驱动电源设计范文
时间：2023-03-29 09:55:12
导语：如何才能写好一篇驱动电源设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1）实际导通时栅极偏压一般选12～15V为宜；而栅极负偏置电压可使IGBT可靠关断，一般负偏置电压选－5V为宜。在实际应用中为防止栅极驱动电路出现高压尖峰，最好在栅射之间并接两只反向串联的稳压二极管。
2）考虑到开通期间内部MOSFET产生Mill－er效应，要用大电流驱动源对栅极的输入电容进行快速充放电，以保证驱动信号有足够陡峭的上升、下降沿，加快开关速度，从而使IGBT的开关损耗尽量小。
3）选择合适的栅极串联电阻（一般为10Ω左右）和合适的栅射并联电阻（一般为数百欧姆），以保证动态驱动效果和防静电效果。根据以上要求，可设计出如图1所示的半桥LC串联谐振充电电源的IGBT驱动电路原理图。考虑到多数芯片难以承受20V及以上的电源电压，所以驱动电源Vo采用18V。二极管V79将其拆分为＋12．9V和－5．1V，前者是维持IGBT导通的电压，后者用于IGBT关断的负电压保护。光耦TLP350将PWM弱电信号传输给驱动电路且实现了电气隔离，而驱动器TC4422A可为IGBT模块提供较高开关频率下的动态大电流开关信号，其输出端口串联的电容C65可以进一步加快开关速度。应注意一个IGBT模块有两个相同单管，所以实际需要两路不共地的18V稳压电源；另外IGBT栅射极之间的510Ω并联电阻应该直接焊装在其管脚上（未在图中画出），而且最好在管脚上并联焊装一个1N4733和1N4744（反向串联）稳压二极管，以保护IGBT的栅极。
2实验结果及分析
在变换器的LC输出端接入两个2W／200Ω的电阻进行静态测试。实验中使用的仪器为：Agi－lent54833A型示波器，10073D低压探头。示波器置于AC档对输出电压纹波进行观测，波形如图5所示。由实验结果看，输出纹波可以基本保持在±10mV以内，满足设计要求。此后对反激变换器电路板与IGBT模块驱动电路板进行对接联调。观察了IGBT栅极的驱动信号波形。由实验结果看，IGBT在开通时驱动电压接近13V，而在其关断时间内电压接近5V。这主要是电路中的光耦和大电流驱动器本身内部的晶体管对驱动电压有所消耗（即管压降）造成的，故不可能完全达到18V供电电源的水平。
3结论
篇2
关键词：TFT液晶显示；驱动电路；电源优化设计
中图分类号：TN873 文献标识码：A
一、前言
自从信息技术在人们生活中出现，并且得到了越来越多人们的青睐和应用，利用电子设备进行显示的技术便得到了长足的发展，并且在人们的生活中起到了不可缺少的作用。液晶显示技术，即是信息技术在人们生活中的一个重要的应用领域。近几年来，随着液晶显示技术的发展，薄膜晶体管的出现，更是弥补了传统液晶显示上存在的不足，例如，功耗高，工作电压高，辐射强，并且还不能够在短时间内实现大规模的生产，极大程度的限制了液晶显示技术的发展，而薄膜晶体管，俗称TFT却正好相反。它对于工作条件有着非常温和的要求，并且其体积相对来说也是大为缩小。在薄膜晶体管在液晶显示中得到应用时，人们发现其工作亮度大，清晰度较高，因此，有必要对其进行更为深入的研究。
二、概述液晶显示技术
液晶显示技术，即是一种为了应对越来越多的动态视频播放的环境下应运而生的，和以往的显示技术相比，将液晶显示技术应用到大型的显示设备，甚至是一些便携式的小型设备中去，可以实现较好的响应度，能够在一定程度上满足人们对于播放的需求。在通信技术的不断推动下，液晶显示技术更是以一种前所未有的速度发展着。
基于TFT即薄膜晶体管的液晶显示技术在继承了传统的液晶显示技术的不足的同时，更是弥补了传统液晶显示技术存在的不足，能够实现高品质的动态图像的播放，并且其分辨率更是大为增加。因此，可以看出，基于TFT上的液晶显示技术拥有者一般的液晶显示技术所没有的发展空间。随着智能手机得到普及，TFT的液晶显示技术更是在很大程度上扩展了其生存空间。并且已经被应用到智能手机的内部驱动电路上，成为显示的主流技术。不仅如此，TFT的液晶显示技术不仅能够应用于手机的显示屏，还能够用于相机，MP3等多种电子设备的显示屏，具有极其广阔的发展前景。从驱动电路的原理上对于TFT液晶显示技术进行分析，可以发现这种驱动电路完全体现了电路集成化的思想，即将所有的控制电路包括液晶驱动电源的控制、电路，以及时序控制电路等控制电路集中到一块芯片上，体现了微型化的思想，减小了制造的成本，以及芯片所占用的面积，这种电压的制造工艺主要是，采用混合电压的制造工艺，能够在极短的时间内实现大规模的电信号的传递。
三、TFT液晶显示驱动电路的特点
TFT的液晶显示驱动电路有着以下几种明显的优势。
（1）实现了单片集成化
正如上面所说，TFT的液晶显示驱动电路过将时序控制电路以及液晶显示电路集中到一个芯片中去，使得电路更为简捷化，便于电路工作人员对其实现一定的修理及维护，因此，加强了电路在实际运行中的稳定性，使得电路实现更高效的工作。
（2）有利于编程的实现
编程技术指将外界的控制指令发个硬件，硬件按照相应指令开始工作。通过将不同的电路控制系统集中到一个芯片上，并且采用多级控制的曲线矫正方法，实现芯片能够在各种不同特点的液晶显示屏幕上得到应用。
（3）提高了驱动技术的应用范围
驱动是指用软件对硬件进行优化，发挥硬件的实际功效，让整个液晶显示器进行正常工作。通过在系统的工作电路中采用细化的工艺并且植入RAM，在一定程度上提高了系统的工作频率以及显示的质量，通过这种工艺的使用，扩大了驱动技术的应用范围，使得显示的画质更加的清晰。
四、对于电源的优化设计的研究
为了使得TFT的驱动电路能够更好地应用到显示设备中去，现在需要对于驱动电路的电源进行进一步研究，并且实现更低的能耗，以下将从几个主要方面来对于电源的优化设计进行研究，并且提出其具体的研究方向。
（1）分析驱动原理
对于电源的优化设计必须最终要回归到对于TFT电路的显示原理的研究上，只有对于组成电路的各种元器件的工作环境以及工作条件达到一定的熟悉程度，才能够对于电源的优化研究进行设计，进行电源优化设计所不可缺少的一步就是采用校正电路以及行列控制电路对于整体的电路工作结构进行建模，并且要在建模的后期，对于模型的工作效果进行预测，必要的时候可以通过一定的仿真系统进行验证的操作。
（2）对于控制信号进行处理
信号是液晶显示质量的内在因素，其强弱可以决定显示中的花屏、雪花，以及清晰度，所以加强对信号的控制，可以从传输方面提高画质质量。同时，信号会受到外界干扰，需要进行相应的控制和加强。在对于驱动电路的各个部件的功能进行了解的基础上，对于驱动电路的寄存器以及控制信号进行处理，保证系统的工作效率。
结语
随着人们生活水平的逐渐提高，人们对液晶显示的要求越来越高，并成为一种社会需求。液晶显示质量的提高主要依赖于两个方面，一方面是显示驱动电路，另一方面是显示电源。两者的有效优化，可以大幅提升液晶显示效果。本文通过对于TFT的液晶显示技术进行探讨，并且对于建立在其工作原理上的液晶显示驱动电路进行优化设计，能够在一定范围内提升显示画面质量。通过对于TFT的液晶显示的原理进行分析，提升了系统工作的稳定性，推动了液晶显示技术的发展。
参考文献
[1]杨静，吴乃陵.嵌入式操作系统应用研究[J].电子器件，2014（01）.
篇3
关键词：驱动控制；单片机；CPLD；压电陶瓷
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.055
1 引言
压电陶瓷式喷墨头具有可控制，精度高等优点，对于数字喷墨印刷系统喷印质量的提升以及打印速度的加快具有重要意义。压电式喷墨头喷出的墨滴大小以及喷射速度和均匀性都会对喷印质量产生影响，压电陶瓷形变的大小和频率是决定输出墨滴性能的主要影响因素，而驱动电源输出激励脉冲电压的大小决定了压电陶瓷片的形变量；激励脉冲的频率影响着陶瓷片的形变速度，因此驱动电源的性能决定了喷墨的质量。本文设计的是基于单片机和CPLD的压电喷墨头驱动电源系统，其中单片机和CPLD是核心处理芯片，基于DDS原理产生的数字可控低压脉冲激励波形，经集成放大模块放大后以驱动。
2 驱动电源的硬件设计
该系统以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机，Altera公司的MAX II系列的EPM240T100C5N CPLD芯片和基于DDS原理的波形生成电路为核心。图1是驱动电源控制系统结构框图。
在系统中，单片机作为主要控制器，基于DDS波形生成技术，由单片机和CPLD共同生成控制波形。单片机与计算机系统连接以实现数据通讯，CPLD和DAC在单片机控制下生成低压的激励脉冲，经过二阶有源低通滤波器滤波后，由PA84放大器将其脉冲放大，按照时序控制要求将高压脉冲传送到喷头接口芯片控制喷头工作。
2.1 STC89C52RC单片机和EPM240T100C5N CPLD
选用STC89C52RC单片机作为系统核心控制元件，其处理和存储能力强，运行速度快，可为控制系统提供良好的硬件平台。STC89C52RC单片机是基于8051的内核发展起来的，主要特性是加密性强不可解密；超强的抗干扰技术；功耗低；具有ISC在线编辑功能。
EPM240T100C5N CPLD芯片具有192个逻辑宏单元，可以满足我们的开发要求；每一个芯片都内置8Kb的Flash存储器，其中配置数据在存储器内部，可进行在线编辑，使得当整个硬件系统设计完成后，计算机还可以通过ISP接口对CPLD进行重新配置。
2.2 基于DDS原理的波形生成电路
DDS指的是直接数字频率合成技术。DDS具有超高频率的分辨率；可以根据不同的波形数据形成任意波形。基于DDS原理，使用CPLD进行电路设计的波形生成电路是驱动电源的核心。图2所示DDS的波形发生电路。由单片机向波形生成电路提供频率控制字K，通过在一定的范围内改变K的大小，进而改变脉冲频率的大小。CPLD模块生成地址累加器，通过频率控制字K的变化来改变地址。程序存储器ROM是用来储存波形数据的波形存储器，ROM中存储着波形的查找表，查找表中的对应地址随着K值的变化而变化，查找表将地址信息所对应的波形幅度信息传送到数模转换芯片，DAC就可以将CPLD所生成的波形数据转化成模拟波形，之后再经过滤波生成低压的激励脉冲。
3 系统硬件设计与实现
为了获取满足喷墨头工作要求的激励脉冲，需要设计完整的驱动电源硬件。驱动电源硬件系统包括单片机控制单元；波形生成单元；振幅控制单元；液晶显示单元；滤波单元；高压放大单元；串口转换单元；喷墨头的接口单元。前七个单元组合是为了实现振幅频率数字可控的高压激励脉冲的输出；最后一个单元可以完成数据信号与高压脉冲激励的匹配，处理有关于激励脉冲的电信号；喷墨头喷嘴的时序控制。单片机与计算机系统连接以实现数据通讯，主控电路由单片机控制CPLD和DAC生成低压的激励脉冲，低压脉冲经过二阶有源低通滤波器进行滤波后，由PA84放大器将其高压线性放大成高压脉冲，并送至喷头驱动芯片，由驱动芯片控制喷墨头的工作。
4 系统软件设计与仿真
驱动电源的软件设计包括在KeliuVison4中使用C语言对单片机的控制；在QuartusII环境中使用硬件描述语言VHDL对CPLD进行控制，以及使用Matlab软件对CPLD进行数字波形的仿真。
4.1 单片机C语言主程序
单片机程序包含在头文件#include中，其中包括了单片机的寄存器定义，引脚定义等功能。初始化程序void init（）包括变量和常量的幅值和初值定义；定时中断的初始化；串口初始化和液晶初始化。液晶显示函数void display（）是为了在LCD1602显示振幅和频率。主程序void main（）是函数的主体。定时中断函数是为了精准的定位。
4.2 基于VHDL语言的程序流程
图3为VHDL生成梯形波的程序图。在使能端有效时，程序执行。当需要的信号都有效时，累加器工作，累加器判断是否达到规定值M，如果达到，计数值清零，如果没有，则计数值加上步长K。之后ROM表根据累加器的值对应给出波形数据，并将其传送到寄存器中，在下一个数据到来时将数据输出到DAC。
4.3 使用Matlab软件对CPLD进行数字波形的仿真。
由于QuartusII进行功能仿真后形成的波形不易看出波形的形状，所以使用Matlab语言将仿真结果转换成Matlab中的波形曲线。利用QuartusII的表格文件（.tbl文件）仿真，即在功能仿真结束时，将波形文件另存为.tbl文件，然后再使用Matlab编写程序进行调用。
5 结束语
本文介绍了基于DDS原理，在单片机和CPLD的基础上的压电陶瓷喷墨头电压驱动电源系统，该设计方案开发周期短，硬件连接简单，可控行比较好，能够基本实现压电陶瓷喷墨头电源驱动。
参考文献：
[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]高宝彤.大幅面打印机接口与喷头驱动单元设计[D].西安：西安电子科技大学，2010.
[4]杜晓兰，吴宝明，王强.PA系列高压功率放大器在医学仪器设计和应用中须注意的几个问题[J].医疗卫生装备，2004（06）：83-84.
篇4
关键词:LED背光;DC-DC;脉宽调制;反馈
中图分类号:TN312+.8文献标识码:B
A Design of Wide Color Gamut Direct LED Backlight Driver Circuit
ZHANG Zhi-rui1, LIU Wei-dong1,2, QIAO Ming-sheng2
(1. Dept.of Electrical Engineering, Ocean University of China, Qingdao Shandong 266100, China; 2. Hisense Electric Co., Ltd., Qingdao Shandong 266071, China)
Abstract: This paper presents a wide color gamut LED backlight driver circuit, introduces the process of hardware design in detail, briefly shows the process how the FPGA control the LED driver.
Keywords: LED backlight; DC-DC; PWM; feedback
引言
LED背光源液晶电视以其特有的高性能获得越来越多地关注,目前市场上的LED背光源液晶电视大多以白光LED为主,对比CCFL背光电视,白光LED背光电视无论在色域、对比度还是安全、绿色环保方面都有其无法比拟的优势[1]。直下式背光模组的LED安装在背光模组底面,其出光可以高效率地耦合到液晶面板,在大尺寸LCD应用中能保证均匀的亮度分布。而以红、绿、蓝三色LED按一定比例构成白光时,虽然能够大幅改进液晶电视的颜色与亮度性能,但由于过高的价格和难以克服的色衰不一致问题,一直未得到长足的发展[2]。本文讨论以独特双色管芯白光LED光源作为液晶电视背光源,其采用三合一封装,由一个红色管芯和两个红色互补色管芯组成,实验证明其色域能达到NTSC(national television system committee)标准90%以上,但价格却远远低于RGB LED,且性能更加稳定。
相比普通白光LED背光源,本文讨论的大尺寸宽色域直下式LED背光源两倍于相同数量的白光LED通路数量,需要更多的驱动芯片以适应其需要,因此16通路的驱动芯片在性价比方面有很大优势。文中以16通路驱动芯片配合双路升、降压DC-DC控制芯片来实现双管芯LED背光控制,结构简单且控制方便。
1整体设计
整个背光驱动系统由DC-DC电路、LED驱动电路、反馈电路组成。FPGA对驱动芯片进行前端控制,设计中DC-DC为LED阵列提供稳定的电压,驱动芯片使LED阵列保持恒流,以达到LED灯串亮度的高度一致,并保证在整体电流不变的情况下,利用FPGA对输入图像信号进行亮度提取,产生对应占空比的PWM方波控制LED点亮或者熄灭,对LED进行亮度控制[3]。驱动电路的反馈电路能使输出电压根据每串灯电压的数值进行自适应调节,使其输出电压保持在最佳值,并保证驱动芯片的高效率。整体框图如图1所示。
2硬件结构设计
2.1电源驱动模块系统设计
本系统电源提供24V电压,由于双色管芯白光LED需要两个不同的电压驱动,因此DC-DC控制器的选择尤为重要,考虑到DC-DC控制器的简易性,选择双路DC-DC以实现升、降压输出,简化了电源模块(DC-DC)的设计,将24V电源转换成各个模块所需电源。由于双色管芯白光LED灯不同颜色芯片的前向压降和驱动电流不同,因此需要不同的驱动芯片进行驱动。
由于LED的光特性通常都描述为电流的函数,而不是电压的函数,而且Vf的微小变化会引起较大的If变化,从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,而且影响LED的可靠性、寿命和光衰,因此本设计中LED灯串采用恒流驱动。
驱动芯片整体电路主要分为电流调节电路和数字逻辑控制电路两部分,加上其它辅助电路实现完整的电路功能。电流调节电路主要用于通过外部调节电阻实现对输出电流大小的控制和调节,在保证LED灯可靠性与安全性的前提下,达到液晶电视背光模组的亮度需要。数字逻辑控制电路部分主要用于外部数据的接收、锁存以及使能控制功能,结合时间延迟电路,芯片内部集成8位PWM寄存器,实现对LED阵列256级亮度控制。
2.2DC-DC电路控制芯片的选择与特性
本方案设计的液晶电视背光模组,每个灯串有9颗LED串联组成,双色管芯白光LED灯由于各自的前向压降不同,经测试在各自不同的驱动电流下,每串分别需要18.7V、29.8V电压。双路输出DC-DC控制器原理图如图2所示。
整个系统输入电压为24V,综合考虑,选用ROHM9011转换芯片,该DC-DC控制器采用电感式开关结构,运用电流/电压双路反馈控制、PWM调制以及同步整流控制,电流模式PWM控制采用双闭环控制,提高了系统的瞬态响应速度,增强了系统的稳定性。同步整流技术采用功率NMOS管替代肖特基整流二极管,消除了二极管死区电压的功耗影响,可以提高芯片的工作效率[4],优化芯片的性能,满载效率达到90%以上。而且单颗芯片可以实现双路输出,以满足不同颜色芯片对电压的需求,简化了PCB布局,具有很高的集成度。表1为同步整流和之前非同步整流两种方式的效率比较,由数据可知,同步整流极大提高了系统的效率,对系统的功耗降低和系统的稳定有着积极意义。
2.3DC-DC控制器工作过程
2.3.1降压电路VR
当Q1导通时,在电感L3中感应出左“+”右“-”的感应电动势,续流二极管VD5关闭。LED的供电电压通过电感L3后,经过LED灯串,经驱动芯片内部MOSFET后接地,形成回路。当Q1关闭时,由于电感电流不能突变,在电感L3中感应出左“-”右“+”的感应电动势;Q2导通,电流经电感L3,Q2内部寄存二极管,LED灯串形成回路。输出电压由Q1的导通时间决定,二极管VD5的作用主要为防止芯片误操作,即当Q1关闭后Q2没有导通,从而引起Q2毁坏。
2.3.2升压电路VB
当Q3导通时,电流通过L2经Q3到地,电源对电感进行充电,在电感线圈未饱和之前电流线性增加,电能以磁能形式存储在电感线圈L2中。由于开关管导通,二极管承受反向电压,此时电容C2向LED灯串放电。当晶体管Q3关断时,由于线圈L2中的磁场将改变线圈L2两端的电压极性以保持电流不变,这样线圈L2磁能转化成的电压与电源串联,同时向电容C2、负载供电。L2电流是连续的,但流经二极管VD2的电流是脉动的,且由于C2的存在,LED灯串上仍具有稳定连续的负载电流。
本设计采用电流控制模式,它是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法,电流控制模式把变换器分成电流、电压两条控制环路。输出电压Vout经过反馈电路分压电阻R14、R15分压后送入误差放大器的反相输入端,而放大器的同相输入端为精密温度补偿基准电压VREF,两者之差被放大后与电感电流的采样信号相比较,决定是否关断开关管。DC-DC反馈电路是保证在输入电压发生变化或者负载变化的情况下使电路输出电压保持稳定。
2.4驱动芯片特性
本方案中驱动芯片选用MSL3162,共有16通道,内部每个通道亮度寄存器的长度是8位,每个通道可以通过PWM方式根据内部亮度寄存器的值进行256级亮度控制。另外,驱动电流的最大值可通过片外电阻设定,在4.5～5.5V的输入电压范围内,可实现对LED的恒流驱动,每通道最大驱动能力为100mA,可根据需要自由调节。电路拥有典型值为3%的各通道间的电流匹配精度,整个驱动电路相当于恒流源,可消除因温度和工艺引起的正向电压变化所导致的电流变化。MSL3162相比以往常用的8通道LED恒流驱动器,具有更强的多通道驱动能力、更优的输出电流调节精度以及更高的电流匹配精度,同时还拥有较小的芯片面积,有利于大尺寸直下式LED背光电视驱动设计。1MHz I2C接口用于数据传输和错误侦测,在串行总线上可最多带16个驱动芯片,其物理地址可通过AD1、AD0引脚进行硬件配置。实际应用原理图如图3所示。
本文LED驱动芯片电流通过一个连接在ILED管脚的外部电阻来调节。RSET管脚被内部调节到350mV,使得流出该管脚的电流IILED=0.35V/RILED,LED电流控制电路将流入LED管脚的电流ISTR调节为ISTR=6000×IILED=6000×0.35V/RILED,因此RILED= 2100/ISTR。本设计中,红色管芯需要20mA电流,红色互补色管芯需要40mA电流,由上述公式可知电阻R11、R4分别选择105kΩ和52.5kΩ。再通过输出电流反馈环路来调节PWM占空比,从而使负载LED的电流ISTR在稳态时等于设定值,从而实现了对输出电流的控制,以驱动不同管芯的LED负载。
2.5驱动芯片与DC-DC反馈连接方式
本文驱动芯片采用级联方式,第一颗驱动芯片的FBIN接地,其FBO与后一颗驱动芯片的FBIN相连,最后一颗驱动芯片的FBO与DC-DC控制器的分压电阻相连,输出将反馈引入外部DC-DC控制器,以此来控制输出电压,以减少加在驱动芯片的电压,提高了系统效率。具体的MSL3162级联方式和FBO与DC-DC分压电阻之间的连接方式如图4所示。
FBO信号非常敏感,因此在闲置不用的情况下,要接地而且要尽可能靠近GND,当FBIN/FBO信号穿过电路板时,应缩短走线长度,如有大电流信号应尽可能避开反馈信号或将反馈信号包地线,以屏蔽噪声信号。FBO输出反馈电流到外部DC-DC,但一旦MSL3162关断,FBO不仅不能为电源提供驱动电流,反而使DC-DC负载和输出电压增加,为防止这种情况发生,在本设计中将FBO与DC-DC控制器分压电阻之间接入肖特基二极管。
2.6各种控制信号
FPGA通过SCL、SDA、GSC、PHI接口控制驱动IC,从而控制LED阵列。SDA为串行数据输入/输出,SCL为时钟输入,GSC为FPGA输入到驱动芯片的基准频率,PHI为调光频率,该驱动芯片采用I2C协议与前端的FPGA进行通信。具体工作过程为:系统上电后,首先对MSL3162进行初始化,驱动芯片的E2PROM数据根据初始设定值自动写入相应的寄存器,包括输入/输出端口定义、时钟初始化以及定时器和中断的初始化设置,然后由FPGA将提取的亮度信号数据通过I2C接口送至MSL3162的内部寄存器。其中占空比数值分别写入寄存器PWM0至PWMF,PWM0至PWMF为8位寄存器,芯片内置计数器,当来一个GSC上升沿即计数一次,每次计数结束后即与寄存器PWM0至PWMF内部数据相比较,若计数器数据小于寄存器数据则保持低电平,计数器继续计数,直至计数器数据等于寄存器数据,则输出高电平,使LED灯串关断,此周期数据输出完毕后,PHI的电平上升,使整个驱动芯片复位,进入下一周期数据读取。FPGA通过写入寄存器的数值控制LED开启的脉宽,来实现对每串灯的亮度控制。
3结论
本文设计了一种宽色域、直下式LED背光源驱动电路,针对所选取的背光源特性,解决了驱动部分的电路设计,并在所开发的背光系统上实现了PWM调光。实验证明,该系统单通道电流精确可控,光学效果非常优异,极大提高了液晶电视的色域。在此基础上,如何在保证LED灯的可靠性、散热性与光均匀性的前提下,降低LED背光模组的厚度,并进一步完善LED动态背光控制算法成为下一步工作的重点,以使直下式LED背光液晶电视能在颜色表现力与超薄设计方面均有突出表现。
参考文献
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[2] 王大巍,王刚,李俊峰,刘敬伟. 薄膜晶体管液晶显示器件的制造、测试与技术发展[M]. 北京:机械工业出版社.
[3] Seyno Sluyterman. 动态扫描背光使LCD电视呈现活力[J]. 现代显示,2006,63:18-21.
篇5
Abstract: Through discussion and research on design features of the secondary school building in recent years in Dongguan area, the author hopes to explore a train of thought on campus architecture design which meets the need of secondary schools in Dongguan area, to solve the situation that education idea is suitable for education building under the new era, realizing the sustainable development of the campus, and promoting education buildings develop in a reasonable and sound way.
关键词: 中学校园;开放空间;岭南特色
Key words: secondary school campus;open space;characteristics of Lingnan
中图分类号:G63文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0200-01
1建筑空间的多样性
1.1 校园开放空间的设计特点众所周知,校园活力来源于各种交往活动,校园开放空间存在的目的就是为了承载这些活动。换言之,对开放空间的控制应从人的使用要求出发,考虑不同层次的交往活动的可能性,尽量满足使用者对公共与秘密的不同程度的需求。东莞近几年中学校园对开放空间的设计比较注重,有以下几个设计内容及重点(图1):
1.1.1 校园级开放空间这一层次的开放空间主要包括那些容纳全校多数师生进行交往活动的空间,如校园入口广场、中心广场、共享生态区等。这类开放空间都是校园的形象标志,控制重点是它的尺度、围合界面、不同的空间限定。校园入口广场历来是我们关注的重点,它是校园面对社会的第一个“窗口”,是功能性的,是要解决人流和车辆的集散,同时也是礼仪性的人们进入校园的一个暗示性的心理过渡空间。共享生态区从性质上说属于自然景区,尤其在工业化程度高的东莞,生态型和自然性更加重要,可以体现校园丰富的内涵,加上适宜的植物配置和水的处理方式,体现出岭南水乡的特点。
1.1.2 组团级开放空间组团级开发空间,顾名思义就是建筑群所合围形成的空间。它的尺度相对于校园级开放空间要小,适合于中小型集体活动。它的重点是合理进行功能分区,组织好交通流线。这种类型的空间联系各个建筑组团,交通性质较强,但同时也能为人们提供进行交往、休憩、思考等多种活动的场所。
1.1.3 内部级开放空间这是相对内向的开放空间,较为安静静止,主要分布于建筑周围,在体现细节设计的今天,它的处理也极其重要,例如建筑物入口庭院、建筑内庭院等。由于使用者对空间具有心理认同的势力范围,能令使用者感到归属感和占有感,在这样的空间里更容易发生明显的交往行为,能为使用者创造轻松、安静、适宜交流的空间环境。
1.2 架空层和连廊――地面步行系统和空中步行系统为提高效率,方便使用,在教学区、生活区往往设置不少架空层及空中连廊。因此架空层及空中步行系统日益成为校园规划设计中重要的一项,且具有一定特殊性。
东莞地区的中学一般首层都做成架空层,使之空气流通较好,也不会有首层教室光线不足及潮湿等问题。同时,架空层也是学生活动、交往的好地方,可以成为有趣的交往空间。连廊在空间形态上呈线形,导向性明确。适度引入的光线和宜人的尺度会让本来仅是单调线性导向的“通道”空间具有促进偶然交往的品质,这样的品质可以由墙报、休息椅、栏杆等设施来获得。同时,建筑间的连廊还是解决建筑空间转换的有效方法,也可成为建筑空间的趣味点所在。架空层及连廊作为地面步行系统和空中步行系统的重要元素,在东莞地区中学校园规划中的地位极其重要,设计者需要合理布置架空层及连廊,使之达到锦上添花的作用。
2建筑风格及细部处理
2.1 建筑风格总体而言,东莞近几年的中学校园设计呈现出中国古典风格与现代简约风格交融的设计思路。具体到东莞地区就是对岭南园林建筑设计加以提炼及发扬。岭南建筑非常注意通过庭院、天井等院落式的布局形成一种活动空间,达到庭院与山水的有机结合。东莞近几年的中学校园设计充分吸取了岭南地区的建筑特点,对岭南园林的精髓进行提炼,结合现代建筑设计理念,营造出具有相对自由开放、强烈水乡文化感染力的共享空间。近几年东莞地区的中学校园设计很好地体现了岭南园林通透、小巧、精致的设计精神,营造出舒适的广场及精致的中庭空间,同时水的运用大大提高了共享空间的环境质量,为校园的使用者提供出一个安静、精致、高雅的学习环境。
2.2 建筑细部处理所谓的“细部”应该是以小见大的地方,每个学校的细部处理有很多类型,但是每个细部是否做得“得当”,成为设计成功的关键因素。下面的图片为近几年东莞地区中学校园细部的处理手法,从中可以看到其细部处理的特色。
①岭南园林的通透空间与现代的灰空间处理(图2)。②岭南传统建筑元素和符号与现代建筑材料的结合(图3)。③岭南地区气候特点与细部处理(图4)。
不同的细部风格会呈现不同的建筑特点,设计出古典符号并不难,但更重要的是它的内涵,真正一个好的建筑不单是在乎它的形式如何,更主要的是它表现的思想,好的建筑也是有思想的,是会说话的,它体现一种文化的内涵。
3结语
本章通过对东莞地区近年来中学校园建筑设计特点的介绍,指出了东莞地区中学校园的建筑设计在各方面的特点,并阐述了其背后的设计理念,希望能对东莞地区中学校园设计的思路有所帮助。
参考文献:
[1]林玉莲,胡正凡.环境心理学.中国建筑工业出版社,2006,8,第二版.
篇6
关键词：山区；化工园；道路；设计；路基处理。
Abstract: Through the summary of the experience of planning, design and costruction of the road network project in the eastern chemical industrial park of Zibo city, this paper analyzes the design points of the road network planning, road flat, longitudinal design, subgrade treatment and pipeline design and coordination when construct a large-scale chemical industrial park in the mountainous area.
Key words: mountain area; chemical industrial park; road; design; subgrade treatment.
中图分类号：U212.1文献标识码：A
1概述
1.1项目背景
作为传统工矿城市，化学医药工业在淄博经济发展中发挥了重要作用。随着城市化进程加快，原本位于城郊的一些企业被围困在了市中心。企业生产过程中产生的污水、气味和噪音，对城区居民生活造成严重影响。
为着力打造生态、和谐、宜居的现代化区域中心城市，推动淄博化工产业布局结构的战略性调整，2009年初，淄博市委、市政府确定，对老城区内所属化工企业进行整体搬迁改造，利用三年左右的时间，基本完成淄博东部化工园区产业布局调整。园区定位于以医药原料药产品和精细化工产品为主的特色精细化工园区，园区的建设是市委市政府为深入贯彻落实科学发展观，加快推进产业结构调整做出的重大战略部署，是促进产业布局与城市建设、生态建设相和谐的一项重大的举措。
1.2工程概述
在市发改委的牵头下，市、区各相关部门及省内外专家深入调查研究，广泛听取意见，综合考虑各种因素，最终确定的园区搬迁新址距中心城区12公里，远离居民生活区，紧邻102省道和309国道，运输便利，发展空间广阔，不仅有利于搬迁企业长远发展，也能吸引新的关联企业入园。
园区建设以政府为主导、企业为主体的原则，化工园区的基础设施建设全部由政府承担，政府负责做好园区内水、电、路等“七通一平”，企业只负责自家厂区建设。新园区占地约10平方公里，而此园区一旦与东临规划面积42平方公里的齐鲁化工区联接成片，未来淄博东部化工区将超过南京、上海等石化强市的园区面积。一个现代化的大型化工园区展现在人们面前。
1.3自然与水文地质条件
拟建项目地处山东省中部、淄博市东部，位于山东半岛鲁北山地的北缘部位，地貌类型较为复杂，主要为低山丘陵及山前平原，上部覆盖第四系冲积、洪积物，主要由冲洪积成因的粘性土组成，基岩地层为奥陶系石灰岩。整个园区地形大致呈南、北高，中间部位低，地势起伏较大（区域内自然地形高差约120m），土层厚度变化较大，属山区地形。
2道路工程设计技术要点
由于本园区产业属性的特殊性，所处山区地理环境的复杂性，使得该区路网设计时既具有一般工业园区的交通特点，同时也具有山区道路的工程特点。区别于一般平原城区内工业园区路网规划设计的主次干道优化布局、路线平面选线比选、道路横断面规划设计等内容以外，主要设计要点体现以下几个方面。
2.1园区路网规划的竖向规划
路网竖向规划是整个园区路网规划设计中的重要部分，尤其对处在山区地形内的园区路网设计更显得尤为突出。没有一个科学合理完善的路网竖向规划，具体某条道路的合理纵断设计就无从谈起，相交道路竖向设计之间也不能较好协调，周边规划地块的竖向设计也不能达到最佳优化。可以说，路网竖向规划更是直接影响整个园区项目的工程建设投资和运行功能。
在山区地形下，路网竖向规划时需特别注意以下几个方面的问题：
（1）掌握清楚各道路沿线的地形地势、地质情况，纵断设计时尽可能地避免大的填方和挖方，尽可能地减小和平衡路线全段的土石方量，尽可能地避开特殊困难地质结构，得到较稳定的地基环境。
（2）注意相交道路纵断设计上的相互衔接，不要过分保全某条路线的线形从而忽略了与其相交的其他道路竖向条件，路网内各路线纵断条件应尽量协调互补。
（3）注意交叉口前后一段距离内的纵断坡度不要过大，尽量不要突破3%，主要交通干道路段纵坡不要超过5%，否则极不利于雨雪天气时机动车尤其是货运车辆的启动、制动及通行。
（4）要特别注意路线周边地块大环境内的平均自然高程及其规划高程，注意尽可能地与其协调顺接，路段局部可适当增加填（挖）方工程量，以减少周边用地场平时的土方量，最终有利整个园区开发建设。
（5）注意与管线专业对接，根据自然地形地势特点及管网布局规划设计，尽量与雨水排向统一协调充分利用道路纵坡设计，更加有利汇水和排水。
2.2路线平面设计
（1）条件允许时，应尽可能的采用较大半径，不能过分迁就地形条件而使用短而频繁的曲线。关于缓和曲线的取值长度确定，除了参考规范里数值，建议其与圆曲线的长度比例关系为1：1：1；至于其最大最小长度的规定，考虑小于3s车程时驾驶员反应不及，大于10s车程驾驶员需不断调整方向盘易造成疲劳心燥，故控制平曲线内缓和曲线长度在该路段设计车速的3s~10s车程之间。
（2）对于小半径曲线要合理设置内侧加宽车道以及合理确定超高值、超高缓和段。关于确定超高值i时，不要盲目选取规范要求的下限或上限，而应该根据具体路段实际运行车速、横向摩阻系数的关系来从分析抗滑移、抗倾覆方面验算、推算才更有针对性和实际意义。
（3）当开挖上边坡和加宽外侧路基两者工程量相差不多时，应尽可能选用开挖上边坡方案，防止因新老路基的不均匀沉降导致路面交界处产生纵向裂缝。
2.3路线纵断设计
（1）具体到某道路的纵断设计，在路网竖向规划阶段的原则仍需贯彻。
（2）要特别注意平、纵曲线的相互协调。条件困难达不到协调时，竟可能改善纵向的线形条件。
（3）要特别重视路线范围内的工程地质勘察，合理避让及有针对性的处理不良地质，可通过纵断高程设计，有针对性地控制道路路床部分的位置坐于某一深度范围（例如较稳定的原状土层内或原状基岩之上），已得到较为稳定或便于处理的地基环境，大大提高路基稳定性条件。
（4）注意避免出现长大坡直线，注意保证缓坡段的设计。
（5）要特别注意对已确定高程的桥涵、障碍物及重要构筑物高程控制顺接。
（6）注意结合雨、污水等重力流管线设计，合理设计路段的最低收水点和最高分水岭。
2.4路基设计
篇7
关键词 LED 驱动电源 LED灯 发展趋势
中图分类号：TM923 文献标识码：A
1 LED驱动电源定义
LED驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下，LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件（MOSfet）、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求，还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路，LED开路保护、过流保护等电路。
2 LED驱动电源研究现状
从LED驱动器供电可以将其分成DC/DC和AC/DC两类。DC/DC驱动器一般由电池、电瓶或稳压电源供电，主要用于便携式电子产品、矿灯、汽车等用电设备。AC/DC驱动器直接由市电供电，现阶段主要用于装饰，景观照明的LED灯。当前，DC/DC驱动器主要有两种设计方案：电容式电荷泵电路和电感式DC/DC电路。AC/DC驱动器有工频变压降压，电容降压，buck降压电路以及单片开关电路几个设计方案。
3 LED灯照明的优点
与现行照明设备比较，LED照明有众多突出优点。①发光效率高，耗能少，LED的光效预计可达到200lm/W以上，而且光的单色性好、光谱窄。在同样的照明效果下，LED的耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一。②使用寿命长，LED的使用寿命可以长达近十万小时，而白炽灯一般为1000～2000小时，荧光灯为6000～8000小时。③安全环保，LED为全固态发光体，耐震、耐冲击，而且发热量低，无热辐射，无污染。④启动时间短，LED的响应时间只有几十纳秒，因此适合用在一些需要快速响应的场合。⑤体积小，LED具有小型化、平面化、可设计性强的特点，可以使我们从传统的点、线光源局限中解放出来，实现照明的随意布置。
4 LED电源和驱动电路主要技术概况
4.1电压变换技术
电源是影响LED光源可靠性和适应性的一个重要组成部分，必须作重点考虑。目前我国的市电是220V的交流电，而LED光源属半导体光源，通常是用直流低电压供电，这就要求在这些灯具中或外部设置AC-DC转换电路，以适应LED电流驱动的特征。目前电源选择的途径有开关电源、高频电源、电容降压后整流电源等多种，根据电流稳定性，瞬态过冲以及安全性、可靠性的不同要求作不同选择。
4.2电源与驱动电路的寿命与成本
LED寿命方面，虽然单颗LED本身的寿命长达10万小时，但其应用时必须搭配电源转换电路，故LED照明器具整体寿命必须从光电整合应用加以考虑。但对照明用LED，为达到匹配要求，电源与驱动电路的寿命必须超过10万小时，使其不再成为LED照明系统的瓶颈因素。在考虑长寿命的同时又不能增加太多的成本，电源与驱动电路的寿命与成本的通常不宜超过照明系统总成本的三分之一，在LED照明灯具产品发展的初期，必须平衡好电源与驱动电路的寿命与成本的关系。
4.3驱动程序的可编程技术
LED用作光源的一个显著特点就是在低驱动电流条件下仍能维持其流明效率，同时对于R.G.B.多晶型混光而形成白光来说，通过开发一种针对LED的数字RGB混合控制系统，使用户能够在很大范围内对LED的亮度，颜色和色调进行任意调节，给人以一种全新的视觉享受。在城市景观亮化应用方面，LED光源可在微处理器控制下可以按不同模式加以变化，形成夜晚的多姿百态的动态效果，在这方面将体现LED相对于其它光源所具有的独特的竞争优势。
4.4电源与驱动电路的效率
LED电源与驱动电路，既要有一定的供LED所需的接近恒流的正向电流输出，又要有较高的转换效率，电光转化效率是led照明的一个重要因素，否则就会失去LED节能的优点，目前商业化的开关电源其效率约为80%左右，作为led照明用电源，其转换效率仍须进一步提升。
5 LED驱动电源发展趋势
LED由于在经济环保、寿命时间长、光电转化效率高等众多优点，今年来在各行各业的应用得以快速发展和研究，LED的驱动电源也成了最近的关注热点。但由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当，使得LED灯极易损坏。未来LED驱动电源的发展方向为先恒压，再线性恒流整合方式。
参考文献
[1] 蒋天堂.LED的特性及驱动电源的发展趋势[J].照明工程学报，2011，22（3）.
[2] 陈鹏.大功率全彩色LED驱动电路的研制[D].江西师范大学，2009.
篇8
关键词：关键词：屏蔽门；电源；UPS；蓄电池
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：
1.概况
地铁屏蔽门是一项集建筑、机械、材料、电子和信息等学科于一体的高科技产品，屏蔽门系统是将站台和列车运行区域隔开，通过控制系统控制其自动开启，可有效地减少空气对流造成的站台冷热气的流失，保障乘客进出车厢时的绝对安全，降低列车运行产生的噪音对车站的影响，为乘客提供舒适安全的候车环境，具有节能、安全、环保、美观等功能。根据专家测算,可以使空调设备的冷负荷减少35%以上,环控机房的建筑面积减少50%,空调电耗降低30%,现已广泛使于地铁站台。
2. 屏蔽门系统后备电源问题的引出
屏蔽门系统的正常运营与否直接关系到地铁运营的服务水平和乘客安全，要求在正常供电系统故障或车辆在区间阻塞或区间发生火灾时，屏蔽门系统必须能使处于地铁区间的司乘人员能顺利通过屏蔽门进入站台、站厅疏散到地面的安全区域，故屏蔽门系统的用电负荷可纳入特别重要负荷。根据《供配电系统设计规范》（GB50052-95）要求，对于特别重要负荷必须采用一级负荷供电，即输入电源应为两路相互独立的三相AC380V/50Hz电源，同时还需配备第三电源，故国内所有地铁工程的屏蔽门系统都配备了蓄电池作为第三电源。因此，在《地铁设计规范》（GB50157-2003）和《城市轨道交通站台屏蔽门》（CJ/T236-2006）中对后备电源都作了明确规定：
《地铁设计规范》规定：当屏蔽门的驱动装置采用电动时，其电源为一级负荷，且备用电源的容量，能使屏蔽门控制系统在1h内对每侧滑动门开/关操作5次。
《城市轨道交通站台屏蔽门》标准规定：备用？电源宜作为独立的一个系统进行配置，应采用一级负荷供电。驱动电源和控制电源应分别独立设置，驱动备用电源的储能应能满足30min内至少完成开/管滑动门的一次循环，控制备用电源储能至少应满足负载持续工作30min。
截至目前为止，国内各地铁工程屏蔽门系统后备电源容量的实际执行情况是，有的项目考虑1 h内对每侧滑动门开/关操作至少5次，有的项目采用30min内对每侧滑动门开/关操作至少3次。
由于UPS及其备用蓄电池在应急状态下使用频率极低，目前市场上有人提出取消后备电源以减少投资，持这一观点者认为：①屏蔽门系统的用电等级为1级负荷，即它与车辆、信号等同属最高级别的供电，理论上来说，屏蔽门的供电故障也意味车辆等的供电故障，出现此种情况时列车应已停运，因此屏蔽门的继续供电已无必要性。②从国外的以往工程项目经验来看，有的项目未采用UPS和蓄电池供电，对运营未产生任何影响，因此亦提出取消UPS及后备蓄电池方案。
3. 屏蔽门系统后备电源的既有设计方案与取消后备电源设计方案的比较
3.1 既有设计方案
在既有设计中，屏蔽门系统电源系统包括控制电源和驱动电源两种。两种电源设计方案如下：
1) 控制电源
由于控制电源为屏蔽门系统的控制主机、监视主机、接口继电器等提供电源，故其电源的重要性和稳定性要求较高。虽然各厂家依据其产品内部特点略有不同，但控制电源的供配电原理和涉及部件/内容基本相似。其中一种方案主要如下：
UPS输出220V，50HZ的纯净正弦交流电，经24V整流模块整流后输出DC24V控制电源为PSC柜内的继电器、监控主机等元器件供电。
UPS输出一路AC220V直接给PSC柜，在PSC柜内经过变压、整流和滤波后输出DC60V供与信号专业接口的电气回路（即与信号系统接口继电器）使用。在信号回路中，可通过调节滑动变阻器的阻值，使得当触点闭合时，继电器线圈上的电压在允许范围内。参见图2所示。
图2 屏蔽门系统与信号系统接口电路示意
由于UPS的特点是无论市电输入是否存在波动，输出总为稳定的AC220V电源，从而可保证与信号接口回路的DC60V/DC24V电源的稳定性，因此在屏蔽门系统控制电源供电回路中一般都采用了UPS。
同时由于设置一定容量的蓄电池，可保证在市电停电后的一段时间内监视主机仍可持续工作一段时间，从而完成内部数据的处理和存储工作，满足运营的需要。
2) 驱动电源
屏蔽门系统驱动电机均为直流电机，主要有DC48V、DC110V两种，其驱动电源部分的供电方式主要有两种：直流供电方式（即在设备室进行集中整流然后再分配到各门机的用电）或交流供电方式（即在每个门单元处进行分散整流）。具体采用哪种方案除个别项目明确要求以外，绝大部分项目主要取决于各屏蔽门系统供货商的技术优势而不同。在国内外主要的四家屏蔽门系统供应商中，英国Westinghouse习惯于采用交流供电方式，而法国Faiveley公司、瑞士KABA公司和日本Nabco公司则多采用直流供电方式。
①屏蔽门系统电源包括门机驱动电源和控制电源，分开配电。
②针对本工程每辆车5樘车门的特点，驱动电源的输出回路数至少为5路，即对应每节车厢五道车门的5樘滑动门分别采用不同的输出回路，以保证对应一节车厢的其中一个回路电源故障时，对应该车厢其余4个车门的滑动门能够正常工作；
③屏蔽门系统应配有UPS和蓄电池组作为备用电源。当事故停电时，由UPS和蓄电池组对屏蔽门系统供电。其容量应保证在事故停电时，能使屏蔽门控制系统在1h内对每侧滑动门开关操作至少5次。
在屏蔽门系统的供电中，UPS/蓄电池还同时作为整流器功能接入屏蔽门系统配电回路中，从而避免外电源波动对屏蔽门系统的影响。
采用此种方案，设备柜一般由4~5面组成，包括PSC柜+电源柜。如果配电柜（PDP）单独设置，则电源部分一般包括一个PDP+控制电源+驱动电源+蓄电池。如果PDP不单独设置，则电源部分的设备柜将由控制电源+驱动电源+蓄电池组成。其设备室大小要求宜为6m×4m，困难情况下不小于5.2m×3.2m（净）。
3.2 取消UPS和蓄电池的变更方案
仍分控制电源和驱动电源进行分析。
3) 控制电源
控制电源如取消UPS和蓄电池后，则直接进行整流和电源分配满足PSC、信号接口等的用电需求。
4) 驱动电源
驱动电源如取消蓄电池，则直接由外电源进行整流、分配后提供屏蔽门单元用电。
采用此种方案，设备柜一般由3~4个（最紧凑情况下2面，但电源柜可能比较拥挤）组成， 包括PSC柜+电源柜。如果配电柜（PDP）单独设置，则电源部分一般包括一个PDP+控制电源+驱动电源+蓄电池。如果PDP不单独设置，则电源部分的设备柜将由控制电源+驱动电源+蓄电池组成。其设备室大小要求宜为4m×4m，困难情况下不小于3.5m×3.2m（净）。
设置与取消UPS和蓄电池后的电源系统配电方案的比较参见图3所示。
设置UPS和蓄电池 取消UPS和蓄电池
图3 设置和取消UPS、蓄电池对照图
设置UPS和蓄电池的方案是目前国内屏蔽门系统项目普遍采用的。但是从图中也可看出，如果“交流输入”的供电质量（包括电源波动、供电可靠率等）能完全满足屏蔽门系统的需求，同时在双路外电源均停电后如果车站现场运营管理能跟上，则取消UPS和蓄电池从理论上来说也是可以的。
4. 取消UPS和蓄电池可能存在的问题分析探讨
4.1 如果控制电源取消UPS和蓄电池
如果控制电源取消UPS，即AC220V电源不从UPS取，而直接取自市电一级负荷，那么如果市电出现波动（超过一定允许范围），将直接影响信号（PSD－SIG）回路电压的稳定性，有可能使得相关继电器不能工作在允许的电压范围内，影响信号的稳定性。
如果控制电源取消UPS和蓄电池，则一旦市电停电，则监视主机立即停止工作，可能会丢失一定的数据，不利于后期运营管理。
另外屏蔽门的控制系统一般为一台工控机，如果突然断电有可能会造成其软件的损坏导致系统瘫痪。
4.2 如果取消UPS和蓄电池增加告警功能
虽然可以在设计中要求实现一路或两路外电源失电时配电盘具备告警功能，但是两路交流电源失电的情况下，即使有告警功能也对屏蔽门有比较大的影响。因为一个车站两路交流电源都失电时，严重的状况为本站降压变电所退出运行，整个车站（特别是地下站）处于应急照明状态，公共区照度只有正常照明的1/10，此时应疏散站内旅客；如果列车在区间阻塞（如牵引供电中断或火灾状况），势必要进行乘客疏散，乘客需通过屏蔽门进入站台，从而由车站疏散到地面，这种情况下需要及时打开屏蔽门，否则势必造成人员恐慌反而不能及时疏散乘客，恶劣情况下有可能造成严重后果。虽然屏蔽门具备手动解锁功能，但该功能应是在其它开门功能都失效的不得已的情况下才考虑使用。而且乘客在慌乱之下不一定能及时解锁开门疏散，同时站台值班人员也不一定能确保在任何情况下均可在站台侧解锁打开屏蔽门，因此可能影响安全疏散。
(1) 如果取消后备电源屏蔽门失电时全开启
如果取消屏蔽门后备电源，考虑在双路外电源都失效的情况下屏蔽门自动全部开启，我们认为存在安全隐患。因为在工程设置屏蔽门后，乘客已经适应了有屏蔽门的乘车方式，在此情况下屏蔽门关闭应属于安全状态，否则开启将是不安全的。这种状况的全开门功能与工程本身并未设置屏蔽门时的安全标准应有所不同。
因此，从上述分析，鉴于目前国内一级负荷供电不能完全满足屏蔽门系统的需要（影响供电可靠性的因素比较多，如元器件、各处供配电开关等均可能存在故障，而且国内地铁系统或多或少地发生过双路外电源停电而用后备电源的情况），因此在屏蔽门电源系统中取消UPS和蓄电池存在一定的风险，还是有必要存在的。
对于后备电源的容量可以根据运营需求等因素适当调整。如果必须考虑降低后备电源容量，可以根据运营的要求采取小容量的蓄电池。如从停电后控制电源可在1h内每侧滑动门开关操作5次减少为30min内可对每侧滑动门开关操作1次，保证停电后至少可保证整列门开启和关闭一次满足疏散后再关闭，除非人为手动开启。
5. 结论
综上所述，我们认为屏蔽门系统UPS和蓄电池能否取消主要取决于市电（一级负荷）的供电质量和可靠性以及停电故障时运营的应急处理措施和对故障的接受程度。也就是说在满足以下条件的情况下才可考虑取消UPS和后备电源：
(1) 电源波动情况能够满足屏蔽门控制系统的要求；
(2) 可靠性比较高，能避免两路电源均停电；
(3) 外电源停电后，运营部门能够加强车站现场的应急开门功能，即可提前将门打开，迎接区间疏散乘客。
但是根据国内地铁工程的实际应用情况，以及地铁外市政供电反馈情况，由于市电供电环节较多，外电源停电和电源波动有可能超过屏蔽门系统的要求都存在可能，故为确保屏蔽门系统安全可靠运行，应仍然保留UPS和蓄电池。
如果从降低投资和设备室发热量等因素考虑，可以考虑采用UPS配备小容量蓄电池作为屏蔽门电源系统的后备电源，在两路交流电源失电的情况下，系统能够实现屏蔽门可以开启和关闭至少一次满足疏散后再关闭的功能，以保证安全。
参考文献：
篇9
关键词 智能汽车竞赛；电源管理模块；电机驱动模块
中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0032-02
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨，鼓励创新的一项科技竞赛。以飞思卡尔半导体公司的微处理器为核心，通过自主设计传感器、电源管理模块、电机驱动模块和编写控制程序，制作一个能按照比赛规则自动识别赛道完成比赛的模型汽车。
硬件是智能车的基础，其影响着车模系统稳定性。基于此，本文主要提出一套电源管理模块、电机驱动模块的可行设计方案。
1 电源管理模块
根据调整管的工作状态，直流稳压电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压电源通过采样、反馈等方式来控制调整管的导通程度，其输出电压文波比较小、工作噪声小、反应速度快；调整管工作在放大状态，效率比较低，发热量大。在开关稳压电源中，开关管工作饱和或者截止状态，对应开、关两个状态；效率高，功耗小，存在比较严重的开关干扰。
电源管理模块为车模系统的各个模块供电，其供电稳定性是车模稳定运行的基础。在设计中，不仅要考虑各个模块的正常工作电压、电流，还要做好各个模块的隔离，减小模块之间的噪声干扰。总的来说，通过三端集成稳压芯片来给各个模块来供电。竞赛中，常用的电源有串联型线性稳压电源（LM2941、TPS系列等）和开关型稳压电源（LM2596、LM2575、AS1015等）两大类。
车模电源是7.2V2000mAh的镍镉可充电电池，其对车模的各个模块供电。系统的供电示意图如图1所示，7.2V电压给不同电压的模块供电，主要的模块电压有12V、5.5V、5V和3.3V。用电池给电机供电，将电源电压经升、降压再给其他模块供电。电机驱动芯片IR2104的供电电压为12V，S-D5舵机的供电电压为5.5V，线性CCD的供电电压为5V，单片机的供电电压为5V，调参模块等供电电压为5V和3.3V。
MC9S12XS128单片机是系统的控制中心，其工作的稳定性直接影响车模运行。为了减少其他模块对其干扰，采用低压差线性稳压电源供电。TPS7350具有过流、过压和电压反接保护电路，可以有效地保护单片机；最大输出电流500mA，大于单片机工作电流；稳压线度相对比较好。所以选用TPS7350对其单独供电。线性CCD工作条件电源电压为-0.3V-6V，考虑到单片机的AD采样转化精度和线性CCD推荐工作条件等原因，选其最佳工作电压5V。VDD最大连续电流为40mA，在比赛中一般需要用到2-4个线性CCD，最大电流一般不超过200mA。线性CCD是模拟传感器，其供电电源的波动将影响其性能， TPS7350稳压后电压波动较小，用其对线性CCD单独供电。
S-D5是数字舵机，工作电压4.5V-5.5V，正常工作电流200mA，堵转电流是800mA；工作电压在5.5V下，带有堵转保护功能。舵机在实时控制时存在滞后性，滞后时间的大小主要由舵机的响应时间和转向传动比决定。在转向传动比不变时，舵机的响应时间与供电电压有关；舵机的工作电压越高，响应越快，同时扭矩力越大。选择5.5V供电，既可提高舵机响应速度，又可以保护舵机。LM2941S是低压差线性稳压芯片，原理图如其输出电压，在输出电流时，。选用为，为，计算得。
常用的调参模块主要有蓝牙、SD卡、OLED显示屏和按键等。不同调参模块的电压不同，SD卡供电电压为3.3V，蓝牙、OLED显示屏可以接3.3V或者5V，按键一般接5V。测速模块一般供电5V。这些模块电流一般较小，可以根据PCB设计的需要调整各模块的电压分配。
2 电机驱动模块
在竞赛中，电机驱动的方式一般有两种方式：集成芯片、栅极驱动芯片和N沟道MOSFET。常用的集成驱动芯片有BTN7970、BTN7971等；常用的栅极驱动芯片有IR系列的IR2104、IR2184等；常用N沟道MOSFET型号多样。
集成驱动芯片在过流、短路、过温和欠压时，芯片自动关断输入。为了防止车模在运行过程中因为芯片保护而停止工作，在设计时要考虑过流保护、散热等情况并采取措施。而B型车模电机功率比较大，正常工作电流都要大于1A，在启动或者堵转的情况下，电流会更大，很容易造成驱动芯片发热；如若散热不好，会影响芯片正常工作，进而影响车模运行。所以采用半桥驱动芯片IR2104驱动4个LR7843型N沟道MOSFET H桥的方式来驱动电机。
首先了解一下H桥驱动原理，电机和4个N沟道MOSFET共同构成一个类似于字母H的驱动桥，如图4所示。当Q1、Q4导通时，直流电机中通过从左到右的电流；当Q2、Q3导通时，直流电机中通过从右到左的电流；流经电机电流方向的改变就可以实现电机的正反转。但是，在控制4个N沟道MOSFET导通时，同一桥臂的Q1和Q2、Q3和Q4不能同时导通，导通会造成源地的短路；在两次状态转换过程中可能出现瞬时短路，需要在转换时插入“死区”。在这里，采用一片栅极驱动芯片IR2104来驱动同一桥臂上下两个NMOS管导通。IR2104内部集成升压电路，一个自举二极管和―个自举电容便可完成自举升压。IR2104内部设置死区时间，存在于在每次状态转换时，可以保证同一桥臂上、下两管的状态相反。
NMOS管是电压驱动型器件，栅极电压高于源极电压即可实现NMOS的饱和导通。电压通断MOS管时，要比大10V以上，而且开通时必须工作在饱和导通状态。IR2104工作电压为10-20V，采用B0512S隔离电源升压模块来供电，IR2104输出达到15V左右，可以驱动NMOS管。NMOS管栅源极之间是容性结构，栅极回路存在寄生电感，合适的栅极电阻可以迅速衰减栅极回路在驱动芯片驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡。LR7843型N沟道MOSFET，。电机驱动模块设计电路图如图4。
3 结论
本文的电路方案经过测试，证明了其可行性与可靠性。在车模系统中，各个模块能稳定可靠地运行。
篇10
关键词：不间断交流电源；过流保护；SPWM
不间断交流电源[1]正常是用于在有交流输入时交流电供电，当交流电断开或者交流电不正常时用电池来供电。在电池馈电交流电供电时，开机后输出接的容性负载太大，则负载的瞬间启动电流就很大，电源检测到峰值电流关断后，输出恢复时间太长，从而会导致输出断电故障。
1 故障分析
造成输出断电故障原因是在负载在开机瞬间，内部的开关电源对滤波电容器充电会产生一个很大的浪涌电流，比系统正常工作电流大几倍乃至几十倍。因此电源会在负载上电瞬间出现断电问题。采用加大电源的输出功率余量和提高电源的过流保护措施可以解决这个问题。
2 系统设计
系统框图见图1：
将主控芯片产生SPWM脉冲[2]作为电源的控制信号，经功率驱动电路驱动和保护IGBT开关管，另外电流检测电路检测到过流信号，短时间关断SPWM脉冲信号，一旦没有过流信号，将立刻打开SPWM脉冲信号。
产生两路带死区的SPWM脉冲作为电源的控制信号，其幅值为3.3 V，经功率驱动电路放大后驱动IGBT开关管，驱动波形很平滑不会有共态导通的风险。当主控芯片检测到过流时快速关断IGBT，起到保护IGBT的作用；当无过流信号时，快速恢复控制信号，使得负载不会断电。
电源的主开关器件IGBT遇到短路和过流时，若不加保护或者保护不当，就会失效，其主要原因有：超过热极限、发生擎住效应和超过器件耐压三种。为了避免这三种失效的发生，必须对驱动电路采取适当的措施。通常采用的措施有软关断和降栅压两种。软关断是指过流和短路时，关断IGBT；降栅压是指在检测到器件过流时，马上降低栅压，但器件仍能维持导通，前者抗干扰能力差。一旦检测到故障就关断器件，很容易发生误动作，因而为增加保护电路的抗干扰能力，往往在得到故障信号与启动保护电路之间加一个固定延时，然而故障电流会在这固定延时内急剧上升，从而大大增加了故障时器件的功率损耗，同时故障电流的增加，还会使器件故障关断时的di/dt增大，它们之间的参数设计很难折中，因此软关断保护的驱动电路，在故障发生时，往往是保护电路启动了，但器件仍然损坏。后者，抗干扰能力强。将栅压后设定一个固定延时，若延时后故障信号依然存在，则关断器件。故障电流在这一个延时内将被限制在一个较小值。故障电流的限制，降低了故障时器件的功率损耗，延长了器件抗短路的时间，而且能够降低器件关断时的di/dt，对器件的保护十分有利，在延时中，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了电路的抗干扰能力。从上述的分析可以看出，降栅压是一种很好的IGBT故障保护方法，但在以往的降栅压电路中，往往只考虑了栅压与短路电流大小的关系，忽略了降栅压的速度。在实际过程中发现，降栅压的速度直接决定了故障电流下降的速率di/dt，控制di/dt，必须采用慢降栅压技术，以通过限制降栅压的速度来控制故障电流下降的速率di/dt，从而抑制器件的dv/dt和uc的峰值。
实现慢降栅压的具体电路选用新型IGBT驱动集成芯片作为驱动电路，芯片采用自举供电技术，驱动能力强，动态响应快，具有电源欠压及功率IGBT过流软关断功能，只需几个分立元件，就可直接驱动IGBT。模块过流时，通过Vce饱和压降检测电路，采用两步法软关断技术，有效抑制dv/dt，降低EMI。在系统中，两个驱动电路之间通过SY-FLT和FAULT/SD引脚连接组成“局域网”。该引脚具有输入输出功能。一旦有某一路发生故障，驱动芯片的故障管理系统立即同步封锁，同时向控制器送出报警信号。短路保护迅速有效，可大幅提高系统可靠性。当下管发生过流时，即下管的Vce探测点电压超过其7V门限值，SY-FLT由高变低，系统封锁驱动输出，启动软关断过程，经测量时间约9.6微秒，同时向单片机发出功率模块短路故障报警。软关断结束后，SY-FLT恢复高电平，同时在该路SY-FLT由高变低的下降沿，与此相连的另一路驱动芯片同时封锁输出，能够有效防止相间短路。另外驱动芯片有一个故障清除信号，当无过流信号时，可通过单片机快速恢复控制信号，使得负载不会因为短时间保护而断电。在带大的容性负载时输出电压只是降低了一些，不会导致输出断电故障。
3 结论
本文提出的慢降栅压技术和快速开关SPWM脉冲信号的方式对电源的主开关管进行双重保护，有效地抑制了不间断交流电源带容性负载易出现断电或损坏的问题，解决了输出断电故障。我们研发的产品使用此设计提高了质量，降低了维护成本，得到了用户的好评。
[参考文献]
