驅(qū)動電源設計精選(九篇)

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第1篇：驅(qū)動電源設計范文

關鍵詞：小功率LED；驅(qū)動電源；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)都有著相當廣泛地應用。LED具有高效、長壽命、低功耗和安全等優(yōu)點。LED光源與其他光源主要區(qū)別在于LED光源需要一個恒流源驅(qū)動電源。

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、磁性元器件設計簡單等優(yōu)點。但電路結構復雜、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就可以實現(xiàn)功率因數(shù)校正和輸出恒壓/恒流的要求。具有電路結構形式簡單、成本低等優(yōu)點。

臨界模式在照明和其他低功率應用中很常見，成本低廉，設計簡單，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 電路設計

該電源設計重點為變壓器設計，驅(qū)動芯片為L6561。本文側(cè)重介紹變壓器理論推導和主要參數(shù)設計。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。

變壓器設計需進行理論分析，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、次級與輔助繞組匝數(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， 為初級電感量， 為初級電流有效值， 為初級電流峰峰值， 分別為開關管周期、導通時間和關斷時間

……輸出電壓； ……驅(qū)動電源效率。

由功率與電壓電流關系推導初級峰值電流：

4 變壓器主要參數(shù)設計

（1）初級電感量設計

L6561芯片最小驅(qū)動頻率 ,考慮到EMI設計要求，選取 ,綜合考慮次級反射電壓、初次級電流峰峰值等要求，取 =4， =170V， =51V。根據(jù)3.1推論的結論可知：

5實驗結果

根據(jù)以上設計，制作了原理樣機。常溫時測試驅(qū)動電源參數(shù)，當=220VAC，Io=0.355A， =47.8V時，主要測試參數(shù)如下：PF≥0.967， ≥86.7%。

6 結論

第2篇：驅(qū)動電源設計范文

>> 一種大功率LED照明電源解決方案 大功率LED路燈驅(qū)動電源的設計 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)動以及智能調(diào)光的電路的研究設計 大功率LED照明驅(qū)動匹配方式研究 高功率因數(shù)大功率LED路燈驅(qū)動電源的設計 一種用于TR組件功放的大功率脈沖電源設計 一種新型大功率電源浪涌電流抑制電路的研究 一種大功率半導體激光器的電源及溫控系統(tǒng)設計 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)動電源設計 大功率LED照明驅(qū)動電路的相關問題探討 淺談大功率LED照明優(yōu)越性與LED節(jié)能的應用 大功率LED驅(qū)動器設計探討 一種低成本的大功率光伏離網(wǎng)逆變器設計 大功率LED照明燈具的光學及散熱技術的研究 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)光板設計與驅(qū)動技術 基于RT8482的大功率LED驅(qū)動電路設計 關于大功率LED恒流驅(qū)動電路的研究 常見問題解答 當前所在位置：

關鍵詞：驅(qū)動電源；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， 研究方向： 電子電路、電子工藝和焊接技術。

1 驅(qū)動電源整體結構

本文設計的大功率LED驅(qū)動電源采用兩級結構。市電220V交流電經(jīng)過整流濾波電路后，進入前級的有源功率因數(shù)校正（APFC）電路，輸出穩(wěn)定的直流后，通過后級的單端反激變換電路進行降壓，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)恒功率控制[1-2]，其結構框圖如圖1所示。

計算得到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。在此設計中降額20%，故選用標稱值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)是導通電阻RDSon，針對功率因數(shù)校正技術的應用，開關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)在開關管的關斷時刻，大約為電源額定直流的輸出電壓值[4]。在選用開關管時，它的耐壓規(guī)格最好留出20%的電壓裕量，因此本設計中采用的開關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。一旦這個值達到了乘法器輸?shù)某鰳O限值，PWM的栓鎖就被重置、MOSFET就被關閉。在PWM栓鎖還未被ZCD訊號設定之前，MOSFET都會在關閉的狀態(tài)。感測電阻值RS的大小由下式計算：

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

3 單端反激恒流電路

本設計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計如圖4所示。

3.1 變壓器的設計

設計反激式變壓器，就是要讓反激式開關電源工作在一個合理工作點，使其發(fā)熱量盡量少[7-8]。

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

變壓器繞制，初級線圈采用0.4mm漆包線，次級繞組及兩個輔助繞組采用0.3mm漆包線，為降低集膚效應影響，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 開關管的選擇

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

3.3 恒流限壓控制電路的設計

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

4 實驗測試數(shù)據(jù)及分析

在完成電路調(diào)試和驅(qū)動電源的制作后，采用功率電阻模擬負載的方式，對電源樣機的實際工作情況進行了實驗測試。電源在不同輸入電壓條件下負載工作時所測得的數(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，達到恒流輸出的效果。

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

5 結論

本文從功率因數(shù)校正和變換器及其拓撲結構上進行了討論分析，設計出一款有源功率因素校正的單端反激變換大功率LED驅(qū)動電源，通過測試驅(qū)動電源的功率因數(shù)和效率，給出實驗結果并進行分析，驗證本文所述理論的正確性。

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第3篇：驅(qū)動電源設計范文

關鍵詞： TM模式；PFC控制器；高壓諧振控制器；LLC半橋諧振

中圖分類號：TM571文獻標識碼：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，在照明領域得到廣泛應用[1]，但卻沒有得到普及的關鍵難題有：

（1） 驅(qū)動電源效率不夠高，功率因數(shù)還不理想；

（2） 價格偏高，驅(qū)動電路復雜，可靠性低?？刂乞?qū)動電源不穩(wěn)定是導致LED壽命降低的主要原因。

因此，LED驅(qū)動電路設計是推廣普及LED亟待解決的問題[2]。

1拓撲結構的確定

HB-LED驅(qū)動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。本設計采取了“PFC+半橋LLC諧振+肖特級整流+恒流恒壓”整機拓撲結構設計，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)動電路技術難題。

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），傳導噪聲頻譜大約為10～30MHz，最高達150MHz，電磁干擾濾波器應符合電磁兼容性（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)導電模式（DCM）與連續(xù)導電模式（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控制器中最先進的一種，符合IEC61000-3-2規(guī)范的開關電流功率因數(shù)校正。其主要性能有：

（1） 除了含有標準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、遙控開關控制、DC-DC變換器、PWM控制、IC接口及保護電路等單元；

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

（3） 為下游DC-DC變換器提供了接口，便于級聯(lián)L6599配合應用。

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“軟開關技術”[4]，通過在開關電路中引入緩沖電感和電容，利用LLC串并聯(lián)諧振使得開關器件中的電流或兩端電壓按正弦或準正弦規(guī)律變化。當電流自然過零時使器件關斷，當電壓下降到零時使器件開通，即零電流開關（ZCS）和零電壓開關（ZVS），在開關過渡過程中減少開關的壓力而使儲存的電磁能量增大，有利于提高變換器的開關頻率和效率。

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)半橋拓撲設計的雙終端控制芯片，可直接連接功率因數(shù)校正器，具有輕負載突發(fā)模式，可提高輕載時變換器的轉(zhuǎn)換效率，設置兩級過流保護OCP、欠壓保護、過壓保護OVP、過熱保護OTP等。

LLC半橋諧振變換器電路原理如圖5所示。

兩個占空比為0.5的互補驅(qū)動開關管VT1、VT2構成半橋結構，諧振電感Lr和變壓器的漏感Lm構成LLC諧振網(wǎng)絡，變壓器次級由整流二極管D3～D6構成全波整流電路。半橋LLC變換器有兩個諧振頻率，當變壓器初級電壓被輸出電壓箝位時，即次級負載映射期間，Lm不參加諧振，Lr和Cr產(chǎn)生的串聯(lián)諧振頻率為fr；當變壓器不向次級傳遞能量時，即次級負載斷開期間，Lm電壓不被箝位，Lm、Lr、Cr共同參加諧振，構成諧振頻率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。通過合理設計可以使變壓器原邊VT1和VT2 MOS管零電壓開啟，副邊整流二極管在ir=im時電流降至零，實現(xiàn)零電流關斷，降低開關損耗，所以變壓器工作在fm< fs

1.4L358與TL431構成的恒壓、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構成的恒壓、恒流控制電路，變壓繞組N2感應電壓經(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成精密的2.5V基準電壓，R50是U5的限流電阻。2.5V基準電壓由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基準電壓比較，1腳輸出誤差信號，再經(jīng)過R53和D17變成電流信號，流入光耦LED中，進而經(jīng)過R27通過反饋控制網(wǎng)絡控制L6599 4腳，從而改變L6599 3腳上電容CF的放電頻率，進而實現(xiàn)頻率的改變。RFmin確定諧振器的最小工作頻率，當輸出電壓小于等于額定電壓時，變換器工作在固定的最小開關頻率。

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行比較。7腳輸出誤差信號，再經(jīng)過R58和D16變成電流信號，改變光耦LED中的電流，進而通過反饋控制網(wǎng)絡控制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的相位補償元件。

采用由放大器組成的恒壓、恒流控制電路[6]，可實現(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拓撲結構的特點

（1） 較高功率因數(shù)和較小的THD總諧波失真

經(jīng)試驗測試，采用ST最先進的一種功率因數(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，可以補償增益隨AC線路電壓變化，從而使PFC預調(diào)器輸出不會產(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，實現(xiàn)電流開關ZCS和零電壓開關ZVS，有利于提高變換器的開關頻率和效率。由于采用輕負載突發(fā)模式操作，降低在輕載或無負載下的平均頻率和相關損耗。

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

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

3結論

基于PFC+LLC+CV+CC構成的150W LED驅(qū)動電源電路原理，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構成恒壓、恒流電路，通過調(diào)試一臺150W輸出電壓48V、電流3.125A的樣機，實驗測試結果顯示，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)動電源電路。

參考文獻

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第4篇：驅(qū)動電源設計范文

此次活動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)局局長黃思強等有關領導，以及21個鎮(zhèn)（街道）的分管領導和安辦主任、34個村（社區(qū)）代表及44家企業(yè)代表也參加了啟動儀式。

下午4時，啟動儀式正式開始。儀式由晉江市安監(jiān)局局長黃思強主持，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‘安全、健康、和諧’的理念，堅持‘安全第一、預防為主、綜合治理’的方針，立足‘安全服務、持續(xù)改進’的原則，以創(chuàng)建安全社區(qū)、安全園區(qū)為載體，加強領導，明確目標，落實責任，強化配合，全面提升基層安全管理水平，夯實基層安全條件，為促進全市安全形勢持續(xù)穩(wěn)定做出積極的貢獻?！?/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)建活動正式啟動！”王茂泉副市長話音剛落，省、市等有關領導啟動推桿，彩帶滿天飛舞，現(xiàn)場氣氛達到了。

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

第5篇：驅(qū)動電源設計范文

【關鍵詞】光纖電流傳感器；SLD光源；溫度控制；恒流驅(qū)動

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。其輻射特性具備了半導體激光器和半導體發(fā)光二極管的優(yōu)點，具有較短的時間相干性和較長的空間相干性，能有效的耦合進單模光纖。如今SLD光源廣泛應用于光纖傳感、光纖通訊、臨床醫(yī)學等。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)動電流影響，因此我們需要針對光源進行溫度控電路以及恒流驅(qū)動電路的設計。

本文所用的SLD光源主要有3個部分組成：發(fā)光管芯、熱敏電阻、半導體致冷器（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溫度，從而起到溫度探測器的作用；而TEC在相應的驅(qū)動電流作用下發(fā)熱或者制冷，從而控制和穩(wěn)定光源管芯的溫度。

2.溫度控制電路設計

如上文所言，我們所使用的是熱電致冷器（Thermoelectric Cooler，TEC）。TEC是利用帕帖爾效應制成的，所謂帕提爾效應是指電流流過由兩種不同的材料制成的半導體電偶時，一端吸熱一端放熱的現(xiàn)象。在實際電路中，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器件進行溫控。

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為該對應溫度，單位為攝氏度。）

我們實際所用電路工作流程如下，首先我們設定一個高精度設置點電壓，然后調(diào)節(jié)溫度控制器輸出給熱敏電阻一個高精度恒流，則該熱敏電阻上的電壓反映光源管芯的溫度，當實際溫度不等于設置點溫度時，也就是設置點電壓和實際工作溫度電壓不同時，則電壓差值會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一個驅(qū)動電流，該電流方向與上述電壓差正負情況相關，從而使TEC制冷或者加熱，最終使光源管芯的實際溫度電壓達到設置點電壓，也就是實際溫度達到設置點溫度，從而完成我們的溫度控制目的。

3.恒流驅(qū)動電路設計

因恒流電路的設計思路和基本調(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，同時在其內(nèi)部也有比較完備的防過載保護電路，能夠保證SLD在工作時的安全性。使用時直接按照相關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.實驗數(shù)據(jù)分析

利用上面所示電路驅(qū)動我們的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數(shù)據(jù)。由于采集卡的頻率是1000Hz，所以在計算時我們每取1000個點求一次平均，最終處理的結果如下。

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。多次重復實驗后，結果與此類似，穩(wěn)定度都在0.2℃以內(nèi)。

4.2 恒流驅(qū)動電路

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。進一步計算得出電路穩(wěn)定度為0.01438%，符合我們0.02%的指標。同樣經(jīng)過多次實驗，結果也均類似，均未超過0.02%。

5.結論

我們對所設計的SLD光源驅(qū)動電路進行了一系列的測試，結果表明，溫度控制電路和恒流驅(qū)電路動具有較高的穩(wěn)定性，同時結合光譜儀的相關測試結果，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

[1]裴雅鵬，楊軍.SLD光源驅(qū)動電路的設計與實驗研究[J]光學儀器，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].光學儀器，2011，8：70-73

第6篇：驅(qū)動電源設計范文

關鍵詞：污染源；排放過程；自動監(jiān)控系統(tǒng)；設計

中圖分類號：S276文獻標識碼： A

一、概述

1、背景

重點污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)建設和應用是推進污染減排的重要舉措，為加強重點污染源減排監(jiān)管，深化污染源自動監(jiān)控建設和應用，提高污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)的準確性和可信度，引入工業(yè)過程監(jiān)控技術于污染源監(jiān)管工作中，作為污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)建設的補充，是今后我區(qū)污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)建設的主要內(nèi)容之一。

為全面提高環(huán)境監(jiān)督管理水平，實現(xiàn)由“點末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”轉(zhuǎn)變的整體部署，環(huán)境保護部了《關于印發(fā)2012年中央財政主要污染物減排專項資金項目建設方案的通知》和《污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控試點項目建設方案》，部署開展污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控試點工作。為貫徹落實國家有關要求，全面掌握重點監(jiān)控企業(yè)污染物排放、污染防治設施運行、自動監(jiān)控數(shù)據(jù)的真實性，我區(qū)計劃選定13家重點監(jiān)控企業(yè)作為污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控試點企業(yè)，進行污染源排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)建設，實現(xiàn)由“點末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變，探索實現(xiàn)污染治理設施實時監(jiān)控、報警預警、數(shù)據(jù)查詢、工況核定、智能分析、報表統(tǒng)計等功能，為污染物排放總量核定、環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境管理提供科學的依據(jù)。

污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控通過對工業(yè)污染源生產(chǎn)設施、污染治理設施進行實時、連續(xù)的跟蹤監(jiān)測，在不影響相關設備正常運行的前提下，采集污染源企業(yè)生產(chǎn)設施、污染治理設施的工藝參數(shù)和電器參數(shù)等關鍵參數(shù)，結合企業(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)設施和治理設施的運行、污染物治理效果和排放量情況，有效判斷污染物排放監(jiān)控數(shù)據(jù)的真實性和準確性，為污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)在總量核定、排污申報收費、排污權交易等環(huán)境監(jiān)督管理應用中提供依據(jù)。

2、設計目標

依托物聯(lián)網(wǎng)等技術，建立功能完備、技術先進、符合標準的自治區(qū)污染源排放過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)中心平臺，采集排污單位污染治理設施（工藝）運行參數(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)的相關關系，探索和積累污染源排放過程（工況）監(jiān)控建設和運行管理經(jīng)驗，推動污染源自動監(jiān)控從“點末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的擴展應用，實現(xiàn)對自治區(qū)排放過程監(jiān)控試點企業(yè)的污染治理設施運行狀態(tài)的全天候監(jiān)控及統(tǒng)計分析工作。

3、設計內(nèi)容

本次設計計劃選取十三家總裝機容量30萬千瓦以上燃煤火電廠作為試點單位（詳見表一），安裝過程（工況）自動監(jiān)控設備，采用OPC間接獲取和信號分離、電流互感等直接獲取相結合的方式，將過程（工況）監(jiān)控數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)浆F(xiàn)場端過程監(jiān)控系統(tǒng)工控機中以實現(xiàn)各項軟件功能，同時通過過程（工況）監(jiān)控系統(tǒng)配套的數(shù)據(jù)傳輸設備，將過程（工況）監(jiān)控數(shù)據(jù)實時傳輸?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，利用污染源排放過程（工況）監(jiān)控平臺應用軟件功能實現(xiàn)對末端在線監(jiān)控數(shù)據(jù)和過程（工況）數(shù)據(jù)的綜合分析，核定企業(yè)污染治理設施的運行狀態(tài)，判定污染源的真實排放情況。

二、總體技術方案

1、系統(tǒng)總體架構

污染源排放過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件結構分為四層：采集層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層及應用層。

采集層位于工況前端（電廠側(cè)），由相關硬件和軟件兩部分組成，主要負責工況數(shù)據(jù)的采集、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。電廠側(cè)每個采集單元主要負責采集各類控制系統(tǒng)（機組DCS系統(tǒng)、脫硫DCS系統(tǒng)、脫硫PLC系統(tǒng)、煙氣CEMS系統(tǒng)等）中的相關參數(shù)，并通過隔離器、采集交換機存儲到前端工況數(shù)據(jù)庫服務器中。

網(wǎng)絡層位于工況前端（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。主要負責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，由實時工況數(shù)據(jù)庫和分析數(shù)據(jù)庫組成，主要負責工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。自治區(qū)污染物監(jiān)控中心側(cè)主要負責匯總各電廠的工況數(shù)據(jù)，并由分析統(tǒng)計平臺對工況數(shù)據(jù)做分析及統(tǒng)計，最終提供給應用模塊使用及展示。自治區(qū)污染物監(jiān)控中心側(cè)主要設備為兩臺服務器，工況過程數(shù)據(jù)庫服務器及WEB應用服務器，并接入目前自治區(qū)污染物監(jiān)控中心既有業(yè)務網(wǎng)絡中。

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

應用。其中系統(tǒng)總體架構如下：

2、系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲

從地理位置上來劃分，設計中過程（工況）自動監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場端和中心端組成?，F(xiàn)場端和中心端通過3G無線或者VPN環(huán)保專網(wǎng)方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠程設置。

現(xiàn)場端負責從污染源控制系統(tǒng)等實時采集各項監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)傳輸與現(xiàn)場應用等功能，過程（工況）數(shù)據(jù)在本地存儲并轉(zhuǎn)發(fā)至中心端。

中心端負責接收現(xiàn)場端傳輸?shù)母黜棓?shù)據(jù)，實現(xiàn)所有工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、分析和展示等功能。

本項目在網(wǎng)絡結構上分為兩個區(qū)域：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡和自治區(qū)污染物監(jiān)控與信息中心網(wǎng)絡。

網(wǎng)絡結構示意圖如下：

其中：

現(xiàn)場區(qū)域每個采集單元主要負責采集各類控制系統(tǒng)（單元機組DCS系統(tǒng)、脫硫DCS系統(tǒng)）中的環(huán)保相關參數(shù)，并通過工況安全網(wǎng)閘、工況通訊單元存儲到工況存儲單元中。

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

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

1、系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構

工況在線監(jiān)測系統(tǒng)按照分布式多級數(shù)據(jù)庫的方式設計，數(shù)據(jù)庫分為三個層次：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、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)一定的標準化規(guī)則轉(zhuǎn)換成工況分析所需要的數(shù)據(jù)。

中心工況應用數(shù)據(jù)庫層由通用關系型數(shù)據(jù)庫來承擔，主要是存儲中心工況過程數(shù)據(jù)庫（分析庫）中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括各參數(shù)的總量統(tǒng)計、分析結果的統(tǒng)計等。同時也用于工況應用模塊其它功能的業(yè)務數(shù)據(jù)存儲。

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、同時還要具備更加豐富的應用功能接口。

3、工況應用功能

在工況數(shù)據(jù)中心、工況驗證分析平臺、工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計平臺這三個基礎平臺的支撐下，能夠?qū)崿F(xiàn)對工況數(shù)據(jù)的深入應用，主要應用包括：工況總覽、實時工況、報警、工況核定、總量核算、數(shù)據(jù)審核、企業(yè)交互等功能。

參考文獻如下：

1胡立元.污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)建設與應用體驗[J].北方環(huán)境,2011

第7篇：驅(qū)動電源設計范文

關鍵詞： ARM； 壓電陶瓷； 驅(qū)動電源； PI控制器

中圖分類號： TN911?34； TP368.1 文獻標識碼： A 文章編號： 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)動器（PZT）是微位移平臺的核心，其主要原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應產(chǎn)生形變，從而驅(qū)動執(zhí)行元件發(fā)生微位移。壓電陶瓷驅(qū)動器具有分辨率高、響應頻率快、推力大和體積小等優(yōu)點，在航空航天、機器人、微機電系統(tǒng)、精密加工以及生物工程等領域中得到了廣泛的應用[1?3]。然而壓電陶瓷驅(qū)動器的應用離不開性能良好的壓電陶瓷驅(qū)動電源。要實現(xiàn)納米級定位的應用，壓電陶瓷驅(qū)動電源的輸出電壓需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，同時電壓分辨率需要達到毫伏級。因此壓電陶瓷驅(qū)動電源技術已成為壓電微位移平臺中的關鍵技術[3]。

1 壓電驅(qū)動電源的系統(tǒng)結構

1.1 壓電驅(qū)動電源的分類

隨著壓電陶瓷微位移定位技術的發(fā)展，各種專用于壓電陶瓷微位移機構的驅(qū)動電源應運而生。目前驅(qū)動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)動電源存在零點漂移，低頻特性差的特點限制其應用[4]。而直流放大式驅(qū)動電源具有靜態(tài)性能好、集成度高、結構簡單等特點，因而本文的設計原理采用直流放大式壓電驅(qū)動電源。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)動電源原理

1.2 直流放大式壓電驅(qū)動電源的系統(tǒng)結構

驅(qū)動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)動精密定位平臺。

該設計中采用LPC2131作為微處理器，用于產(chǎn)生控制信號及波形；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；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的高壓信號從而驅(qū)動PZT。為實現(xiàn)高分辨率壓電驅(qū)動器的應用，壓電驅(qū)動電源分辨率的設計指標達到1 mV量級。

2 基于ARM的低壓電路設計

2.1 ARM控制器簡介

壓電陶瓷驅(qū)動電源中ARM控制器主要提供兩方面功能：作為通信設備提供通用的輸入/輸出接口；作為控制器運行相關控制算法以及產(chǎn)生控制信號或波形實現(xiàn)PZT的靜態(tài)定位操作。針對如上需求，本設計采用LPC2131作為主控制器[5]，LPC2131是Philips公司生產(chǎn)的基于支持實時仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI?S?CPU的微控制器，主頻可達到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存儲器；具有兩個通用UART接口、I2C接口和一個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)動電源的控制芯片。

2.2 D/A電路設計

由于壓電驅(qū)動電源要求輸出電壓范圍為0～100 V，分辨率達到毫伏級，所以D/A的分辨率需達到亞毫伏級。本設計采用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電路設計如圖2所示。

在硬件電路設計中，由于AD5781采用的精密架構，要求強制檢測緩沖其電壓基準輸入，確保達到規(guī)定的線性度。因此選擇用于緩沖基準輸入的放大器應具有低噪聲、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。通過下拉電阻將AD5781的CLR和LDAC引腳電平拉低，用于設置AD5781為DAC二進制寄存器編碼格式和配置輸出在SYNC的上升沿更新。

圖2 AD5781硬件設計電路圖

在ARM端的軟件設計中，除正確配置AD5781的相關寄存器外，還應正確配置SPI的時鐘相位、時鐘極性和通信模式[5]。正確的SPI接口時序配置圖如圖3所示。

圖3 主模式下的SPI通信時序圖

3 高壓線性放大電路設計

本文壓電驅(qū)動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， 是整個電源的關鍵。

3.1 經(jīng)典線性放大電路設計

放大電路采用美國APEX公司生產(chǎn)的高壓運算放大器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的線性放大電路設計如圖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。

如果運放兩個輸入端上的電壓均為0 V，則輸出端電壓也應該等于0 V。但事實上，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的，使PA78無法應用于毫伏級分辨率的電壓輸出，需要對放大電路進行改進。

圖4 線性放大電路

3.2 放大電路的改進

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)誤差的控制器設計的問題。在控制器的設計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，反饋信號是由PA78的輸出級提供。反饋信號的功率較高，為元件選型和電路設計帶來不便，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，所以該設計采用串聯(lián)校正方法，采用模擬PI（比例?積分）控制器G1（S）進行校正，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c（t）同時成比例的反應輸入信號e（t）及其積分，即：

（1）

對式（1）進行拉普拉斯變換得：

（2）

由式（2）觀察可得，PI控制器相當于在控制系統(tǒng)中增加了一個位于原點的開環(huán)極點，開環(huán)極點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[8]）。同時PI控制器還增加了一個位于復平面中左半平面的開環(huán)零點，復實零點的增加可以提高系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，緩解由犧牲的動態(tài)性能換取穩(wěn)態(tài)性能對系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響[9]。

放大電路的設計中采用有源模擬PI控制器，改進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，達到減小輸出誤差的目的。

3.3 相位補償

從工程角度考慮，由于干擾源的存在，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)生變化，導致系統(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補償反向端的雜散電容。從系統(tǒng)函數(shù)的角度看，即構成超前校正[10]，增加開環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率，從事增加系統(tǒng)帶寬提高響應速度。

PA78有兩對相位補償引腳，通過外部的RC網(wǎng)絡對放大器內(nèi)部的零極點進行補償。通過PA78的數(shù)據(jù)表可知，PA78內(nèi)部的零極點位于高頻段。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構成RC補償網(wǎng)絡。

圖6 改進后的線性放大電路

此外電路中C3的作用是防止輸出信號下降沿的振動引起的干擾；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，提高PA78的驅(qū)動能力。

將PI控制器的參數(shù)分別設置為KP=10、KI=0.02；超前校正補償電容分別為12 pF和220 pF；RC補償網(wǎng)絡為R=10 kΩ、C=22 pF。利用線性放大電路的Spice模型進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100 kHz，從而保證了系統(tǒng)良好的動態(tài)特性，同時相角裕度γ>60°使系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性（由于PZT的負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 改進的放大電路的幅頻和相頻特性曲線

4 驅(qū)動電源實驗結果

實驗用壓電陶瓷驅(qū)動電源的穩(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）。測量設備采用KEITHLEY 2000 6 1/2 Multimeter。

首先對DAC輸出分辨率進行測量，ARM控制器輸出持續(xù)5 s的階躍信號，同時在DAC輸出端對電壓信號進行測量，將測量結果部分顯示見圖8。圖8中顯示AD5781的輸出電壓分辨率可達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)動電源來說，噪聲的等級限制了驅(qū)動電源的輸出分辨率。圖9分別給出經(jīng)典放大電路和改進后的放大電路的測試噪聲。從圖中可得通過使用PI控制器和相位補償元件將壓電驅(qū)動電源的輸出噪聲從1.82 mV（RMS）降低至0.43 mV（RMS）。

圖8 DAC分辨率實驗圖

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，如要實現(xiàn)納米級的定位精度，驅(qū)動電源的分辨率需要達到毫伏級。圖10中，輸出電壓的分辨率可達到1.44 mV。

圖10 放大電路分辨率實驗圖

最后，給出驅(qū)動電源電壓線性度曲線。線性度能夠真實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 論

本文設計的基于ARM的高分辨率壓電陶瓷驅(qū)動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，同時驅(qū)動電源的帶寬可達100 kHz。以上特性使本文設計的壓電驅(qū)動電源能夠應用于納米級靜態(tài)定位的需求，由于其性價比高、結構簡單，故具有很高的實用價值。

圖11 輸出電壓曲線和非線性度曲線

參考文獻

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第8篇：驅(qū)動電源設計范文

【關鍵詞】LED;可靠性;驅(qū)動電源;散熱

1.引言

隨著LED技術的飛速發(fā)展，LED燈具已經(jīng)被人們廣泛認可，發(fā)展?jié)摿薮?，但是，目前還存在著標準和檢測體系不完善的問題，導致市場上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燈具的主要因素進行分析，并對提高LED燈具壽命的途徑進行了說明。

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，進行高溫老化實驗和過流老化實驗，實驗結果顯示，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)，都會造成不同程度的LED失效，也可能同時引發(fā)其他的失效模式出現(xiàn)，進而加劇LED的失效。

（1）過熱應力失效：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）過電應力失效：是由于LED工作中的瞬時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會產(chǎn)生光衰，從而導致失效。根據(jù)美國照明工程學會（IES）制定的LM-80標準顯示，LED光源的壽命是以光通量參數(shù)隨工作時間而衰減，通常情況，光通量衰減為初始值的70%時認為壽命終結。

2.2 驅(qū)動電源影響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)動電源質(zhì)量的好壞也直接影響著LED壽命。驅(qū)動電源在LED燈具中的作用如心臟一樣也是一個非常重要的部分，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)動電壓在2-3V的范圍之內(nèi)才能驅(qū)動，因此對驅(qū)動電路的要求很高，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)動電源的壽命直接影響著LED整燈的壽命，尤其是驅(qū)動電源中的關鍵器件的壽命直接影響驅(qū)動壽命，如電解電容在高溫下壽命會大大縮短，在電解電容的工作中，由于電解液的作用導致陽極金屬氧化膜不斷增厚，最終會使電容值C不斷下降，同時，隨著工作溫度及工作時間增加，電解電容中的電解液會不同程度的揮發(fā)，導致驅(qū)動電源失效。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)動電源的設計一般要滿足以下幾點要求：

（1）工作穩(wěn)定：驅(qū)動電源要與燈具的長壽命特性相適應，要求能長時間穩(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：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)動電源的浪涌保護。

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

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，導致LED燈具無法正常使用;封裝的不合理導致LED整燈結構損壞，無法使用;防護措施不到位，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)量嚴格把關，如導電膠、硅膠、熒光粉、環(huán)氧、固晶材料、基座等。

（2）封裝結構合理設計，比如不合理的封裝會產(chǎn)生應力、引起斷裂等。

（3）提高工藝技術，比如固化溫度、壓焊、封膠、裝片和時間等都要嚴格按照要求進行。

3.2 提高驅(qū)動電源的壽命

（1）選擇高品質(zhì)、長壽命的電容是提高驅(qū)動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)動的效率，降低元件的熱阻。

（4）做好防水處理等防護措施，同時要注重導熱膠的選擇。

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，散熱設計的好壞是LED燈具壽命的一個關鍵因素。用同等質(zhì)量的芯片放入不同設計的燈具中，壽命相差很大，甚至能達到幾十倍，所以，一種燈具的設計成功與否，除光路系統(tǒng)以外，其散熱系統(tǒng)起著決定性作用。

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

解決好散熱問題是提高LED燈具壽命的有效途徑，需要進一步的研究和創(chuàng)新。

4.小結

面對市場上LED燈具質(zhì)量的問題，結合相關實驗，對影響LED燈具壽命的主要因素進行了分析，主要存在LED光源引起的失效，LED驅(qū)動電源引起的失效，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

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第9篇：驅(qū)動電源設計范文

【關鍵詞】數(shù)字電源 結構原理 問題 優(yōu)化設計

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，控制開關電源，強調(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，開關電源的功能，強調(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，開關電源的功能，強調(diào)的是，數(shù)字電源對溫度等參數(shù)的“監(jiān)測”功能，通過設定開關電源的內(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)務中，數(shù)字電源，通過軟件編程，來實現(xiàn)多方面的應用。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，反應速度快、電源穩(wěn)壓性能好。

1.2 數(shù)字電源的特點

數(shù)字電源系統(tǒng)具有以下特點：

（1）數(shù)模組件組合優(yōu)化：實現(xiàn)了開關電源中，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。

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

（3）控制精度高：數(shù)字電源，實現(xiàn)多相位控制、非線性控制、負載均流、故障預測等功能；發(fā)揮數(shù)字信號處理器及微控制器的優(yōu)勢，這樣設計的數(shù)字電源，達到高技術指標，為綠色節(jié)能型開關電源提供條件。

（4）集成度高：對于高集成度，將大量的分立式元器件，整合到一個芯片或一組芯片中。實現(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)就易于構成。

2 數(shù)字電源結構

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UCD8220即 48V，而UCD8620內(nèi)部，增加高壓啟動電路即110V。UCD8220的內(nèi)部，主要包括：“3.3v電壓調(diào)整器、基準電壓源、脈寬調(diào)制器（PWM）、驅(qū)動邏輯、推挽式驅(qū)動器、欠壓關斷電路、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能夠運行，即對極限電流的編程，輸出極限電流數(shù)字標志。

2.2 數(shù)字信號處理器（DSP）

UCD950是數(shù)字電源系統(tǒng)，配套的數(shù)字信號處理器，它們內(nèi)部主要包含 ：“32位CPU、時鐘振蕩器、32位定時器、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，可進行編程。它采用標準的是“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)動器

數(shù)字控制電源驅(qū)動器芯片，大部分是UCD7100/7201，二者的區(qū)別是：可驅(qū)動MosFET開關功率管，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，但仍有缺點。數(shù)字電源，需要一個采樣、量化和處理的過程，做出反饋，即對負載的變化，而目前，它對負載變化的響應速度，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。在負載點（POL）系統(tǒng)中，數(shù)字控制優(yōu)點非常明顯，而在簡單應用中，模擬電源仍占有優(yōu)勢。考慮到數(shù)字電源，解決方案的優(yōu)點，數(shù)字電源，雖然技術復雜，但使用不復雜。要求設計人員，具有一定的程序設計能力，目前，電源設計人員，普遍模擬設計為主，缺乏編程訓練。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，將得到的結果，送到系統(tǒng)中央處理器，由處理器，對取樣的值，進行運算和PI調(diào)節(jié)。

另外，人們對數(shù)字電源的認識，不像模擬電源那樣，經(jīng)過了多年應用的考驗。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，可靠性是設計的問題，而不是數(shù)字化的問題。

4 數(shù)字電源電路優(yōu)化設計

我們采用智能化數(shù)字電源，其系統(tǒng)由：“PWM、電源驅(qū)動器、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，觀察到當前的電源參數(shù)，還可通過，鍵盤隨時修改電源參數(shù)。為了簡化配置，也可由：“數(shù)字信號處理器（UCD9501）和數(shù)字控制電源驅(qū)動器（UCD7100）”構成智能化數(shù)字電源系統(tǒng)。

5 結語

總而言之，數(shù)字電源系統(tǒng)，具有高集成度、高性價比、電源管理功能完善、電路簡單、能面向用戶設計等顯著優(yōu)點，實現(xiàn)了智能化電源系統(tǒng)，優(yōu)化設計和創(chuàng)造。在應用場合中，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，其應用的針對性，可以通過硬件固化來實現(xiàn)。

參考文獻

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