開(kāi)關(guān)電源在戶(hù)外LED顯示屏的解決方案
1 前言
開(kāi)關(guān)電源作為L(cháng)ED顯示屏的主要部件，其質(zhì)量和性能直接關(guān)系著(zhù)顯示屏的質(zhì)量和壽命。由于LED戶(hù)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(kāi)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(hù)外全彩屏的專(zhuān)用開(kāi)關(guān)電源。
2 戶(hù)外LED顯示屏開(kāi)關(guān)電源的特性
用于LED戶(hù)外全彩顯示屏的電源應具有以下特性。
1）在一定條件下保持LED象素被恒流驅動(dòng)由顯示屏負載變化引起的LED組電壓變化，會(huì )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(kāi)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。負載變化引起的電壓變化由開(kāi)關(guān)電源來(lái)調整，即負載小時(shí)，輸出電壓低；負載大時(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，象素驅動(dòng)電流恒定。
2）補償環(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的溫度變化系數各不相同。在正常工作溫度范圍內，VF的變化可達20%。在恒壓驅動(dòng)下，VF下降會(huì )導致LED電流上升，引起整體溫度上升。在這種反饋過(guò)程中，LED的工作狀況將越來(lái)越惡化，嚴重地影響到戶(hù)外屏的質(zhì)量和壽命。因此要求戶(hù)外屏的開(kāi)關(guān)電源具有溫度補償功能，確保LED驅動(dòng)電流不隨溫度升高而上升。
簡(jiǎn)單的溫度補償方法是在開(kāi)關(guān)電源中，接入溫度變化率接近LEDVF的負溫度系數熱敏電阻，并引入開(kāi)關(guān)電源PWM芯片比較基準電壓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)，采用了輸出受數字信號控制的數控開(kāi)關(guān)電源。根據各種LED的溫漂曲線(xiàn)，將不同溫度下需提供給LED的驅動(dòng)電壓制成表，貯存在單片機中，以供查詢(xún)。按照溫度傳感器單片機測得的溫度查表，就可得到相應的數控開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓。
3）通過(guò)調節開(kāi)關(guān)電源的電壓來(lái)控制顯示屏亮度為了充分利用全彩屏控制系統中有限的資源，要求開(kāi)關(guān)電源能通過(guò)調節輸出電壓對全彩屏的亮度進(jìn)行調節。由于室外光照變化大，需要根據不同的氣候和時(shí)段，預先將與全彩屏亮度對應的電壓值制成表，貯存在單片機中。按光照傳感器送出的信號查表，得出數控開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓值，以控制顯示屏亮度。
3 通用開(kāi)關(guān)電源的工作原理
通用開(kāi)關(guān)電源的工作原理如圖1所示。采用3525脈寬調制式（PWM）組件作為開(kāi)關(guān)電源的控制電路，功能完整，應用方便。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(lái)自基準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(lái)控制3525內部輸出功率管的占空比。通過(guò)改變基準電壓及輸出取樣電路可以取得不同的電壓值。
4 數控開(kāi)關(guān)電源的工作原理
數控開(kāi)關(guān)電源是輸出電壓受數字信號控制的開(kāi)關(guān)電源，其工作原理如圖2所示。
PWM芯片可控器件的選擇#e#
選用X9313非易失性數控電位器作為PWM芯片比較基準電壓的可控器件，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(dòng)單元訪(fǎng)問(wèn)的抽頭點(diǎn)�；瑒�(dòng)單元的位置由CS.U/D和INC三個(gè)輸入端控制，滑動(dòng)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)可重新調用，其功能如圖3所示。
開(kāi)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。假設電壓調節范圍為4.5V～5.2V,那么輸出電壓偏差為±20mV,完全能滿(mǎn)足LED的供電要求。為了提高抗干擾性能，對進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源的數字信號進(jìn)行光電隔離。
5 數控開(kāi)關(guān)電源的運用
數控開(kāi)關(guān)電源的信號發(fā)生器是由單片機組成的信號處理發(fā)生系統，如圖4所示。它貯存了不同溫度下為補償LED溫漂所應輸出的電壓值，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。數控開(kāi)關(guān)電源有自動(dòng)、手動(dòng)和程序三種控制方式。
1）自動(dòng)控制
溫度傳感器與光照傳感器定時(shí)采集現場(chǎng)的溫度與光照強度，并送至信號發(fā)生器進(jìn)行數據處理。對應于數控電位器32檔中的確切位置產(chǎn)生的控制信號，經(jīng)信號驅動(dòng)器分路放大后，以滿(mǎn)足m×n臺開(kāi)關(guān)電源信號傳送的需求。數控開(kāi)關(guān)電源在接到數控信號后，調整輸出電壓，然后送到LED顯示屏。
2）手動(dòng)控制
使用信號發(fā)生器的鍵盤(pán)，輸入某一數值，經(jīng)信號發(fā)生器處理后，產(chǎn)生數字控制信號，由驅動(dòng)器放大，并送至各數控開(kāi)關(guān)電源，輸出不同的電壓送至LED顯示屏。
3）程序控制
由播出機通過(guò)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，由驅動(dòng)器放大，并送至各數控開(kāi)關(guān)電源，輸出不同的電壓送至LED顯示屏。
6 結語(yǔ)
戶(hù)外全彩LED顯示屏的專(zhuān)用開(kāi)關(guān)電源已在諸多戶(hù)外全彩屏中得到廣泛使用。使用情況令人滿(mǎn)意。隨著(zhù)戶(hù)外全彩LED顯示屏技術(shù)的不斷發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足全彩屏的各種要求。
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