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激光電源

開關(guān)電源在戶外LED顯示屏的解決方案

星之球激光 來源:電子發(fā)燒友2011-10-27 我要評論(0 )   

1 前言 開關(guān)電源作為LED顯示屏的主要部件,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系著顯示屏的質(zhì)量和壽命。由于LED戶外全彩顯示屏中光電器件的特性與一般顯示屏不同,造價(jià)十分昂貴,對開關(guān)...

1 前言

  開關(guān)電源作為LED顯示屏的主要部件,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系著顯示屏的質(zhì)量和壽命。由于LED戶外全彩顯示屏中光電器件的特性與一般顯示屏不同,造價(jià)十分昂貴,對開關(guān)電源的性能和質(zhì)量有很高的要求,因此本文研制了一種戶外全彩屏的專用開關(guān)電源。

  2 戶外LED顯示屏開關(guān)電源的特性

  用于LED戶外全彩顯示屏的電源應(yīng)具有以下特性。

  1)在一定條件下保持LED象素被恒流驅(qū)動由顯示屏負(fù)載變化引起的LED組電壓變化,會影響象素電流,造成亮度變化。為了保證整屏模組亮度均勻和減小亮度變化,將開關(guān)電源輸出取樣電路的取樣點(diǎn)從電源端口移至顯示屏中某點(diǎn),使該點(diǎn)的電壓保持不變。負(fù)載變化引起的電壓變化由開關(guān)電源來調(diào)整,即負(fù)載小時(shí),輸出電壓低;負(fù)載大時(shí),輸出電壓高。因而保證了在溫度和亮度不變的情況下,輸出至LED模組的電壓不變,象素驅(qū)動電流恒定。

  2)補(bǔ)償環(huán)境溫度引起的LED正向壓降VF的變化LED的正向壓降VF是隨環(huán)境溫度的上升而下降的。各種LED的溫度變化系數(shù)各不相同。在正常工作溫度范圍內(nèi),VF的變化可達(dá)20%。在恒壓驅(qū)動下,VF下降會導(dǎo)致LED電流上升,引起整體溫度上升。在這種反饋過程中,LED的工作狀況將越來越惡化,嚴(yán)重地影響到戶外屏的質(zhì)量和壽命。因此要求戶外屏的開關(guān)電源具有溫度補(bǔ)償功能,確保LED驅(qū)動電流不隨溫度升高而上升。

  簡單的溫度補(bǔ)償方法是在開關(guān)電源中,接入溫度變化率接近LEDVF的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,并引入開關(guān)電源PWM芯片比較基準(zhǔn)電壓Vi(Vo=KVi)。溫度上升時(shí),Vi下降,輸出電壓下降,抑制了LED工作電流的上升。由于熱敏電阻離散性大,為確保產(chǎn)品的一致性,需挑選。另外,對每種溫度變化率都有獨(dú)立的電阻組合,互換性差。為了克服這些缺點(diǎn),采用了輸出受數(shù)字信號控制的數(shù)控開關(guān)電源。根據(jù)各種LED的溫漂曲線,將不同溫度下需提供給LED的驅(qū)動電壓制成表,貯存在單片機(jī)中,以供查詢。按照溫度傳感器單片機(jī)測得的溫度查表,就可得到相應(yīng)的數(shù)控開關(guān)電源的輸出電壓。

  3)通過調(diào)節(jié)開關(guān)電源的電壓來控制顯示屏亮度為了充分利用全彩屏控制系統(tǒng)中有限的資源,要求開關(guān)電源能通過調(diào)節(jié)輸出電壓對全彩屏的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于室外光照變化大,需要根據(jù)不同的氣候和時(shí)段,預(yù)先將與全彩屏亮度對應(yīng)的電壓值制成表,貯存在單片機(jī)中。按光照傳感器送出的信號查表,得出數(shù)控開關(guān)電源的輸出電壓值,以控制顯示屏亮度。

  3 通用開關(guān)電源的工作原理

  通用開關(guān)電源的工作原理如圖1所示。采用3525脈寬調(diào)制式(PWM)組件作為開關(guān)電源的控制電路,功能完整,應(yīng)用方便。誤差放大器將電源輸出端的誤差信號放大后,經(jīng)取樣電路送到比較器的反向輸入端,與來自基準(zhǔn)電路中振蕩器輸出的斜波電壓比較。用比較器輸出的方波脈沖來控制3525內(nèi)部輸出功率管的占空比。通過改變基準(zhǔn)電壓及輸出取樣電路可以取得不同的電壓值。


4 數(shù)控開關(guān)電源的工作原理

  數(shù)控開關(guān)電源是輸出電壓受數(shù)字信號控制的開關(guān)電源,其工作原理如圖2所示。

 

PWM芯片可控器件的選擇 

 

  選用X9313非易失性數(shù)控電位器作為PWM芯片比較基準(zhǔn)電壓的可控器件,功耗低,使用方便,可靠性好。X9313是一個(gè)包含31個(gè)電阻單元的電阻陣列,在每個(gè)單元之間的端點(diǎn)都有供滑動單元訪問的抽頭點(diǎn)?;瑒訂卧奈恢糜蒀S.U/D和INC三個(gè)輸入端控制,滑動端的位置貯存在一個(gè)非易失性存貯器中,在下次上電工作時(shí)可重新調(diào)用,其功能如圖3所示。

 

  開關(guān)電源的輸出電壓范圍由VL、VH決定。從圖2輸出電壓的計(jì)算公式可以看出,只要保證VL、VH的一致性,就能保證電源輸出電壓的一致性。假設(shè)電壓調(diào)節(jié)范圍為4.5V~5.2V,那么輸出電壓偏差為±20mV,完全能滿足LED的供電要求。為了提高抗干擾性能,對進(jìn)入開關(guān)電源的數(shù)字信號進(jìn)行光電隔離。

  5 數(shù)控開關(guān)電源的運(yùn)用

  數(shù)控開關(guān)電源的信號發(fā)生器是由單片機(jī)組成的信號處理發(fā)生系統(tǒng),如圖4所示。它貯存了不同溫度下為補(bǔ)償LED溫漂所應(yīng)輸出的電壓值,以及在不同光照情況下,由LED顯示屏亮度所決定的輸出電壓值。數(shù)控開關(guān)電源有自動、手動和程序三種控制方式。

 

  1)自動控制

  溫度傳感器與光照傳感器定時(shí)采集現(xiàn)場的溫度與光照強(qiáng)度,并送至信號發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對應(yīng)于數(shù)控電位器32檔中的確切位置產(chǎn)生的控制信號,經(jīng)信號驅(qū)動器分路放大后,以滿足m×n臺開關(guān)電源信號傳送的需求。數(shù)控開關(guān)電源在接到數(shù)控信號后,調(diào)整輸出電壓,然后送到LED顯示屏。

  2)手動控制

  使用信號發(fā)生器的鍵盤,輸入某一數(shù)值,經(jīng)信號發(fā)生器處理后,產(chǎn)生數(shù)字控制信號,由驅(qū)動器放大,并送至各數(shù)控開關(guān)電源,輸出不同的電壓送至LED顯示屏。

  3)程序控制

  由播出機(jī)通過串行接口發(fā)出指令,送至信號發(fā)生器,經(jīng)處理后產(chǎn)生控制信號,由驅(qū)動器放大,并送至各數(shù)控開關(guān)電源,輸出不同的電壓送至LED顯示屏。

  6 結(jié)語

  戶外全彩LED顯示屏的專用開關(guān)電源已在諸多戶外全彩屏中得到廣泛使用。使用情況令人滿意。隨著戶外全彩LED顯示屏技術(shù)的不斷發(fā)展,開關(guān)電源還有待進(jìn)一步開發(fā),以滿足全彩屏的各種要求。

 

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