一種新型LED顯示模組供電拓?fù)?/h1>
摘要：設(shè)計(jì)了一種LED顯示屏模組的全新的電源供電拓?fù)洹?20 V／50 Hz(或110V／60HZ)交流電源經(jīng)過濾波、整流、PFC矯正后產(chǎn)生一個400V的電壓；400V的電壓通過總線傳輸?shù)侥＝M內(nèi)的輔助電源模塊和多個高效電源模塊；輔助電源模塊接收控制命令開關(guān)PFC電路和高效電源模塊，并給小信號電路提供電能；高效電源模塊再將400 V的電壓轉(zhuǎn)換成LED點(diǎn)陣模塊所需電壓。這種拓?fù)涔╇娛筁ED顯示模組的電磁兼容符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值(GBl7625．1-2003或兼容IECl000-3-2)，模組PF值可以達(dá)到98％以上；同時，LED顯示屏的整個電能的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到82％以上，與傳統(tǒng)拓?fù)湎啾葴p少了整個顯示屏功耗。
關(guān)鍵詞：開關(guān)電源模塊；諧波；總諧波失真；有源；無源；功率因數(shù)矯正；NCPl653；NCPl207
LED全彩顯示屏是一種新型的室內(nèi)外大尺寸的電子傳播媒體，具有尺寸大、環(huán)境適應(yīng)性好、亮度高、動態(tài)播放等特點(diǎn)。隨著LED性價比的進(jìn)一步提高，它可廣泛應(yīng)用于廣告、舞臺、招牌、交通設(shè)施、公眾場所等領(lǐng)域。LED作為一種新興的發(fā)光器件，具有公認(rèn)節(jié)能特點(diǎn)。但是，由大量LED燈管組成的LED全彩顯示屏應(yīng)用卻耗能巨大；同時，大量LED模組構(gòu)成LED顯示屏，而LED模組內(nèi)是由若干的開關(guān)電源供電，這種大量傳統(tǒng)開關(guān)電源(不帶PFC矯正)產(chǎn)生的諧波失真很容易污染公共電網(wǎng)；所以，電磁兼容性和低能耗設(shè)計(jì)是LED顯示屏技術(shù)一個重要的發(fā)展方向。
1 LED顯示屏模組的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
采用傳統(tǒng)的全彩LED顯示屏模組拓?fù)浼軜?gòu)供電(不帶PFC矯正)，諧波失真對電網(wǎng)的影響非常嚴(yán)重。通過工程部門對多項(xiàng)實(shí)際工程的觀測，LED顯示屏系統(tǒng)對供電網(wǎng)絡(luò)的影響主要有：1)主要諧波電流為3／5／7／9／11次；2)諧波疊加后，造成系統(tǒng)綜合功率因素低下，通常低于0.75，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；3)電壓電流波形畸變嚴(yán)重，不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形。諧波失真可能對電網(wǎng)上其他敏感設(shè)備造成不良影響，甚至使其工作異常，帶來關(guān)聯(lián)的法律責(zé)任問題，例如，諧波導(dǎo)致同樓中某公司的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器因突然停電，造成損失。所以，全彩LED顯示屏模組的電源供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用PFC的技術(shù)是大勢所趨，是整個行業(yè)技術(shù)升級的必然結(jié)果。
如圖1所示，傳統(tǒng)的全彩LED顯示屏的電源供電拓?fù)湟话闶遣捎萌舾蓚€(m個)開關(guān)電源的并聯(lián)輸出，然后采用5 V的直流總線的方式給LED點(diǎn)陣模塊進(jìn)行供電。譬如，一個靜態(tài)的P16全彩LED模組，一般使用4個標(biāo)準(zhǔn)電源S-350-5，并在5 V輸出端采用并聯(lián)方式組成供電總線，然后各個LED點(diǎn)陣模塊分別通過總線分支取電。這種總線供電方式，使得5 V電源在傳輸?shù)絃ED器件過程中，消耗電能浪費(fèi)。通常，5 V直流電總線的電流比較大，在傳輸?shù)倪^程中，部分電能通過傳輸線阻變成了熱量(P=(ILED)2R線)，散發(fā)到環(huán)境中。另一方面，受負(fù)載變化(像素點(diǎn)信號的變化)，LED導(dǎo)通電流也變化，根據(jù)分壓原理：VLED=5 V-(ILEDR線)，雖然開關(guān)電源模塊S-350-5輸出5 V+1％、但是傳輸?shù)絃ED點(diǎn)陣模塊部分的電壓卻是一個變化的電壓值，并且隨著LED電流ILED變化越大，傳輸?shù)絃ED點(diǎn)陣模塊的電壓值也變化越大。當(dāng)負(fù)載電流增大到一定值后，傳輸?shù)絃ED像素點(diǎn)電壓可能低于LED的完全導(dǎo)通的必須電壓值，甚至于影響LED大屏幕的正常顯示功能。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/169149.htm
經(jīng)過眾多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，為了克服傳統(tǒng)顯示屏模組的諸多缺點(diǎn)，提出了一種全新的LED顯示屏模組的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：
1)交流輸入端采用一個公共的交流濾波和PFC矯正電路，產(chǎn)生400 V的直流電壓，然后400 V直流電壓通過模組內(nèi)電源總線傳輸能量；因?yàn)椴捎昧?00 V的直流電源傳輸，所以在整個傳輸總線上的電流較小。譬如，一個P16(像素點(diǎn)間距是16mm)的LED顯示屏模組的電源功率需要輸入400W，那么在400 V直流總線上傳輸?shù)碾娏髦挥? A，而總線上的線阻只有0．1 Ω，計(jì)算傳輸?shù)膿p耗只有O．01 W，可忽略不計(jì)。
2)輔助開關(guān)電源模塊，該供電模塊也是從400 V電源總線中提取能量。經(jīng)過變換提供+5 V直流電源給模組的信號控制模塊供電．提供+12 V直流電源給模組的各種輔助電路(電氣檢測電路、溫濕度檢測電路、環(huán)境亮度檢測電路，降溫舉措電路等)供電，并且該輔助電源模塊還支持通信接口與信號處理電路接口，用于控制PFC電路及其他開關(guān)電源模塊的啟動和關(guān)閉。這樣有助于整個LED顯示系統(tǒng)的智能化管理。
3)若干分布在模組內(nèi)的小型開關(guān)電源，這些開關(guān)電源從400 V直流總線上取得必要的電能，然后有效地變換輸出LED點(diǎn)陣模塊所需的供電電壓(VrVg和Vb)；因?yàn)椴捎眉t綠藍(lán)3路分別供電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以根據(jù)輸出的LED器件的實(shí)際所需電壓要求來設(shè)置特定電壓輸出值。所以，這種供電方式可以給LED點(diǎn)陣模塊提供更穩(wěn)定可靠的電源，為高品質(zhì)的LED顯示提供保證。
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摘要：設(shè)計(jì)了一種LED顯示屏模組的全新的電源供電拓?fù)洹?20 V／50 Hz(或110V／60HZ)交流電源經(jīng)過濾波、整流、PFC矯正后產(chǎn)生一個400V的電壓；400V的電壓通過總線傳輸?shù)侥＝M內(nèi)的輔助電源模塊和多個高效電源模塊；輔助電源模塊接收控制命令開關(guān)PFC電路和高效電源模塊，并給小信號電路提供電能；高效電源模塊再將400 V的電壓轉(zhuǎn)換成LED點(diǎn)陣模塊所需電壓。這種拓?fù)涔╇娛筁ED顯示模組的電磁兼容符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值(GBl7625．1-2003或兼容IECl000-3-2)，模組PF值可以達(dá)到98％以上；同時，LED顯示屏的整個電能的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到82％以上，與傳統(tǒng)拓?fù)湎啾葴p少了整個顯示屏功耗。
關(guān)鍵詞：開關(guān)電源模塊；諧波；總諧波失真；有源；無源；功率因數(shù)矯正；NCPl653；NCPl207
LED全彩顯示屏是一種新型的室內(nèi)外大尺寸的電子傳播媒體，具有尺寸大、環(huán)境適應(yīng)性好、亮度高、動態(tài)播放等特點(diǎn)。隨著LED性價比的進(jìn)一步提高，它可廣泛應(yīng)用于廣告、舞臺、招牌、交通設(shè)施、公眾場所等領(lǐng)域。LED作為一種新興的發(fā)光器件，具有公認(rèn)節(jié)能特點(diǎn)。但是，由大量LED燈管組成的LED全彩顯示屏應(yīng)用卻耗能巨大；同時，大量LED模組構(gòu)成LED顯示屏，而LED模組內(nèi)是由若干的開關(guān)電源供電，這種大量傳統(tǒng)開關(guān)電源(不帶PFC矯正)產(chǎn)生的諧波失真很容易污染公共電網(wǎng)；所以，電磁兼容性和低能耗設(shè)計(jì)是LED顯示屏技術(shù)一個重要的發(fā)展方向。
1 LED顯示屏模組的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
采用傳統(tǒng)的全彩LED顯示屏模組拓?fù)浼軜?gòu)供電(不帶PFC矯正)，諧波失真對電網(wǎng)的影響非常嚴(yán)重。通過工程部門對多項(xiàng)實(shí)際工程的觀測，LED顯示屏系統(tǒng)對供電網(wǎng)絡(luò)的影響主要有：1)主要諧波電流為3／5／7／9／11次；2)諧波疊加后，造成系統(tǒng)綜合功率因素低下，通常低于0.75，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；3)電壓電流波形畸變嚴(yán)重，不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形。諧波失真可能對電網(wǎng)上其他敏感設(shè)備造成不良影響，甚至使其工作異常，帶來關(guān)聯(lián)的法律責(zé)任問題，例如，諧波導(dǎo)致同樓中某公司的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器因突然停電，造成損失。所以，全彩LED顯示屏模組的電源供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用PFC的技術(shù)是大勢所趨，是整個行業(yè)技術(shù)升級的必然結(jié)果。
如圖1所示，傳統(tǒng)的全彩LED顯示屏的電源供電拓?fù)湟话闶遣捎萌舾蓚€(m個)開關(guān)電源的并聯(lián)輸出，然后采用5 V的直流總線的方式給LED點(diǎn)陣模塊進(jìn)行供電。譬如，一個靜態(tài)的P16全彩LED模組，一般使用4個標(biāo)準(zhǔn)電源S-350-5，并在5 V輸出端采用并聯(lián)方式組成供電總線，然后各個LED點(diǎn)陣模塊分別通過總線分支取電。這種總線供電方式，使得5 V電源在傳輸?shù)絃ED器件過程中，消耗電能浪費(fèi)。通常，5 V直流電總線的電流比較大，在傳輸?shù)倪^程中，部分電能通過傳輸線阻變成了熱量(P=(ILED)2R線)，散發(fā)到環(huán)境中。另一方面，受負(fù)載變化(像素點(diǎn)信號的變化)，LED導(dǎo)通電流也變化，根據(jù)分壓原理：VLED=5 V-(ILEDR線)，雖然開關(guān)電源模塊S-350-5輸出5 V+1％、但是傳輸?shù)絃ED點(diǎn)陣模塊部分的電壓卻是一個變化的電壓值，并且隨著LED電流ILED變化越大，傳輸?shù)絃ED點(diǎn)陣模塊的電壓值也變化越大。當(dāng)負(fù)載電流增大到一定值后，傳輸?shù)絃ED像素點(diǎn)電壓可能低于LED的完全導(dǎo)通的必須電壓值，甚至于影響LED大屏幕的正常顯示功能。
經(jīng)過眾多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，為了克服傳統(tǒng)顯示屏模組的諸多缺點(diǎn)，提出了一種全新的LED顯示屏模組的供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：
1)交流輸入端采用一個公共的交流濾波和PFC矯正電路，產(chǎn)生400 V的直流電壓，然后400 V直流電壓通過模組內(nèi)電源總線傳輸能量；因?yàn)椴捎昧?00 V的直流電源傳輸，所以在整個傳輸總線上的電流較小。譬如，一個P16(像素點(diǎn)間距是16mm)的LED顯示屏模組的電源功率需要輸入400W，那么在400 V直流總線上傳輸?shù)碾娏髦挥? A，而總線上的線阻只有0．1 Ω，計(jì)算傳輸?shù)膿p耗只有O．01 W，可忽略不計(jì)。
2)輔助開關(guān)電源模塊，該供電模塊也是從400 V電源總線中提取能量。經(jīng)過變換提供+5 V直流電源給模組的信號控制模塊供電．提供+12 V直流電源給模組的各種輔助電路(電氣檢測電路、溫濕度檢測電路、環(huán)境亮度檢測電路，降溫舉措電路等)供電，并且該輔助電源模塊還支持通信接口與信號處理電路接口，用于控制PFC電路及其他開關(guān)電源模塊的啟動和關(guān)閉。這樣有助于整個LED顯示系統(tǒng)的智能化管理。
3)若干分布在模組內(nèi)的小型開關(guān)電源，這些開關(guān)電源從400 V直流總線上取得必要的電能，然后有效地變換輸出LED點(diǎn)陣模塊所需的供電電壓(VrVg和Vb)；因?yàn)椴捎眉t綠藍(lán)3路分別供電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以根據(jù)輸出的LED器件的實(shí)際所需電壓要求來設(shè)置特定電壓輸出值。所以，這種供電方式可以給LED點(diǎn)陣模塊提供更穩(wěn)定可靠的電源，為高品質(zhì)的LED顯示提供保證。
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