驱动电源设计范文10篇

1IGBT模块驱动电路的基本要求

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。

摘要：介绍了用IGBT作功率器件的中频逆变电源，对电路的工作原理进行了详尽的分析。

关键词：绝缘栅双极晶体管；中频逆变电源；驱动；正弦波脉宽调制

引言

400Hz中频电源在工业、国防、航海、航空等领域中应用非常广泛。目前在我国，400Hz中频供电系统大多为中频机组，体积大，噪音高，效率低，管理不便。我们研制了一台用绝缘栅双极晶体管（IGBT）做为主功率开关器件的400Hz正弦波中频逆变电源，它具有体积小，重量轻，噪音低，转换效率高，工作可靠，使用方便等优点，是中频机组的理想替代新产品。

IGBT是新一代复合型电力电子器件，它的控制级为绝缘栅控场效应晶体管，输出级为双极功率晶体管，因而它兼有两者的优点而克服了两者的缺点，如高的输入阻抗；高的开关频率；很小的驱动功率；通态压降小；电流密度大等。

图1

摘要：介绍LCD的控制驱动及基与MCU接口的特点；详细阐述嵌入式系统人机界面中各种常见LCD的控制驱动与MCU接口设计，以及一些基础LCD外围电路设计。关键词：LCDMCU接口控制驱动电路设计液晶显示，稳定可靠、成本低、功耗小、控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑，在嵌入式系统中作为人机界面获得了广泛的应用。近年来，国内许多厂商，如紫晶、冀雅、晶华、信利、蓬远等已经能够满足各种定制液晶显示的需求；很多著名半导体厂商，如Hitachi、SeikoEpson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相继推出了许多控制驱动器件。本文以现有的控制驱动器件和液晶显示器如何构成各种结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的嵌入式人机界面的设计进行综合阐述。1液晶显示及其控制驱动与接口概述液晶显示LCD（LiquidCrystalDisplay），是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化而遮蔽/通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。通常使用的LCD器件有TN型（TwistNematic，扭曲向列型液晶）、STN型（SuperTN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（ThinFilmTransistor，薄膜晶体管型液晶）。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增强，制作成本也随之增加。TN和STN型常用作单色LCD。STN型可以设计成单色多级灰度LCD和伪彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。TN和STN型LCD，不能做成大面积LCD，其颜色数在218种以下。218种颜色以下的称为伪色彩，218种及其以上颜色的称为真彩色。TFT型可以实现大面积LCD真彩显示，其像素点可以做成0.3mm左右。TFT-LCD技术日趋成熟，长期困扰的难题已获解决：视角达170°，亮度达500cd/m2(500尼特)，显示器尺寸达101.6cm(40in)，变化速度达60帧/s。

进行LCD设计主要是LCD的控制/驱动和外界的接口设计。控制主要是通过接口与外界通信、管理内/外显示RAM，控制驱动器，分配显示数据；驱动主要是根据控制器要求，驱动LCD进行显示。控制器还常含有内部ASCII字符库，或可外扩的大容量汉字库。小规模LCD设计，常选用一体化控制/驱动器；中大规模的LCD设计，常选用若干个控制器、驱动器，并外扩适当的显示RAM、自制字符RAM或ROM字库。控制与驱动器大多采用低压微功耗器件。与外界的接口主要用于LCD控制，通常是可连接单片机MCU的8/16位PPI并口或若干控制线的SPI串口。显示RAM除部分Samsung器件需用自刷新动态SDRAM外，大多公司器件都用静态SRAM。嵌入式人机界面中常用的LCD类型及其典型控制/驱动器件与接口如下：

段式LCD，如HT1621（控/驱）、128点显示、4线SPI接口；字符型LCD，如HD44780U（控/驱）、2行×8字符显示、4/8位PPI接口；单色点阵LCD，如SED1520（控/驱）、61段×16行点阵显示、8位PPI接口，又如T6863（控）+T6A39（列驱+T6A40（行驱）、640×64点双屏显示、8位PPI接口；

灰度点阵LCD，如HD66421（控/驱）、160×100点单色4级灰度显示、8位PPI接口；伪彩点阵LCD，如SSD1780（控/驱）、104RGB×80点显示、8位PPI或3/4线SPI接口；真彩色点阵LCD，如HD66772（控/源驱）+HD66774（栅驱）、176RGB×240点显示、8/9/16/18位PPI接口、6/16/18动画接口、同步串行接口；视频变换LCD，如HD66840（CRT-RGB→CD-RGB）、720×512点显示、单色/8级灰度/8级颜色/4位PPI接口。控制驱动器件的供电电路、驱动的偏压电路、背光电路、振荡电路等构成LCD控制驱动的基本电路。它是LCD显示的基础。

LCD与其控制驱动、接口、基本电路一起构成LCM（LiquidCrystalModule,LCD模块）。常规嵌入式系统设计，多使用现成的LCM做人机界面；现代嵌入式系统设计，常把LCD及其控制驱动器件、基本电路直接做入系统。本体考虑、既结构紧凑，又降低成本，并且有昨于减少功耗、实现产品小型化。控制LCD显示，常采用单片机MCU，通过LCD部分的PPI或SPI接口，按照LCD控制器的若干条的协议指令执行。MCU的LCD程序一般包括初始化程序、管理程序和数据传输程序。大多数LCD控制驱动器厂商都随器件提供有汇编或C语言的例程资料，十分方便程序编制。

2常见LCD的控制驱动与接口设计2.1段式LCD的控制驱动与接口设计段式LCD用于显示段形数字或固定形状的符号，广泛用作计数、计时、状态指示等。普遍使用的控制驱动器件是Holtek的HT1621，它内含与LCD显示点一一对应的显存、振荡电路，低压低功耗，4线串行MCU连接，8条控制/传输指令，可进行32段×4行=128点控制显示，显示对比度可外部调整，可编程选择偏压、占空比等驱动性能。HT1621控制驱动LCD及其MCU接口如图1所示。2．2字符型LCD的控制驱动与接口设计字符型LCD用于显示5×8等点阵字符，广泛用作工业测量仪表仪器。常用的控制驱动器件有：Hitachi的HD44780U、Novatek的NT3881D、Samsung的KS0066、Sunplus的SPLC78A01等。HD44780U使用最普遍。它内嵌与LCD显示点一一对应的显存SRAM、ASCII码等的字符库CGROM和自制字符存储器CGRAM，可显示1～行每行8个5～8点阵字符或相应规模的5×10点阵字符，其内振荡电路附加外部阻容RC可直接构成振荡器。HD44780U具有可直接连接68XXMCU的4/8位PPI接口，9条控制/传输指令，显示对比度可外部调整。HD44780U连接80XXMCU时有直接连接和间接连接两种方式：直接连接需外部逻辑变换接口控制信号，而无需特别操作程序；间接连接将控制信号接在MCU的I/O口上，需特别编制访问程序。HD44780U控制驱动LCD及其与80XXMCU的接口如图2所示。

摘要：低功耗MSP430单片机与传统的LSTTL、HCMOS和CMOS接口技术，特别阐述了3V器件具有5V容限的特点，介绍两种电平移位器。

关键词：单片机接口电路微机硬件

MSP430超低功耗微处理器是TI公司推出的一种新型单片机。它具有16位精简指令结构，内含12位快速ADC/SlopeADC,内含60K字节FLASHROM，2K字节RAM，片内资源丰富，有ADC、PWM、若干TIME、串行口、WATCHDOG、比较器、模拟信号，有多种省电模式，功耗特别小，一颗电池可工作10年。开发简单，仿真器价格低廉，不需昂贵的编程器。

MSP430其特点有：1.8V～3.6V低电压供电；高效16位RISCCPU可以确保任务的快速执行，缩短了工作时间，大多数指令可以在一个时钟周期里完成；6微秒的快速启动时间可以延长待机时间并使启动更加迅速，降低了电池的功耗。MSP430产品系列可以提供多种存储器选择，简化了各类应用中MSP430的设计；ESD保护，抗干扰力特强。与其它微控制器相比，带Flash的微控制器可以将功耗降低为原来1/5，既缩小了线路板空间又降低了系统成本。

MSP430具有如此多的优点，可以预测在今后会有广泛的应用。但是目前仍有许多5V电池的逻辑器件和数字器件在使用，因此在许多设计中3V（含3.3V）逻辑系统和5V逻辑系统共存，而且不同的电源电压在同一电路板中混用。随着更低电压标准的引进，不同电源电压逻辑器件间的接口问题会在很长一段时间内存在。本文讨论MSP430与单片机中最常用的LSTTL电路、CMOS电路及计算机HCMOS电路的3V和5V系统中逻辑器件间的接口方法。理解这些方法可避免不同电压的逻辑器件接口时出现问题，保证所设计的电路数据传输的可靠性。

1逻辑电平不同，接口时出现的问题

摘要：气体放电机理的研究是很多物理领域研究的基础，放电电源是气体放电的关键设备。针对气体放电时复杂的工况和其特殊的负阻特性，提出并研制了一种以CPLD和PLC结合控制的放电电源。对电源主功率电路、数字控制系统及驱动电路的工作原理和设计理念作了详细的阐述。实验结果与实际的使用均表明，本系统在气体放电过程中电源工作稳定且有良好的恒流特性，对核聚变科学研究电弧等离子体具有典型的应用价值。

关键词：气体放电；电弧等离子体；负阻特性；恒流特性

1概述

飞行器在高速飞入太空时，在其周围会形成一种极其复杂的等离子鞘套，鞘套厚度约为10cm左右，该鞘套会吸收或者反射电磁波，从而造成飞行器与外界的通信信号衰减甚至中断，即黑障效应。所以产生等离子体研究这种现象非常有意义。此外，电弧等离子体因具有温度高（达30000K）[1]、能流密度大和良好的控制性等特点，现已在节能、减排、增效、环保等多领域备受青睐[2]。目前，工业发达的国家已将等离子体技术应用在工业固废处理、切割、焊接、冶炼及点火等众多领域[3]，国内也正在推广使用。要实现等离子体技术的全面推广，具有高可靠性和优良控制性能的大功率等离子体激励电源是其关键。在工业生产中，获取等离子的方式虽然有很多种，但是归结起来主要有3种[4]：即热电离、光辐射电离和放电电离，放电电离有时称场致电离，但在航空航天领域一般采用放电电离的方式来获取稳定的等离子体。根据电源-电弧理论以及等离子体在实际工况的应用情况，电弧等离子体负载呈一种负阻特性，要保证其能量可持续保持在几百千瓦或几兆瓦，放电电源需长时间工作在高压大电流状态。一般保持3mm左右的等离子体流，起弧电压约5kV，电流约1A；维持电压约300V，电流约160A，且需要在其范围内可连续可调。放电电源主功率电路采用了三相桥式全控整流电路，利用晶闸管较大的单管容量和较强的抗浪涌能力来满足电弧等离子体对放电电源这种苛刻的供电要求，并采用运算速度快、抗干扰能力强的数字控制系统对其进行控制，提高了放电电源的可靠性和灵活性。

2放电原理及系统构成

从电弧等离子体工作原理来分析，交流激励和直流激励均可使放电电极之间的气体被击穿[5]，发生放电现象。交流激励一般采用工频变压器直接升压后将其气体击穿，但因存在体积大、消耗铁铜金属材料较多、对电网冲击厉害且功率因数极低而很少被采用。随着新电磁材料和新控制理论的不断出现并应用在开关电源中，以及与电力电子技术相关的其他学科不断改进和飞速发展，直流激励一般采用开关电源的方式获取直流电，但是由于开关电源在逆变环节所使用的开关器件大多为IGBT或MOSFET，因其单管容量较小，所以在大功率放电电源中只能采用开关器件串并联的方式工作，由于所选用开关器件的参数和静态特性不可能完全一致，实际使用时必须对其进行串联均压和并联均流的措施来弥补这种不足，不仅使电源系统复杂化而且因环节较多使系统的可靠性也大大地降低。基于现有等离子体激励电源的不足，设计了一种额定输出电压为500V，额定输出电流为300A的放电电源，主功率电路拓扑结构为三相全控整流桥，主电路原理图如图1所示。主电路主要内容涉及进线交流接触器、工频整流变压器、三相整流桥电路、RC吸收电路和低通LC滤波电路。工作原理为：当主电路上电且接收到外部控制面板的合闸信号时，进线侧的交流接触器触点吸收，主电路通电。工作时每个周期整流桥晶闸管器件均按照VT1、VT2→VT2、VT3→VT3、VT4→VT4、VT5→VT5、VT6→VT6、VT1的导通规律工作，每个晶闸管在一个工作周期内都导通120°。2．1整流桥输入线电压。（1-1）2．2整流臂晶。闸管平均通态电流（1-2）电力电子器件抗电流浪涌能力都较差，晶闸管也不例外，在其开关瞬间或过载工作时，会流过大于器件额定值的工作电流，器件极易因管芯温度迅速升高而烧坏，且过电流是电力电子电路最容易发生且最容易损坏器件的主要原因之一；同时电力电子器件对电压也是十分敏感，一旦外加电压超过器件最大额定电压时，器件会立即被损坏，而过电压在实际工作时经常发生，如激励电源进线交流接触器分/合闸、晶闸管换相和关断以及雷电均会引起过电压，所以为了确保电路可以安全可靠的工作，在工程实际中，选取管子额定电压和电流时一般都会考虑2~3倍的安全裕量[6]。此外，由于等离子体激励电源对效率的要求较高，如果选择容量较小的晶闸管让其在接近管子额定值时长期工作，不仅会缩短器件的寿命，且工作效率也较低。通过以上计算和分析，最终选择了中国中车集团公司生产的扁平式晶闸管，型号为：Y38KPJ，该晶闸管通态平均电流，IT（AV）=100（A），反向重复峰值电压VRRM=3000（V），dv/dt=1000V/μs，di/dt=100A/μs，断态漏电流范围为34~39mA。2．3RC吸收电路。激励电源整流桥晶闸管采用了RC吸收电路对其进行过电压保护，缓冲电路直接并联在其每个晶闸管的阴阳极之间，既能对整流臂晶闸管瞬态过电压吸收，又可抑制开关管在导通时正向电压上升率，RC参数计算如下：（1-3）（1-4）（1-5）式中：CS—整流桥RC吸收电路电容（μF）IT（AV）—阀侧器件额定正向平均电流（A）RS—整流桥RC吸收电路电阻（Ω）PRS—RC吸收电路功率损耗（W）f—电源频率（Hz）UARM—臂反向工作峰值电压（V）ns—每个整流臂串联晶闸管个数换相吸收电阻R01-R06最终选择了30W/10欧姆线绕电阻，换相吸收电容C01-C06为0.5μF/750V的CBB电容。

本文探讨了聚合物正温度系数(PPTC)器件如何在汽车应用(包括电机驱动、控制装置以及IDB-1394网络等)中实现各种保护功能，如电源保护、输入/输出接口的保护、过热保护、过电流保护等。

PPTC器件技术已广泛应用于便携式电器、手机、计算机和远程通信设备的过流和过热电路保护设计中。汽车电子技术委员会推出的有关无源部件的新标准，推动了PPTC电路保护技术在汽车工业中的应用，主要针对电子电路和机动附件，如电动车窗、电动座椅、天窗控制和远程信息处理装置，旨在降低成本及提高可靠性和功能性。

电机驱动和控制装置要经受某些严酷的工作环境，而且要求能够连续和可靠地运行。现场的故障是无法避免的，选择正确的电路保护策略将有助于确保产品的可靠性，并将制造商和客户的维修成本控制在最低。采用泰科电子公司Raychem电路保护部提供的PolySwitchPPTC可复位电路保护器件，开发出更为稳固和可靠的产品，在电机的驱动和控制系统中能对某些常见的故障提供保护。

PPTC器件的小巧外形有助于节省宝贵的电路板空间，由于其具备自复式功能，因此可以允许布置在用户无法接触到的位置，这与传统保险丝需要布置在用户能够方便更换的位置相比具有明显的差异。由于PPTC器件是固态器件，因此还能够耐受机械冲击和振动，可为各种不同的应用场合提供可靠的电路保护。

电源保护

PolySwitch

1信号处理电路设计工作

信号处理电路本身也存在于低电压手持心电的前置信号放大结构中，其主要为手持心电的电极拾取饰件发出的信号进行接受以及处理和分辨等工作，同时有效的对心脏跳动的信号进行增益，对相关杂乱信号进行降噪处理。具体来讲，信号处理电路首先需要针对自身的抗极化电压进行设计，保证抗极化电压能够有效满足信号放大的要求，保证信号处理电路能够在满足信号增益的过程中满足低电压手持心电的正常工作情况，其具体的抗极化电压以及电路设置的增益情况应该根据实际情况进行选择和调整。一般抗极化电压设置为500mV；其次信号处理电路的设计需要保证电路的频率不会对心脏跳动信号的频率采集工作造成一定的影响，具有相应的杂频降噪功能，使用输入缓冲电路中的高精度运算放大器就能够有效的完成这一工作。同时注意好信号处理电路的失调电压设置工作，保证失调电压不会出现饱和情况，常规下信号处理电路的失调电压设置的最大线路为0.55mV。

2右腿驱动电路设计工作

右腿驱动电路的作用更多的是在低电压手持心电的运转过程中消除手持心电自身工作频率对心脏频率信号采集工作的干扰，使低电压手持心电在运转过程中能够提供更小的电能消耗以及拥有更小的输出摆幅。具体来讲，右腿驱动电路的设计应该保证手持心电电压最大的输出范围部队对手持心电的功能发挥造成影响，保证其在60uA的静态工作电流下仍然能够有效的发挥手持心电的具体功能作用。

3起搏脉冲检测电路设计工作

起搏脉冲检测电路的功能主要是对低电压手持心电中起搏脉冲信号的收集以及检测再到最终与A/D转换器的信号交换工作提供相应的电能，因此起搏脉冲检测电路的设计工作对于低电压手持心电的具体工作没有较大影响，只要注意到发挥其降低手持心电的功率消耗以及电能成本的优点就行。

摘要：飞利浦公司采用EZ-HVSOI工艺制造的全桥驱动器UBA2032T/TS可用于驱动任何一类负载，尤其适合于驱动HID灯。文中介绍了UBA2032T/TS的功能特点，给出了它的典型应用电路。

关键词：全桥驱动器；高压IC；UBA2032T/TS；HID灯驱动电路

1概述

飞利浦公司推出的UBA2032高压单片IC是采用EZ－HVSO1工艺制造的一种高压全桥驱动器。UBA2032在全桥拓扑中通过外部MOSFET可以驱动任何一种负载，尤其适用于驱动高强度的放电HID灯如高压钠灯和金卤灯换向器等commutator。UBA2032的主要特点如下：

●内置自举二极管和高压电平移位器；

●桥路电压最高可达550V，并可直接从IC的HV脚输入高压，以为内部电路产生低工作电压，而无需附加低压电源；

摘要：介绍一种具有数据传输速度快、支持热插拔和充电方便等特点的USB接口电子巡更系统；阐述电子巡更系统硬件电路及工作原野，并介绍该系统的软件组成及流程图。

关键词：电子巡更系统信息钮扣USB接口设备驱动程序

电子巡更系统是智能楼宇中保安系统的一个子系统。保安巡更时，需按指定的路线和时间，依次以达各个巡更点进行巡更。在此系统中，各巡更点设有信息钮扣，保安用巡更机读取信息钮及当前时间。巡更完毕后，将巡更机交至安保中心，使之与计算机的USB接口相连，将存储在巡更机中的巡更数据输入计算机。所以，通过它可以了解保安的巡更情况，有效地管理和督促保安的工作。

1996年，Intel、Microsoft、IBM等七家公司共同推出USB1.0通用串行接口标准，随后带USB接口的产品陆续出现。USB接口具有速度快、支持热插拔和即插即用、易扩展、可提供总线供电等优点。

基于USB接口的诸多优点和本设计中巡更机的特点，我们在设计巡更系统时，采用了USB接口。该电子巡更系统具有使用方便、数据传输速度快、易扩展、充电方便、功耗低、性价比高等优点，有效地解决了传统巡更机的不足。

图1巡更机硬件原理框图

摘要：SP3223E／3243E是SIPEX公司生产的RS-232收发器接口芯片。该器件内部含有一个高效电荷泵，可在单＋3.0V～＋5.5V电源下产生±5.5V的RS－232电平，并支持EIA／TIA－232和ITU－TV.28／V.24通信协议，因而可用于笔记本电脑等便携式设备。文章分析了SP3223E／3243E的结构原理和主要特点，给出了它的典型应用电路。

关键词：电荷泵；自动上线；驱动器；收发器

1概述

SP3223E／3243E是SIPEX公司生产的RS－232收发器，它支持EIA／TIA－232和ITU－TV．28／V．24通信协议，适用于便携式设备使用（如笔记本电脑及PDA）。SP3223E／3243E内有一个高效电荷泵，可在单＋3．0V～＋5．5V电源下产生±5．5V的RS－232电平，该技术已申请了美国专利（专利号为U．S．－－5306954）。满负载时，SP3223E／3243E器件可工作于235kbps的数据传输率。3．3V时仅需0．1μF的电容。SP3223E是一个双驱动器／双接收器芯片，SP3243E则是一个三驱动器／五接收器芯片，是笔记本电脑或PDA的理想器件。SP3243E包含一个总是处于激活状态的补充接收器，可在关断状态下监控外设（如调制解调器）。由于具有自动上线特性，因此，当其与一个相关外设之间接上RS－232电缆并处于工作状态下时，设备会自动醒来。否则，如果电流不足1mA，设备会自动关断。

SP3243E包含一个补充接收器，当电源断开时，该接收器可保护UART或串行控制器芯片。SP3223E和SP3243E是敏感电源设计的理想选择。SP3223E和SP3243E的自动上线电路减少了电源电流降到1mA以下的可能性。在大多数便携式应用场合，RS－232电缆可被断开或是将外设关闭。在上述情况下，其内部的电荷泵和驱动器也会被关闭。否则系统会自动上线工作。这样，设计人员就可在不改变主要设计的情况下节省电源损耗。

SP3223E／3243E的主要特点如下：