?displacement system.

Keywords： ARM； piezoelectric ceramic； driving power supply； PI controller

0 引 言

壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器（PZT）是微位移平臺(tái)的核心，其主要原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變，從而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件發(fā)生微位移。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器具有分辨率高、響應(yīng)頻率快、推力大和體積小等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、機(jī)器人、微機(jī)電系統(tǒng)、精密加工以及生物工程等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[1?3]。然而壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用離不開性能良好的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源。要實(shí)現(xiàn)納米級(jí)定位的應(yīng)用，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的輸出電壓需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，同時(shí)電壓分辨率需要達(dá)到毫伏級(jí)。因此壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)已成為壓電微位移平臺(tái)中的關(guān)鍵技術(shù)[3]。

1 壓電驅(qū)動(dòng)電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 壓電驅(qū)動(dòng)電源的分類

隨著壓電陶瓷微位移定位技術(shù)的發(fā)展，各種專用于壓電陶瓷微位移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)運(yùn)而生。目前驅(qū)動(dòng)電源的形式主要有電荷控制式和直流放大式兩種。電荷控制式驅(qū)動(dòng)電源存在零點(diǎn)漂移，低頻特性差的特點(diǎn)限制其應(yīng)用[4]。而直流放大式驅(qū)動(dòng)電源具有靜態(tài)性能好、集成度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，因而本文的設(shè)計(jì)原理采用直流放大式壓電驅(qū)動(dòng)電源。直流放大式電源的原理如圖1所示。

圖1 直流放大式壓電驅(qū)動(dòng)電源原理

1.2 直流放大式壓電驅(qū)動(dòng)電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)電源電路主要由微處理器、D/A轉(zhuǎn)換電路和線性放大電路組成。通過微處理器控制D/A產(chǎn)生高精度、連續(xù)可調(diào)的直流電壓（0～10 V），通過放大電路對D/A輸出的直流電壓做線性放大和功率放大從而控制PZT驅(qū)動(dòng)精密定位平臺(tái)。

該設(shè)計(jì)中采用LPC2131作為微處理器，用于產(chǎn)生控制信號(hào)及波形；采用18位電壓輸出DA芯片AD5781作為D/A轉(zhuǎn)換電路的主芯片，產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的直流低壓信號(hào)；采用APEX公司的功率放大器PA78作為功率放大器件，輸出0～100 V的高壓信號(hào)從而驅(qū)動(dòng)PZT。為實(shí)現(xiàn)高分辨率壓電驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用，壓電驅(qū)動(dòng)電源分辨率的設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到1 mV量級(jí)。

2 基于ARM的低壓電路設(shè)計(jì)

2.1 ARM控制器簡介

壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源中ARM控制器主要提供兩方面功能：作為通信設(shè)備提供通用的輸入/輸出接口；作為控制器運(yùn)行相關(guān)控制算法以及產(chǎn)生控制信號(hào)或波形實(shí)現(xiàn)PZT的靜態(tài)定位操作。針對如上需求，本設(shè)計(jì)采用LPC2131作為主控制器[5]，LPC2131是Philips公司生產(chǎn)的基于支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI?S?CPU的微控制器，主頻可達(dá)到60 MHz；LPC2131內(nèi)部具有8 KB片內(nèi)靜態(tài)RAM和32 KB嵌入的高速FLASH存儲(chǔ)器；具有兩個(gè)通用UART接口、I2C接口和一個(gè)SPI接口。由于LPC2131具有較高的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的接口資源使其能夠作為壓電驅(qū)動(dòng)電源的控制芯片。

2.2 D/A電路設(shè)計(jì)

由于壓電驅(qū)動(dòng)電源要求輸出電壓范圍為0～100 V，分辨率達(dá)到毫伏級(jí)，所以D/A的分辨率需達(dá)到亞毫伏級(jí)。本設(shè)計(jì)采用AD5781作為D/A器件。AD5781是一款SPI接口的18位高精度轉(zhuǎn)換器，輸出電壓范圍-10～10 V，提供±0.5 LSB INL，±0.5 LSB DNL和7.5 nV/噪聲頻譜密度。另外，AD5781還具有極低的溫漂（0.05 ppm/℃）特性。因此，該D/A轉(zhuǎn)換器芯片特別適合于精密模擬數(shù)據(jù)的獲取與控制。D/A電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

在硬件電路設(shè)計(jì)中，由于AD5781采用的精密架構(gòu)，要求強(qiáng)制檢測緩沖其電壓基準(zhǔn)輸入，確保達(dá)到規(guī)定的線性度。因此選擇用于緩沖基準(zhǔn)輸入的放大器應(yīng)具有低噪聲、低溫漂和低輸入偏置電流特性。這里選用AD8676，AD8676是一款超精密、36 V、2.8 nV/雙通道運(yùn)算放大器，具有0.6 μV/℃低失調(diào)漂移和2 nA輸入偏置電流，因而能為AD5781提供精密電壓基準(zhǔn)。通過下拉電阻將AD5781的CLR和LDAC引腳電平拉低，用于設(shè)置AD5781為DAC二進(jìn)制寄存器編碼格式和配置輸出在SYNC的上升沿更新。

圖2 AD5781硬件設(shè)計(jì)電路圖

在ARM端的軟件設(shè)計(jì)中，除正確配置AD5781的相關(guān)寄存器外，還應(yīng)正確配置SPI的時(shí)鐘相位、時(shí)鐘極性和通信模式[5]。正確的SPI接口時(shí)序配置圖如圖3所示。

圖3 主模式下的SPI通信時(shí)序圖

3 高壓線性放大電路設(shè)計(jì)

本文壓電驅(qū)動(dòng)電源采用直流放大原理，通過高壓線性放大電路得到0～100 V連續(xù)可調(diào)的直流電壓驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷。放大電路決定著電源輸出電壓的分辨率和線性度， 是整個(gè)電源的關(guān)鍵。

3.1 經(jīng)典線性放大電路設(shè)計(jì)

放大電路采用美國APEX公司生產(chǎn)的高壓運(yùn)算放大器PA78作為主芯片。PA78的輸入失調(diào)電壓為8 mV，溫漂-63 V/°C，轉(zhuǎn)換速率350 V/μs，輸入阻抗108 Ω，輸出阻抗44 Ω，共模抑制比118 dB?；赑A78的線性放大電路設(shè)計(jì)如圖4所示。配置PA78為正向放大器，放大倍數(shù)為，得到輸出電壓范圍為0～100 V。

如果運(yùn)放兩個(gè)輸入端上的電壓均為0 V，則輸出端電壓也應(yīng)該等于0 V。但事實(shí)上，由于放大器制造工藝的原因，不可避免地造成同相和反相輸入端的不匹配，使輸出端總有一些電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓。失調(diào)電壓隨著溫度的變化而改變，這種現(xiàn)象被稱為溫度漂移（溫漂），溫漂的大小隨時(shí)間而變化。PA78的失調(diào)電壓和溫漂分別為8 mV、-63 V/°C，并且失調(diào)電壓和溫漂都是隨機(jī)的，使PA78無法應(yīng)用于毫伏級(jí)分辨率的電壓輸出，需要對放大電路進(jìn)行改進(jìn)。

圖4 線性放大電路

3.2 放大電路的改進(jìn)

這里將PA78視為被控對象G（S），將失調(diào)電壓和溫漂視為擾動(dòng)N（S），這樣就把提高放大器輸出電壓精度轉(zhuǎn)化成減小控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的控制器設(shè)計(jì)的問題。在控制器的設(shè)計(jì)中常用的校正方法有串聯(lián)校正和反饋校正兩種[6]。一般來說反饋校正所需的元件數(shù)少、電路簡單。但是在高壓放大電路中，反饋信號(hào)是由PA78的輸出級(jí)提供。反饋信號(hào)的功率較高，為元件選型和電路設(shè)計(jì)帶來不便，故線性放大電路中不使用反饋校正法[7]。而在串聯(lián)校正方法中，有源器件的輸入不包含高壓反饋信號(hào)，所以該設(shè)計(jì)采用串聯(lián)校正方法，采用模擬PI（比例?積分）控制器G1（S）進(jìn)行校正，如圖5所示。

圖5 放大電路串聯(lián)校正控制系統(tǒng)

圖5中，PI控制器將輸出信號(hào)c（t）同時(shí)成比例的反應(yīng)輸入信號(hào)e（t）及其積分，即：

（1）

對式（1）進(jìn)行拉普拉斯變換得：

（2）

由式（2）觀察可得，PI控制器相當(dāng)于在控制系統(tǒng)中增加了一個(gè)位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)，開環(huán)極點(diǎn)的存在可以提高系統(tǒng)的型別，由于系統(tǒng)的型別的提高可以減小系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差（對于線性放大電路，可視失調(diào)電壓和溫漂為階躍擾動(dòng)[8]）。同時(shí)PI控制器還增加了一個(gè)位于復(fù)平面中左半平面的開環(huán)零點(diǎn)，復(fù)實(shí)零點(diǎn)的增加可以提高系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，緩解由犧牲的動(dòng)態(tài)性能換取穩(wěn)態(tài)性能對系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響[9]。

放大電路的設(shè)計(jì)中采用有源模擬PI控制器，改進(jìn)后的線性放大電路如圖6所示。其中PI控制器的放大器采用AD8676，AD8676的輸入失調(diào)電壓低于50 μV（滿溫度行程下），電壓噪聲≤0.04 μV（P?P）@0.1～10 Hz，因此適合用于串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，以提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能、減小輸出電壓漂移。

校正環(huán)節(jié)的系統(tǒng)函數(shù)為，其中、，調(diào)節(jié)R7，R8和C4的參數(shù)值，達(dá)到減小輸出誤差的目的。

3.3 相位補(bǔ)償

從工程角度考慮，由于干擾源的存在，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)生變化，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生震蕩。因此保證控制系統(tǒng)具有一定的抗干擾性的方法是使系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度即相角裕度。

由于實(shí)際電路中存在雜散電容，其中放大器反向輸入端的對地電容對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有較大的影響[10]。如圖6所示，采用C5和C6補(bǔ)償反向端的雜散電容。從系統(tǒng)函數(shù)的角度看，即構(gòu)成超前校正[10]，增加開環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率，從事增加系統(tǒng)帶寬提高響應(yīng)速度。

PA78有兩對相位補(bǔ)償引腳，通過外部的RC網(wǎng)絡(luò)對放大器內(nèi)部的零極點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。通過PA78的數(shù)據(jù)表可知，PA78內(nèi)部的零極點(diǎn)位于高頻段。根據(jù)控制系統(tǒng)抗噪聲能力的需求，配置RC網(wǎng)絡(luò)使高頻段的幅值特性曲線迅速衰減，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力。圖6中，R4，C1與R5，C2構(gòu)成RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

圖6 改進(jìn)后的線性放大電路

此外電路中C3的作用是防止輸出信號(hào)下降沿的振動(dòng)引起的干擾；R10起到偏置電阻的作用，將電源電流注入到放大器的輸出級(jí)，提高PA78的驅(qū)動(dòng)能力。

將PI控制器的參數(shù)分別設(shè)置為KP=10、KI=0.02；超前校正補(bǔ)償電容分別為12 pF和220 pF；RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為R=10 kΩ、C=22 pF。利用線性放大電路的Spice模型進(jìn)行仿真得到幅頻特性和相頻特性曲線如圖7所示。從圖中觀察可得，放大系統(tǒng)的帶寬可達(dá)100 kHz，從而保證了系統(tǒng)良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)相角裕度γ>60°使系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性（由于PZT的負(fù)載電抗特性一般呈容性，所以留有較大的相角裕度十分必要）。

圖7 改進(jìn)的放大電路的幅頻和相頻特性曲線

4 驅(qū)動(dòng)電源實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的穩(wěn)壓電源采用長峰朝陽電源公司的4NIC?X56ACDC直流電源，輸出電壓精度≤1%，電壓調(diào)整率≤0.5%，電壓紋波≤1 mV（RMS）、10 mV（P?P）。測量設(shè)備采用KEITHLEY 2000 6 1/2 Multimeter。

首先對DAC輸出分辨率進(jìn)行測量，ARM控制器輸出持續(xù)5 s的階躍信號(hào)，同時(shí)在DAC輸出端對電壓信號(hào)進(jìn)行測量，將測量結(jié)果部分顯示見圖8。圖8中顯示AD5781的輸出電壓分辨率可達(dá)3.89e-5 V，即38.9 μV。

在模擬電路中，噪聲是不可避免的。對于壓電驅(qū)動(dòng)電源來說，噪聲的等級(jí)限制了驅(qū)動(dòng)電源的輸出分辨率。圖9分別給出經(jīng)典放大電路和改進(jìn)后的放大電路的測試噪聲。從圖中可得通過使用PI控制器和相位補(bǔ)償元件將壓電驅(qū)動(dòng)電源的輸出噪聲從1.82 mV（RMS）降低至0.43 mV（RMS）。

圖8 DAC分辨率實(shí)驗(yàn)圖

圖9 放大電路噪聲圖

圖10給出了放大電路的輸出分辨率，放大電路的分辨率決定了PZT的定位精度，如要實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的定位精度，驅(qū)動(dòng)電源的分辨率需要達(dá)到毫伏級(jí)。圖10中，輸出電壓的分辨率可達(dá)到1.44 mV。

圖10 放大電路分辨率實(shí)驗(yàn)圖

最后，給出驅(qū)動(dòng)電源電壓線性度曲線。線性度能夠真實(shí)的反映出輸出值相對于輸入真值的偏差程度[11]。線性度曲線如圖11所示。得到擬合直線Yfit=9.846Vin+0.024 2，最大非線性誤差為0.024%，能夠滿足精密定位需求。

5 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)的基于ARM的高分辨率壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源采用直流放大原理，具有低電路噪聲、高分辨率和低輸出非線性度等特性，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電源的帶寬可達(dá)100 kHz。以上特性使本文設(shè)計(jì)的壓電驅(qū)動(dòng)電源能夠應(yīng)用于納米級(jí)靜態(tài)定位的需求，由于其性價(jià)比高、結(jié)構(gòu)簡單，故具有很高的實(shí)用價(jià)值。

圖11 輸出電壓曲線和非線性度曲線

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第8篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】LED;可靠性;驅(qū)動(dòng)電源;散熱

1.引言

隨著LED技術(shù)的飛速發(fā)展，LED燈具已經(jīng)被人們廣泛認(rèn)可，發(fā)展?jié)摿薮?，但是，目前還存在著標(biāo)準(zhǔn)和檢測體系不完善的問題，導(dǎo)致市場上LED燈具的質(zhì)量參差不齊，與理論上LED燈具的高可靠性有很大的差距，很大程度的限制了LED燈具更好的發(fā)展。本文主要對影響LED燈具的主要因素進(jìn)行分析，并對提高LED燈具壽命的途徑進(jìn)行了說明。

2.影響LED燈具壽命的主要因素分析

LED燈具是由LED光源、驅(qū)動(dòng)電源、散熱部件以及透鏡組合而成。通過以3WLED球泡燈為樣品，在市場上選用多種品牌LED燈，進(jìn)行高溫老化實(shí)驗(yàn)和過流老化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，目前市場上一部分燈具的壽命是由LED光源的光衰和色衰引起的，另一部分燈具的壽命是由驅(qū)動(dòng)電源的壽命決定，還有一小部分是由其他原因引起，如透鏡的損壞導(dǎo)致了LED燈具無法使用。

2.1 LED光源影響LED燈具壽命

對于LED光源本身，它的壽命非常長，但是，LED光源總要裝在燈具中才能使用，LED單獨(dú)作用和LED在燈具中工作是有差距的[1]，從工作環(huán)境，電參數(shù)，熱參數(shù)等方面都是有差別的。經(jīng)過分析，LED光源的失效主要有以下幾種失效模式，這幾種失效模式中有任何一種失效模式出現(xiàn)，都會(huì)造成不同程度的LED失效，也可能同時(shí)引發(fā)其他的失效模式出現(xiàn)，進(jìn)而加劇LED的失效。

（1）過熱應(yīng)力失效：是由于LED內(nèi)部的溫度大于其額定工作值或由于LED周期性的熱量變化而引起的LED失效;

（2）封裝失效：是在LED生產(chǎn)或者封裝的過程中，由于方法不正確或其他原因而引起的LED失效;

（3）過電應(yīng)力失效：是由于LED工作中的瞬時(shí)過高電流或承受高于額定電流值的參數(shù)而引起的LED失效;

（4）芯片失效：是LED芯片本身的缺陷或其他因素造成芯片的失效。

對LED光源來說，根據(jù)它的熱學(xué)性能分析，LED的電能中只有一小部分轉(zhuǎn)化為光能，還有大部分的電能要轉(zhuǎn)化為熱能，研究顯示，電能光能轉(zhuǎn)換的效率只有20%左右，還有大概80%的電能都轉(zhuǎn)化成熱能[2]。隨著工作溫度的上升，LED會(huì)產(chǎn)生光衰，從而導(dǎo)致失效。根據(jù)美國照明工程學(xué)會(huì)（IES）制定的LM-80標(biāo)準(zhǔn)顯示，LED光源的壽命是以光通量參數(shù)隨工作時(shí)間而衰減，通常情況，光通量衰減為初始值的70%時(shí)認(rèn)為壽命終結(jié)。

2.2 驅(qū)動(dòng)電源影響LED燈具壽命

對于LED燈具來說，除了LED光源的光衰問題是影響其壽命的重要參數(shù)之外，驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量的好壞也直接影響著LED壽命。驅(qū)動(dòng)電源在LED燈具中的作用如心臟一樣也是一個(gè)非常重要的部分，LED燈具不像其他照明產(chǎn)品可以直接使用市電工作，而是需要驅(qū)動(dòng)電壓在2-3V的范圍之內(nèi)才能驅(qū)動(dòng)，因此對驅(qū)動(dòng)電路的要求很高，對于不同使用條件下的LED燈，需要配套各自適用的電源適配器。驅(qū)動(dòng)電源的壽命直接影響著LED整燈的壽命，尤其是驅(qū)動(dòng)電源中的關(guān)鍵器件的壽命直接影響驅(qū)動(dòng)壽命，如電解電容在高溫下壽命會(huì)大大縮短，在電解電容的工作中，由于電解液的作用導(dǎo)致陽極金屬氧化膜不斷增厚，最終會(huì)使電容值C不斷下降，同時(shí)，隨著工作溫度及工作時(shí)間增加，電解電容中的電解液會(huì)不同程度的揮發(fā)，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電源失效。在電子元器件中，通常有“十度法則”，即器件溫度每升高10℃，則器件的壽命將會(huì)縮短1/3到1/2，因此可以看出溫度對電子元器件影響較為顯著[3]。

對驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)一般要滿足以下幾點(diǎn)要求：

（1）工作穩(wěn)定：驅(qū)動(dòng)電源要與燈具的長壽命特性相適應(yīng)，要求能長時(shí)間穩(wěn)定工作。

（2）轉(zhuǎn)化效率高：電源的效率高了，可以降低它的功耗，減少燈具內(nèi)部的發(fā)熱量，從而降低燈具的溫升。

（3）浪涌保護(hù)：LED抗浪涌的能力較差，特別是抗反向電壓能力較差，一定要重視驅(qū)動(dòng)電源的浪涌保護(hù)。

（4）保護(hù)功能：在異常狀態(tài)下，如LED開路、短路、驅(qū)動(dòng)電路故障等，電路要對自身和LED起到良好的保護(hù)作用。

2.3 其他因素影響LED燈具壽命

除了LED光源的失效和驅(qū)動(dòng)電源的失效，還有一些其他因素對LED燈具壽命都有影響。如：透鏡在不同環(huán)境中容易受損或變形，導(dǎo)致LED燈具無法正常使用;封裝的不合理導(dǎo)致LED整燈結(jié)構(gòu)損壞，無法使用;防護(hù)措施不到位，使得潮濕、灰塵等因素對LED燈具的使用有很大影響。

3.提高LED燈具壽命的途徑

3.1 提高LED光源的壽命

（1）對封裝材料的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，如導(dǎo)電膠、硅膠、熒光粉、環(huán)氧、固晶材料、基座等。

（2）封裝結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，比如不合理的封裝會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力、引起斷裂等。

（3）提高工藝技術(shù)，比如固化溫度、壓焊、封膠、裝片和時(shí)間等都要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。

3.2 提高驅(qū)動(dòng)電源的壽命

（1）選擇高品質(zhì)、長壽命的電容是提高驅(qū)動(dòng)電源壽命的有效途徑。

（2）降低流過電容的紋波電流和工作電壓。

（3）提高電源驅(qū)動(dòng)的效率，降低元件的熱阻。

（4）做好防水處理等防護(hù)措施，同時(shí)要注重導(dǎo)熱膠的選擇。

3.3 解決好散熱問題

溫度對LED照明產(chǎn)品的壽命影響很大，散熱設(shè)計(jì)的好壞是LED燈具壽命的一個(gè)關(guān)鍵因素。用同等質(zhì)量的芯片放入不同設(shè)計(jì)的燈具中，壽命相差很大，甚至能達(dá)到幾十倍，所以，一種燈具的設(shè)計(jì)成功與否，除光路系統(tǒng)以外，其散熱系統(tǒng)起著決定性作用。

對LED燈具的設(shè)計(jì)要求熱阻比較低[4]。LED散熱一般包括系統(tǒng)級(jí)散熱以及封裝級(jí)散熱，要降低燈具熱阻就必須同時(shí)考慮這兩種散熱，封裝級(jí)散熱是在LED光源生產(chǎn)的過程中通過對封裝材料、封裝結(jié)構(gòu)以及工藝水平的設(shè)計(jì)從而達(dá)到散熱的目的。在封裝散熱設(shè)計(jì)方面，目前主要存在的有硅基倒裝芯片結(jié)構(gòu)，金屬電路板結(jié)構(gòu)散熱，有固晶材料，環(huán)氧樹脂等材料散熱。系統(tǒng)級(jí)級(jí)散熱主要是通過對相關(guān)技術(shù)的研究，從而對散熱器進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，隨著大功率LED的普及，功率也越來越大，目前，系統(tǒng)級(jí)散熱主要有熱電制冷散熱、熱管散熱和風(fēng)冷強(qiáng)制散熱等方法結(jié)構(gòu)。

解決好散熱問題是提高LED燈具壽命的有效途徑，需要進(jìn)一步的研究和創(chuàng)新。

4.小結(jié)

面對市場上LED燈具質(zhì)量的問題，結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)，對影響LED燈具壽命的主要因素進(jìn)行了分析，主要存在LED光源引起的失效，LED驅(qū)動(dòng)電源引起的失效，還有一些其他因素引起的失效。最后對有效提高LED燈具壽命的幾種途徑進(jìn)行了說明，對LED燈具壽命的提高以及質(zhì)量的保證有很大的意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]毛昭祺，Marshall Miles，羅長春，等.提高LED驅(qū)動(dòng)電源壽命和可靠性的方法[J].照明工程學(xué)報(bào)，2010.21（12）：38-40.

[4]周龍?jiān)?半導(dǎo)體照明封裝的熱量管理及失效分析研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2010.

第9篇：驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電源 結(jié)構(gòu)原理 問題 優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 數(shù)字電源

1.1 數(shù)字電源的概述

目前，數(shù)字電源有多種定義。

第一種定義為：通過數(shù)字接口，控制開關(guān)電源，強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)字電源的“通信”功能”。

第二種定義為：具有數(shù)字控制，開關(guān)電源的功能，強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)字電源的“數(shù)控”功能。

第三種定義為：具有數(shù)字監(jiān)測，開關(guān)電源的功能，強(qiáng)調(diào)的是，數(shù)字電源對溫度等參數(shù)的“監(jiān)測”功能，通過設(shè)定開關(guān)電源的內(nèi)部參數(shù)，來改變其外在特性，在“電源控制”的基礎(chǔ)上，增加了“電源管理”。相比傳統(tǒng)的模擬電源，數(shù)字電源的區(qū)別，是控制和通信部分。在應(yīng)用場合，簡單易用、參數(shù)變更要求少，模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢。此外，相對模擬電源，在多系統(tǒng)業(yè)務(wù)中，數(shù)字電源，通過軟件編程，來實(shí)現(xiàn)多方面的應(yīng)用。數(shù)字電源有用DSP和MCU控制的。對于DSP控制的電源，采用數(shù)字濾波方式，而MCU控制的電源，能滿足電源的需求，反應(yīng)速度快、電源穩(wěn)壓性能好。

1.2 數(shù)字電源的特點(diǎn)

數(shù)字電源系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）數(shù)模組件組合優(yōu)化：實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源中，模擬組件與數(shù)字組件的優(yōu)化組合。采用“整合數(shù)字電源”技術(shù)。

（2）控制智能化：對于傳統(tǒng)的，由微控制器（μP或μC）控制，開關(guān)的電源.而它是以，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）或微控制器（MCU為核心，智能化開關(guān)電源構(gòu)成系統(tǒng)是“數(shù)字電源驅(qū)動(dòng)器及PWM控制器”。

（3）控制精度高：數(shù)字電源，實(shí)現(xiàn)多相位控制、非線性控制、負(fù)載均流、故障預(yù)測等功能；發(fā)揮數(shù)字信號(hào)處理器及微控制器的優(yōu)勢，這樣設(shè)計(jì)的數(shù)字電源，達(dá)到高技術(shù)指標(biāo)，為綠色節(jié)能型開關(guān)電源提供條件。

（4）集成度高：對于高集成度，將大量的分立式元器件，整合到一個(gè)芯片或一組芯片中。實(shí)現(xiàn)了，電源系統(tǒng)單片集成化。

（5）模塊化程度高：分布式的數(shù)字電源系統(tǒng)就易于構(gòu)成。

2 數(shù)字電源結(jié)構(gòu)

2.1 PWM控制器

雙端推挽式PWM控制器是UCD8220/8620，其受DSP或MCU數(shù)字控制的。二者的區(qū)別是，低壓啟動(dòng)UCD8220即 48V，而UCD8620內(nèi)部，增加高壓啟動(dòng)電路即110V。UCD8220的內(nèi)部，主要包括：“3.3v電壓調(diào)整器、基準(zhǔn)電壓源、脈寬調(diào)制器（PWM）、驅(qū)動(dòng)邏輯、推挽式驅(qū)動(dòng)器、欠壓關(guān)斷電路、限流電路、電流檢測電路”。 在峰值電流模式或電壓模式下，UCD8220/8620能夠運(yùn)行，即對極限電流的編程，輸出極限電流數(shù)字標(biāo)志。

2.2 數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）

UCD950是數(shù)字電源系統(tǒng)，配套的數(shù)字信號(hào)處理器，它們內(nèi)部主要包含 ：“32位CPU、時(shí)鐘振蕩器、32位定時(shí)器、看門狗電路、內(nèi)外部中斷控制器、SCI總線、SPI總線、CAN總線及I C總線接口、l2路PWM信號(hào)輸出、系統(tǒng)控制器、16通道12位和ADC、16K×16 Flash、6K×16 SARAM、1K×16ROM”。利用Power PADTM HTSSOP和QFN軟件包，可進(jìn)行編程。它采用標(biāo)準(zhǔn)的是“3.3v”輸入或輸出接口，其與UCD8K系列的完全兼容。

2.3 數(shù)字電源驅(qū)動(dòng)器

數(shù)字控制電源驅(qū)動(dòng)器芯片，大部分是UCD7100/7201，二者的區(qū)別是：可驅(qū)動(dòng)MosFET開關(guān)功率管，可適配UCD9110/9501型數(shù)字控制器；UCD7100為單端輸出，而UCD7201為雙端輸出；額定輸出電流均為±4A；對于主控制器，可監(jiān)控輸出的電流，快速檢測，過流故障而關(guān)斷電源；檢測周期僅為 25ns。

3 數(shù)字電源面臨的問題

數(shù)字電源，有很多優(yōu)點(diǎn)，但仍有缺點(diǎn)。數(shù)字電源，需要一個(gè)采樣、量化和處理的過程，做出反饋，即對負(fù)載的變化，而目前，它對負(fù)載變化的響應(yīng)速度，比模擬電源慢。精度和效率比模擬電源差。數(shù)字電源占板面積，大于模擬電源。在負(fù)載點(diǎn)（POL）系統(tǒng)中，數(shù)字控制優(yōu)點(diǎn)非常明顯，而在簡單應(yīng)用中，模擬電源仍占有優(yōu)勢?？紤]到數(shù)字電源，解決方案的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字電源，雖然技術(shù)復(fù)雜，但使用不復(fù)雜。要求設(shè)計(jì)人員，具有一定的程序設(shè)計(jì)能力，目前，電源設(shè)計(jì)人員，普遍模擬設(shè)計(jì)為主，缺乏編程訓(xùn)練。這對數(shù)字電源的推廣，也造成了一定的障礙。每次AD轉(zhuǎn)換后，數(shù)字芯片，將得到的結(jié)果，送到系統(tǒng)中央處理器，由處理器，對取樣的值，進(jìn)行運(yùn)算和PI調(diào)節(jié)。

另外，人們對數(shù)字電源的認(rèn)識(shí)，不像模擬電源那樣，經(jīng)過了多年應(yīng)用的考驗(yàn)。對其的可靠性有疑問。雖然數(shù)字電路，在概念上，優(yōu)于模擬電路，可靠性是設(shè)計(jì)的問題，而不是數(shù)字化的問題。

4 數(shù)字電源電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

我們采用智能化數(shù)字電源，其系統(tǒng)由：“PWM、電源驅(qū)動(dòng)器、DSP、接口電路、顯示器和鍵盤”6部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

對于圖中的數(shù)字信號(hào)處理器，UCD9501，通過接口芯片與鍵盤和顯示器相連，對于用戶，不僅能從顯示器上，觀察到當(dāng)前的電源參數(shù)，還可通過，鍵盤隨時(shí)修改電源參數(shù)。為了簡化配置，也可由：“數(shù)字信號(hào)處理器（UCD9501）和數(shù)字控制電源驅(qū)動(dòng)器（UCD7100）”構(gòu)成智能化數(shù)字電源系統(tǒng)。

5 結(jié)語

總而言之，數(shù)字電源系統(tǒng)，具有高集成度、高性價(jià)比、電源管理功能完善、電路簡單、能面向用戶設(shè)計(jì)等顯著優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了智能化電源系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)造。在應(yīng)用場合中，簡單易用、參數(shù)變更不多，模擬電源產(chǎn)品，具有很多優(yōu)勢，其應(yīng)用的針對性，可以通過硬件固化來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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