摘要：提出了一種基于PWM（脈沖寬度調制）控制芯片的小功率LED驅動(dòng)電源的原理框架。采用FAN7554芯片作為主控制器，設計了一款輸出功率達30W的反激式LED驅動(dòng)電源，其輸出電壓為33V，輸出電流為下面是小編為大家整理的驅動(dòng)電源設計【五篇】【優(yōu)秀范文】,供大家參考。
驅動(dòng)電源設計范文第1篇
（①海南大學(xué)應用科技學(xué)院，儋州 571730；
②賽迪顧問(wèn)股份有限公司，北京 100048）
摘要：
提出了一種基于PWM（脈沖寬度調制）控制芯片的小功率LED驅動(dòng)電源的原理框架。采用FAN7554芯片作為主控制器，設計了一款輸出功率達30W的反激式LED驅動(dòng)電源，其輸出電壓為33V，輸出電流為0.9A，可為30只功率為1W的LED管采用10串3并混聯(lián)方式組成的LED陣列提供驅動(dòng)電源，并分析所設計LED驅動(dòng)電源的基本原理。該LED驅動(dòng)電源經(jīng)過(guò)一系列的電氣測試，并在實(shí)際運行中得到比較滿(mǎn)意的結果，具有進(jìn)入小功率LED照明市場(chǎng)的能力，且對設計高性能、低成本的小功率LED驅動(dòng)電源具有一定的指導意義。
關(guān)鍵詞 ：
脈沖寬度調制；
FAN7554；
反激式；
LED驅動(dòng)電源
中圖分類(lèi)號：TN6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）17-0104-03
基金項目：海南大學(xué)應用科技學(xué)院（儋州校區）?；鹳Y助項目（Hyk-1515）。
作者簡(jiǎn)介：高家寶（1987-），男，海南樂(lè )東人，碩士，助教，研究方向為開(kāi)關(guān)電源電路模型研究及其應用。
0 引言
LED作為新型綠色環(huán)保光源，具有亮度高，發(fā)光效率高，壽命長(cháng)以及工作電壓低等特點(diǎn)，具有廣闊的應用前景，但是LED照明中的驅動(dòng)電路部分卻是目前制約其發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸之一[1-3]。為了LED管穩定的發(fā)光，需要設計出LED恒流恒壓驅動(dòng)電源。本設計利用FAIRCHILD公司的FAN7554作為PWM控制器，設計了一款輸出電壓范圍為33V~37V，輸出電流0.9A的30W LED驅動(dòng)電源。通過(guò)對其EMI（電磁干擾）濾波電路、PWM控制電路、反饋控制電路、反激式變換電路、各種保護功能電路等進(jìn)行設計和制作，成功地實(shí)現了反激式LED驅動(dòng)電路，該驅動(dòng)電源具有結構簡(jiǎn)單、成本低廉、節能高效和穩定可靠等特點(diǎn)。
1 LED驅動(dòng)電源的組成
本文設計的LED恒流驅動(dòng)電路的工作原理框圖如圖1所示。它主要由輸如EMI濾波電路、PWM控制電路、反激變換電路、光耦反饋電路、電流環(huán)恒流控制電路、保護電路等組成。交流電輸入經(jīng)EMI濾波電路及整流濾波電路后，由光耦的反饋信號調整PWM控制電路輸出的脈沖信號寬度，從而對濾波之后的輸入信號大小進(jìn)行控制調節，再通過(guò)反激式變換電路進(jìn)行電壓變換。以電流型PWM控制芯片FAN7554為控制器件組成的恒流恒壓控制電路，將電流取樣信息和電壓采樣信息分別經(jīng)電流比較器處理后由光耦反饋至變換級驅動(dòng)端，實(shí)現電流電壓控制調節，最終提供穩定電流和穩定電壓，驅動(dòng)LED負載。在保護電路方面主要有浪涌保護、欠壓保護、過(guò)壓保護和高頻MOS管保護等。
2 LED驅動(dòng)電源電路設計及原理分析
2.1 核心元件概述
FAIRCHILD公司提供的FAN7554芯片集成了一個(gè)固定頻率的電流模式控制器。圖2為FAN7554芯片的內部結構，該芯片具備軟啟動(dòng)、通斷控制、過(guò)載保護、過(guò)壓保護、過(guò)流保護和欠壓鎖定等功能，這為電路簡(jiǎn)單、成本低廉的LED驅動(dòng)電源電路設計方案提供了所需要的一切。芯片沒(méi)有集成高頻MOS管，在設計時(shí)需要與獨立高頻MOS管組成實(shí)現PWM控制電路，這極大方便了設計者進(jìn)行調試與維修，這主要是因為設計者一般會(huì )對LED驅動(dòng)電源中的高頻MOS管的PWM信號進(jìn)行觀(guān)察和測試，且LED驅動(dòng)電源工作時(shí)高頻MOS管損壞的概率較大。
圖3為L(cháng)M358雙運算放大器的引腳功能圖，其內部包括有兩個(gè)獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器。LM358的主要特性有：直流電壓增益高達100dB；
單位增益頻帶寬約1MHz；
單電源電壓范圍寬為3~30V。這些特性決定了LM358適合于LED驅動(dòng)電源的誤差放大電路的設計。
2.2 基于FAN7554芯片的30W LED驅動(dòng)電源電路設計
根據LED驅動(dòng)電路的原理框圖，設計了如圖4所示的基于FAN7554芯片的30W LED恒流恒壓驅動(dòng)電源的電路原理圖，該驅動(dòng)電源LED負載采用30只功率為1W的LED管進(jìn)行10串3并混聯(lián)方式組成的LED陣列，組內所有的LED管電壓額定值為33V、電流額定值為0.9A，光功率約為30W，設計要求LED驅動(dòng)電源效率大于80%，則電源輸入功率約為37.5W?？紤]到小功率LED驅動(dòng)電源對功率因數不做要求，在低成本設計的前提下本設計沒(méi)有采用無(wú)源功率因數校正電路。
2.3 基于FAN7554芯片的30W LED驅動(dòng)電源電路原理分析
①LED驅動(dòng)電路的電源。
LED驅動(dòng)電源的供電電源是220V/50Hz交流電。
②浪涌保護電路。
采用保險絲F1、負溫度系數的熱敏電阻RY1、RY2、電阻R21、R22和電容C16設計浪涌保護電路。當滿(mǎn)載開(kāi)機時(shí)，C6電壓不能突變，相當于短路，導致輸入電壓很大。而熱敏電阻在冷態(tài)時(shí)電阻很大，可起到限制輸入浪涌電流的作用。在電源接入端加入防止浪涌保護電路，主要是用來(lái)防止由于雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓等瞬態(tài)過(guò)電壓，造成LED驅動(dòng)電路核心器件的損壞。
③EMI濾噪電路。
采用電感L3、電容C13、C7和C8設計EMI濾噪電路，主要是為了濾除共模和差模噪聲，并提供放電回路。
④整流電路。
采用DB107設計橋式整流電路，將雙相輸入交流電轉換成單相交流電。
⑤前端電感電容復式濾波電路。
采用電容C6、C3和電感L1設計電感電容復式濾波電路，不僅起到過(guò)濾噪聲的作用，同時(shí)還起到將單相交流電轉換成紋波較小的直流信號的作用。
⑥過(guò)壓保護和欠壓保護電路。
FAN7554芯片的電源主要來(lái)源于由變壓器T1的6號管腳和1號管腳組成的次級線(xiàn)圈，在芯片電源管腳與模擬地之間反向接入穩壓二極管D9，起到過(guò)壓保護作用，從而保證芯片的電源電壓不高于18V。當次級線(xiàn)圈供電不足時(shí)，由R2電阻和R5電阻組成的欠壓保護電路，芯片電源直接由整流后的直流電源提供電源，實(shí)現了欠壓保護功能，從而保證芯片的電源電壓不低于18V。
⑦高頻MOS管保護電路。
采用電阻R3、電容C2和二極管D6設計高頻MOS管保護電路。當高頻MOS管截止時(shí)，如果不是高頻MOS管保護電路為電感所存儲的電磁場(chǎng)能量提供泄放回路，那么電感所存儲的電磁場(chǎng)能量將直接注入高頻MOS管，從而在MOS管上產(chǎn)生過(guò)大的電壓應力，甚至損壞MOS管[4，5]。
⑧LED負載電源電路。
在變壓器T1和MOS管完美配合工作下，實(shí)現了將輸入電能量耦合至LED負載端和恒壓恒流電路兩部分電路中。LED負載的電能量由變壓器T1的12號管腳和9號管腳組成的次級線(xiàn)圈提供，為了防止負載的電流回流至次級線(xiàn)圈，在次級線(xiàn)圈的12號管腳和LED負載之間正向并聯(lián)接入二極管D2和二極管D4?？墒菫榱朔乐辜釉贒2和D4并聯(lián)電路兩端的電壓過(guò)大而損壞它們，因此在D2和D4的并聯(lián)電路兩端并聯(lián)上由R1和C1組成的串聯(lián)電路；
LED負載端的電感電容復式濾波電路由電容C4、C5、電阻R4和電感L2組成，不僅起到濾除噪聲的作用，而且還起到了將單相交流電轉換為紋波較小的直流電的作用。
⑨反饋控制電路。
為了實(shí)現穩定的LED驅動(dòng)電源，加入了電壓采樣和電流采樣電路，通過(guò)LM358雙運放將所采樣的電壓值、電流值與相應的基準電壓值、基準電流值相比較后轉換為誤差量，該誤差量通過(guò)光耦器件PC817反饋至FAN7554芯片的反饋管腳達到調整高頻MOS管脈沖寬度的目的，從而實(shí)現對LED負載的輸出電壓、電流調節[6，7]。
3 總結
本文提出了一種基于PWM控制芯片的小功率LED恒流恒壓驅動(dòng)電源的電路架構，并利用FAIRCHILD公司的PWM芯片FAN7554作為主控制器，設計了一款功率達30W的反激式LED驅動(dòng)電源，其輸出電壓為33V，輸出電流為0.9A，可為30只功率為1W的LED管采用10串3并混聯(lián)方式組成的LED陣列提供驅動(dòng)電源。通過(guò)對其EMI（電磁干擾）濾波電路、PWM控制電路、反饋控制電路、反激式變換電路、各種保護功能電路等進(jìn)行設計和測試，通過(guò)對其EMI（電磁干擾）濾波電路、PWM控制電路、反饋控制電路、反激式變換電路、各種保護功能電路等進(jìn)行設計和測試，結果表明其恒流效果好，輸出電壓紋波低，成功實(shí)現了該反激式LED驅動(dòng)電源，這對設計高性能、低成本的小功率LED驅動(dòng)電源具有一定的指導意義。
參考文獻：
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驅動(dòng)電源設計范文第2篇
關(guān)鍵詞：
聚合物分散液晶材料；
驅動(dòng)電壓；
功率放大模塊；
升壓模塊
中圖分類(lèi)號：
TP 335；
TP 316.2文獻標識碼：
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態(tài)聚合物高分子基質(zhì)之中而形成的新型光學(xué)材料，既能實(shí)現衍射效率的電場(chǎng)調控[2]，又具有體積薄、質(zhì)量輕、易于小型集成、響應時(shí)間快、衍射效率高等特點(diǎn)。為了使PDLC對光產(chǎn)生有效電控現象[2]，驅動(dòng)電源系統要求驅動(dòng)電壓在400 V范圍內可調，每路可以獨立控制，其輸出波形為正弦波、方波或者三角波，特別是其信號頻率、相位、幅度均可調。為了產(chǎn)生多種不同頻率的波形，可用函數信號發(fā)生器實(shí)現，信號發(fā)生分調制信號和信號發(fā)生器直接輸出的未調制載波信號。調制信號可用函數信號發(fā)生器產(chǎn)生，調制信號加上直流偏置電壓，再和載波信號部分進(jìn)入乘法器產(chǎn)生標準調制信號，載波信號和調制信號由波形選擇器選擇需要用的波形信號。信號波形選擇和頻率控制均由ARM控制，波形信號經(jīng)功率放大模塊后，由升壓模塊進(jìn)行升壓，驅動(dòng)PDLC，驅動(dòng)信號和PDLC輸出的信號可以通過(guò)系統進(jìn)行采集并在觸摸屏顯示。文中設計了一套驅動(dòng)電源系統，具有獨立單路可選可調，4路波形組合，用ARM主控，可移植性強的QT實(shí)現波形的觸摸屏顯示和調節，以及多點(diǎn)信號采集和存儲等功能。系統滿(mǎn)足了PDLC對波形、電壓、頻率和相位的要求。1系統架構根據系統要求，可將電源驅動(dòng)系統分為信號產(chǎn)生模塊、信號調制模塊、ARM控制模塊、功率放大模塊、升壓模塊、信號采集模塊和LCD觸摸屏。信號產(chǎn)生基本原理如圖1所示。
根據系統要求，要將信號調制成標準調幅信號，則要將調制信號加上直流偏壓，再與載波信號相乘，即可得到標準振幅調制信號。系統采用數字頻率合成DDS波形信號發(fā)生器，產(chǎn)生滿(mǎn)足要求的正弦波、方波、三角波。載波信號和調制信號經(jīng)乘法器得到標準調制信號，ARM控制波形發(fā)生器的相位、頻率和波形，并且通過(guò)控制數字電位器調節偏置電壓范圍為1.2～2 V。乘法器輸出調制信號最大幅度為0.26 V，采用運算放大器OP07放大，使多路選通器在選擇調制信號時(shí)能在LCD上顯示相對于載波信號較易觀(guān)察的調制信號波形，調制信號和載波信號輸入多路選通，ARM控制多路選通使能和通道號，多路選通后的信號進(jìn)入功率放大模塊進(jìn)行放大，再給升壓模塊提高電壓到低于400 V的范圍內可調。ARM控制升壓模塊，升壓模塊輸出信號直接驅動(dòng)PDLC。經(jīng)過(guò)PDLC的信號在輸出PDLC時(shí)用信號采集模塊進(jìn)行終端信號的采集，觀(guān)察和分析在4路驅動(dòng)電源驅動(dòng)下，PDLC對光的電控特性。光學(xué)儀器第34卷
第5期張燕華，等：嵌入式可編程PDLC驅動(dòng)電源系統設計
2系統硬件設計系統以S3C2440A為主控制芯片，它有2個(gè)標準SPI接口；
有130多個(gè)輸入輸出GPIO口，很多可復用的I/O口方便用戶(hù)進(jìn)行系統的拓展以及模擬各種總線(xiàn)的時(shí)序。也可用軟件來(lái)設置和配置端口而滿(mǎn)足不同系統的設計需求。AD9833是ADI公司生產(chǎn)的一款低功耗、可編程波形發(fā)生器件，能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種波形，它具有三根串行接口線(xiàn)，可與SPI標準接口兼容。系統需要產(chǎn)生四路信號，MINI2440的主SPI接口用于數據采集模塊，現采用8根I/O口模擬4路SPI總線(xiàn)，通過(guò)片選信號進(jìn)行區分。AD9833外接25 MHz有源晶體振蕩器OSC XTAL提供AD9833的主時(shí)鐘頻率。系統中MINI2440用主動(dòng)工作方式所以用SPIMOSI1口發(fā)送數據[3]。當CH1_AD9833_CS1為低電平時(shí)，此DDS芯片被選通，寫(xiě)數據有效，反之無(wú)效。數字信號發(fā)生器的硬件電路設計如圖2所示。
AD5160是ADI公司生產(chǎn)的低功耗可編程數字電位器，具有可兼容SPI的接口，控制調節幅度，使得偏置電壓可調節范圍為1.2～2 V，如圖3所示。
3系統軟件設計根據電源系統設計需求，使用Linux下可移植性強的QT實(shí)現ARM選擇和控制波形發(fā)生器、數字電位器、數據采集、GUI窗口系統?？沙橄蟪?個(gè)層：（1）軟件應用層：需要建立GUI圖形界面的，包括波形發(fā)生器、數字電位器、多路選通通道號選擇，偏置電壓和調制信號分微調等；
（2）事件驅動(dòng)層：進(jìn)程管理，窗口管理，顯示系統，信息反饋等；
（3）高集成C++的QT庫，如應用程序接口庫等；
（4）設備驅動(dòng)層：如觸摸屏驅動(dòng)，接口驅動(dòng)[4]等。如圖5所示。GUI窗口可實(shí)現信號發(fā)生器、數字電位器的路數選擇，實(shí)時(shí)調節信號的頻率、相位、電壓等相關(guān)參數，多路選通的通道開(kāi)關(guān)和通道號選擇，功率放大輸入端和輸出端波形的顯示及調節，終端信號的波形數據采集和存儲，AD轉換器的開(kāi)關(guān)。數據采集模塊GUI對PDLC輸出信號采集顯示和存儲，波形顯示和圖形顯示均可直觀(guān)看到波形、時(shí)間、電壓、頻率等參數的當前值和變化，如圖6所示。
4結論AD9833數字頻率合成器件代替了傳統信號源的模擬設置，實(shí)現了產(chǎn)生高穩定度、高精度、高分辨力的信號。該系統集成了驅動(dòng)電源、可控可調信號源、波形顯示、數據采集等功能于一體，且體積小，控制和使用靈活方便，已成功用于驅動(dòng)PDLC液晶材料，實(shí)現PDLC產(chǎn)生電控后波形的顯示、調節和數據的采集。該驅動(dòng)電源系統為研究PDLC材料的光電特性提供實(shí)驗基礎。PDLC液晶材料的高衍射效率和高分辨力使得它們在光通信領(lǐng)域如全光開(kāi)關(guān)、光衰減器件等無(wú)源光通信器件、可調窗口、液晶顯示、遙感及軍事方面有廣泛的應用前景[5]。參考文獻：
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驅動(dòng)電源設計范文第3篇
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關(guān)鍵詞：驅動(dòng)電源；
功率因數校正；
單端反激
DOI：
10.3969/j.issn.1005-5517.2014.2.008
第一作者簡(jiǎn)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 驅動(dòng)電源整體結構
本文設計的大功率LED驅動(dòng)電源采用兩級結構。市電220V交流電經(jīng)過(guò)整流濾波電路后，進(jìn)入前級的有源功率因數校正（APFC）電路，輸出穩定的直流后，通過(guò)后級的單端反激變換電路進(jìn)行降壓，實(shí)現穩態(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(chēng)值150μF、耐壓值420V的電解電容。
2.3 功率MOSFET的選擇
選擇MOSFET的主要參考依據是導通電阻RDSon，針對功率因數校正技術(shù)的應用，開(kāi)關(guān)管的耐壓是由過(guò)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在開(kāi)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(kāi)關(guān)管時(shí)，它的耐壓規格最好留出20%的電壓裕量，因此本設計中采用的開(kāi)關(guān)管源漏極承受電壓為VDSS≥1.2V0=480V。流過(guò)MOSFET的最大平均電流為
電流檢測比較器的反向輸入端，通過(guò)L6561芯片的CS引腳，可檢測流過(guò)電感的瞬間電流大小，并藉由外部檢測電阻RS轉換成電壓值。一旦這個(gè)值達到了乘法器輸的出極限值，PWM的栓鎖就被重置、MOSFET就被關(guān)閉。在PWM栓鎖還未被ZCD訊號設定之前，MOSFET都會(huì )在關(guān)閉的狀態(tài)。感測電阻值RS的大小由下式計算：
管腳3是乘法器的第二個(gè)輸入端；
整流后的電壓通過(guò)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[5]。乘法器可由以下關(guān)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(kāi)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，其匝數均為：NA=15×Ns/（Vo+VF）。計算NA=3.69，取4匝。
變壓器繞制，初級線(xiàn)圈采用0.4mm漆包線(xiàn)，次級繞組及兩個(gè)輔助繞組采用0.3mm漆包線(xiàn)，為降低集膚效應影響，都采用3股并繞法。繞線(xiàn)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(xiàn)圈繞制合理。變壓器需開(kāi)氣隙為：Ig=4π×10-7？Np？Ag/Lp=0.34mm。3.2 開(kāi)關(guān)管的選擇
開(kāi)關(guān)管承受最大電壓有PFC輸入電壓、原邊感應電壓和開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)初級線(xiàn)圈沖擊電壓，電壓之和約為638V。開(kāi)關(guān)管開(kāi)通延遲與關(guān)斷延遲時(shí)間都要盡可能短，以提高開(kāi)關(guān)速度，避免造成無(wú)謂損耗?？紤]裕量和開(kāi)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計
限壓控制方面，選用德州儀器公司生產(chǎn)的三端可調分流基準源TL431A。在應用中要選擇傳輸系數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(guò)R16、R17、R18對TL431A進(jìn)行分壓，分別取R16=3kΩ、R17=100kΩ、R18=39kΩ，計算能得到穩定時(shí)V1=36V，符合條件。恒流控制方面，選用型號為L(cháng)M358的運算放大器。
4 實(shí)驗測試數據及分析
在完成電路調試和驅動(dòng)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(shí)際工作情況進(jìn)行了實(shí)驗測試。電源在不同輸入電壓條件下負載工作時(shí)所測得的數據如表1所示。從表中數據可以看出，在100到240V的寬輸入電壓范圍內，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(shí)所測得的數據如表2所示。數據表明，電源效率及功率因數隨負載增加而上升。在滿(mǎn)負載的情況下，驅動(dòng)電源樣機的功率因數達到96.9%，效率能達到86.75%，基本符合大功率LED照明系統對驅動(dòng)電源的要求。
5 結論
本文從功率因數校正和變換器及其拓撲結構上進(jìn)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驅動(dòng)電源，通過(guò)測試驅動(dòng)電源的功率因數和效率，給出實(shí)驗結果并進(jìn)行分析，驗證本文所述理論的正確性。
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驅動(dòng)電源設計范文第4篇
關(guān)鍵詞：驅動(dòng)控制；
單片機；
CPLD；
壓電陶瓷
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.055
1 引言
壓電陶瓷式噴墨頭具有可控制，精度高等優(yōu)點(diǎn)，對于數字噴墨印刷系統噴印質(zhì)量的提升以及打印速度的加快具有重要意義。壓電式噴墨頭噴出的墨滴大小以及噴射速度和均勻性都會(huì )對噴印質(zhì)量產(chǎn)生影響，壓電陶瓷形變的大小和頻率是決定輸出墨滴性能的主要影響因素，而驅動(dòng)電源輸出激勵脈沖電壓的大小決定了壓電陶瓷片的形變量；
激勵脈沖的頻率影響著(zhù)陶瓷片的形變速度，因此驅動(dòng)電源的性能決定了噴墨的質(zhì)量。本文設計的是基于單片機和CPLD的壓電噴墨頭驅動(dòng)電源系統，其中單片機和CPLD是核心處理芯片，基于DDS原理產(chǎn)生的數字可控低壓脈沖激勵波形，經(jīng)集成放大模塊放大后以驅動(dòng)。
2 驅動(dòng)電源的硬件設計
該系統以宏晶科技生產(chǎn)的STC89C52RC單片機，Altera公司的MAX II系列的EPM240T100C5N CPLD芯片和基于DDS原理的波形生成電路為核心。圖1是驅動(dòng)電源控制系統結構框圖。
在系統中，單片機作為主要控制器，基于DDS波形生成技術(shù)，由單片機和CPLD共同生成控制波形。單片機與計算機系統連接以實(shí)現數據通訊，CPLD和DAC在單片機控制下生成低壓的激勵脈沖，經(jīng)過(guò)二階有源低通濾波器濾波后，由PA84放大器將其脈沖放大，按照時(shí)序控制要求將高壓脈沖傳送到噴頭接口芯片控制噴頭工作。
2.1 STC89C52RC單片機和EPM240T100C5N CPLD
選用STC89C52RC單片機作為系統核心控制元件，其處理和存儲能力強，運行速度快，可為控制系統提供良好的硬件平臺。STC89C52RC單片機是基于8051的內核發(fā)展起來(lái)的，主要特性是加密性強不可解密；
超強的抗干擾技術(shù)；
功耗低；
具有ISC在線(xiàn)編輯功能。
EPM240T100C5N CPLD芯片具有192個(gè)邏輯宏單元，可以滿(mǎn)足我們的開(kāi)發(fā)要求；
每一個(gè)芯片都內置8Kb的Flash存儲器，其中配置數據在存儲器內部，可進(jìn)行在線(xiàn)編輯，使得當整個(gè)硬件系統設計完成后，計算機還可以通過(guò)ISP接口對CPLD進(jìn)行重新配置。
2.2 基于DDS原理的波形生成電路
DDS指的是直接數字頻率合成技術(shù)。DDS具有超高頻率的分辨率；
可以根據不同的波形數據形成任意波形?；贒DS原理，使用CPLD進(jìn)行電路設計的波形生成電路是驅動(dòng)電源的核心。圖2所示DDS的波形發(fā)生電路。由單片機向波形生成電路提供頻率控制字K，通過(guò)在一定的范圍內改變K的大小，進(jìn)而改變脈沖頻率的大小。CPLD模塊生成地址累加器，通過(guò)頻率控制字K的變化來(lái)改變地址。程序存儲器ROM是用來(lái)儲存波形數據的波形存儲器，ROM中存儲著(zhù)波形的查找表，查找表中的對應地址隨著(zhù)K值的變化而變化，查找表將地址信息所對應的波形幅度信息傳送到數模轉換芯片，DAC就可以將CPLD所生成的波形數據轉化成模擬波形，之后再經(jīng)過(guò)濾波生成低壓的激勵脈沖。
3 系統硬件設計與實(shí)現
為了獲取滿(mǎn)足噴墨頭工作要求的激勵脈沖，需要設計完整的驅動(dòng)電源硬件。驅動(dòng)電源硬件系統包括單片機控制單元；
波形生成單元；
振幅控制單元；
液晶顯示單元；
濾波單元；
高壓放大單元；
串口轉換單元；
噴墨頭的接口單元。前七個(gè)單元組合是為了實(shí)現振幅頻率數字可控的高壓激勵脈沖的輸出；
最后一個(gè)單元可以完成數據信號與高壓脈沖激勵的匹配，處理有關(guān)于激勵脈沖的電信號；
噴墨頭噴嘴的時(shí)序控制。單片機與計算機系統連接以實(shí)現數據通訊，主控電路由單片機控制CPLD和DAC生成低壓的激勵脈沖，低壓脈沖經(jīng)過(guò)二階有源低通濾波器進(jìn)行濾波后，由PA84放大器將其高壓線(xiàn)性放大成高壓脈沖，并送至噴頭驅動(dòng)芯片，由驅動(dòng)芯片控制噴墨頭的工作。
4 系統軟件設計與仿真
驅動(dòng)電源的軟件設計包括在KeliuVison4中使用C語(yǔ)言對單片機的控制；
在QuartusII環(huán)境中使用硬件描述語(yǔ)言VHDL對CPLD進(jìn)行控制，以及使用Matlab軟件對CPLD進(jìn)行數字波形的仿真。
4.1 單片機C語(yǔ)言主程序
單片機程序包含在頭文件#include中，其中包括了單片機的寄存器定義，引腳定義等功能。初始化程序void init（）包括變量和常量的幅值和初值定義；
定時(shí)中斷的初始化；
串口初始化和液晶初始化。液晶顯示函數void display（）是為了在LCD1602顯示振幅和頻率。主程序void main（）是函數的主體。定時(shí)中斷函數是為了精準的定位。
4.2 基于VHDL語(yǔ)言的程序流程
圖3為VHDL生成梯形波的程序圖。在使能端有效時(shí)，程序執行。當需要的信號都有效時(shí)，累加器工作，累加器判斷是否達到規定值M，如果達到，計數值清零，如果沒(méi)有，則計數值加上步長(cháng)K。之后ROM表根據累加器的值對應給出波形數據，并將其傳送到寄存器中，在下一個(gè)數據到來(lái)時(shí)將數據輸出到DAC。
4.3 使用Matlab軟件對CPLD進(jìn)行數字波形的仿真。
由于QuartusII進(jìn)行功能仿真后形成的波形不易看出波形的形狀，所以使用Matlab語(yǔ)言將仿真結果轉換成Matlab中的波形曲線(xiàn)。利用QuartusII的表格文件（.tbl文件）仿真，即在功能仿真結束時(shí)，將波形文件另存為.tbl文件，然后再使用Matlab編寫(xiě)程序進(jìn)行調用。
5 結束語(yǔ)
本文介紹了基于DDS原理，在單片機和CPLD的基礎上的壓電陶瓷噴墨頭電壓驅動(dòng)電源系統，該設計方案開(kāi)發(fā)周期短，硬件連接簡(jiǎn)單，可控行比較好，能夠基本實(shí)現壓電陶瓷噴墨頭電源驅動(dòng)。
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驅動(dòng)電源設計范文第5篇
進(jìn)行LCD設計主要是LCD的控制/驅動(dòng)和外界的接口設計?？刂浦饕峭ㄟ^(guò)接口與外界通信、管理內/外顯示RAM，控制驅動(dòng)器，分配顯示數據；
驅動(dòng)主要是根據控制器要求，驅動(dòng)LCD進(jìn)行顯示?？刂破鬟€常含有內部ASCII字符庫，或可外擴的大容量漢字庫。小規模LCD設計，常選用一體化控制/驅動(dòng)器；
中大規模的LCD設計，常選用若干個(gè)控制器、驅動(dòng)器，并外擴適當的顯示RAM、自制字符RAM或ROM字庫?？刂婆c驅動(dòng)器大多采用低壓微功耗器件。與外界的接口主要用于LCD控制，通常是可連接單片機MCU的8/16位PPI并口或若干控制線(xiàn)的SPI串口。顯示RAM除部分Samsung器件需用自刷新動(dòng)態(tài)SDRAM外，大多公司器件都用靜態(tài)SRAM。嵌入式人機界面中常用的LCD類(lèi)型及其典型控制/驅動(dòng)器件與接口如下：
段式LCD，如HT1621（控/驅?zhuān)?28點(diǎn)顯示、4線(xiàn)SPI接口；
字符型LCD，如HD44780U（控/驅?zhuān)?行×8字符顯示、4/8位PPI接口；
單色點(diǎn)陣LCD，如SED1520（控/驅?zhuān)?1段×16行點(diǎn)陣顯示、8位PPI接口，又如T6863（控）+T6A39（列驅+T6A40（行驅?zhuān)?40×64點(diǎn)雙屏顯示、8位PPI接口；
灰度點(diǎn)陣LCD，如HD66421（控/驅?zhuān)?60×100點(diǎn)單色4級灰度顯示、8位PPI接口；
偽彩點(diǎn)陣LCD，如SSD1780（控/驅?zhuān)?04RGB×80點(diǎn)顯示、8位PPI或3/4線(xiàn)SPI接口；
真彩色點(diǎn)陣LCD，如HD66772（控/源驅?zhuān)?HD66774（柵驅?zhuān)?76RGB×240點(diǎn)顯示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18動(dòng)畫(huà)接口、同步串行接口；
視頻變換LCD，如HD66840（CRT-RGBCD-RGB）、720×512點(diǎn)顯示、單色/8級灰度/8級顏色/4位PPI接口?？刂乞寗?dòng)器件的供電電路、驅動(dòng)的偏壓電路、背光電路、振蕩電路等構成LCD控制驅動(dòng)的基本電路。它是LCD顯示的基礎。
LCD與其控制驅動(dòng)、接口、基本電路一起構成LCM（LiquidCrystalModule,LCD模塊）。常規嵌入式系統設計，多使用現成的LCM做人機界面；
現代嵌入式系統設計，常把LCD及其控制驅動(dòng)器件、基本電路直接做入系統。本體考慮、既結構緊湊，又降低成本，并且有昨于減少功耗、實(shí)現產(chǎn)品小型化?？刂芁CD顯示，常采用單片機MCU，通過(guò)LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干條的協(xié)議指令執行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和數據傳輸程序。大多數LCD控制驅動(dòng)器廠(chǎng)商都隨器件提供有匯編或C語(yǔ)言的例程資料，十分方便程序編制。
2常見(jiàn)LCD的控制驅動(dòng)與接口設計2.1段式LCD的控制驅動(dòng)與接口設計段式LCD用于顯示段形數字或固定形狀的符號，廣泛用作計數、計時(shí)、狀態(tài)指示等。普遍使用的控制驅動(dòng)器件是Holtek的HT1621，它內含與LCD顯示點(diǎn)一一對應的顯存、振蕩電路，低壓低功耗，4線(xiàn)串行MCU連接，8條控制/傳輸指令，可進(jìn)行32段×4行=128點(diǎn)控制顯示，顯示對比度可外部調整，可編程選擇偏壓、占空比等驅動(dòng)性能。HT1621控制驅動(dòng)LCD及其MCU接口如圖1所示。2．2字符型LCD的控制驅動(dòng)與接口設計字符型LCD用于顯示5×8等點(diǎn)陣字符，廣泛用作工業(yè)測量?jì)x表儀器。常用的控制驅動(dòng)器件有：Hitachi的HD44780U、Novatek的NT3881D、Samsung的KS0066、Sunplus的SPLC78A01等。HD44780U使用最普遍。它內嵌與LCD顯示點(diǎn)一一對應的顯存SRAM、ASCII碼等的字符庫CGROM和自制字符存儲器CGRAM，可顯示1～行每行8個(gè)5～8點(diǎn)陣字符或相應規模的5×10點(diǎn)陣字符，其內振蕩電路附加外部阻容RC可直接構成振蕩器。HD44780U具有可直接連接68XXMCU的4/8位PPI接口，9條控制/傳輸指令，顯示對比度可外部調整。HD44780U連接80XXMCU時(shí)有直接連接和間接連接兩種方式：直接連接需外部邏輯變換接口控制信號，而無(wú)需特別操作程序；
間接連接將控制信號接在MCU的I/O口上，需特別編制訪(fǎng)問(wèn)程序。HD44780U控制驅動(dòng)LCD及其與80XXMCU的接口如圖2所示。
2．3單色點(diǎn)陣型LCD的控制驅動(dòng)與接口設計單色點(diǎn)陣型LCD用作圖形或圖形文本混合顯示，廣泛用于移動(dòng)通信、工業(yè)監視、PDA產(chǎn)品中。小面積LCD常采用單片集成控制驅動(dòng)器件，如SeikoEpson的SED1520，可實(shí)現61列×16行點(diǎn)陣顯示；
中等面積LCD常采用單片控制/列驅動(dòng)器件與單片機驅動(dòng)器件，如Hitachi的HD61202U（控/列驅?zhuān)?、HD61203（行驅?zhuān)?，可?shí)現64×64點(diǎn)陣顯示；
較大面積LCD常采用“控制器+顯示+列驅動(dòng)器+行驅動(dòng)器”形式，如Toshiba的T6963C（控）、T5565（顯存）、T6A39（列驅?zhuān)?、T6A40（行驅?zhuān)?，可?shí)現640×128點(diǎn)陣顯示。這些驅動(dòng)器常需12～18V負電源實(shí)現偏置與調整對比度?？刂破骷蠖嗫梢酝饨幼枞軷C構成振蕩器或外接振蕩器或外引時(shí)鐘。顯存中的每一位與LCD顯示點(diǎn)一一對應。需要文字顯示時(shí)，簡(jiǎn)單字符可直接全長(cháng)集成在控制器內的ASCII字庫，漢字或自制字符顯示可在控制器外擴展大容量的字庫CGROM或自制字庫CGRAM?？刂平涌谕ǔＪ?位PPI的64XX或80XXMCU接口（與MCU的連接也存在直接連接和間接連接兩種形式），7～13條控制/傳輸指令，可實(shí)現點(diǎn)線(xiàn)圓等繪圖功能?？刂破鱐6963C、HD61830、SED1335等可以實(shí)現單雙屏LCD控制。這是適應移動(dòng)通信顯示的結果。實(shí)質(zhì)上是平分顯存并分別對應兩個(gè)LCD屏。編制傳輸數據程序時(shí)，要注意結合顯存的特點(diǎn)適當變換數據形式，如SED1520顯存中的8位數據是反豎排的，HD61202顯存中的數據是豎排的。圖3是SeikoEpson的SED1335控制器，外擴顯存SRAM、自制字庫SGRAM、大容量漢字庫CGROM，與列驅動(dòng)器SED1606、行驅動(dòng)器SED1635組成的LCD及其80XXMCU接口的構成框圖，可以實(shí)現640×56單色點(diǎn)陣LCD顯示。
