1 前言
由于LED戶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(duì)開關(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外全彩屏的專用開關(guān)電源,。
2 戶外LED顯示屏開關(guān)電源的特性
用于LED戶外全彩顯示屏的電源應(yīng)具有以下特性,。
1）在一定條件下保持LED象素被恒流驅(qū)動(dòng)由顯示屏負(fù)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(fù)載變化引起的電壓變化由開關(guān)電源來調(diào)整，即負(fù)載小時(shí),，輸出電壓低,；負(fù)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(qū)動(dòng)電流恒定,。
2）補(bǔ)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(shù)各不相同。在正常工作溫度范圍內(nèi),，VF的變化可達(dá)20%,。在恒壓驅(qū)動(dòng)下，VF下降會(huì)導(dǎo)致LED電流上升,，引起整體溫度上升,。在這種反饋過程中，LED的工作狀況將越來越惡化，嚴(yán)重地影響到戶外屏的質(zhì)量和壽命,。因此要求戶外屏的開關(guān)電源具有溫度補(bǔ)償功能,，確保LED驅(qū)動(dòng)電流不隨溫度升高而上升。
簡(jiǎn)單的溫度補(bǔ)償方法是在開關(guān)電源中,，接入溫度變化率接近LEDVF的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,，并引入開關(guān)電源PWM芯片比較基準(zhǔn)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(duì)每種溫度變化率都有獨(dú)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(shù)字信號(hào)控制的數(shù)控開關(guān)電源,。根據(jù)各種LED的溫漂曲線,，將不同溫度下需提供給LED的驅(qū)動(dòng)電壓制成表，貯存在單片機(jī)中,，以供查詢,。按照溫度傳感器單片機(jī)測(cè)得的溫度查表，就可得到相應(yīng)的數(shù)控開關(guān)電源的輸出電壓,。
3）通過調(diào)節(jié)開關(guān)電源的電壓來控制顯示屏亮度為了充分利用全彩屏控制系統(tǒng)中有限的資源,，要求開關(guān)電源能通過調(diào)節(jié)輸出電壓對(duì)全彩屏的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于室外光照變化大,，需要根據(jù)不同的氣候和時(shí)段,，預(yù)先將與全彩屏亮度對(duì)應(yīng)的電壓值制成表，貯存在單片機(jī)中,。按光照傳感器送出的信號(hào)查表,，得出數(shù)控開關(guān)電源的輸出電壓值，以控制顯示屏亮度,。
3 通用開關(guān)電源的工作原理
通用開關(guān)電源的工作原理如圖1所示,。采用3525脈寬調(diào)制式（PWM）組件作為開關(guān)電源的控制電路，功能完整,，應(yīng)用方便,。誤差放大器將電源輸出端的誤差信號(hào)放大后，經(jīng)取樣電路送到比較器的反向輸入端，與來自基準(zhǔn)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控制3525內(nèi)部輸出功率管的占空比,。通過改變基準(zhǔn)電壓及輸出取樣電路可以取得不同的電壓值。
4 數(shù)控開關(guān)電源的工作原理
數(shù)控開關(guān)電源是輸出電壓受數(shù)字信號(hào)控制的開關(guān)電源,，其工作原理如圖2所示,。
選用X9313非易失性數(shù)控電位器作為PWM芯片比較基準(zhǔn)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)單元訪問的抽頭點(diǎn),。滑動(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(diào)用，其功能如圖3所示,。
開關(guān)電源的輸出電壓范圍由VL,、VH決定。從圖2輸出電壓的計(jì)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(shè)電壓調(diào)節(jié)范圍為4.5V～5.2V,那么輸出電壓偏差為±20mV,完全能滿足LED的供電要求,。為了提高抗干擾性能，對(duì)進(jìn)入開關(guān)電源的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行光電隔離,。
5 數(shù)控開關(guān)電源的運(yùn)用
數(shù)控開關(guān)電源的信號(hào)發(fā)生器是由單片機(jī)組成的信號(hào)處理發(fā)生系統(tǒng),，如圖4所示。它貯存了不同溫度下為補(bǔ)償LED溫漂所應(yīng)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(shù)控開關(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(xiàn)場(chǎng)的溫度與光照強(qiáng)度，并送至信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,。對(duì)應(yīng)于數(shù)控電位器32檔中的確切位置產(chǎn)生的控制信號(hào),，經(jīng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)器分路放大后，以滿足m×n臺(tái)開關(guān)電源信號(hào)傳送的需求,。數(shù)控開關(guān)電源在接到數(shù)控信號(hào)后,，調(diào)整輸出電壓,，然后送到LED顯示屏。
2）手動(dòng)控制
使用信號(hào)發(fā)生器的鍵盤,，輸入某一數(shù)值,，經(jīng)信號(hào)發(fā)生器處理后，產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào),，由驅(qū)動(dòng)器放大,，并送至各數(shù)控開關(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(jī)通過串行接口發(fā)出指令,，送至信號(hào)發(fā)生器，經(jīng)處理后產(chǎn)生控制信號(hào),，由驅(qū)動(dòng)器放大,，并送至各數(shù)控開關(guān)電源，輸出不同的電壓送至LED顯示屏,。
6 結(jié)語
戶外全彩LED顯示屏的專用開關(guān)電源已在諸多戶外全彩屏中得到廣泛使用