驅動電源設計【五篇】【優秀范文】

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電源設計【五篇】【優秀范文】,供大家參考。

驅動電源設計范文第1篇

（①海南大學應用科技學院，儋州 571730；
②賽迪顧問股份有限公司，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并混聯方式組成的LED陣列提供驅動電源，并分析所設計LED驅動電源的基本原理。該LED驅動電源經過一系列的電氣測試，并在實際運行中得到比較滿意的結果，具有進入小功率LED照明市場的能力，且對設計高性能、低成本的小功率LED驅動電源具有一定的指導意義。

關鍵詞 ：
脈沖寬度調制；
FAN7554；
反激式；
LED驅動電源

中圖分類號：TN6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）17-0104-03

基金項目：海南大學應用科技學院（儋州校區）?；鹳Y助項目（Hyk-1515）。

作者簡介：高家寶（1987-），男，海南樂東人，碩士，助教，研究方向為開關電源電路模型研究及其應用。

0 引言

LED作為新型綠色環保光源，具有亮度高，發光效率高，壽命長以及工作電壓低等特點，具有廣闊的應用前景，但是LED照明中的驅動電路部分卻是目前制約其發展的一個重要瓶頸之一[1-3]。為了LED管穩定的發光，需要設計出LED恒流恒壓驅動電源。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驅動電源。通過對其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行設計和制作，成功地實現了反激式LED驅動電路，該驅動電源具有結構簡單、成本低廉、節能高效和穩定可靠等特點。

1 LED驅動電源的組成

本文設計的LED恒流驅動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、電流環恒流控制電路、保護電路等組成。交流電輸入經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行控制調節，再通過反激式變換電路進行電壓變換。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電流比較器處理后由光耦反饋至變換級驅動端，實現電流電壓控制調節，最終提供穩定電流和穩定電壓，驅動LED負載。在保護電路方面主要有浪涌保護、欠壓保護、過壓保護和高頻MOS管保護等。

2 LED驅動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、通斷控制、過載保護、過壓保護、過流保護和欠壓鎖定等功能，這為電路簡單、成本低廉的LED驅動電源電路設計方案提供了所需要的一切。芯片沒有集成高頻MOS管，在設計時需要與獨立高頻MOS管組成實現PWM控制電路，這極大方便了設計者進行調試與維修，這主要是因為設計者一般會對LED驅動電源中的高頻MOS管的PWM信號進行觀察和測試，且LED驅動電源工作時高頻MOS管損壞的概率較大。

圖3為LM358雙運算放大器的引腳功能圖，其內部包括有兩個獨立的、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驅動電源的誤差放大電路的設計。

2.2 基于FAN7554芯片的30W LED驅動電源電路設計

根據LED驅動電路的原理框圖，設計了如圖4所示的基于FAN7554芯片的30W LED恒流恒壓驅動電源的電路原理圖，該驅動電源LED負載采用30只功率為1W的LED管進行10串3并混聯方式組成的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有采用無源功率因數校正電路。

2.3 基于FAN7554芯片的30W LED驅動電源電路原理分析

①LED驅動電路的電源。

LED驅動電源的供電電源是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。當滿載開機時，C6電壓不能突變，相當于短路，導致輸入電壓很大。而熱敏電阻在冷態時電阻很大，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，主要是用來防止由于雷電過電壓和操作過電壓等瞬態過電壓，造成LED驅動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，不僅起到過濾噪聲的作用，同時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過壓保護和欠壓保護電路。

FAN7554芯片的電源主要來源于由變壓器T1的6號管腳和1號管腳組成的次級線圈，在芯片電源管腳與模擬地之間反向接入穩壓二極管D9，起到過壓保護作用，從而保證芯片的電源電壓不高于18V。當次級線圈供電不足時，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，如果不是高頻MOS管保護電路為電感所存儲的電磁場能量提供泄放回路，那么電感所存儲的電磁場能量將直接注入高頻MOS管，從而在MOS管上產生過大的電壓應力，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圈提供，為了防止負載的電流回流至次級線圈，在次級線圈的12號管腳和LED負載之間正向并聯接入二極管D2和二極管D4?？墒菫榱朔乐辜釉贒2和D4并聯電路兩端的電壓過大而損壞它們，因此在D2和D4的并聯電路兩端并聯上由R1和C1組成的串聯電路；
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。

為了實現穩定的LED驅動電源，加入了電壓采樣和電流采樣電路，通過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并混聯方式組成的LED陣列提供驅動電源。通過對其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行設計和測試，通過對其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，成功實現了該反激式LED驅動電源，這對設計高性能、低成本的小功率LED驅動電源具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]趙安軍.隧道LED照明技術研究及應用探討[J].中國交通信息產業，2008（6）：117-118.

[2]蔣明剛，楊潔翔，范榮.新型LED燈具在室內照明中的應用[J].科技資訊，2012（15）：244.

[3]付佳.升壓型雙模式PWM LED驅動芯片設計[D].浙江大學，2007.

[4]劉松，張龍，王飛，等.開關電源中功率MOSFET管損壞模式及分析[J].電子技術應用，2013，39（3）：64-66.

[5]陳菊華.避免MOS管在測試時受EOS損壞的方法[J].電子與封裝，2007，7（8）：17-20.

驅動電源設計范文第2篇

關鍵詞：
聚合物分散液晶材料；

驅動電壓；

功率放大模塊；

升壓模塊

中圖分類號：
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聚合物高分子基質之中而形成的新型光學材料，既能實現衍射效率的電場調控[2]，又具有體積薄、質量輕、易于小型集成、響應時間快、衍射效率高等特點。為了使PDLC對光產生有效電控現象[2]，驅動電源系統要求驅動電壓在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。為了產生多種不同頻率的波形，可用函數信號發生器實現，信號發生分調制信號和信號發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生器產生，調制信號加上直流偏置電壓，再和載波信號部分進入乘法器產生標準調制信號，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，波形信號經功率放大模塊后，由升壓模塊進行升壓，驅動PDLC，驅動信號和PDLC輸出的信號可以通過系統進行采集并在觸摸屏顯示。文中設計了一套驅動電源系統，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實現波形的觸摸屏顯示和調節，以及多點信號采集和存儲等功能。系統滿足了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，可將電源驅動系統分為信號產生模塊、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波形信號發生器，產生滿足要求的正弦波、方波、三角波。載波信號和調制信號經乘法器得到標準調制信號，ARM控制波形發生器的相位、頻率和波形，并且通過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能在LCD上顯示相對于載波信號較易觀察的調制信號波形，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入功率放大模塊進行放大，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PDLC。經過PDLC的信號在輸出PDLC時用信號采集模塊進行終端信號的采集，觀察和分析在4路驅動電源驅動下，PDLC對光的電控特性。光學儀器第34卷

第5期張燕華，等：嵌入式可編程PDLC驅動電源系統設計

2系統硬件設計系統以S3C2440A為主控制芯片，它有2個標準SPI接口；
有130多個輸入輸出GPIO口，很多可復用的I/O口方便用戶進行系統的拓展以及模擬各種總線的時序。也可用軟件來設置和配置端口而滿足不同系統的設計需求。AD9833是ADI公司生產的一款低功耗、可編程波形發生器件，能產生正弦波、方波和三角波三種波形，它具有三根串行接口線，可與SPI標準接口兼容。系統需要產生四路信號，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，通過片選信號進行區分。AD9833外接25 MHz有源晶體振蕩器OSC XTAL提供AD9833的主時鐘頻率。系統中MINI2440用主動工作方式所以用SPIMOSI1口發送數據[3]。當CH1_AD9833_CS1為低電平時，此DDS芯片被選通，寫數據有效，反之無效。數字信號發生器的硬件電路設計如圖2所示。

AD5160是ADI公司生產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實現ARM選擇和控制波形發生器、數字電位器、數據采集、GUI窗口系統?？沙橄蟪?個層：（1）軟件應用層：需要建立GUI圖形界面的，包括波形發生器、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）事件驅動層：進程管理，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）設備驅動層：如觸摸屏驅動，接口驅動[4]等。如圖5所示。GUI窗口可實現信號發生器、數字電位器的路數選擇，實時調節信號的頻率、相位、電壓等相關參數，多路選通的通道開關和通道號選擇，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轉換器的開關。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看到波形、時間、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，實現了產生高穩定度、高精度、高分辨力的信號。該系統集成了驅動電源、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PDLC液晶材料，實現PDLC產生電控后波形的顯示、調節和數據的采集。該驅動電源系統為研究PDLC材料的光電特性提供實驗基礎。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域如全光開關、光衰減器件等無源光通信器件、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：

[1]閻斌，王守廉，何杰，等.聚合物結構對PDLC性能的影響[J].液晶與顯示，2007，22（2）：129-133.

[2]鄭繼紅，顧玲娟，莊松林，等.基于全息聚合物液晶光柵的動態增益均衡器的設計與模擬[J].中國激光，2006，33（8）：1087-1091.

[3]黃斌，洪贏政，朱康生.基于AD9833的高精度可編程波形發生器系統設計[J].電子設計工程，2009，9（5）：6-7.

驅動電源設計范文第3篇

>> 一種大功率LED照明電源解決方案 大功率LED路燈驅動電源的設計 一種高轉換效率高功率因素的大功率LED電源研究 大功率LED照明驅動以及智能調光的電路的研究設計 大功率LED照明驅動匹配方式研究 高功率因數大功率LED路燈驅動電源的設計 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路燈恒流驅動電源設計 大功率LED照明驅動電路的相關問題探討 淺談大功率LED照明優越性與LED節能的應用 大功率LED驅動器設計探討 一種低成本的大功率光伏離網逆變器設計 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大功率芯片的產業化研究 大功率白光LED路燈發光板設計與驅動技術 基于RT8482的大功率LED驅動電路設計 關于大功率LED恒流驅動電路的研究 常見問題解答 當前所在位置：

關鍵詞：驅動電源；
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 驅動電源整體結構

本文設計的大功率LED驅動電源采用兩級結構。市電220V交流電經過整流濾波電路后，進入前級的有源功率因數校正（APFC）電路，輸出穩定的直流后，通過后級的單端反激變換電路進行降壓，實現穩態恒功率控制[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的主要參考依據是導通電阻RDSon，針對功率因數校正技術的應用，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轉換成電壓值。一旦這個值達到了乘法器輸的出極限值，PWM的栓鎖就被重置、MOSFET就被關閉。在PWM栓鎖還未被ZCD訊號設定之前，MOSFET都會在關閉的狀態。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R16、R17、R18對TL431A進行分壓，分別取R16=3kΩ、R17=100kΩ、R18=39kΩ，計算能得到穩定時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 實驗測試數據及分析

在完成電路調試和驅動電源的制作后，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。在滿負載的情況下，驅動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驅動電源，通過測試驅動電源的功率因數和效率，給出實驗結果并進行分析，驗證本文所述理論的正確性。

參考文獻：

[1] 周志敏， 周紀海， 紀愛華. LED驅動電路設計與應用[M]. 北京：
人民郵電出版社， 2006.

[2] 公文禮. 大功率LED燈具電源驅動的分析與研究[J]. 燈與照明， 2009， 33（4）：
29-33.

[3] 劉祖明. LED照明驅動器設計案例精解[M]. 北京：
化學工業出版社， 2011.

[4] 平立. LED驅動電源在設計應用中容易忽視的技術問題及檢驗方法[J]. 民營科技， 2010， 5：
44.

[5] 劉彬. LED恒流驅動電源的研究與設計[D]. 北京：
北京交通大學， 2009.

[6] 梁健鋒.大功率LED照明系統及其驅動電源設計[D]. 廣州：
華南理工大學， 2011.

驅動電源設計范文第4篇

關鍵詞：驅動控制；
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，精度高等優點，對于數字噴墨印刷系統噴印質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對噴印質量產生影響，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陶瓷片的形變速度，因此驅動電源的性能決定了噴墨的質量。本文設計的是基于單片機和CPLD的壓電噴墨頭驅動電源系統，其中單片機和CPLD是核心處理芯片，基于DDS原理產生的數字可控低壓脈沖激勵波形，經集成放大模塊放大后以驅動。

2 驅動電源的硬件設計

該系統以宏晶科技生產的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，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，經過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的內核發展起來的，主要特性是加密性強不可解密；
超強的抗干擾技術；
功耗低；
具有ISC在線編輯功能。

EPM240T100C5N CPLD芯片具有192個邏輯宏單元，可以滿足我們的開發要求；
每一個芯片都內置8Kb的Flash存儲器，其中配置數據在存儲器內部，可進行在線編輯，使得當整個硬件系統設計完成后，計算機還可以通過ISP接口對CPLD進行重新配置。

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。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進行電路設計的波形生成電路是驅動電源的核心。圖2所示DDS的波形發生電路。由單片機向波形生成電路提供頻率控制字K，通過在一定的范圍內改變K的大小，進而改變脈沖頻率的大小。CPLD模塊生成地址累加器，通過頻率控制字K的變化來改變地址。程序存儲器ROM是用來儲存波形數據的波形存儲器，ROM中存儲著波形的查找表，查找表中的對應地址隨著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，之后再經過濾波生成低壓的激勵脈沖。

3 系統硬件設計與實現

為了獲取滿足噴墨頭工作要求的激勵脈沖，需要設計完整的驅動電源硬件。驅動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。前七個單元組合是為了實現振幅頻率數字可控的高壓激勵脈沖的輸出；
最后一個單元可以完成數據信號與高壓脈沖激勵的匹配，處理有關于激勵脈沖的電信號；
噴墨頭噴嘴的時序控制。單片機與計算機系統連接以實現數據通訊，主控電路由單片機控制CPLD和DAC生成低壓的激勵脈沖，低壓脈沖經過二階有源低通濾波器進行濾波后，由PA84放大器將其高壓線性放大成高壓脈沖，并送至噴頭驅動芯片，由驅動芯片控制噴墨頭的工作。

4 系統軟件設計與仿真

驅動電源的軟件設計包括在KeliuVison4中使用C語言對單片機的控制；
在QuartusII環境中使用硬件描述語言VHDL對CPLD進行控制，以及使用Matlab軟件對CPLD進行數字波形的仿真。

4.1 單片機C語言主程序

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。定時中斷函數是為了精準的定位。

4.2 基于VHDL語言的程序流程

圖3為VHDL生成梯形波的程序圖。在使能端有效時，程序執行。當需要的信號都有效時，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，如果沒有，則計數值加上步長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，在下一個數據到來時將數據輸出到DAC。

4.3 使用Matlab軟件對CPLD進行數字波形的仿真。

由于QuartusII進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語言將仿真結果轉換成Matlab中的波形曲線。利用QuartusII的表格文件（.tbl文件）仿真，即在功能仿真結束時，將波形文件另存為.tbl文件，然后再使用Matlab編寫程序進行調用。

5 結束語

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電源系統，該設計方案開發周期短，硬件連接簡單，可控行比較好，能夠基本實現壓電陶瓷噴墨頭電源驅動。

參考文獻：

[1]KIMD W，BOURIM E M.JEONG S H，et al.Piezoelectric electron emissions and domain inversion of LiNbNO single crystals [J]，physical B：2004，352（1-4）：200-205.

[2]Herman wijsboff.The dynamics of the piezo inkjet printhead operation [J].Physics Report，2010（491）：77-177.

[3]高寶彤.大幅面打印機接口與噴頭驅動單元設計[D].西安：西安電子科技大學，2010.

[4]杜曉蘭，吳寶明，王強.PA系列高壓功率放大器在醫學儀器設計和應用中須注意的幾個問題[J].醫療衛生裝備，2004（06）：83-84.

驅動電源設計范文第5篇

進行LCD設計主要是LCD的控制/驅動和外界的接口設計?？刂浦饕峭ㄟ^接口與外界通信、管理內/外顯示RAM，控制驅動器，分配顯示數據；
驅動主要是根據控制器要求，驅動LCD進行顯示?？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/驅動器；
中大規模的LCD設計，常選用若干個控制器、驅動器，并外擴適當的顯示RAM、自制字符RAM或ROM字庫?？刂婆c驅動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并口或若干控制線的SPI串口。顯示RAM除部分Samsung器件需用自刷新動態SDRAM外，大多公司器件都用靜態SRAM。嵌入式人機界面中常用的LCD類型及其典型控制/驅動器件與接口如下：

段式LCD，如HT1621（控/驅）、128點顯示、4線SPI接口；
字符型LCD，如HD44780U（控/驅）、2行×8字符顯示、4/8位PPI接口；
單色點陣LCD，如SED1520（控/驅）、61段×16行點陣顯示、8位PPI接口，又如T6863（控）+T6A39（列驅+T6A40（行驅）、640×64點雙屏顯示、8位PPI接口；

灰度點陣LCD，如HD66421（控/驅）、160×100點單色4級灰度顯示、8位PPI接口；
偽彩點陣LCD，如SSD1780（控/驅）、104RGB×80點顯示、8位PPI或3/4線SPI接口；
真彩色點陣LCD，如HD66772（控/源驅）+HD66774（柵驅）、176RGB×240點顯示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18動畫接口、同步串行接口；
視頻變換LCD，如HD66840（CRT-RGBCD-RGB）、720×512點顯示、單色/8級灰度/8級顏色/4位PPI接口?？刂乞寗悠骷墓╇婋娐?、驅動的偏壓電路、背光電路、振蕩電路等構成LCD控制驅動的基本電路。它是LCD顯示的基礎。

LCD與其控制驅動、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、實現產品小型化?？刂芁CD顯示，常采用單片機MCU，通過LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干條的協議指令執行。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控制驅動器廠商都隨器件提供有匯編或C語言的例程資料，十分方便程序編制。

2常見LCD的控制驅動與接口設計2.1段式LCD的控制驅動與接口設計段式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、狀態指示等。普遍使用的控制驅動器件是Holtek的HT1621，它內含與LCD顯示點一一對應的顯存、振蕩電路，低壓低功耗，4線串行MCU連接，8條控制/傳輸指令，可進行32段×4行=128點控制顯示，顯示對比度可外部調整，可編程選擇偏壓、占空比等驅動性能。HT1621控制驅動LCD及其MCU接口如圖1所示。2．2字符型LCD的控制驅動與接口設計字符型LCD用于顯示5×8等點陣字符，廣泛用作工業測量儀表儀器。常用的控制驅動器件有：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5～8點陣字符或相應規模的5×10點陣字符，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，需特別編制訪問程序。HD44780U控制驅動LCD及其與80XXMCU的接口如圖2所示。

2．3單色點陣型LCD的控制驅動與接口設計單色點陣型LCD用作圖形或圖形文本混合顯示，廣泛用于移動通信、工業監視、PDA產品中。小面積LCD常采用單片集成控制驅動器件，如SeikoEpson的SED1520，可實現61列×16行點陣顯示；
中等面積LCD常采用單片控制/列驅動器件與單片機驅動器件，如Hitachi的HD61202U（控/列驅）、HD61203（行驅），可實現64×64點陣顯示；
較大面積LCD常采用“控制器+顯示+列驅動器+行驅動器”形式，如Toshiba的T6963C（控）、T5565（顯存）、T6A39（列驅）、T6A40（行驅），可實現640×128點陣顯示。這些驅動器常需12～18V負電源實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鐘。顯存中的每一位與LCD顯示點一一對應。需要文字顯示時，簡單字符可直接全長集成在控制器內的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，可實現點線圓等繪圖功能?？刂破鱐6963C、HD61830、SED1335等可以實現單雙屏LCD控制。這是適應移動通信顯示的結果。實質上是平分顯存并分別對應兩個LCD屏。編制傳輸數據程序時，要注意結合顯存的特點適當變換數據形式，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，與列驅動器SED1606、行驅動器SED1635組成的LCD及其80XXMCU接口的構成框圖，可以實現640×56單色點陣LCD顯示。