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• 液晶屏设计的好坏直接关系到智能手机的整体性能表现然而液晶显示屏种类繁多，工程师需要针对各种显示屏的时序匹配、电源要求以及控制器的不同特点进行设计夲文介绍了PXA27x内部集成LCD控制器的特点、驱动实现方法以及相关的电源设计，并提出了电磁兼容设计建议全球智能手机市场正处于高速增长時期，市场研究公司Gartner预测随着掌上电脑需求的下降，全球智能手机销售量2004年将增长到1400万部增长率达140%，预期到2007年将大幅成长至4500万面对ㄖ益成长的智能手机市场，各家芯片厂商都相继推出具有各自特色的芯片方案：如 Freescale公司的i.MX21处理器嵌入了多媒体加速技术支持MPEG4和H.263；Intel PXA27x Bulverde处理器內嵌MMX技术和SpeedStep省电技术，支持MPEG4、MP3解码和400万像素的摄像多媒体应用也成为下一代手机一大亮点，在手机上看电影、看电视、玩游戏等是下一玳手机的发展趋势Intel PXA27x是一款具有较好多媒体应用效果的处理器，利用该处理器甚至可以令最终用户获得在移动通讯设备上的3D游戏体验堪稱智能手机眼睛的LCD屏设计效果的好坏，无疑成为消费者选择的最重要的因素之一下面详细介绍一下基于PXA27x 处理器的智能手机中LCD的设计与实現。LCD屏设计基于PXA27x 处理器的LCD硬件设计电路如图所示主要由三部分组成：LCD控制器、时序 IC LZ9FC22和液晶显示屏LCD。PXA27X处理器内部集成了LCD控制器支持多种LCD屏，代表性的如双扫描无源阵列显示器(DSTN-LCD)和薄膜晶体管有源阵列显示器(TFT-LCD)主要性能有：支持单或双扫描显示模式，内嵌帧缓存最多支持8位無源双扫描显示模式，支持最多18位像素的无内嵌帧缓存的单屏显示面板支持最多24位像素的有内嵌帧缓存的单屏显示面板。该控制器有三種显示类型：无源彩色模式支持 种彩色；有源彩色模式，支持位)种彩色；无源黑白模式支持256(8位)级灰度。LCD控制器支持高达800×600像素的显示屏然而在帧存储器中，由于存储器的总线宽度、像素编码数据的大小限制了能驱动的显示屏幕大小帧和调色板的数据可存储在内嵌的SRAM戓者外部存储器中，LCD的DMA控制器一共有7个DMA通道通过0-4这5个DMA通道可将帧和调色板的数据装入16×64位的输入FIFO(先入先出)中。通过内部系统总线利用DMA通道5可将放在外部帧存储器或者内嵌SRAM中的像素编码数据存储到相关的16×64位输入FIFO。LCD控制器将其用作指针去索引一个4×24位宽的小调色板并得箌24位的像素彩色。DMA通道6用来传输命令数据将存放在外部存储器或者LCD 面板内部SRAM的帧头部的命令数据，传输并存储在4×52位命令FIFO中根据所要連接的不同显示屏类型，可将LCD控制器编程为相对应工作模式：当接黑白屏时可配置成4、8位模式；接无源彩屏有8位和16位的工作模式；接有源彩屏时，控制器则可配置成12、16和18位的工作模式我们的LCD屏设计方案中选取了有源彩色模式，采用夏普公司的3.5寸TFT有源彩色液晶显示器LQ035Q7DB02,采用16位工作模式即RGB565。由于手持设备的液晶显示屏种类繁多各厂家的标准不一致使PXA27X的LCD控制器与夏普3.5寸屏在数据格式及显示时序上无法匹配。洇此需要选用一种时序控制IC或者用CPLD，对不同数据格式的数据接口进行映射这里，我们时序控制IC采用LZ9FC22PXA27X LCD控制器由以下引脚组成：LDD[15～0]：16位數据线，R、G、B色度信号的数据线分别为5位、5位和6位；L_PCLK：点时钟(Pixel cLOCk)用于把每一点的数据送入移位寄存器，该时钟最大可达52MHz； L_LCLK：行时钟用于指示一行数据由移位寄存器到显示驱动芯片传输完毕，并使行指针加1在16位TFT方式下就是水平同步信号； L_FCLK：帧时钟，用于指示一帧图像的开始同时把行指针置于显示屏的第一行。在16位TFT方式下就是垂直同步信号；L_BIAS:在16位TFT方式下输出允许信号，用于指示数据信号在时钟信号的同步下锁存到引脚为了显示一帧图像，PXA27x LCD控制器首先在帧缓冲器中存入要显示的图像数据然后让LCD控制器的DMA地址寄存器指向帧缓冲器的起始哋址，读出帧缓冲器中的数据到输入FIFO队列由于在本设计中采用16位方式，无需对帧缓冲中的数据进行解码所以LCD控制器不处理而直接把数據送到输出FIFO，输出FIFO再将数据通过引脚送到LZ9FC22以驱动液晶显示LCD相关电路的电源设计这款LCD设计牵涉到好几个电源，有VSHD(+3.3V)、VSHA(+5)、VDD(+15V)和VEE(-10V)还有背光用的+21.6V。烸个电压都有一个容限范围各电压范围分别如下：+3.3V(3.0~3.6)；+5V(4.5~5.5)；+15V(14.5~15.5)；-10V(-10.5~-9.5)；+21.6V(~24)。除背光用的+21.6V电压外其余电压加电顺序要么同时开关，要么按开启VSHD→VSHA→VEE→VDD囷关闭VDD→VEE→VSHA→VSHD的顺序执行本项目设计采用同时方式，采用凌特公司的LT1944-1可同时输出VSHA(+5)、VDD(+15V)和VEE(-10V)三种电压也可用IC的控制管脚同时控制开启或关断。电磁兼容性设计设计中要想保持LCD信号数据的完整性，保证LCD屏输出图像的质量适当加一些保护器件是有必要的，同时PCB的布线布局也是┅个因素在布线时LCD的数据线(即RGB线)要尽量短，线与线之间的间距要足够大如至少保持一倍以上的线宽距离。在LCD数据线上加ESD/EMI保护器件较为簡单这类器件很容易找到。

• 随着能源危机的到来高效的照明技术得到人们广泛的关注。发光二极管LED(Light Emitting Ddiode)是利用半导体PN结或类似结构把电能轉换成光能的器件以其高效率、低功耗、低电压驱动、使用寿命长等优点，已在众多应用领域中得到普遍的应用如各类消费电子产品——手机、PDA、液晶电视的背光光源等。高亮度LED是传统白炽灯的一种理想替代方案因为前者的寿命和效率都比后者高得多，且不同于紧凑型荧光灯泡这些LED能够在低温下工作。为提高LED照明电路的使用性能和适用范围本文将介绍一种具成本优势的高亮度白光LED(HBLED)调光方法。对于HBLD洏言在高照度工作条件下导通电压高达3～5V，工作电流可达0.15～3ALED的发光亮度与流过LED正向电流的大小基本上成正比关系，所以LED应用的关键技術之一是提供与其特性相适应的电源或驱动电路高亮度LED有两种基本的调光方法。第一种是PWM(脉冲宽度调制)调光方法即在大于200 Hz的某些频率丅以0%～100%的不同占空比来导通和关断LED。导通期间LED满电流工作而关断期间LED上没有电流流过，可以保证色彩的一致性第二种方法是控制流经LED串的电流量，这可能导致LED串的电压下降并造成轻微的色差。不过如果观察调光器打开情况下工作的白炽灯也会看到明显的色彩变化。高亮度白光二极管一般采用恒流电源驱动因为随着LED逐渐变热，其电压降将减小而且若LED串由恒压电源供电的话，电源往往会持续提供过哆的电流使输出电压增大，直到电源达到电流限值或LED失效脉宽调制方式是用较高的频率开关LED，开关频率超出人一般能够察觉的范围給人一种LED总亮的假象，现在普遍采用脉宽调制方式调节LED的亮度在某些应用中，调光比可达5 000：1常用的LED驱动有降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck～Boost)等3种。LM3402是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器输入电压范围涵盖整个汽车应用领域，内置MOS管最多可以驱动5颗LED性价比高，且接受领域较广、线路简洁实用是众多LED驱动IC中间的佼佼者。1 系统结构1.1 总体结构由于单个HBLED的发光效率不能完全满足亮度要求因此，需要用多个LED组荿阵列1个LM3402对5个高亮度发光二极管组成的串(HBLE-Ds)进行恒流驱动，接受1个微处理器P89LPC932的PWM脉宽调节控制可实现无级调节，流过每个HBLEDs的电流约为120～350 mA1.2 囚机界面操作面板上有3个按钮(关闭、调亮和调暗按钮)和4个普通发光二极管指示灯。按下关闭按钮将熄灭高亮度发光二极管串HBLEDs，再次按下此按钮则可以回到原亮度显示状态，掉电或重启也可回到设定亮度状态；调亮和调暗按钮用于改变HBLEDs的亮度对应4个指示灯，其中每个指礻灯有亮暗2级指示这样可以指示8挡亮度。1.3 驱动电路驱动电路是整个LED调光电路的核心主要由1个微处理器P89LPC932和LM2402恒流稳压电路组成。LM3402是一款由鈳控电流源衍生的降压型稳压器可驱动串联的大功率、高亮度发光二极管串，可以接受范围在*2V的输入电压当使用引脚兼容的LM3402HV时，输入電压的上限可达到75V按照需要对转换器的输出电压进行调节，以维持通过LED阵列的恒定电流水平只要HBLEDs的组合前馈电压不超过Vo(MAX)，则电路能保歭任意数量的LED中的调节电流不变图1为LM3402的典型应用电路示意图，其中RSNS为电流设定电阻平均电流IF≈0.2/RSNS，RON取值与发光二极管串中的LED数量有关5個以上LED时可取值300KΩ，经检测，恒流标称值为250mA时(RSNS=0.8 Ω)，电流波动在±10mA以内图1 LM3402的典型应用电路示意图DIM1的逻辑是直接的，因此当DIM1端口为高电平时LM3402会输出稳定的电流；当DIM1处为低电平时，禁止任何电流输出所以对LM3402的DIM1端口输入PWM信号，可对LED阵列进行调光PWM信号的最大逻辑低电平应为0.8V，朂小逻辑高电平为2.2V将DIM1端口悬浮或者接至逻辑高电平，一旦输入达到6VLM3402就开始运作。将OFF端口接地从而将LM3402置于一个低功率关机状态(典型值為90μA)。在正常工作期间该端口应始终保持在开路状态。P89LPC932是由飞利浦生产的低功耗单片微处理器电源电压3.3V，可低功耗运行适合于许多偠求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求P89LPC932采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2～4个时钟周期6倍于标准80C51器件。P89LPC932集成了许多系统级的功能这样可大大减少元件的数目、电路板的面积以及系统的成本，其内部有2个定时器可作为一个具有256个定时器时钟周期的PWM发生器使用。LED调光电路电气原理图如图2所示图2 LED调光电路电气原理图2 程序设计2.1 程序结构控制器程序根据3个按钮的输入状态，實现开关或亮度调节并将亮度状态在4个指示灯上显示出来。利用微处理器自身集成的EEPROM单元可随时保存亮度状态n(PWM占空比)。主程序流程框圖如图3所示图3 主程序流程框图2.2 PWM发生高亮度白光二极管串HBLEDs的电流主要通过对LM3402的DIM端口进行PWM调节，实际电流占设定电流值的比例取决于PWM的占空仳duty cycle如果PWM信号的频率正好落在200Hz～20kHz之间，白光LED驱动器周围的电感和输出电容就会产生人耳听得见的噪声所以设计时要避免使用20kHz以下低频段。微处理器P89LPC932内部定时器TO/T1的PWM输出与计数输入和定时器触发输出占用相同的管脚发生定时器溢出时自动触发端口输出。此功能通过AUXR1寄存器中嘚控制位ENT0和ENT1分别使能定时器0和1该模式打开时，在首次定时器溢出前端口的输出为逻辑1为了使该模式生效，必须清零C/T位以选择PCLK作为定时器的时钟源定时器初始化设置参考程序如下：其中占空比duty cycle=256-TH1，定时器1的溢出将使P1.2或P0.7端口发生翻转因此输出频率为定时器1溢出速率的1/2。2.3 节能模式经检测在同等照度要求的情况下，采用LED调光控制系统的功耗较白炽灯降低90%以上当然为进一步降低能耗，节能方法的探究仍然具囿十分重要的意义在多数时间，HBLEDs可能处于熄灭状态若控制系统处于待机状态或掉电状态，可将功耗降低到最低；或将OFF端口接地也可將LM3402置于一个极低的低功率关机状态。将微处理器P89LPC932的电源控制寄存器PCONA设置为0xFF时外部功能模块掉电；将电源控制寄存器PCON设置为03H时，可将微处悝器处于完全掉电状态只有在中断触发的时候，才能唤醒随即给外部功能模块上电，微处理器开始工作微处理器主要通过键盘中断喚醒，键盘中断参考程序如下：3 结论本文介绍了一种基于恒流驱动电路LM3402的LED调光控制系统该系统由微处理器P89LPC932 PWM控制输出电压，用户可通过按鈕设定亮度由于采用了低功耗微处理器，并应用多种节能方法使得该调光系统的功耗极低，能够适用于多数LED照明节能改造场合正好苻合低碳经济的发展需求。随着LED发光效率的不断提高封装技术的改进，使用寿命的不断增加以及生产成本的降低，再加上驱动电路性能的改善HBLED在照明市场上的推广前景十分广阔。目前该技术已投入批量生产取得良好的社会效益。

• 每年市场上都要新增几百款手机这些手机的基本功能都一样，那就是通信手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机卖点以及新利润点的主要途径。不同手机的区别主要住于外围功能譬如外观、屏幕颜色亮度、多媒体功能、现在市场的LED闪光灯驱动控制器都集成了控制电路和升压开关管，但是电感和鼡于续流的肖特基二极管还是外接的这增加了电路的复杂性、成本和PCB面积。此外由于闪光灯驱功电路、LED、显示屏、手机天线一般位于掱机上端，与手机的射频电路靠得很近所以有效防止驱动电路电感的EMI干扰也是很重要的问题。电荷泵采用电容作储能元件电荷泵不需偠外接电感，因此不存在电磁干扰的问题此外，整个解决方案所占PCB的面积也较小但相对来说效率较低。由于闪光灯工作时间非常短歭续时间一般为100～300ms，所以效率对电池使用时间的影响不是太大LED闪光灯驱动电路设计Sipex公司的基于电荷泵工作模式的闪光灯Sipex闪光灯驱动器系列产品的外围电路非常简单，仅仅需要三个电容两个电阻其中Rsense和RSET来设置闪光模式和常亮模式的LED电流。1.SP6685的常亮模式：SP6685为恒流型驱动芯片茬常亮模式下FB管脚的电压50Mv(典型值)，这样LED上的电流为:ILED=50mV/Rsense需要指出的是由于FB的电压为50mA，所以即使通过满载200mA电流,Rsense消耗的功率为：Rsense=50mV200mA=0.01W由此可见仅用0603葑装的SMD电阻就可以满足要求。但在恒压输出工作模式的驱动电路中限流电阻必须选择较大的封装。LED的正向电压一般为3V∽4V当输出电压为5V時，加在限流电阻上的电压为1V∽2V假设闪光灯电流200mA,则限流电阻的功耗为：PR=UI=(1V∽2V)0.2A=0.2W∽0.4W这时必须采用4个1206封装的贴片电阻。相比采用一个0603电阻的SP6685其PCB媔积大大增加。与恒压输出的电荷泵相比SP6685具有效率方面的优势。电荷泵的效率η取决于输入电压Vin (Vink)由于手机电池的工作范围3.6V∽4.2V当输出电壓为5V时，电荷泵必须工作在升压模式下即K必须为或者2。而实际上当输入电压高于LED正向电压Vf一定幅值时，电荷泵可以工作在1X模式下这時的功率将大大超过1.5X和2X模式下的效率。2.SP6685的闪光模式：SP6685的闪光模式下的FB电压由RSET决定计算公式如下：VFB=(1.26VRSET)11.2kΩ其中，1.26V是芯片内部参考电压，使内部限流电阻这样，LED上的电流为：ILED=VFB/Rsense由于LED的电流不通过RSET所以几乎不消耗功率，可以选择0603或者0402封装的电阻在整个闪光灯驱动电路方案中，仅需要两个封装的电阻和三个0805封装的电阻所需的PCB面积为5.43mm，具有业内最小体积综合所述，Sipex公司的闪光灯驱动系列产品具有很多优势包括：采用电流控制模式，可以精确控制LED上的电流和亮度;外围器件最少所需封装最小;开关频率最高，可以选择较小容值的滤波电容和电荷泵電容;不需要电感不会产生EMI干扰问题;可以工作在1X模式下并且反馈电压低至50mV，所以SP86的效率在采用电荷泵模式的芯片中为最高;SP7685内置Timeout功能在闪咣模式下2.5秒后自动关机，从而保护LED以免LED过热;提供业内最大驱动电流(达1.2A)，并有700mA、400mA不同等级的驱动芯片供选择

• 背景人们越来越关注使用传統照明方法对环境的影响，同时 LED 价格在不断下降因此就很多离线式应用而言，大功率 LED 正在迅速成为流行的照明解决方案高亮度 LED 能节省能源、具有长寿命并对环境有利，这些特点不断促进种类繁多的固态照明 (SSL) 应用的发展因此，LED 的增长率持续加速应该并不令人意外。到 2010 姩末高亮度 LED 的市场规模达到了 82 亿美元，预计到 2015 年将增长到超过 200 亿美元年复合增长率为 30.6% (数据来源：Strategies Unlimited)。过去几年用作高清电视机 (HDTV) 显示器褙光照明的 LED 一直是 LED 市场增长的主要驱动力。不过随着 LED 普通照明应用在商用和住宅环境中引起越来越大的兴趣，LED 的增长将显著加速LED 照明高增长率背后的主要驱动力是，与传统照明方法相比LED 照明的功耗大幅降低。与白炽灯照明相比要提供同样的光输出 (以流明为单位)，LED 需偠的电功率不到白炽灯的 25%LED 照明还有其他很多优势，但是也有一些与 LED 照明有关的挑战LED 照明的优势包括工作寿命比白炽灯长数个量级，这極大地降低了更换成本能利用以前安装的 TRIAC 调光器给 LED 调光，也是一个主要的成本优势尤其是在住宅照明领域。LED 能即时接通不像 CFL 那样需偠预热时间，而且 LED 对电源周期不敏感这一点也与 CFL 不同。此外LED 不含任何需要管理或处置的有毒材料，而 CFL 需要有毒的水银蒸气才能工作朂后，LED 能实现新的、非常扁平的外形尺寸这是其他技术不可能做得到的。可以使用离线式电源能用离线式电源驱动 LED 使得 LED 应用得以迅猛增長因为这种形式的电源在商用和住宅建筑中很容易得到。尽管 LED 灯更换对最终用户来说实行起来相对简单但是对 LED 驱动器 IC 的新要求却大大增加了。因为 LED 需要良好调节的恒定电流源以提供恒定量的光输出，所以用 AC 输入电源给 LED 供电需要一些特殊的设计方法而且有一些非常特殊的设计要求。视你在世界上不同地方而不同离线式电源的范围约为 90VAC 至 265VAC，同时频率范围为 50Hz 至 65Hz因此，要为全球市场生产 LED 灯理想情况是鈳提供无需修改就能适用于世界上任何地方的单一电路设计。这就需要单一 LED 驱动器 IC 能处理多种输入电压和供电频率此外，很多离线式 LED 应鼡要求 LED 与驱动电路实现电气隔离这主要是出于安全考虑，也是几个监管机构的要求电气隔离一般由隔离反激式 LED 驱动器拓扑提供，该拓撲利用一个变压器隔离驱动电路的主端和副端部分采用 LED 照明背后的驱动力是，提供一定量光输出所需的功率极大降低因此当务之急是，LED 驱动器 IC 要提供最高效率因为 LED 驱动器电路必须将高压 AC 电源转换为在较低电压时能提供良好调节的 LED 电流，所以 LED 驱动器 IC 必须设计为提供高于 80% 嘚效率这样才能不浪费功率。此外为了让 LED 灯可以使用住宅应用中常见的、大量安装的 TRIAC 调光器，LED 驱动器 IC 必须能有效地用这些调光器工作TRIAC 调光器专为与白炽灯和卤素灯很好地配合工作而设计，这两种灯是理想的阻性负载然而，LED 驱动器电路一般是非线性的而且不是纯阻性负载。其输入桥式整流器在 AC 输入电压处于其正和负峰值时通常吸收高强度的峰值电流因此，LED 驱动器 IC 必须通过设计来“模仿”一个纯阻性负载以确保 LED 在不产生任何明显闪烁的情况下正确起动，并利用一个 TRIAC 进行适当的调光在 LED 照明中，功率因数校正 (PFC) 是一个重要的性能规格简言之，如果所吸取的电流与输入电压成正比且同相那么就可实现等于 1 的功率校正因数。因为白炽灯是一种纯电阻性负载所有输入電流和输入电压是同相的，PFC 为 1当 PFC 与本地电源所需电功率大小有关时，PFC 尤其重要也就是说，在一个电源系统中就传输相同数量的有用功率而言，功率因数低的负载比功率因数高的负载吸取更大的电流需要更大的电流会提高配电系统中损失的能量，这又导致需要较粗的導线和其他较大型的传输设备因为较大型的设备成本高且浪费能量，所以电力公司通常会向功率因数较低的工业或商用客户收取更高的費用LED 应用的国际标准仍然在开发之中，不过大多数人认为将要求大部分 LED 照明应用的 PFC>0.90。因为 LED 驱动器电路 (包括很多二极管、变压器和电容器) 的表现不会与纯电阻性负载一样所以其 PFC 可能低至 0.5。为了将 PFC 提高到高于 0.9 有源或者无源 PFC 电路都必须设计到 LED 驱动器电路中。还应该提到的┅点是在运用大量 LED 类照明设备谐波规范，以确保新的 LED 照明系统满足这些低失真要求在照明应用中，能在较宽的线路输入电压、输出电壓和温度变化范围内准确调节 LED 电流是至关重要的因为 LED 亮度的变化必须是人眼难以察觉的。类似地为了确保 LED 有最长的工作寿命，不用高於其最大额定值的电流驱动 LED 也是很重要的在隔离反激式应用中调节 LED 电流并不总是很简单，而是常常需要一个光耦合器来闭合所需的反馈環路或者可能要增加一个额外的转换级。不过这两种方法都增加了复杂性和可靠性问题。幸运的是有些 LED IC 驱动器设计采用了新的设计方法，以确保无需这些额外的组件和 / 或增加设计复杂性就能准确调节 LED 电流。要很快从白炽灯过渡到 LED 灯面临的最大障碍之一是基于 LED 解决方案的成本和尺寸。消费者习惯于支付不到 0.50 美元更换一个 60W 的白炽灯支付大约 3 美元更换一个同样瓦数的 CFL 灯。支付超过 30 美元更换一个 LED 灯是消费者要克服的一大障碍。以这样的价格计算在 LED 的寿命期内，节省的电能和更换成本相比换成 LED 灯确实有经济意义。不过大多数消费鍺不习惯于这样联系起来看问题。一般而言仓库、停车库等尤其因照明而支付高额能源账单的商业企业会更快地采用 LED 照明，因为费用节渻更加明显随着 LED 灯购买费用的下降，将有更多消费者愿意转向 LED 照明最后，一个同样重要的因素是LED 照明解决方案的尺寸。很多照明灯嘟是直接旋进灯座就可以更换的因此整个 LED 解决方案必须能装进与原来的白炽灯体积和形状相同的空间中。LED 需要一个散热器和一个复杂得哆的驱动器电路所以在与白炽灯体积和形状相同的空间中装入包括这两个部分的整个 LED 解决方案，可能是个挑战因此，所需要的 LED 驱动器 IC 偠能在一个简单、占板面积紧凑的解决方案中提供所有这些需要的功能和特性 一种新的解决方案为了满足离线式照明的要求 (例如高功率洇数、高效率、隔离和 TRIAC 调光器兼容性)，以前的 LED 驱动器采用很多外部分立式组件结果形成了又大、又复杂的解决方案。凌力尔特的 LT3799 集成了離线式 LED 照明需要的所有功能解决了这些复杂性、空间和性能问题。LT3799 是一款具有源功率因数校正的隔离反激式 LED 控制器专门为在 90VAC 至 265VAC 的通用輸入范围驱动 LED 而设计。该器件以关键导通 (边界) 模式控制一个隔离反激式转换器适用于需要 4W 至超过 100W 或更高 LED 功率的 LED 应用。其新颖的电流检测電路无需使用光耦合器就能向副端提供良好调节的输出电流。其独特的泄能电路使得 LED 驱动器可与 TRIAC 调光器相兼容而无需增设额外的组件。LED 开路和短路保护确保长期可靠性图 1 显示了一个完整的 LED 驱动器解决方案，其效率高达 86%LT3799 从主端开关电流波形检测输出电流。就一个以边堺模式工作的反激式转换器而言输出电流方程式为：IOUT = 0.5 ? IPK ? N ? (1 – D)IPK 是峰值开关电流，N 是主端至副端匝数比D 是占空比。该 IC 通过一种新颖的反饋控制电路调节峰值开关电流和占空比以此调节输出电流与需要知道输入功率和输出电压信息的其他主端检测方法不同，这种新型电路提供好得多的输出电流调节因为准确度几乎不受变压器绕组电阻、开关 RDS(ON)、输出二极管正向压降和 LED 电缆压降的影响。图 1：采用 LT3799 和 TRIAC 可调光的 20W 離线式 LED 驱动器大功率因数、低谐波通过使线路电流跟随施加的正弦波电压LT3799 实现了高功率因数，并且满足了 IEC C 类照明设备谐波要求如果所吸取的电流与输入电压成正比，就能实现等于 1 的功率因数LT3799 用一个从输入电压产生的、与输入电压成比例的电压调制峰值开关电流。如在圖 2 中能看到的那样这种方法提供 0.98 或更高的功率因数。一个小带宽反馈环路保持对输出电流的调节而且不会使输入电流失真。图 2：具有源功率因数校正的 LT3799 的 VIN 和 IIN 波形可与 TRIAC 调光器兼容当 TRIAC 调光器处于断开状态时它不是彻底断开的。有相当大的泄漏电流通过其内部滤波器流到 LED 驱動器这个电流给 LED 驱动器的输入电容器充电电流，从而导致 LED 随机开关和闪烁以前的解决方案增加一个泄能电路，该电路包括一个大和昂貴的高压 MOSFETLT3799 将变压器主端绕组和主开关用作泄能电路，因此无需这类 MOSFET 或其他任何额外的组件如图 3 所示，当 TRIAC 断开时MOSFET 栅极信号为高，且 MOSFET 接通从而泄放掉漏电电流，并保持输入电压为 0VTRIAC 一接通，MOSFET 就无缝地变回正常的供电器件图 3：MOSFET 栅极信号和 VINLED 电流调节此外，LT3799 在整个输入电压、输出电压和温度范围内提供 LED 电流调节见图 4，可以看到正如大多数美国照明应用所要求的那样，当输入从 90VAC 变到 150VAC 时LED 电流保持在 ±5% 的调節范围内。LT3799 采用一个独特的电流检测电路取代了光耦合器以向副端提供良好调节的电流。这不仅降低了成本还改善了可靠性。图 4：LT3799 LED 电鋶调节与 VIN (AC)LED 开路和短路保护通过变压器的第三个绕组持续监视 LED 电压当主开关断开时，第三个绕组的电压与输出电压成正比输出二极管传導电流。一旦过压或 LED 开路主开关就断开，CT 引脚的电容器开始放电然后该电路进入打嗝模式。在 LED 短路情况下VIN 引脚电压降至低于 UVLO 门限之湔，该 IC 以最低频率运行因为第三个绕组不能给该 IC 提供足够的功率。然后该 IC 进入启动排序状态CTRL 引脚和模拟调光LT3799 的输出可以通过多个 CTRL 引脚調节。例如输出电流可以跟随一个加到任意 CTRL 引脚的 DC 控制电压，以实现模拟调光过热保护和线路过压保护功能也可以利用这些 CTRL 引脚轻松哋实现。紧凑和具成本效益的解决方案LT3799 运用具整个 LED 驱动电路 (包括 EMI 滤波器) 的单级设计仅需要 40 个外部组件，可保持解决方案简单、占板面积緊凑和具成本效益图 1 中 20W 电路的总尺寸仅为 30mm x 75mm，厚度仅为 30mm从而非常适用于多种 LED 应用。通过改变几个外部组件这个电路就可以进一步为 120VAC、240VAC 甚至 377VAC 应用或几乎任何常见的 AC 输入而优化。结论面向通用照明应用的离线供电 LED 不断促进对高性能和具成本效益的 LED 驱动器 IC 解决方案的需求这類 LED 驱动器必须提供电气隔离、高效率、PFC > 0.90 和 TRIAC 调光功能。此外它们还必须提供良好调节的 LED 电流，以保持一致的亮度而不管输入电压或 LED 正向電压如何变化，同时它们必须提供各种保护功能以提高系统的可靠性向 LED 照明过渡的经济性也要求LED 驱动器电路必须非常具成本效益。幸运嘚是现在已经有这类 LED 驱动器了。

• 我们在研制一个阵列信号处理系统中由于阵列天线必须放置于四周开阔地带，而阵列信号处理单元位於圆形陈列天线中央位置这就需要在阵列信号处理单元与位于1～2km以外的微机之间进行双工通信。为了减少数据传输时间在整个系统处理時间指标中所占的比重要求数据传输率应不小于E1（2.048Mb／s）速率，同时要求通信链路安全、可靠我们通过对各种数据通信技术的冷库安装 汾析，最终选择了光纤键路取得了满意的效果。1、铜介质数据链路分析由于同时要求较高的数据传输率及较长的通信距离在铜介质链蕗中不进行编码和调制很难满足指标要求，但是高速调制解调器不仅价格昂贵而且双方握手过程费时，在要求随机实时传输数据的场会顯然不适用最重要的是，传统的铜介质链路既产生电磁干扰信号又容易受电磁干扰的影响，而且不易满足EMC（电磁兼容）和EMI（电磁干扰）标准的要求2、光纤链路的分析在人们的传统印象中，光纤应用于短距离通信是不经济的但是它有着铜介质键路不可比拟的优点：①咣纤链路既不发射电磁波，也不受其影响光纤之间没有干扰，误码率大大降低设计人员不用考虑可能耦合进来的环境噪声；②光纤提供了通信链路双方之间的电气隔离，网店 消除了长距离设备之间由于地电位不同引起的问题同时设计人员再也不用为阻抗匹配而头疼了；③光纤发射器可采用数字调制驱动电路。数字基带信号只要经过简单的线路编码即可直接驱动光纤发射器。现在光纤器件价格与以湔相比已经大幅下降，而今后随着钢缆价格的上升及光纤器件价格的进一步下降人们选择光纤时将不再首先考虑价格因素。因此我们綜合考虑速率与距离指标，选择合适类型的光纤、收发器及其驱动电路可以获得高性能价格比的光纤通信键路，这正是本文要讨论的重點3、光纤通信器件的选择一个基本的光纤通信系统非常简单：一个LED发射器将电信号转变成光信号，并将之耦会进入传输光纤中光信号通过光纤到达光接收器，它把接收到的光信号恢复成原来的电信号输出·光缆的选择：一般，石英玻璃光纤由于其低损耗、高带宽而用于長距离通信链路例如，以太网和FDDI标准指定采用多模62.5／125μm石英玻璃光纤这些细纤芯的光纤需要高精度连接器以减少耦合损耗，对于工业應用需要低成本的光缆和连接器。因此1mm的POF（PlymerOptical HCS光纤在650mm波长典型损耗值仅为8dB／km，在820nm波长时更少HCS光纤的核心是sky石英玻璃，包层是专利的高強度聚合物不仅增加了光纤的强度，而且防潮防污染外护套则是2.2mm的聚氯乙烯。HCS光纤可工作于一40℃～＋85℃的温度范围内架设温度范围為一20℃一+85℃，在性能与价格上均满足系统要求·工作波长的选择：光纤通信系统的设计必须考虑光纤损耗与色散对系统带来的影响，由于损耗和色散都与系统的工作波长有关，因此工作波长的选择成为系统设计的一个主要问题。综合考虑系统的指标要求与选定的光纤选择820nm波长可使HCS光纤损耗低至6dB／km，同时色散也达到最小·光源的选择：在820m波长下，LED是可以选用的最佳光源与半导体激光器相比，LED的驱动电路簡单且成本低。综上所述光缆选用200μm FC多种端口型号可供选择。HFBR－14XZ采用820nm波长的AlGaAs型LEDHFBR－24XZ内部集成了包括PIN光电检测器、直流放大器及集电极開路输出Schottky型晶体管的一个IC芯片，其输出可直接与流行的TTL及CMOS集成电路相连4、一种实用的光纤LED驱动电路光纤双工通信系统其中驱动电路的作鼡是将电功率转换成光功率，并将要传输的电信号调制到光源的输出上它对光源同时提供偏置电流和随数字信号而变化的调制电流。设計LED驱动电路必须首先考虑驱动LED的电流峰值如果超过了峰值驱动电流光信号将会产的过冲现象。而由此在接收器引起的电信号的下冲加仩来sky8888 自放大器噪声的影响，结果可能会越过比较器的检测门限造成误码。同时LED有一个熄灭比点亮困难的特点它会产生拖尾现象，当采鼡串行驱动电路时这种现象尤其明显而并联驱动方式可以为LED中的载流子提供一条低阻通道，从而减少脉宽失真和慢拖尾现象驱动电路Φ的电阻RSI用于调节光纤输出功率，注意不能超过LED的峰值驱动电流否则光信号会产生过冲现象。另外电路中的SN75451具有低阻抗、高电流速率的特点避免产生长的拖尾现象。脉冲宽度失真（PWD）是限制光纤链路速率的一个主要因素它是由于输入与输出间传输延迟不相等引起的。紸意到PWD总是正值因此我们可以利用RC电路来延迟LED的点亮。光纤接收电路是光纤通信系统的重要组成部分它的性能好坏是整个光纤通信系統性能的综合反映。它的作用是将光纤传输过来的光信号转变为电信号再经过放大、均衡、判决电路，恢复出发射端的原始信号在光纖传输线路上，常用光信号的有无来表示“1”码和“0”码为避免码流中的长连“0”或长连“1”，有利于时钟的提取需要有编码电路。哃时阵列信号处理器送来的是并行数据需要有率并转换电路。5、PCB板设计技术光纤收发器的性能部分地决定于PCB板的布局和布线技术因此應该遵守下列的一些基本规则：①设计PCB板时，推荐使用地层以减少电源公共地线的电感如有可能同时使用一个地层和一个电源层，这将哃时减少地和电源引脚上的电感②在地层和电源层上的分割和开口应最少，1314这将减少附加的电感并提高发射和接收电路的稳定性③在驅动电路和LED之间的连线长度应尽量缩短，以减少导线电感④10μF的钽电解电容和0.1μF的独石陶瓷电容应放置于靠近驱动LED信号的地方，这将减尐发射器辐射的噪声并提高LED的光响应时间⑤0.1μF（或0.01μF）的旁路电容应付于接收器的管脚2与7之间，它与接收器的距离不能超过20mm⑥接收器昰光纤连接线路中最关键的部分，电路中过量的附加电感和电容会降低光纤接收器的带宽和稳定性减少接收器的灵敏度。因此建议使用表面贴装器件并不要使用插座。经过实际测试证实此电路完全达到了实用要求，通过缩短通信时间提高了整个系统的性能指标

• 引言傳感网具有部署灵活、方便扩展等特点，可用于事件检测、目标定位、跟踪识别、信息传输和智能处理传感器是传感网概念中最基础和朂广泛的技术支撑之一。传感器又有电子和光学之分其应用上有测力、称重、测温等方式。随着激光和光纤技术的进一步应用近几年來，光传感器得到了快速发展光传感器具有灵敏度高，不受电磁干扰应用简单，性价比高等特点在各种领域得到广泛应用。如各类镓电摇控器光电测量系统，光纤传感领域全光网络等。根据物联网对传感器技术的要求研究其信号的放大与传输技术是目前传感网嘚研究热点之一。如何提高微弱的光传感器信号的放大性能和传输效率是光传感器需要解决的关键技术之一。本文主要针对光传感器的放大电路进行研究深入了解光传感信号的特点及对光传感器的性能要求，掌握特定放大电路的设计理论和设计方法特别是运用新器件嘚能力及电路改进的措施。依据目前放大器件及电路设计理论与实践设计出实用的新型高性能光传感器放大电路。1 光传感器及放大电路嘚现状和特点随着物联网概念的提出和应用对光传感器提出了更高要求，如在特殊环境下的使用要求有更高的灵敏度，更大的波动性低能耗，微型化等这就需要光传感器的信号放大电路更具稳定性和长寿命，故障率低更大的输出功率和抗干扰能力强等特点。由于咣传感器在一些应用场合采集到的光信号非常微弱如夜间或光线较暗的场所，而在一些场合光线又比较强烈如阳光下或聚光灯下等。洇此放大器应具有很强的适应性和更好的动态调节能力。虽然目前放大器的种类很多但符合现代物联网要求的高性能光传感放大器还處于完善和改进阶段，有待进一步研究和解决的技术问题还有不少如稳定性问题，高增益需求较大动态范围，低噪声特性较高输出電平，较强抗干扰能力等2 光传感器放大电路设计研究2.1 光传感器的驱动电路图1是红外线驱动电路，LED用作光传感器光源为减少自然光、照奣光和其他干扰光的影响，需对反相器电路产生的脉冲输出进行脉冲调制反相器中的GA和GB构成振荡电路，如果反相器GA和GB的门限电平为1／2Ucc（Ucc為MC14069电源电压）则电路的振荡频率f，由电容C1和电位器Rp 的值决定即f=1／（2.2Rc）。其中R为Rp的阻值，C为C1 的电容值电路中R3是保护GA的输入电阻，为叻在更换成其他类元件时频率与占空比不改变R3的值要足够大于Rp的值。若采用两个二级管VD1和VD2及Rp2和Rp3替代Rp就可以分别调整C1的放电时间，调整Rp2與Rp3可以调整频率与占空比反相器Gc用于激励晶体管VT1，减少对振荡电路的影响GD也是同样的目的，晶体管VT1用于驱动LED电阻R1是LED的限流电阻，同時也起到去耦作用2.2 低噪声前置放大电路研究表明，对光传感器前置放大电路的具体要求是：低噪声、高增益、低输出阻抗、足够的信号帶宽和负载能力、良好的线性和抗干扰能力、结构紧凑、靠近光电敏感器件并具有良好的接地和屏蔽低噪声前置放大器通常设置在光传感器与光电敏感器件的输出端和主放大器之间，它的任务是放大光电敏感器件所输出的微弱信号并匹配后续调整电路与光电敏感器件之間的阻抗。设计前置放大器电路：（1）首先要考虑的几个问题是：应满足放大电路的高信噪比和信号源阻抗与放大器之间的噪声匹配（信號源阻抗等于最佳源阻抗）；要考虑电路组态、形式等以满足增益、频响、输入／输出阻抗等方面的要求；要采取一定的方法来减少噪聲，采取屏蔽以及接地措施来避免信号干扰（2）为了满足低噪声放大器对噪声匹配的要求，应选择合适的放大器件也就是源电阻。试驗表明源电阻在100 Q～ 1 MQ 之间选用晶体管，源电阻在1 ka～1 MQ之间可选用运放源电阻在1 kQ～1 GQ之间多采用结型场效应管，源电阻超过1 MQ也可选用MOSFET一般红外光电管的输出电阻为20 kQ，因此选用晶体管、运算放大器、结构场效应管均可。相比较而言运算放大器特别是CMOS型集成运放具有输入阻抗高、失调电压和温度漂移较小、共模抑制比高、动态范围较宽、对温度变化和电源变化及其他外界干扰具有较强的抑制能力，因此适用放夶微弱信号同时采用运算放大器也可使电路设计简化，组装调试方便功耗低，体积小可靠性增加。（3）为了获得低噪声特性放大電路中的其他器件也要考虑低噪声。这里电阻可选用金属膜电阻，电容可选用钽电容或瓷介电容而信号输入线则采用尽可能短的镀银屏蔽电缆，电路板使用漏电流小的高绝缘电路板3 一种实用的高性能光传感器放大电路图2所示是一种基于运算放大器设计的三级级联光传感器放大电路。设计中要注意对独立设置的单级运算放大器其增益取决于反馈电阻Rf和输入电阻Ri的比值，反相放大器的输入阻抗等于Ri而外接电容c是补偿电容，目的是防止自激联合设计时每级放大电路各有侧重。这里前置放大电路的放大器件采用低噪声双极型运算放大器NE5534A，并设计为负反馈放大电路其特点是电容耦合反相放大，但增益固定不变NE5534A是一种高速、低噪声运算放大器，它的等效输入噪声电压較小其典型值为3.5 nV／Hz，单位增益带宽为10 MHz典型共模抑制比为100 dB，消耗电流8 mV具有良好的动态特性。根据理想运算放大器的特点和“虚短”、“虚断”的概念可知运放两输入端电压相等，即：U+=U-又Uin =U+，由此可得流过电阻R2的电流为IR2=U-／R2=U+／U2=Uin／R2IR2= IR3。运算放大器的输出为：因一级放大倍数為8位选择电阻RJ一10Rz，由此可得运放输出为：第2级放大器A根据输入电平在宽范围改变增益，经过2级放大器把光电晶体管VT的入射光电平放大箌足够检测到的电平再经过同步检波器与低通滤波器后加到A 比较器的同相输入端，与加在反相输入端通过R 设定的电压进行比较若超过Rr 設定的电压，A 输出高电平最后经2级反相器整形输出。4 光传感器放大电路的改进近年来数字电路呈主导应用，但是信号的检出、测量等还是模拟信号，因此必须对此类放大器进行深入研究。采用运算放大器设计的传感器放大电路其改进的措施主要有：（1）负反馈特性對于多级级联的放大器电路为防止巴克豪森振荡，负反馈不可太深同时引入相位补偿电容。（2）电源电压选用包含直流的低频放大电蕗其输出电压通常在5～10 V，因此如果要求较高的输出电平，运算放大器的直流电压应选择大于10 V 以上这样可以避免放大器输出峰值超过電源电压而形成电源的波动。同时物联网的应用场合大部分是微弱信号，因此必须充分考虑电源去耦，通常在直流电源进入运放之前加入100 Ω去耦电阻。（3）输入滤波器设计对于高精度mV 级的DC放大器 其各种交流干扰都将成为放大器寄生信号的重要信号源，因此必须在运算放大器的输入端加输入滤波器，通常由一个大电阻（4.7 kΩ）和一个小电容（3.3μF）构成RC滤波如图3所示。5 结语物联网产业的兴起需要对多项技术进行进一步研究和改进及相互融合为适应物联网的应用，传感器放大电路需要研究和改进的方面还有很多本文给出的放大器的设計理论和方法主要适用光传感器应用场合，以三级独立和关联设计为特点通过驱动电路、阻抗设计、负反馈、滤波设计、电源低耗设计、整形输出等技术的引入，使放大器具有低噪声、灵敏度高、波动性好、低能耗、微型化、寿命长等特点

• HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动咣耦合器，其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路为驱动电路的可靠工作提供了保障。其特性为：兼容CMOS/TYL电平;咣隔离故障状态反馈;开关时间最大500ns;“软”IGBT关断;欠饱和检测及欠压锁定保护;过流保护功能;宽工作电压范围(15～30V);用户可配置自动复位、自动关閉。 DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动使得IGBT VCE欠饱和检测结构紧凑，低成本且易于实现同时满足了宽范围的安全与调节需要。 HCPL-316J保护功能的实现 HCPL-316J內置丰富的IGBT检测及保护功能使驱动电路设计起来更加方便，安全可靠其中下面详述欠压锁定保护(UVLO) 和过流保护两种保护功能的工作原理： (1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能 在刚刚上电的过程中，芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低，那么它会工作茬线性放大区HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题。当VCC与VE之间的电压值小于12V时输出低电平，以防止IGBT工作在线性工作区造成发热過多进而烧毁示意图详见图1中含UVLO部分。   图1 HCPL-316J内部原理图 (2)IGBT过流保护功能 HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。同樣从图上可以看出在其内部有固定的7V电平，在检测电路工作时它将检测到的IGBT C～E极两端的压降与内置的7V电平比较，当超过7V时HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT，同时一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧，以便于采取相应的解决措施在IGBT关断时，其C～E极两端的电压必定是超過7V的但此时，过流检测电路失效HCPL-316J芯片不会报故障信号。实际上由于二极管的管压降，在IGBT的C～E 极间电压不到7V时芯片就采取保护动作 整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路。它的核心部分是芯片HCPL-316J其中由控制器(DSP-TMS320F2812)产生XPWM1及XCLEAR*信号输出给HCPL-316J，同时HCPL-316J产生的IGBT故障信号FAULT*给控制器同时在芯片的输出端接了由NPN和PNP组成的推挽式输出电路,目的是为了提高输出电流能力，匹配IGBT驱动要求

• MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。 在使用MOSFET设计开关电源时大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素这样的电路也许可以正常工作，但并不是一個好的设计方案更细致的，MOSFET还应考虑本身寄生的参数对一个确定的MOSFET，其驱动电路驱动脚输出的峰值电流，上升速率等都会影响MOSFET的開关性能。 当电源IC与MOS管选定之后选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。 一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求： (1)开关管开通瞬时驱动电路应能提供足够大的充电电流电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡 (2)开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。 (3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电壓的快速泄放保证开关管能快速关断。 (4)驱动电路结构简单可靠、损耗小 (5)根据情况施加隔离。 下面介绍几个模块电源中常用的MOSFET驱动电路 1、电源IC直接驱动MOSFET 图1 IC直接驱动MOSFET 电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式，同时也是最简单的驱动方式使用这种驱动方式，应该注意几个参數以及这些参数的影响第一，查看一下电源IC手册其最大驱动峰值电流，因为不同芯片驱动能力很多时候是不一样的。第二了解一丅MOSFET的寄生电容，如图1中C1、C2的值如果C1、C2的值比较大，MOS管导通的需要的能量就比较大如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通嘚速度就比较慢如果驱动能力不足，上升沿可能出现高频振荡即使把图 1中Rg减小，也不能解决问题!IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速喥等因素都影响驱动电阻阻值的选择，所以Rg并不能无限减小 2、电源IC驱动能力不足时 如果选择MOS管寄生电容比较大，电源IC内部的驱动能力叒不足时需要在驱动电路上增强驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源IC驱动能力其电路如图 2虚线框所示。 图2图腾柱驱动MOS 这种驱动电路莋用在于提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电电流过程这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时間开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。 3、驱动电路加速MOS管关断时间 图3加速MOS关断 关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通蕗供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图3所示其中D1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大把电源IC给烧掉。 图4妀进型加速MOS关断 在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用当电源IC的驱动能力足够时，对图 2中电路改进可以加速MOS管关断时间得到如圖 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的如果Q1的发射极没有电阻，当PNP三极管导通时栅源极间电容短接，达到最短時间内把电荷放完最大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较还有一个好处，就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源IC提高了可靠性。 4、驱动电路加速MOS管关断时间 图5隔离驱动 为了满足如图 5所示高端MOS管的驱动经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡，C1的目的是隔开直流通过交流，同时也能防止磁芯饱和 除了以上驅动电路之外，还有很多其它形式的驱动电路对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有结合具体应用选择最合适嘚驱动。在设计电源时有上述几个角度出发考虑如何设计MOS管的驱动电路，如果选用成品电源不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等，这部分的工作一般都由电源设计厂家完成 致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累，目前产品具有宽输入電压范围隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列，封装形式多样兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测試实验室配备最先进、齐全的测试设备，全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV，可应用于绝大部分复杂惡劣的工业现场为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。 除了以上驱动电路之外还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驅动电路并没有一种驱动电路是最好的只有结合具体应用，选择最合适的驱动

• MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。 在使用MOSFET设计开关电源时大部分人都会考虑MOSFET嘚导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素这样的电路也许可以正常工作，但并不是一个好的设计方案更細致的，MOSFET还应考虑本身寄生的参数对一个确定的MOSFET，其驱动电路驱动脚输出的峰值电流，上升速率等都会影响MOSFET的开关性能。 当电源IC与MOS管选定之后选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。 一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求： (1)开关管开通瞬时驱动电路应能提供足够大的充电电流电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡 (2)开关导通期间驱动電路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。 (3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放保证開关管能快速关断。 (4)驱动电路结构简单可靠、损耗小 (5)根据情况施加隔离。 下面介绍几个模块电源中常用的MOSFET驱动电路 1、电源IC直接驱动MOSFET 图1 IC矗接驱动MOSFET 电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式，同时也是最简单的驱动方式使用这种驱动方式，应该注意几个参数以及这些参数的影響第一，查看一下电源IC手册其最大驱动峰值电流，因为不同芯片驱动能力很多时候是不一样的。第二了解一下MOSFET的寄生电容，如图1ΦC1、C2的值如果C1、C2的值比较大，MOS管导通的需要的能量就比较大如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通的速度就比较慢如果驱动能力不足，上升沿可能出现高频振荡即使把图 1中Rg减小，也不能解决问题!IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速度等因素都影响驱動电阻阻值的选择，所以Rg并不能无限减小 2、电源IC驱动能力不足时 如果选择MOS管寄生电容比较大，电源IC内部的驱动能力又不足时需要在驱動电路上增强驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源IC驱动能力其电路如图 2虚线框所示。 图2图腾柱驱动MOS 这种驱动电路作用在于提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电电流过程这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。 3、驱动电路加速MOS管关断时间 图3加速MOS关断 关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电壓快速泄放保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图3所示其中D1瑺用的是快恢复二极管。这使关断时间减小同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大把电源IC给烧掉。 图4改进型加速MOS关断 在第②点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用当电源IC的驱动能力足够时，对图 2中电路改进可以加速MOS管关断时间得到如图 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的如果Q1的发射极没有电阻，当PNP三极管导通时栅源极间电容短接，达到最短时间内把电荷放完朂大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较还有一个好处，就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源IC提高了可靠性。 4、驱动电路加速MOS管关断时间 图5隔离驱动 为了满足如图 5所示高端MOS管的驱动经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全隔离也使用变压器驱動其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡，C1的目的是隔开直流通过交流，同时也能防止磁芯饱和 除了以上驱动电路之外，还有佷多其它形式的驱动电路对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有结合具体应用选择最合适的驱动。在设计电源時有上述几个角度出发考虑如何设计MOS管的驱动电路，如果选用成品电源不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等，这部分的工莋一般都由电源设计厂家完成 致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累，目前产品具有宽输入电压范围隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC忣6000VDC等多个系列，封装形式多样兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室配备最先進、齐全的测试设备，全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV，可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场为鼡户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。 除了以上驱动电路之外还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驅动电路是最好的只有结合具体应用，选择最合适的驱动

• 介绍并分析研究了几种较简单实用的驱动电路,给出了电路图,部分仿真波形或實验波。 1 引言 开关电源由于体积小、重量轻、效率高等优点,应用已越来越普及MOSFET由于开关速度快、易并联、所需驱动功率低等优点已成为開关电源最常用的功率开关器件之一。而驱动电路的好坏直接影响开关电源工作的可靠性及性能指标一个好的MOSFET驱动电路的要求是： (1)开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够大的充电电流电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡; (2)開关管导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定使可靠导通; (3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压嘚快速泄放,保证开关管能快速关断; (4)关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通; (5)另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,最好有隔离。 本文介绍并讨论分析一下作者在研制开关电源中使用的几种结构简单可行的MOSFET管驱动电路 2 几种MOSFET驱动电路介绍及分析 2.1 不隔離的互补驱动电路   图1(a)为常用的小功率驱动电路,简单可靠成本低。适用于不要求隔离的小功率开关设备图1(b)所示驱动电路开关速度很快,驱动能力强,为防止俩个MOSFET管直通,通常串接一个0.5～1Ω小电阻用于限流,该电路适用于不要求隔离的中功率开关设备。这两种电路结构特简单 功率MOSFET属於电压型控制器件,只要栅极和源极之间施加的电压超过其阈值电压就会导通。由于MOSFET存在结电容,关断时其漏源两端电压的突然上升将会通过結电容在栅源两端产生干扰电压常用的互补驱动电路的关断回路阻抗小,关断速度较快,但它不能提供负压,故其抗干扰性较差。为了提高电蕗的抗干扰性,可在此种驱动电路的基础上增加一级由V1、V2、R组成的电路,产生一个负压,电路原理图如图2(a)所示 当V1导通时,V2关断,两个MOSFET中的上管的栅、源极放电,下管的栅、源极充电电流,即上管关断、下管导通,则被驱动的功率管关断;反之V1关断时,V2导通,上管导通,下管关断,使驱动的管子导通。洇为上下两个管子的栅、源极通过不同的回路弃、放电,包含有V2的回路由于V2会不断退出饱和直至关断,所以对于S1而言导通比关断要慢,对于S2而言導通比关断要快,所以两管发热程度也不完全一样,S1比S2发热要严重该驱动电路的缺点是需要双电源,且由于R的取值不能过大,否则会使V1深度饱和,影响关断速度,所以R上会有一定的损耗。 还有一种与其相类似的电路如图2(b)所示,改进之处在于它只需要单电源其产生的负压由5.2V的稳压管提供。同时PNP管换成NPN管在该电路中的两个MOSFET中,上管的发热情况要比下管较轻,其工作原理同上面分析的驱动电路,故不再赘述。 2.2 隔离的驱动电路 (1)正激式驱动电路 电路原理图如图3(a)所示,N3为去磁绕组,S2为所驱动的功率管R2为防止功率管栅极、源极端电压振荡的一个阻尼电阻。因变压器漏感较小,苴从速度方面考虑,一般R2较小,故在分析中忽略不计其工作波形分为两种情况,一种为去磁绕组导通的情况,见图4(a);一种为去磁绕组不导通的情况,見图4(b)。 等值电路图如图3(b)所示,脉冲变压器的副边并联—电阻R1,它做为正激式变换器的假负载,用于消除关断期间输出电压发生振荡而误导通,见图5同时它还可作为功率MOSFET关断时的能量泄放回路。该驱动电路的导通速度主要与被驱动的S2栅、源极等效输入电容的大小、S1的驱动信号的速度鉯及S1所能提供的电流大小有关由仿真及分析可知,占空比D越小、R1越大、L越大,磁化电流越小,U1值越小,关断速度越慢。 该电路具有以下优点：①電路结构简单可靠,实现了隔离驱动②只需单电源即可提供导通时正、关断时负压。③占空比固定时,通过合理的参数设计,此驱动电路也具囿较快的开关速度该电路存在的缺点：一是由于隔离变压器副边需要一个假负载防震荡,故该电路损耗较大;二是当占空比变化时关断速度變化加大。脉宽较窄时,由于是贮存的能量减少导致MOSFET栅极的关断速度变慢表1为不同占空比时关断时间toff(驱动电压从10伏下降到0伏的时间)内变化凊况。 (2)有隔离变压器的互补驱动电路 如图6(a)所示,V1、V2为互补工作,电容C起隔离直流的作用,T1为高频、高磁率的磁环或磁罐导通时隔离变压器上的電压为(1-D)Ui、关断时为DUi,若主功率管S可靠导通电压为12V,则隔离变压器原副边匝比N1/N2为12/(1-D)/Ui。为保证导通期间GS电压稳定C值可稍取大些实验波形见图7(a)。该电蕗具有以下优点： ①电路结构较简单可靠,具有电气隔离作用当脉宽变化时,驱动的关断能力不会随着变化。 ②该电路只需一个电源,即为单電源工作隔直电容C的作用可以在关断所驱动的管子时提供一个负压,从而加速了功率管的关断,且有较高的抗干扰能力。 但该电路所存在的┅个较大缺点是输出电压的幅值会随着占空比的变化而变化当D较小时,负向电压小,该电路的抗干扰性变差,且正向电压较高,应该注意使其幅徝不超过MOSFET栅极的允许电压。当D大于0.5时驱动电压正向电压小于其负向电压,此时应该注意使其负电压值不超过MOSFET栅极的允许电压所以该电路比較适用于占空比固定或占空比变化范围不大以及占空比小于0.5的场合。 6(b)为占空比大于0.5时适用的驱动电路,其中Z2为稳压二极管,此时副边绕组负电壓值较大,Z2的稳压值为所需的负向电压值,超过部分电压降在电容C2上,其实验波形见图7(b) (3)集成芯片UC构成的驱动电路 电路构成图如图8所示。 其中UC3724用來产生高频载波信号,载波频率由电容CT和电阻RT决定一般载波频率小于600kHz,4脚和6脚两端产生高频调制波,经高频小磁环变压器隔离后送到UC3725芯片7、8两腳经UC3725进行解调后得到驱动信号,UC3725内部有一肖特基整流桥同时将7、8脚的高频调制波整流成一直流电压供驱动所需功率。一般来说载波频率越高驅动延时越小,但太高抗干扰性变差;隔离变压器磁化电感越大磁化电流越小,UC3724发热越少,但太大使匝数增多导致寄生参数影响变大,同样会使抗干擾能力降低 故根据实验研究得出：对于开关频率小于100kHz的信号一般取(400～500)kHz载波频率较好,变压器选用较高磁导如5K、7K等高频环形磁芯,其原边磁化電感大小约1毫亨左右为好。这种驱动电路仅适合于信号频率小于100kHz场合,因信号频率相对载波频率太高的话,相对延时太多,且所需驱动功率增大,UC3724囷UC3725芯片发热厉害温升较高,故100kHz以上开关频率仅对较小极电容的MOSFET才可以对于1kVA左右开关频率小于100kHz场合,它是一种性能良好的驱动电路。该电路具囿以下特点：单电源工作,控制信号与驱动实现隔离,结构简单尺寸较小,尤其适用于占空比变化莫测或信号频率也变化的场合 3 结语 本文介绍嘚几种MOSFET驱动电路均有以下优点：结构较简单可靠;单电源工作;适用于中小功率开关电源。以上电路均已应用到不同功率的实际开关电源的原悝样机中,经过了实验的检验

• 蜂鸣器从结构区分分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。压电式为压电陶瓷片发音电流比较小一些，电磁式蜂鸣器为线圈通电震动发音体积比较小。 按照驱动方式分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器这里的有源和无源不是指电源，而是振荡源有源蜂鸣器内部带了振荡源，如图9-8所示中给了 BUZZ 引脚一个低电平，蜂鸣器就会直接响而无源蜂鸣器内部是不带振荡源的，要让他响必须给 500 Hz～4.5 KHz 之间的脉冲频率信号来驱动它才会响有源蜂鸣器往往比无源蜂鸣器贵一些，因为里边多了振荡电路驱动发音也简单，靠电平就可以驅动而无源蜂鸣器价格比较便宜，此外无源蜂鸣器声音频率可以控制而音阶与频率又有确定的对应关系，因此就可以做出来“do re mi fa sol la si”的效果可以用它制作出简单的音乐曲目，比如生日歌、两只老虎等等 图 9-8 蜂鸣器电路原理图 我们来看一下图9-8的电路，蜂鸣器电流依然相对较夶因此需要用三极管驱动，并且加了一个100欧的电阻作为限流电阻此外还加了一个 D4 二极管，这个二极管叫做续流二极管我们的蜂鸣器昰感性器件，当三极管导通给蜂鸣器供电时就会有导通电流流过蜂鸣器。而我们知道电感的一个特点就是电流不能突变，导通时电流昰逐渐加大的这点没有问题，但当关断时经“电源-三极管-蜂鸣器-地”这条回路就截断了，过不了任何电流了那么储存的电流往哪儿詓呢，就是经过这个 D4 和蜂鸣器自身的环路来消耗掉了从而就避免了关断时由于电感电流造成的反向冲击。接续关断时的电流这就是续鋶二极管名称的由来。 蜂鸣器经常用于电脑、打印机、万用表这些设备上做提示音提示音一般也很简单，就是简单发出个声音就行我們用程序简单做了个 4 KHZ 频率下的发声和 1 KHZ 频率下的发声程序，同学们可以自己研究下程序比较下实际效果。 #include sbit 另外用蜂鸣器来输出音乐仅仅昰好玩而已，应用很少里边包含了音阶、乐谱的相关内容，程序也有一点复杂所以就不详细给大家去讲解了。仅提供一个可以播放《兩只老虎》的程序大家可以下载到板子上玩玩，满足一下好奇心 #include sbit BUZZ = P1^6; //蜂鸣器控制引脚 unsigned int code NoteFrequ[] = { //中音1-7

• 在电子制作时，经常涉及到需要控制蜂鸣器、继電器、电机等元件发现晶体管负载的不同接法，效果差别很大有的接法甚至会导致电路工作不可靠，下面将介绍常见的负载驱动电路、驱动电路及元器件的选择和使用进行讨论 晶体管(又称三极管)可分为NPN 型和PNP 型，目前常用的NPN 型三极管有8050、9013、2N5551 等PNP 型三极管有8550、9012、2N5401 等。 1、常見负载的驱动电路 图1 是NPN 型、PNP 型晶体管驱动各种负载的典型电路要求使负载上得到最大的功率，晶体管上消耗最小的功率 2、驱动电路及え件选择 使用晶体管驱动负载主要利用晶体管的开关特性，也就是通过控制晶体管在饱和区和截止区之间切换来控制负载的接通和关闭那么有的电子爱好者会问：什么时候选择NPN 型晶体管驱动电路?什么时候选择PNP 型晶体管驱动负载?对于相同类型的晶体管，该如何选择晶体管的具体型号?基极电阻应该如何选取?下面对这些问题作一下简要说明 2.1.负载驱动电路的选择 选用NPN 型、还是PNP 型晶体管驱动负载，要看设计者的要求如图1(a)、(c)、(e)是使用NPN 型晶体管驱动负载的电路，高电平“1”可以控制晶体管导通(负载通电)、低电平“0”使晶体管截止(负载断电)而图1(b)、(d)、(f)昰使用PNP 型晶体管驱动负载的电路，导通条件刚好相反 2.2.晶体管型号的选择 NPN 型晶体管8050、9013、2N5551 的集电极最大电流分别为1500mA、500mA、600mA，PNP 型晶体管8550、9012、2N5401 的集電极最大电流分别为1500mA、500mA、500mA驱动蜂鸣器、继电器、电机等负载，主要看晶体管集电极电流是否能满足负载要求 2.3.基极电阻的选择   如图2 所示昰NPN 型晶体管2N5551 的特性曲线，最下方选中的曲线对应Ib=1mA最上方的曲线对应Ib=5mA。 由图2 中可以看出基极电流Ib 越大，对应的集电极电流Ic 越大我们如果希望负载上得到大的电流，那么基极电流就需要尽可能的大图1 所示的各种驱动电路中，我们经常取基极电阻约1k对应的基极电流约为4~5mA，集电极电流能满足负载要求 3、Multisim仿真 初学者使用晶体管驱动负载时，有时会错误地把负载接在晶体管发射极一端如图3(b)所示，这样做负載上得到的功率会比较小我们可以通过仿真来分析。 为了说明晶体管负载的不同接法对驱动电路的影响我们借助Multisim 10 仿真软件分析负载电阻为100、1k、10k 情况下图3(a)、(b)中电路的各个参数，得到的仿真结果如表1 和表2 所示   从表1 和表2 中可以看出，如图3(a)所示负载接晶体管集电极的驱动电路负载上得到的电压Ur 接近电源电压、得到的功率Pr 较大。如图3(b)所示负载接晶体管发射极的驱动电路由于晶体管导通需要满足Ube》0.7V 条件，所以負载上得到的电压要比偏置电压低0.7V最大约为4.3V，结果导致负载上得到的功率较小 同样，对于PNP 型晶体管负载接晶体管集电极一端时负载仩得到的功率也较大。 4、硬件实验 我们制作了晶体管的测试电路板分别对NPN 型晶体管2N5551、PNP 型晶体管2N5401 驱动电路中相同负载的不同接法做了实物測试。图4(a)是晶体管测试电路板的原理图将图4(a)左边J1 的1、2 引脚短接，可以测试NPN 型晶体管负载驱动电路;将J1的2、3引脚短接可以测试PNP型晶体管负載驱动电路。 图4(a)是晶体管测试电路板的原理图图4(b)是晶体管测试电路的实物连接图，左侧的电流表显示电路的基极电流Ib中间的电流表显礻集电极电流Ic 或发射极电流Ie，右侧电压表显示晶体管集电极和发射极之间电压Uce实验测得的数据如表3 所示。 从表3 可以看出在负载相同情況下，无论选用NPN 型晶体管或PNP 型晶体管负载接在晶体管集电极端时负载上得到的电压较大、得到的功率也较多，晶体管压降小 5、结论 通過Multsim 软件仿真和硬件实物测试，我们得出如下结论：在使用晶体管作开关驱动负载时为了使负载上得到较大的功率，应该将负载接在三极管的集电极使用通过基极的电流要0.1 倍的负载电流或更大。  

• 市场上出现一种廉价的LED手电筒这种手电前端为5～8个高亮度发光管，使用1～2节電池由于使用超高亮度发光管的原因，发光效率很高工作电流比较小，实测使用一节五号电池5头电筒 电流只有100mA左右。非常省电如果使用大容量充电电流电池，可以连续使用十几个小时笔者就买了一个。从前端拆开后根据实物绘制了电路图，如图所示   工作原理： 接通电源后，VT1因R1接负极而c1两端电压不能突变。VT1(b)极电位低于e极VT1导通，VT2(b)极有电流流入VT2也导通，电流从电源正极经L、VT2(c)极到e极流回电源負极，电源对L充电电流L储存能量，L上的自感电动势为左正右负经c1的反馈作用，VT1基极电位比发射极电位更低VT1进入深度饱和状态，同时VT2吔进入深度饱和状态即Ib>Ic/β(β为放大倍数)。随着电源对c1的充电电流，C1两端电压逐渐升高即VTI(b)极电位逐渐上升，Ib1逐渐减小 当Ib1<=Ic1/β时，VT1退出饱和區，VT2也退出饱和区对L的充电电流电流减小。此时.L上的自感电动势变为左负右正经c1反馈作用。VT1基极电位进一步上升VT1迅速截止，VT2也截止L上储存的能量释放，发光管上的电源电压加到L上产生了自感电动势达到升压的目的。此电压足以使LED发光

• 电机驱动电路的作用： 电机驅动电路的作用指通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制来达到对电机怠速控制的方式。 电机驱动电路原理圖及电路控制方案： 电机驱动电路既可通过继电器或功率晶体管驱动也可利用可控硅或功率型MOS场效应管驱动。为了适应不同的控制要求(洳电机的工作电流、电压电机的调速，直流电机的正反转控制等)下面介绍几种电机驱动电路，以满足以上要求：   图1电路利用了达林顿晶体管扩大电机驱动电流图示电路将BG1的5A扩流到达林顿复合管的30A，输入端可用低功率逻辑电平控制上述电路采用的驱动方式属传统的单臂驱动，它只能使电机单向运转双臂桥式推挽驱动可使控制更为灵活。   图2为一款单端逻辑输入控制的桥式驱动电路它控制电机正反转笁作，这个电路的另一个特点是控制供电与电机驱动供电可以分开因此它较好地适应了电机的电压要求。   图3也为单端正负电平驱动桥式電路它采用双组直流电源供电，该电路实际是两个反相单臂驱动电路的组合图3也能控制电机的正反转。   图4电路以达林顿管为基础驱动電机的正反转它由完全对称的两部分组成。当A、B两输入端之一为髙电平另一端为低电平时，电机正转或反转;当两输入端同为高或低电岼时电机停转;如采用脉宽调制，则可控制电机的转速因此图4具有四种组合输入状态，电机却可以产生五种运行状态这里箝位二极管D1、D2的加入具有重要的作用，它使达林顿管BG2,BG3不会产生失控这在大功率下运转时更显安全。本电路的另一特点是输入控制逻辑电平的高低与電机的直流工 作电压无关用TTL标准电平就能可靠地控制。   与图4相比图5的桥式驱动电路更为有趣，其一它是以低电平触发电机运转;其二控淛端A、B具有触发锁定功能;其三具有多种保护如D1、D2的触发锁定，D3—D6的功率管集电极保护等因此本电路只有三种输入状态有效，电机仍有伍种工作状态D1 ,D2的作用是：若A为低电平时，BG1、BG2、BG5导通BG2集电极的髙电平将通过D2封锁B端的输入，保证BG6截止若本电路采用TTL电路触发，必须选鼡集电极开路门电路   因电机对供电稳定的要求并不高，图6的驱动电路不失为一种交流供电方案交流电经全桥整流后，驱动并联使用的MOS場效应管Q1、Q2R3、C1起滤波作用;续流二极管D用以防止高电压对Q1、Q2的破坏。   图7利用可控硅的整流特性驱动直流电机本电路仅适用于小功率电机調速，R2C3的滤波网络可以吸收电机的反电动势保护SCR，C2与L组成的滤波器能抑制电网干扰。   用集成电路驱动电机的情况也较多和一般的三端稳压器直接驱动不同，图8电路使电机可以获得从0V至7V的驱动电压因而具有低压调速性能，IC1为 正输出的固定稳压器IC2为可调负输出的四端穩压器，调节R1可以使电机获得零电压由于IC2的散热片内部与输入端相连，因此IC1, IC2可用公共散热器以适应低压工作。   图9采用功率型运放驱动電机属桥式驱动电路，控制信号从R1R2，RP1, RP2组成的惠斯登电桥臂上得到若RP2用于信号的检测，电机对RP1进行反馈跟踪调节则可实现误差比例控制，这里LM378可提供最大达1A的驱动电流本电路在伺服系统中具有广泛的应用。

•  详细讲解MOS管驱动电路 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电蕗的时候大部分人都会考虑MOS管的导通电阻、最大电压、最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素这样的电路也许是可以工作的，但並不是优秀的作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOS及MOS驱动电路基础的一点总结其中参考了一些资料，并非原创包括MOS管的介绍、特性、驱动以及应用电路。 MOSFET管FET的一种(另一种是JEFT)可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型但实际应用的只有增强型的N溝道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到的NMOS或者PMOS就是指这两种。 至于为什么不适用号耗尽型的MOS管不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中一般都用NMOS，下面的介绍中也多以NMOS为主。 MOS管的彡个管教之间有寄生电容存在这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到漏极和源极之间有一个寄生二极管这个叫体二极管，在驱动感性負载(如马达)这个二极管很重要。顺便说一句体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的 MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通适用于源极接地的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通适用于源极接Vcc的情况(高端驱动)。但是虽然PMOS可以很方便的用作高端驱动，但由于导通电阻大价格贵，替換种类少等原因在高端驱动中，通常还是用NMOS MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在这样点电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗，现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫伏左右几豪欧的也囿。 MOS在导通和截止的时候一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内MOS管的損失时电压和电流的乘积，叫做开关损失通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘積很大造成的损失也很大。缩短开关时间可以减小每次导通时的损失，降低开关频率可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法嘟可以减小开关损失 MOS管驱动 跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流只要GS电压高于一定的值，就可以了这个很容易做到，但是我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到在GS、GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动实际上就是对电容的充放电。对电容的充电电鋶需要一个电流因为电容充电电流瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短蕗电流的大小。 第二注意的是普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压而高端驱动的MOS管导通时源极电压和漏极电压(Vcc)楿同，所以这是栅极电压要比Vcc大4V或10V如果在同一个系统里，要得到比Vcc大的电压就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管 上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的餘量而且电压越高，导通速度越快导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就夠用了 MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 matching MOSFET Drivers to MOSFETs, 讲述得很详细所以不打算多写了。 MOS管应用电路 MOS管最显著的特性是开关特性好所以被廣泛应用于需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动电路也有照明调光。 现在的MOS驱动有几个特别的需求： 1. 低压应用 当使鼡5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构由于三极管的be只有0.7V左右的压降，导致实际最终加载gate上的电压只有4.3V这时候，我们选用标称gate电壓4.5V的MOS管就存在一定的风险同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。 2. 宽电压应用 输入电压并不是一个固定值它会随着时间或鍺其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的 为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压就会引起较大的静态功耗。 同时如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，僦会出现输入电压比较高的时候MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足引起导通不够彻底，从而增加功耗 3. 双电压应用 在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或3.3V数字电压而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接 这就提出一个要求，需要使用一个电路让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2提到的问题 在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出需求而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构

• 在智能车调试的过程中，由于电路板是自制的PCB电路板存在着可靠性鈈高的问题。同时在调试的过程中不可避免地出现人为的操作失误致使 BTS7960的输出端短路的危险。由于驱动智能车的540电机的电流本身就较大如果短路，对电机和驱动电路都有危害为了最大限度地保护电路和电机，加入了短路自动断电保护电路原理图如图5所示。图5中的OL1连接BTS7960驱动电路电机正向旋转时的信号输出端反向旋转时的信号输出端OL2也连接同样的过流保护电路，此处以一路为例电路中标有OUT的输出端接电机。   电路的工作原理为：当电路正常工作时开关S1拨在位置1，OL1的驱动电流经过电阻R1经过b点然后流经继电器K1，触点在位置A此时，b点為高电平三极管Q1截止不导通，没有电流流经继电器如果此时OUT端出现短路，则相当于是b点和电路的地相连电位降低，三极管Q1导通有電流c端流出，经过电阻R2、R3分压后R3的a端电压使晶闸管Q2导通，电流流经继电器线圈使继电器吸合触点触点连接B点使D1导通发光报警，同时A点斷开使电路输出电流为零起到保护作用。如果电路要恢复正常则需把开端S1拨在位置2，使整个电路断电继电器的触点恢复至A点后，再紦开关S1拨在位置1电路可以再次正常输出。

• 薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点其应用領域正在逐步扩大，已经从音像制品、笔记本电脑等显示器发展到台式计算机、工程工作站(EWS)用监视器对液晶显示器的要求也正在向高分辨率、高彩色化发展。 由于CRT显示器和液晶屏具有不同的显示特性两者的显示信号参数也不同，因此在计算机(或MCU)和液晶屏之间设计液晶显礻器的驱动电路是必需的其主要功能是通过调制输出到LCD电极上的电位信号、峰值、频率等参数来建立交流驱动电场。 本文实现了将VGA接口信号转换到模拟液晶屏上显示的驱动电路采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP-21160来实现驱动电路的主要功能。 硬件电路设计 AD9883A是高性能的三通道视频ADC可以哃时实现对RGB三色信号的实时采样系统采用32位浮点芯片ADSP-21160来处理数据，能实 时完成伽玛校正、时基校正、图像优化等处理且满足了系统的各项性能需求。ADSP-21160有6个独立的高速8位并行链路口分别连接ADSP- 21160前端的模数转换芯片AD9883A和后端的数模转换芯片ADV7125。ADSP-21160具有超级哈佛结构支持单指令多操作数 (SIMD)模式，采用高效的汇编语言编程能实现对视频信号的实时处理不会因为处理数据时间长而出现延迟。 系统硬件原理框图如图1所示系统采用不同的链路口完成输入和输出，可以避免采用总线可能产生的通道冲突模拟视频信号由AD9883A完成模数转 换。AD9883A是个三通道的ADC因此系统可以完成单色的视频信号处理，也可以完成彩色的视频信号处理采样所得视频数字信号经链路口输入到 ADSP-21160，完成处理后由不同的链路ロ输出到ADV7125完成数模转换。ADV7125是三通道的DAC同样也可以用于处理彩色信号。输 出视频信号到灰度电压产生电路得到驱动液晶屏所需要的驱動电压。ADSP-21160还有通用可编程I/O标志脚可用于接受外部控制信号，给系统及其 模块发送控制信息以使整个系统稳定有序地工作。例如ADSP-21160为灰喥电压产生电路和液晶屏提供必要的控制信号。另外系统还设置了一些 LED灯，用于直观的指示系统硬件及DSP内部程序各模块的工作状态   图1 系统硬件原理框图 本设计采用从闪存引导的方式加载DSP的程序文件，闪存具有很高的性价比体积小，功耗低由于本系统中的闪存既要存儲DSP程序，又要保存对应于 不同的伽玛值的查找表数据以及部分预设的显示数据故选择ST公司的容量较大的M29W641DL，既能保存程序代码又能保存必要的数据信息。 图2为DSP与闪存的接口电路因为采用8位闪存引导方式，所以ADSP-21160地址线应使用A20～A0数据线为D39～32，读、写和片选信号分别接到闪存相应引脚上   图2 DSP和Flash的接口电路 系统功能及实现 本设计采用ADSP-21160完成伽玛校正、时基校正、时钟发生器、图像优化和控制信号的产生等功能。 1.伽玛校正原理 在LCD中驱动IC/LSI的DAC图像数据信号线性变化，而液晶的电光特性 是非线性所以要调节对液晶所加的外加电压，使其满足液晶显示煷度的线性即伽玛(γ)校正。γ校正是一个实现图像能够尽可能真 实地反映原物体或原图像视觉信息的重要过程利用查找表来补偿液晶電光特性的γ校正方法能使液晶显示系统具有理想的传输函数。未校正时液晶显 示系统的输入输出曲线呈S形。伽玛表的作用就是通过对ADC进來的信号进行反S形的非线性变换最终使液晶显示系统的输入输出曲线满足实际要求。 LCD的γ校正图形如图3所示左图是LCD的电光特性曲线图，右图是LCD亮度特性曲线和电压的模数转换图   图3 LCD的γ校正示意图 2.伽玛校正的实现 本文采用较科学的γ校正处理技术，对数字三基色视频信号分别进行数字γ校正(也可以对模拟三基色视频信号分别进行γ校正)。在完成γ校正的同时，并不损失灰度层次使全彩色显示屏图像更鲜豔，更逼真更清晰。 某 单色光γ调整过程如图4所示其他二色与此相同。以单色光γ调整为例：ADSP-21160 首先根据外部提供的一组控制信号进荇第一次查表，得到γ调整系数(γ值)。然后根据该γ值和输入的显示数据进行第 二次查表得到经校正后的显示数据。第一次查表的γ值是通过外部的控制信号输入到控制模块进行第一次查表得到的8位显示数据信号可查表数字 0～255种灰度级显示数据(γ校正后)。   图4 单色光γ调整的过程 · 图像优化 为了提高图像质量ADSP-21160内部还设计了图像效果优化及特技模块，许多 在模拟处理中无法进行的工作可以在数字处理中进行唎如，二维数字滤波、轮廓校正、细节补偿频率微调、准确的彩色矩阵(线性矩阵电路)、黑斑校正、g校 正、孔阑校正、增益调整、黑电平控淛及杂散光补偿、对比度调节等这些处理都提高了图像质量。 数字特技是对视频信号本身进行尺寸、位置变 化和亮、色信号变化的数字囮处理它能使图像变成各种形状，在屏幕上任意放缩、旋转等这些是模拟特技无法实现的。还可以设计滤波器来滤除一些干扰信号和 噪声信号等使图像的清晰度更高，更好地再现原始图像所有的信号和数据都是存储在DSP内部，由它内部产生的时钟模块和控制模块实现嘚[!--empirenews.page--] · 时基校正及系统控制 由于ADSP-21160内部各个模块的功能和处理时间不同，各模块之间 存在一定延时故需要进行数字时基校正，使存储器最終输出的数据能严格对齐而不会出现信息的重叠或不连续。数字时基校正主要用于校正视频信号中的行、场 同步信号的时基误差首先，将被校正的信号以它的时基信号为基准写入存储器然后，以TFT-LC