驱动电源设计(精选5篇)

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所属分类:文学
摘要

关键词 : 脉冲宽度调制;FAN7554;反激式;LED驱动电源 中图分类号:TN6 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)17-0104-03 基金项目:海南大学应用科技学院(儋州校区)校基金资助项目(Hyk-1515)。 作者简介:高家宝(1987-),男,海南乐东人,硕…

驱动电源设计(精选5篇)

驱动电源设计范文第1篇

(①海南大学应用科技学院,儋州 571730;②赛迪顾问股份有限公司,北京 100048)

摘要: 提出了一种基于PWM(脉冲宽度调制)控制芯片的小功率LED驱动电源的原理框架。采用FAN7554芯片作为主控制器,设计了一款输出功率达30W的反激式LED驱动电源,其输出电压为33V,输出电流为0.9A,可为30只功率为1W的LED管采用10串3并混联方式组成的LED阵列提供驱动电源,并分析所设计LED驱动电源的基本原理。该LED驱动电源经过一系列的电气测试,并在实际运行中得到比较满意的结果,具有进入小功率LED照明市场的能力,且对设计高性能、低成本的小功率LED驱动电源具有一定的指导意义。

关键词 : 脉冲宽度调制;FAN7554;反激式;LED驱动电源

中图分类号:TN6 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)17-0104-03

基金项目:海南大学应用科技学院(儋州校区)校基金资助项目(Hyk-1515)。

作者简介:高家宝(1987-),男,海南乐东人,硕士,助教,研究方向为开关电源电路模型研究及其应用。

0 引言

LED作为新型绿色环保光源,具有亮度高,发光效率高,寿命长以及工作电压低等特点,具有广阔的应用前景,但是LED照明中的驱动电路部分却是目前制约其发展的一个重要瓶颈之一[1-3]。为了LED管稳定的发光,需要设计出LED恒流恒压驱动电源。本设计利用FAIRCHILD公司的FAN7554作为PWM控制器,设计了一款输出电压范围为33V~37V,输出电流0.9A的30W LED驱动电源。通过对其EMI(电磁干扰)滤波电路、PWM控制电路、反馈控制电路、反激式变换电路、各种保护功能电路等进行设计和制作,成功地实现了反激式LED驱动电路,该驱动电源具有结构简单、成本低廉、节能高效和稳定可靠等特点。

1 LED驱动电源的组成

本文设计的LED恒流驱动电路的工作原理框图如图1所示。它主要由输如EMI滤波电路、PWM控制电路、反激变换电路、光耦反馈电路、电流环恒流控制电路、保护电路等组成。交流电输入经EMI滤波电路及整流滤波电路后,由光耦的反馈信号调整PWM控制电路输出的脉冲信号宽度,从而对滤波之后的输入信号大小进行控制调节,再通过反激式变换电路进行电压变换。以电流型PWM控制芯片FAN7554为控制器件组成的恒流恒压控制电路,将电流取样信息和电压采样信息分别经电流比较器处理后由光耦反馈至变换级驱动端,实现电流电压控制调节,最终提供稳定电流和稳定电压,驱动LED负载。在保护电路方面主要有浪涌保护、欠压保护、过压保护和高频MOS管保护等。

2 LED驱动电源电路设计及原理分析

2.1 核心元件概述

FAIRCHILD公司提供的FAN7554芯片集成了一个固定频率的电流模式控制器。图2为FAN7554芯片的内部结构,该芯片具备软启动、通断控制、过载保护、过压保护、过流保护和欠压锁定等功能,这为电路简单、成本低廉的LED驱动电源电路设计方案提供了所需要的一切。芯片没有集成高频MOS管,在设计时需要与独立高频MOS管组成实现PWM控制电路,这极大方便了设计者进行调试与维修,这主要是因为设计者一般会对LED驱动电源中的高频MOS管的PWM信号进行观察和测试,且LED驱动电源工作时高频MOS管损坏的概率较大。

图3为LM358双运算放大器的引脚功能图,其内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。LM358的主要特性有:直流电压增益高达100dB;单位增益频带宽约1MHz;单电源电压范围宽为3~30V。这些特性决定了LM358适合于LED驱动电源的误差放大电路的设计。

2.2 基于FAN7554芯片的30W LED驱动电源电路设计

根据LED驱动电路的原理框图,设计了如图4所示的基于FAN7554芯片的30W LED恒流恒压驱动电源的电路原理图,该驱动电源LED负载采用30只功率为1W的LED管进行10串3并混联方式组成的LED阵列,组内所有的LED管电压额定值为33V、电流额定值为0.9A,光功率约为30W,设计要求LED驱动电源效率大于80%,则电源输入功率约为37.5W。考虑到小功率LED驱动电源对功率因数不做要求,在低成本设计的前提下本设计没有采用无源功率因数校正电路。

2.3 基于FAN7554芯片的30W LED驱动电源电路原理分析

①LED驱动电路的电源。

LED驱动电源的供电电源是220V/50Hz交流电。

②浪涌保护电路。

采用保险丝F1、负温度系数的热敏电阻RY1、RY2、电阻R21、R22和电容C16设计浪涌保护电路。当满载开机时,C6电压不能突变,相当于短路,导致输入电压很大。而热敏电阻在冷态时电阻很大,可起到限制输入浪涌电流的作用。在电源接入端加入防止浪涌保护电路,主要是用来防止由于雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压,造成LED驱动电路核心器件的损坏。

③EMI滤噪电路。

采用电感L3、电容C13、C7和C8设计EMI滤噪电路,主要是为了滤除共模和差模噪声,并提供放电回路。

④整流电路。

采用DB107设计桥式整流电路,将双相输入交流电转换成单相交流电。

⑤前端电感电容复式滤波电路。

采用电容C6、C3和电感L1设计电感电容复式滤波电路,不仅起到过滤噪声的作用,同时还起到将单相交流电转换成纹波较小的直流信号的作用。

⑥过压保护和欠压保护电路。

FAN7554芯片的电源主要来源于由变压器T1的6号管脚和1号管脚组成的次级线圈,在芯片电源管脚与模拟地之间反向接入稳压二极管D9,起到过压保护作用,从而保证芯片的电源电压不高于18V。当次级线圈供电不足时,由R2电阻和R5电阻组成的欠压保护电路,芯片电源直接由整流后的直流电源提供电源,实现了欠压保护功能,从而保证芯片的电源电压不低于18V。

⑦高频MOS管保护电路。

采用电阻R3、电容C2和二极管D6设计高频MOS管保护电路。当高频MOS管截止时,如果不是高频MOS管保护电路为电感所存储的电磁场能量提供泄放回路,那么电感所存储的电磁场能量将直接注入高频MOS管,从而在MOS管上产生过大的电压应力,甚至损坏MOS管[4,5]。

⑧LED负载电源电路。

在变压器T1和MOS管完美配合工作下,实现了将输入电能量耦合至LED负载端和恒压恒流电路两部分电路中。LED负载的电能量由变压器T1的12号管脚和9号管脚组成的次级线圈提供,为了防止负载的电流回流至次级线圈,在次级线圈的12号管脚和LED负载之间正向并联接入二极管D2和二极管D4。可是为了防止加在D2和D4并联电路两端的电压过大而损坏它们,因此在D2和D4的并联电路两端并联上由R1和C1组成的串联电路;LED负载端的电感电容复式滤波电路由电容C4、C5、电阻R4和电感L2组成,不仅起到滤除噪声的作用,而且还起到了将单相交流电转换为纹波较小的直流电的作用。

⑨反馈控制电路。

为了实现稳定的LED驱动电源,加入了电压采样和电流采样电路,通过LM358双运放将所采样的电压值、电流值与相应的基准电压值、基准电流值相比较后转换为误差量,该误差量通过光耦器件PC817反馈至FAN7554芯片的反馈管脚达到调整高频MOS管脉冲宽度的目的,从而实现对LED负载的输出电压、电流调节[6,7]。

3 总结

本文提出了一种基于PWM控制芯片的小功率LED恒流恒压驱动电源的电路架构,并利用FAIRCHILD公司的PWM芯片FAN7554作为主控制器,设计了一款功率达30W的反激式LED驱动电源,其输出电压为33V,输出电流为0.9A,可为30只功率为1W的LED管采用10串3并混联方式组成的LED阵列提供驱动电源。通过对其EMI(电磁干扰)滤波电路、PWM控制电路、反馈控制电路、反激式变换电路、各种保护功能电路等进行设计和测试,通过对其EMI(电磁干扰)滤波电路、PWM控制电路、反馈控制电路、反激式变换电路、各种保护功能电路等进行设计和测试,结果表明其恒流效果好,输出电压纹波低,成功实现了该反激式LED驱动电源,这对设计高性能、低成本的小功率LED驱动电源具有一定的指导意义。

参考文献:

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[2]蒋明刚,杨洁翔,范荣.新型LED灯具在室内照明中的应用[J].科技资讯,2012(15):244.

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[4]刘松,张龙,王飞,等.开关电源中功率MOSFET管损坏模式及分析[J].电子技术应用,2013,39(3):64-66.

[5]陈菊华.避免MOS管在测试时受EOS损坏的方法[J].电子与封装,2007,7(8):17-20.

驱动电源设计范文第2篇

关键词: 聚合物分散液晶材料; 驱动电压; 功率放大模块; 升压模块

中图分类号: TP 335; TP 316.2文献标识码: Adoi: 10.3969/j.issn.10055630.2012.05.010

引言聚合物分散液晶材料(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)[1]是液晶微滴分散于固态聚合物高分子基质之中而形成的新型光学材料,既能实现衍射效率的电场调控[2],又具有体积薄、质量轻、易于小型集成、响应时间快、衍射效率高等特点。为了使PDLC对光产生有效电控现象[2],驱动电源系统要求驱动电压在400 V范围内可调,每路可以独立控制,其输出波形为正弦波、方波或者三角波,特别是其信号频率、相位、幅度均可调。为了产生多种不同频率的波形,可用函数信号发生器实现,信号发生分调制信号和信号发生器直接输出的未调制载波信号。调制信号可用函数信号发生器产生,调制信号加上直流偏置电压,再和载波信号部分进入乘法器产生标准调制信号,载波信号和调制信号由波形选择器选择需要用的波形信号。信号波形选择和频率控制均由ARM控制,波形信号经功率放大模块后,由升压模块进行升压,驱动PDLC,驱动信号和PDLC输出的信号可以通过系统进行采集并在触摸屏显示。文中设计了一套驱动电源系统,具有独立单路可选可调,4路波形组合,用ARM主控,可移植性强的QT实现波形的触摸屏显示和调节,以及多点信号采集和存储等功能。系统满足了PDLC对波形、电压、频率和相位的要求。1系统架构根据系统要求,可将电源驱动系统分为信号产生模块、信号调制模块、ARM控制模块、功率放大模块、升压模块、信号采集模块和LCD触摸屏。信号产生基本原理如图1所示。

根据系统要求,要将信号调制成标准调幅信号,则要将调制信号加上直流偏压,再与载波信号相乘,即可得到标准振幅调制信号。系统采用数字频率合成DDS波形信号发生器,产生满足要求的正弦波、方波、三角波。载波信号和调制信号经乘法器得到标准调制信号,ARM控制波形发生器的相位、频率和波形,并且通过控制数字电位器调节偏置电压范围为1.2~2 V。乘法器输出调制信号最大幅度为0.26 V,采用运算放大器OP07放大,使多路选通器在选择调制信号时能在LCD上显示相对于载波信号较易观察的调制信号波形,调制信号和载波信号输入多路选通,ARM控制多路选通使能和通道号,多路选通后的信号进入功率放大模块进行放大,再给升压模块提高电压到低于400 V的范围内可调。ARM控制升压模块,升压模块输出信号直接驱动PDLC。经过PDLC的信号在输出PDLC时用信号采集模块进行终端信号的采集,观察和分析在4路驱动电源驱动下,PDLC对光的电控特性。光学仪器第34卷

第5期张燕华,等:嵌入式可编程PDLC驱动电源系统设计

2系统硬件设计系统以S3C2440A为主控制芯片,它有2个标准SPI接口;有130多个输入输出GPIO口,很多可复用的I/O口方便用户进行系统的拓展以及模拟各种总线的时序。也可用软件来设置和配置端口而满足不同系统的设计需求。AD9833是ADI公司生产的一款低功耗、可编程波形发生器件,能产生正弦波、方波和三角波三种波形,它具有三根串行接口线,可与SPI标准接口兼容。系统需要产生四路信号,MINI2440的主SPI接口用于数据采集模块,现采用8根I/O口模拟4路SPI总线,通过片选信号进行区分。AD9833外接25 MHz有源晶体振荡器OSC XTAL提供AD9833的主时钟频率。系统中MINI2440用主动工作方式所以用SPIMOSI1口发送数据[3]。当CH1_AD9833_CS1为低电平时,此DDS芯片被选通,写数据有效,反之无效。数字信号发生器的硬件电路设计如图2所示。

AD5160是ADI公司生产的低功耗可编程数字电位器,具有可兼容SPI的接口,控制调节幅度,使得偏置电压可调节范围为1.2~2 V,如图3所示。

3系统软件设计根据电源系统设计需求,使用Linux下可移植性强的QT实现ARM选择和控制波形发生器、数字电位器、数据采集、GUI窗口系统。可抽象出4个层:(1)软件应用层:需要建立GUI图形界面的,包括波形发生器、数字电位器、多路选通通道号选择,偏置电压和调制信号分微调等;(2)事件驱动层:进程管理,窗口管理,显示系统,信息反馈等;(3)高集成C++的QT库,如应用程序接口库等;(4)设备驱动层:如触摸屏驱动,接口驱动[4]等。如图5所示。GUI窗口可实现信号发生器、数字电位器的路数选择,实时调节信号的频率、相位、电压等相关参数,多路选通的通道开关和通道号选择,功率放大输入端和输出端波形的显示及调节,终端信号的波形数据采集和存储,AD转换器的开关。数据采集模块GUI对PDLC输出信号采集显示和存储,波形显示和图形显示均可直观看到波形、时间、电压、频率等参数的当前值和变化,如图6所示。

4结论AD9833数字频率合成器件代替了传统信号源的模拟设置,实现了产生高稳定度、高精度、高分辨力的信号。该系统集成了驱动电源、可控可调信号源、波形显示、数据采集等功能于一体,且体积小,控制和使用灵活方便,已成功用于驱动PDLC液晶材料,实现PDLC产生电控后波形的显示、调节和数据的采集。该驱动电源系统为研究PDLC材料的光电特性提供实验基础。PDLC液晶材料的高衍射效率和高分辨力使得它们在光通信领域如全光开关、光衰减器件等无源光通信器件、可调窗口、液晶显示、遥感及军事方面有广泛的应用前景[5]。参考文献:

[1]阎斌,王守廉,何杰,等.聚合物结构对PDLC性能的影响[J].液晶与显示,2007,22(2):129-133.

[2]郑继红,顾玲娟,庄松林,等.基于全息聚合物液晶光栅的动态增益均衡器的设计与模拟[J].中国激光,2006,33(8):1087-1091.

[3]黄斌,洪赢政,朱康生.基于AD9833的高精度可编程波形发生器系统设计[J].电子设计工程,2009,9(5):6-7.

驱动电源设计范文第3篇

一种大功率LED照明电源解决方案 大功率LED路灯驱动电源的设计 一种高转换效率高功率因素的大功率LED电源研究 大功率LED照明驱动以及智能调光的电路的研究设计 大功率LED照明驱动匹配方式研究 高功率因数大功率LED路灯驱动电源的设计 一种用于TR组件功放的大功率脉冲电源设计 一种新型大功率电源浪涌电流抑制电路的研究 一种大功率半导体激光器的电源及温控系统设计 一种新型大功率LED矿灯的探究 大功率太阳能LED路灯恒流驱动电源设计 大功率LED照明驱动电路的相关问题探讨 浅谈大功率LED照明优越性与LED节能的应用 大功率LED驱动器设计探讨 一种低成本的大功率光伏离网逆变器设计 大功率LED照明灯具的光学及散热技术的研究 100 lm/W照明用LED大功率芯片的产业化研究 大功率白光LED路灯发光板设计与驱动技术 基于RT8482的大功率LED驱动电路设计 关于大功率LED恒流驱动电路的研究 常见问题解答 当前所在位置:

关键词:驱动电源;功率因数校正;单端反激

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.2.008

第一作者简介: 周俊生, (1968 - ) 男, 广东饶平人, 硕士,工程师, 华南理工大学, 研究方向: 电子电路、电子工艺和焊接技术。

1 驱动电源整体结构

本文设计的大功率LED驱动电源采用两级结构。市电220V交流电经过整流滤波电路后,进入前级的有源功率因数校正(APFC)电路,输出稳定的直流后,通过后级的单端反激变换电路进行降压,实现稳态恒功率控制[1-2],其结构框图如图1所示。

计算得到Co为102.9μF。

因电容器的电容量存在误差,还需要考虑降额使用。在此设计中降额20%,故选用标称值150μF、耐压值420V的电解电容。

2.3 功率MOSFET的选择

选择MOSFET的主要参考依据是导通电阻RDSon,针对功率因数校正技术的应用,开关管的耐压是由过压允许值以及输出电压决定的,它所能承受的最大电压出现在开关管的关断时刻,大约为电源额定直流的输出电压值[4]。在选用开关管时,它的耐压规格最好留出20%的电压裕量,因此本设计中采用的开关管源漏极承受电压为VDSS≥1.2V0=480V。流过MOSFET的最大平均电流为

电流检测比较器的反向输入端,通过L6561芯片的CS引脚,可检测流过电感的瞬间电流大小,并藉由外部检测电阻RS转换成电压值。一旦这个值达到了乘法器输的出极限值,PWM的栓锁就被重置、MOSFET就被关闭。在PWM栓锁还未被ZCD讯号设定之前,MOSFET都会在关闭的状态。感测电阻值RS的大小由下式计算:

管脚3是乘法器的第二个输入端;整流后的电压通过一个电阻分压网络连接到此引脚,以获得一个正弦波的参考电压信号[5]。乘法器可由以下关系描述:

3 单端反激恒流电路

本设计采用单端反激式变换器,使用On-Bright(昂宝)公司OB2269芯片[6]。反激式变换器电路的原理图设计如图4所示。

3.1 变压器的设计

设计反激式变压器,就是要让反激式开关电源工作在一个合理工作点,使其发热量尽量少[7-8]。

求得NS=8.29,取9匝。两个辅助绕组,一个用于输出端恒流芯片供电,一个用于去磁检测,取两个辅助绕组的输出电压为15V,其匝数均为:NA=15×Ns/(Vo+VF)。计算NA=3.69,取4匝。

变压器绕制,初级线圈采用0.4mm漆包线,次级绕组及两个辅助绕组采用0.3mm漆包线,为降低集肤效应影响,都采用3股并绕法。绕线占用窗口面积为20.19mm2,小于PQ3230型铁氧体磁芯的窗口面积,因此线圈绕制合理。变压器需开气隙为:Ig=4π×10-7?Np?Ag/Lp=0.34mm。3.2 开关管的选择

开关管承受最大电压有PFC输入电压、原边感应电压和开关管关断时初级线圈冲击电压,电压之和约为638V。开关管开通延迟与关断延迟时间都要尽可能短,以提高开关速度,避免造成无谓损耗。考虑裕量和开关管损耗,在此选用Infineon公司的20N60S5。

3.3 恒流限压控制电路的设计

限压控制方面,选用德州仪器公司生产的三端可调分流基准源TL431A。在应用中要选择传输系数和耐压较高的光电耦合器,选用型号为PC817的光耦器。另外需通过R16、R17、R18对TL431A进行分压,分别取R16=3kΩ、R17=100kΩ、R18=39kΩ,计算能得到稳定时V1=36V,符合条件。恒流控制方面,选用型号为LM358的运算放大器。

4 实验测试数据及分析

在完成电路调试和驱动电源的制作后,采用功率电阻模拟负载的方式,对电源样机的实际工作情况进行了实验测试。电源在不同输入电压条件下负载工作时所测得的数据如表1所示。从表中数据可以看出,在100到240V的宽输入电压范围内,输出电流均保持在3A左右,达到恒流输出的效果。

电源在不同负载条件下工作时所测得的数据如表2所示。数据表明,电源效率及功率因数随负载增加而上升。在满负载的情况下,驱动电源样机的功率因数达到96.9%,效率能达到86.75%,基本符合大功率LED照明系统对驱动电源的要求。

5 结论

本文从功率因数校正和变换器及其拓扑结构上进行了讨论分析,设计出一款有源功率因素校正的单端反激变换大功率LED驱动电源,通过测试驱动电源的功率因数和效率,给出实验结果并进行分析,验证本文所述理论的正确性。

参考文献:

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[6] 梁健锋.大功率LED照明系统及其驱动电源设计[D]. 广州: 华南理工大学, 2011.

驱动电源设计范文第4篇

关键词:驱动控制;单片机;CPLD;压电陶瓷

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.055

1 引言

压电陶瓷式喷墨头具有可控制,精度高等优点,对于数字喷墨印刷系统喷印质量的提升以及打印速度的加快具有重要意义。压电式喷墨头喷出的墨滴大小以及喷射速度和均匀性都会对喷印质量产生影响,压电陶瓷形变的大小和频率是决定输出墨滴性能的主要影响因素,而驱动电源输出激励脉冲电压的大小决定了压电陶瓷片的形变量;激励脉冲的频率影响着陶瓷片的形变速度,因此驱动电源的性能决定了喷墨的质量。本文设计的是基于单片机和CPLD的压电喷墨头驱动电源系统,其中单片机和CPLD是核心处理芯片,基于DDS原理产生的数字可控低压脉冲激励波形,经集成放大模块放大后以驱动。

2 驱动电源的硬件设计

该系统以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机,Altera公司的MAX II系列的EPM240T100C5N CPLD芯片和基于DDS原理的波形生成电路为核心。图1是驱动电源控制系统结构框图。

在系统中,单片机作为主要控制器,基于DDS波形生成技术,由单片机和CPLD共同生成控制波形。单片机与计算机系统连接以实现数据通讯,CPLD和DAC在单片机控制下生成低压的激励脉冲,经过二阶有源低通滤波器滤波后,由PA84放大器将其脉冲放大,按照时序控制要求将高压脉冲传送到喷头接口芯片控制喷头工作。

2.1 STC89C52RC单片机和EPM240T100C5N CPLD

选用STC89C52RC单片机作为系统核心控制元件,其处理和存储能力强,运行速度快,可为控制系统提供良好的硬件平台。STC89C52RC单片机是基于8051的内核发展起来的,主要特性是加密性强不可解密;超强的抗干扰技术;功耗低;具有ISC在线编辑功能。

EPM240T100C5N CPLD芯片具有192个逻辑宏单元,可以满足我们的开发要求;每一个芯片都内置8Kb的Flash存储器,其中配置数据在存储器内部,可进行在线编辑,使得当整个硬件系统设计完成后,计算机还可以通过ISP接口对CPLD进行重新配置。

2.2 基于DDS原理的波形生成电路

DDS指的是直接数字频率合成技术。DDS具有超高频率的分辨率;可以根据不同的波形数据形成任意波形。基于DDS原理,使用CPLD进行电路设计的波形生成电路是驱动电源的核心。图2所示DDS的波形发生电路。由单片机向波形生成电路提供频率控制字K,通过在一定的范围内改变K的大小,进而改变脉冲频率的大小。CPLD模块生成地址累加器,通过频率控制字K的变化来改变地址。程序存储器ROM是用来储存波形数据的波形存储器,ROM中存储着波形的查找表,查找表中的对应地址随着K值的变化而变化,查找表将地址信息所对应的波形幅度信息传送到数模转换芯片,DAC就可以将CPLD所生成的波形数据转化成模拟波形,之后再经过滤波生成低压的激励脉冲。

3 系统硬件设计与实现

为了获取满足喷墨头工作要求的激励脉冲,需要设计完整的驱动电源硬件。驱动电源硬件系统包括单片机控制单元;波形生成单元;振幅控制单元;液晶显示单元;滤波单元;高压放大单元;串口转换单元;喷墨头的接口单元。前七个单元组合是为了实现振幅频率数字可控的高压激励脉冲的输出;最后一个单元可以完成数据信号与高压脉冲激励的匹配,处理有关于激励脉冲的电信号;喷墨头喷嘴的时序控制。单片机与计算机系统连接以实现数据通讯,主控电路由单片机控制CPLD和DAC生成低压的激励脉冲,低压脉冲经过二阶有源低通滤波器进行滤波后,由PA84放大器将其高压线性放大成高压脉冲,并送至喷头驱动芯片,由驱动芯片控制喷墨头的工作。

4 系统软件设计与仿真

驱动电源的软件设计包括在KeliuVison4中使用C语言对单片机的控制;在QuartusII环境中使用硬件描述语言VHDL对CPLD进行控制,以及使用Matlab软件对CPLD进行数字波形的仿真。

4.1 单片机C语言主程序

单片机程序包含在头文件#include中,其中包括了单片机的寄存器定义,引脚定义等功能。初始化程序void init()包括变量和常量的幅值和初值定义;定时中断的初始化;串口初始化和液晶初始化。液晶显示函数void display()是为了在LCD1602显示振幅和频率。主程序void main()是函数的主体。定时中断函数是为了精准的定位。

4.2 基于VHDL语言的程序流程

图3为VHDL生成梯形波的程序图。在使能端有效时,程序执行。当需要的信号都有效时,累加器工作,累加器判断是否达到规定值M,如果达到,计数值清零,如果没有,则计数值加上步长K。之后ROM表根据累加器的值对应给出波形数据,并将其传送到寄存器中,在下一个数据到来时将数据输出到DAC。

4.3 使用Matlab软件对CPLD进行数字波形的仿真。

由于QuartusII进行功能仿真后形成的波形不易看出波形的形状,所以使用Matlab语言将仿真结果转换成Matlab中的波形曲线。利用QuartusII的表格文件(.tbl文件)仿真,即在功能仿真结束时,将波形文件另存为.tbl文件,然后再使用Matlab编写程序进行调用。

5 结束语

本文介绍了基于DDS原理,在单片机和CPLD的基础上的压电陶瓷喷墨头电压驱动电源系统,该设计方案开发周期短,硬件连接简单,可控行比较好,能够基本实现压电陶瓷喷墨头电源驱动。

参考文献:

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驱动电源设计范文第5篇

进行LCD设计主要是LCD的控制/驱动和外界的接口设计。控制主要是通过接口与外界通信、管理内/外显示RAM,控制驱动器,分配显示数据;驱动主要是根据控制器要求,驱动LCD进行显示。控制器还常含有内部ASCII字符库,或可外扩的大容量汉字库。小规模LCD设计,常选用一体化控制/驱动器;中大规模的LCD设计,常选用若干个控制器、驱动器,并外扩适当的显示RAM、自制字符RAM或ROM字库。控制与驱动器大多采用低压微功耗器件。与外界的接口主要用于LCD控制,通常是可连接单片机MCU的8/16位PPI并口或若干控制线的SPI串口。显示RAM除部分Samsung器件需用自刷新动态SDRAM外,大多公司器件都用静态SRAM。嵌入式人机界面中常用的LCD类型及其典型控制/驱动器件与接口如下:

段式LCD,如HT1621(控/驱)、128点显示、4线SPI接口;字符型LCD,如HD44780U(控/驱)、2行×8字符显示、4/8位PPI接口;单色点阵LCD,如SED1520(控/驱)、61段×16行点阵显示、8位PPI接口,又如T6863(控)+T6A39(列驱+T6A40(行驱)、640×64点双屏显示、8位PPI接口;

灰度点阵LCD,如HD66421(控/驱)、160×100点单色4级灰度显示、8位PPI接口;伪彩点阵LCD,如SSD1780(控/驱)、104RGB×80点显示、8位PPI或3/4线SPI接口;真彩色点阵LCD,如HD66772(控/源驱)+HD66774(栅驱)、176RGB×240点显示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18动画接口、同步串行接口;视频变换LCD,如HD66840(CRT-RGBCD-RGB)、720×512点显示、单色/8级灰度/8级颜色/4位PPI接口。控制驱动器件的供电电路、驱动的偏压电路、背光电路、振荡电路等构成LCD控制驱动的基本电路。它是LCD显示的基础。

LCD与其控制驱动、接口、基本电路一起构成LCM(LiquidCrystalModule,LCD模块)。常规嵌入式系统设计,多使用现成的LCM做人机界面;现代嵌入式系统设计,常把LCD及其控制驱动器件、基本电路直接做入系统。本体考虑、既结构紧凑,又降低成本,并且有昨于减少功耗、实现产品小型化。控制LCD显示,常采用单片机MCU,通过LCD部分的PPI或SPI接口,按照LCD控制器的若干条的协议指令执行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和数据传输程序。大多数LCD控制驱动器厂商都随器件提供有汇编或C语言的例程资料,十分方便程序编制。

2常见LCD的控制驱动与接口设计2.1段式LCD的控制驱动与接口设计段式LCD用于显示段形数字或固定形状的符号,广泛用作计数、计时、状态指示等。普遍使用的控制驱动器件是Holtek的HT1621,它内含与LCD显示点一一对应的显存、振荡电路,低压低功耗,4线串行MCU连接,8条控制/传输指令,可进行32段×4行=128点控制显示,显示对比度可外部调整,可编程选择偏压、占空比等驱动性能。HT1621控制驱动LCD及其MCU接口如图1所示。2.2字符型LCD的控制驱动与接口设计字符型LCD用于显示5×8等点阵字符,广泛用作工业测量仪表仪器。常用的控制驱动器件有:Hitachi的HD44780U、Novatek的NT3881D、Samsung的KS0066、Sunplus的SPLC78A01等。HD44780U使用最普遍。它内嵌与LCD显示点一一对应的显存SRAM、ASCII码等的字符库CGROM和自制字符存储器CGRAM,可显示1~行每行8个5~8点阵字符或相应规模的5×10点阵字符,其内振荡电路附加外部阻容RC可直接构成振荡器。HD44780U具有可直接连接68XXMCU的4/8位PPI接口,9条控制/传输指令,显示对比度可外部调整。HD44780U连接80XXMCU时有直接连接和间接连接两种方式:直接连接需外部逻辑变换接口控制信号,而无需特别操作程序;间接连接将控制信号接在MCU的I/O口上,需特别编制访问程序。HD44780U控制驱动LCD及其与80XXMCU的接口如图2所示。

2.3单色点阵型LCD的控制驱动与接口设计单色点阵型LCD用作图形或图形文本混合显示,广泛用于移动通信、工业监视、PDA产品中。小面积LCD常采用单片集成控制驱动器件,如SeikoEpson的SED1520,可实现61列×16行点阵显示;中等面积LCD常采用单片控制/列驱动器件与单片机驱动器件,如Hitachi的HD61202U(控/列驱)、HD61203(行驱),可实现64×64点阵显示;较大面积LCD常采用“控制器+显示+列驱动器+行驱动器”形式,如Toshiba的T6963C(控)、T5565(显存)、T6A39(列驱)、T6A40(行驱),可实现640×128点阵显示。这些驱动器常需12~18V负电源实现偏置与调整对比度。控制器件大多可以外接阻容RC构成振荡器或外接振荡器或外引时钟。显存中的每一位与LCD显示点一一对应。需要文字显示时,简单字符可直接全长集成在控制器内的ASCII字库,汉字或自制字符显示可在控制器外扩展大容量的字库CGROM或自制字库CGRAM。控制接口通常是8位PPI的64XX或80XXMCU接口(与MCU的连接也存在直接连接和间接连接两种形式),7~13条控制/传输指令,可实现点线圆等绘图功能。控制器T6963C、HD61830、SED1335等可以实现单双屏LCD控制。这是适应移动通信显示的结果。实质上是平分显存并分别对应两个LCD屏。编制传输数据程序时,要注意结合显存的特点适当变换数据形式,如SED1520显存中的8位数据是反竖排的,HD61202显存中的数据是竖排的。图3是SeikoEpson的SED1335控制器,外扩显存SRAM、自制字库SGRAM、大容量汉字库CGROM,与列驱动器SED1606、行驱动器SED1635组成的LCD及其80XXMCU接口的构成框图,可以实现640×56单色点阵LCD显示。