1　前言

　　開關(guan) 電源作為(wei) LED顯示屏的主要部件，其質量和性能直接關(guan) 係著顯示屏的質量和壽命。由於(yu) LED戶外全彩顯示屏中光電器件的特性與(yu) 一般顯示屏不同，造價(jia) 十分昂貴，對開關(guan) 電源的性能和質量有很高的要求，因此本文研製了一種戶外全彩屏的專(zhuan) 用開關(guan) 電源。

　　2　戶外LED顯示屏開關(guan) 電源的特性

　　用於(yu) LED戶外全彩顯示屏的電源應具有以下特性。

　　1）在一定條件下保持LED象素被恒流驅動由顯示屏負載變化引起的LED組電壓變化，會(hui) 影響象素電流，造成亮度變化。為(wei) 了保證整屏模組亮度均勻和減小亮度變化，將開關(guan) 電源輸出取樣電路的取樣點從(cong) 電源端口移至顯示屏中某點，使該點的電壓保持不變。負載變化引起的電壓變化由開關(guan) 電源來調整，即負載小時，輸出電壓低；負載大時，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，象素驅動電流恒定。

　　2）補償(chang) 環境溫度引起的LED正向壓降VF的變化LED的正向壓降VF是隨環境溫度的上升而下降的。各種LED的溫度變化係數各不相同。在正常工作溫度範圍內(nei) ，VF的變化可達20%。在恒壓驅動下，VF下降會(hui) 導致LED電流上升，引起整體(ti) 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(yan) 重地影響到戶外屏的質量和壽命。因此要求戶外屏的開關(guan) 電源具有溫度補償(chang) 功能，確保LED驅動電流不隨溫度升高而上升。

　　簡單的溫度補償(chang) 方法是在開關(guan) 電源中，接入溫度變化率接近LEDVF的負溫度係數熱敏電阻，並引入開關(guan) 電源PWM芯片比較基準電壓Vi（Vo=KVi）。溫度上升時，Vi下降，輸出電壓下降，抑製了LED工作電流的上升。由於(yu) 熱敏電阻離散性大，為(wei) 確保產(chan) 品的一致性，需挑選。另外，對每種溫度變化率都有獨立的電阻組合，互換性差。為(wei) 了克服這些缺點，采用了輸出受數字信號控製的數控開關(guan) 電源。根據各種LED的溫漂曲線，將不同溫度下需提供給LED的驅動電壓製成表，貯存在單片機中，以供查詢。按照溫度傳(chuan) 感器單片機測得的溫度查表，就可得到相應的數控開關(guan) 電源的輸出電壓。

　　3）通過調節開關(guan) 電源的電壓來控製顯示屏亮度為(wei) 了充分利用全彩屏控製係統中有限的資源，要求開關(guan) 電源能通過調節輸出電壓對全彩屏的亮度進行調節。由於(yu) 室外光照變化大，需要根據不同的氣候和時段，預先將與(yu) 全彩屏亮度對應的電壓值製成表，貯存在單片機中。按光照傳(chuan) 感器送出的信號查表，得出數控開關(guan) 電源的輸出電壓值，以控製顯示屏亮度。

　　3　通用開關(guan) 電源的工作原理

　　通用開關(guan) 電源的工作原理如圖1所示。采用3525脈寬調製式（PWM）組件作為(wei) 開關(guan) 電源的控製電路，功能完整，應用方便。誤差放大器將電源輸出端的誤差信號放大後，經取樣電路送到比較器的反向輸入端，與(yu) 來自基準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衝(chong) 來控製3525內(nei) 部輸出功率管的占空比。通過改變基準電壓及輸出取樣電路可以取得不同的電壓值。

4　數控開關(guan) 電源的工作原理

　　數控開關(guan) 電源是輸出電壓受數字信號控製的開關(guan) 電源，其工作原理如圖2所示。

PWM芯片可控器件的選擇 

　　選用X9313非易失性數控電位器作為(wei) PWM芯片比較基準電壓的可控器件，功耗低，使用方便，可靠性好。X9313是一個(ge) 包含31個(ge) 電阻單元的電阻陣列，在每個(ge) 單元之間的端點都有供滑動單元訪問的抽頭點。滑動單元的位置由CS.U/D和INC三個(ge) 輸入端控製，滑動端的位置貯存在一個(ge) 非易失性存貯器中，在下次上電工作時可重新調用，其功能如圖3所示。

　　開關(guan) 電源的輸出電壓範圍由VL、VH決(jue) 定。從(cong) 圖2輸出電壓的計算公式可以看出，隻要保證VL、VH的一致性，就能保證電源輸出電壓的一致性。假設電壓調節範圍為(wei) 4.5V～5.2V,那麽(me) 輸出電壓偏差為(wei) ±20mV,完全能滿足LED的供電要求。為(wei) 了提高抗幹擾性能，對進入開關(guan) 電源的數字信號進行光電隔離。

　　5　數控開關(guan) 電源的運用

　　數控開關(guan) 電源的信號發生器是由單片機組成的信號處理發生係統，如圖4所示。它貯存了不同溫度下為(wei) 補償(chang) LED溫漂所應輸出的電壓值，以及在不同光照情況下，由LED顯示屏亮度所決(jue) 定的輸出電壓值。數控開關(guan) 電源有自動、手動和程序三種控製方式。

　　1）自動控製

　　溫度傳(chuan) 感器與(yu) 光照傳(chuan) 感器定時采集現場的溫度與(yu) 光照強度，並送至信號發生器進行數據處理。對應於(yu) 數控電位器32檔中的確切位置產(chan) 生的控製信號，經信號驅動器分路放大後，以滿足m×n台開關(guan) 電源信號傳(chuan) 送的需求。數控開關(guan) 電源在接到數控信號後，調整輸出電壓，然後送到LED顯示屏。

　　2）手動控製

　　使用信號發生器的鍵盤，輸入某一數值，經信號發生器處理後，產(chan) 生數字控製信號，由驅動器放大，並送至各數控開關(guan) 電源，輸出不同的電壓送至LED顯示屏。

　　3）程序控製

　　由播出機通過串行接口發出指令，送至信號發生器，經處理後產(chan) 生控製信號，由驅動器放大，並送至各數控開關(guan) 電源，輸出不同的電壓送至LED顯示屏。

　　6　結語

　　戶外全彩LED顯示屏的專(zhuan) 用開關(guan) 電源已在諸多戶外全彩屏中得到廣泛使用。使用情況令人滿意。隨著戶外全彩LED顯示屏技術的不斷發展，開關(guan) 電源還有待進一步開發，以滿足全彩屏的各種要求。