PWM功率驅(qū)動模塊

一般開關(guān)閥的驅(qū)動電路必須使開、關(guān)動作迅速，即驅(qū)動電流的增長與消退都非常迅速。常用的功率驅(qū)動模塊有三種:調(diào)壓式、增壓式和電容式[94]。

(1) 調(diào)壓式功率驅(qū)動模塊。按工作方式不同，調(diào)壓式功率驅(qū)動又可分為線性調(diào)壓式驅(qū)動和脈寬調(diào)制調(diào)壓式驅(qū)動兩種。線性調(diào)壓方式是通過對驅(qū)動電壓進行線性調(diào)節(jié)，獲得合適的驅(qū)動電流;脈寬調(diào)制方式是通過對驅(qū)動電壓進行脈寬調(diào)制，獲得合適的驅(qū)動電流，該方式與線性調(diào)壓式驅(qū)動模塊相比，具有節(jié)約能源，電路結(jié)構(gòu)簡單的特點。

(2) 增壓式功率驅(qū)動模塊。增壓式功率驅(qū)動模塊是利用增壓電路提供遠大于額定電壓的驅(qū)動電壓，使線圈中的電流以極高的速度上升。閥開啟后，模塊提供低電壓維持閥門的開啟。增壓模塊可以提供快速、可預(yù)知和不受電壓變化影響的線圈電流上升波形，從而保證開關(guān)閥開啟和關(guān)閉的一致性，但其電路設(shè)計比調(diào)壓式驅(qū)動模塊復雜，且能耗較高。

(3) 電容式功率驅(qū)動模塊。電容式功率驅(qū)動模塊通過高壓電容放電驅(qū)動開關(guān)閥，高電容電壓提供給電磁線圈瞬態(tài)高變化速率的電流，使控制閥迅速到達指定位置;閥門開啟后，提供低電壓維持開啟狀態(tài)。但隨著電容電壓和電量的提高，電容的體積會顯著增大，故其體積龐大，電容的壽命同時也影響驅(qū)動器的壽命。

以上三種驅(qū)動方式各有特色，必須進行合理設(shè)計和應(yīng)用，提供高的電流變化和電流峰值，降低對電壓的敏感程度。

下面介紹3種用于市電的小功率LED燈驅(qū)動模塊.

該模塊是專門為了解決LED燈的市電驅(qū)動問題設(shè)計的產(chǎn)品,模塊使用單端反激式變換電路,寬程輸入,可以在世界各地的交流市電電網(wǎng)上使用.輸入電壓220伏時最大輸出功率2瓦,輸入電壓降低,最大輸出功率也按比例降低,輸入電壓為110伏時最大輸出功率只有1瓦.輸入端和輸出端全隔離,觸摸輸出端不會有觸電危險.模塊封灌制做,能夠在大濕度,高粉塵,強震動等惡劣環(huán)境下使用.模塊內(nèi)部有電磁輻射抑制電路,高頻干擾小.內(nèi)部有短路保護功能,輸出端短路模塊不會損壞.

為了使電路結(jié)構(gòu)簡潔,體積小,成本低,模塊沒有使用精度高的隔離反饋式穩(wěn)壓控制電路,而是使用的間接檢測式穩(wěn)壓控制電路,因此,負載加重時輸出電壓會下降,但輸入電壓的大幅度變化對輸出電壓沒有影響.

技術(shù)指標:

交流輸入電壓 AC 90-253V

空載輸出電壓 DC 空載 4.8V;空載 3.3V

輸出功率 2W(220V);1W(110V)

短路電流 〈1A

變換效率 70%

功率因子 90%

使用環(huán)境溫度 –20-50

使用環(huán)境濕度 〉95%

外形尺寸 E27燈頭封裝

使用方法: 模塊有2輸出引腳接負載.可以驅(qū)動一個1瓦的發(fā)光管或者驅(qū)動18個小功率發(fā)光管.

該模塊使用單端反激式變換電路,寬程輸入,可以在世界各地的交流市電電網(wǎng)上使用.輸入電壓220伏時最大輸出功率4瓦,輸入電壓降低,最大輸出功率也按比例降低,輸入電壓為110伏時最大輸出功率只有2瓦.輸入端和輸出端全隔離,觸摸輸出端不會有觸電危險.模塊封灌制做,能夠在大濕度,高粉塵,強震動等惡劣環(huán)境下使用.模塊內(nèi)部有電磁輻射抑制電路,高頻干擾小.內(nèi)部有短路保護功能,輸出端短路模塊不會損壞.

為了使電路結(jié)構(gòu)簡潔,體積小,成本低,模塊沒有使用精度高的隔離反饋式穩(wěn)壓控制電路,而是使用的間接檢測式穩(wěn)壓控制電路,因此,負載加重時輸出電壓會下降,但輸入電壓的大幅度變化對輸出電壓沒有影響.

技術(shù)指標:

交流輸入電壓 AC 90-253V

空載輸出電壓 DC 空載 4.8V;空載 3.3V

輸出功率 4W(220V);2W(110V)

短路電流 〈1A

變換效率 70%

功率因子 90%

使用環(huán)境溫度 –20-50

使用環(huán)境濕度 〉95%

外形尺寸 19.5×22.5×32mm

使用方法: 模塊有4個引腳,兩個輸入引腳,接交流市電,輸出引腳接負載.可以驅(qū)動一個3瓦的發(fā)光管或者最多并聯(lián)驅(qū)動3個1W的發(fā)光管,使用時要根據(jù)情況在每個發(fā)光管上串聯(lián)一個0.47-3奧姆的電阻限流,如果用于驅(qū)動普通20mA的小功率發(fā)光二極管,最多可以并聯(lián)驅(qū)動50個.

本模塊還可以應(yīng)用戶要求制作成高電壓輸出型,以串聯(lián)驅(qū)動多個發(fā)光管.

該模塊使用單端反激式變換電路,寬程輸入,可以在世界各地的交流市電電網(wǎng)上使用.輸入電壓220伏時最大輸出功率12瓦,輸入電壓降低,最大輸出功率也按比例降低,輸入電壓為110伏時最大輸出功率只有6瓦.輸入端和輸出端全隔離,觸摸輸出端不會有觸電危險.模塊封灌制做,能夠在大濕度,高粉塵,強震動等惡劣環(huán)境下使用.模塊內(nèi)部有電磁輻射抑制電路,高頻干擾小.內(nèi)部有短路保護功能,輸出端短路模塊不會損壞.

模塊式精密穩(wěn)壓器件,輸入電壓的變化和輸出負載的變化都能保持穩(wěn)定的輸出電壓.

技術(shù)指標:

交流輸入電壓 AC 90--253V

空載輸出電壓 DC 12V

輸出功率 12W(220V);6W(110V)

短路電流 〈2A

變換效率 75%

功率因子 90%

使用環(huán)境溫度 –20--50

使用環(huán)境濕度 〉95%

外形尺寸 50x38x25mm

使用方法:模塊有4個引腳,兩個輸入引腳,接交流市電,輸出引腳接負載.

本模塊還可以應(yīng)用戶要求制作成高電壓輸出型,以串聯(lián)驅(qū)動多個發(fā)光管.

PWM控制器的原理簡述

PWM 控制基本原理依據(jù): 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時其效果相同。PWM 控制原理, 將波形分為6 等份, 可由6 個方波等效替代。脈寬調(diào)制的分類方法有多種,如單極性和雙極性, 同步式和異步式, 矩形波調(diào)制和正弦波調(diào)制等。單極性PWM 控制法指在半個周期內(nèi)載波只在一個方向變換, 所得PWM 波形也只在一個方向變化, 而雙極性PWM 控制法在半個周期內(nèi)載波在兩個方向變化, 所得PWM 波形也在兩個方向變化。根據(jù)載波信號同調(diào)制信號是否保持同步, PWM 控制又可分為同步調(diào)制和異步調(diào)制。矩形波脈寬調(diào)制的特點是輸出脈寬列是等寬的, 只能控制一定次數(shù)的諧波; 正弦波脈寬調(diào)制的特點是輸出脈寬列是不等寬的, 寬度按正弦規(guī)律變化, 輸出波形接近正弦波。正弦波脈寬調(diào)制也叫SPWM。根據(jù)控制信號產(chǎn)生脈寬是該技術(shù)的關(guān)鍵。目前常用三角波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法。

圖示

(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的確定

編輯頭文件ICDATA.H，確定在驅(qū)動模塊程序中應(yīng)用的公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。驅(qū)動模塊的最終目的是讀取和寫入卡數(shù)據(jù)處理，所以規(guī)范整齊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是必須的。可以定義一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體來實現(xiàn)卡數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域、數(shù)據(jù)地址索引、控制標志位等，如右圖圖示：

這樣在驅(qū)動模塊中，只需要STruct ICDATA iccdata；一條語句便可定義全部的卡處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義；而ic_fops則定義了設(shè)備操作映射函數(shù)結(jié)構(gòu)。從這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看，我們實現(xiàn)了IC卡設(shè)備的打開、讀、寫和監(jiān)控函數(shù)。

圖示2

(2)硬件接口控制線控制子函數(shù)

這些函數(shù)用作進行卡復位、時鐘等信號的控制。

以上是以開發(fā)的硬件系統(tǒng)平臺為例的硬件控制接口操作函數(shù)之一，用于控制IC卡的復位信號置1。針對不同硬件平臺，函數(shù)內(nèi)部操作方法不盡相同。類似的其它操作函數(shù)還有：

圖示3

模塊初始化函數(shù)是模塊開發(fā)過程中必不可少的處理函數(shù)，用于實現(xiàn)設(shè)備的初始化、中斷初始化及處理、設(shè)備注冊等。在上面函數(shù)中，首先應(yīng)用initicdata(&icdata)實現(xiàn)了卡數(shù)據(jù)的初始化，然后定義了隊列數(shù)據(jù)。再進行了中斷處理函數(shù)的綁定、中斷申請以及中斷初始化。最后實現(xiàn)了IC卡字符設(shè)備的申請。設(shè)備名為IC。