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西門子6ES7541-1AD00-0AB0經(jīng)銷商

上海騰樺電氣設備有限公司，成立于2018年3月，注冊資金500萬，是一家從事技術(shù)設備銷售的公司。主要從事工業(yè)自動化產(chǎn)品銷售和系統(tǒng)集成的高新技術(shù)企業(yè)
長期與德國SIMATIC（西門子）.瑞士ABB.美國羅克韋爾（AB).法國施耐德.美國霍尼韋爾.美國艾默生合作。
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LED顯示屏用電源的設計
林建偉，李震
西安普聲電信有限責任公司，陜西西安710043
1引言
   LED顯示屏是一種迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,已被廣泛應用于車站、賓館、銀行、醫(yī)院等公共場合。顯示屏電源是其重要組成部分，主要用來給顯示屏發(fā)光二極管提供必要的工作電流，保證屏體正常顯示。為簡單起見，通常采用由一小功率電源帶3到4個顯示驅(qū)動板的供電方案。這樣,一個較大面積的顯示屏需要配接許多電源模塊，例如一個2m×1.5m的屏體，就需要提供24個5V/20A的模塊電源。該設計存在以下的缺點。
   1）接線復雜每一個電源均需單獨地配置交流輸入線、直流輸出線。
   2）電源冗余度差在大多數(shù)情況下，屏體顯示內(nèi)容為文字、動畫、圖片，每個顯示驅(qū)動板消耗的電流不一樣，可能某些電源模塊過載，而另一些模塊空載。此外，若某一電源失效，會造成屏體的一部分黑屏。
   3）電源過載能力差，利用率低屏體在工作時消耗的電流隨畫面的內(nèi)容、顏色、亮度而變化，大部分時間電流較小，而大面積高亮度的畫面雖消耗電流大，但持續(xù)時間短?？紤]到LED是恒流驅(qū)動的，只要驅(qū)動板可正常工作，供電電壓可以降低一些。電源最好有下拖形狀的限流特性，而不是通常的較陡峭形狀的限流特性，以保證有較好的過載能力、較高的利用率。
   考慮到以上各點，提出新的供電方案如下：
   1）集中供電，采用n＋1冗余方案。
   2）電源模塊設計適當?shù)妮敵鲭娏?，模塊可均流。保證屏體裝配工藝易實現(xiàn)n＋1冗余。
   3）電源模塊有下拖形狀的限流特性以保證有較好的過載能力、較高的利用率。
   4）電源模塊有扁平的外形，自然散熱，易于在屏體上安裝，并利用屏體散熱。
   5）電源模塊帶APFC，減小對電網(wǎng)的干擾，適應電網(wǎng)的波動。

2電路設計
   采用集中供電方案可避免分散供電的缺點，但要求電源的可靠性更高，否則電源一旦失效會造成整屏的黑屏，而不是部分黑屏。提高電源可靠性的最積極的辦法為提高變換效率，減少發(fā)熱量，同時選用可靠性高的線路與器件。
2．1AC/DC電路設計
   傳統(tǒng)的AC/DC全波整流電路采用的是整流＋電容濾波電路。這種電路是一種非線性器件和儲能元件的組合，輸入交流電壓的波形是正弦的，但輸入電流的波形發(fā)生了嚴重的畸變，呈脈沖狀。由此產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)有危害作用，使電源輸入功率因素下降。在本設計中整流電路部分采用有源功率因數(shù)校正電路(APFC),避免了上述缺點。其電路如圖1所示。

   與典型PFC主電路不同的是此電路選用了無損吸收緩沖網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡降低了開關管的開關損耗,提高了其穩(wěn)定性,增強了其使用壽命。它利用一組無源元件,使開關管實現(xiàn)了零電流開通和零電壓關斷，提高了電源的工作效率,且相對于其它諧振軟開關電路，降低了生產(chǎn)成本。
   下面通過分析PFC主開關Q的工作過程來說明此無損吸收緩沖網(wǎng)絡的工作原理。
   1）Q導通時，因為電感 L2中電流不能突變，且C2、C1電壓不能突變，Q中的的電流從零開始增加,緩慢上升。通過 D4的電流iD4漸減。Q實現(xiàn)零電流開通，導通的損耗較小。
   2）當電流iD4減少為零時，D4進入反向恢復狀態(tài)，通過電感 L2的電流iL2=iL1＋irD4。D4反向電流irD4的變化率受到電感 L2的控制，反向恢復損耗降低。
   3）主電感L2中電流緩慢增加，Q上的電壓 uQ下降。電容C2通過D2、C1、L2、Q放電 ,C2上的電壓uC2下降。
   4）當uC2下降為零時,C2中的能量完全轉(zhuǎn)向 C1、L2。L2中的電流飽和不變，uQ下降變?yōu)榱悖琎完成零電流開通過程。
   5）Q保持開通狀態(tài),與普通PFC電路的開關管狀態(tài)相同。
   6）Q關斷時，L2中的電流 iL2通過D1流向C2，C2從零開始充電，Q實現(xiàn)零電壓關斷，關斷損耗較小。二極管 D2、D3使uC2最終鉗位在輸出電壓VL。
   7）L2在導通時存儲的能量通過 D1、D2流向C1，L2逐漸復位。當 L2復位后，C1中的能量通過D3輸出。
   8）當C1兩端電壓變?yōu)榱銜r， D4正向?qū)?。Q完成零電壓關斷過程。

   9）Q保持關斷狀態(tài)直到開始進入新的開關循環(huán)過程。
   Q的開關波形如圖2所示;Q的實測導通時間和關斷時間如圖3所示。（電源負載22A）
   從以上分析可知此無損吸收網(wǎng)絡具有以下幾個特點。
   1）Q的最大工作電壓等于輸出電壓 VL。
   2）PFC電路的輸出二極管D4的耐壓是 VL與電感L2的反向電壓之和。
   3）Q中的電流上升率，即Q的開通損耗決定于電感 L2兩端電壓和L2的電感量。
   4）Q兩端的電壓上升率，即Q的關斷損耗決定于流過電容 C2的電流和C2的容量。
   5）由于開關動作引起的存儲在 L2和C2中的能量最終都輸出給了負載，保證了轉(zhuǎn)換器的工作效率。
2．2DC/DC主電路設計
   DC/DC主電路采用單端雙正激電路。單端雙正激電路相對于其它拓撲電路結(jié)構(gòu)，開關管承受電壓低，在控制電路設計中不必擔心共態(tài)導通問題，也不會因電路不對稱發(fā)生高頻變壓器單向偏磁，即不存在變壓器飽和問題，是一種可靠性較高的電路?？紤]到整機的高度不超過60mm，以及變壓器工藝、安裝、散熱的要求，DC/DC變換采用雙變壓器、雙輸出電感結(jié)構(gòu)。變壓器原邊并聯(lián)，副邊各自用一個輸出電感，如圖4所示。
   該電路的無損吸收網(wǎng)絡不同于AC/DC部分電路所采用的無損吸收網(wǎng)絡。它僅使開關管完成了零電壓關斷過程。以下以開關 Q2為例（Q1與Q2變化狀態(tài)相同），簡述該網(wǎng)絡的工作原理。