全彩色LED大屏幕节能技术方案甄选

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1、全彩色LED大屏幕节能技术方案（优选.）全彩色LED大屏幕节能技术方案摘要：全彩色LED大屏幕是一个高能耗的产品。针对LED显示屏的节能问题，对LED显示屏供电系统、供电 电源以及控制方法进行了研究及优化.提出了 “LLC谐振+同步整流的集中-分布式”电源方案和针对不同 LED二极管的“分类供电”模式。同时将采用上述方案设计的LED屏供电系统与一般的供电系统进行了对比 和计算，得出的结论是：米用本文提出的新型电源方案相对于传统方法，可以节能约20% ；若采用文中提出的新型LED供电模式，还 将进一步节约15%的能量。因此该显示屏的节能化设计具有重要的社会效益和经济效益。关键词：LED显示屏：A

2、PFC;节能；谐振式电源文中针对全彩色LED同步显示系统的节能问题进行节能化设计。众所周知。全彩色LED大屏幕是一个高 能耗的产品，每小时需要消耗几十甚至上百千瓦的电能。一年的电费开支就得花费几十万，大大地增加了 显示屏的价格。因此研究LED显示屏节能问题具有较大的社会价值和经济价值。针对LED显示屏节能问题，研究重点是：在给定的LED显示屏需求情况下.对供电模式、供电电源以及 控制方法进行优化，以降低显示屏的能量消耗。为营造低碳节能环境做出贡献。为了验证节能措施的有效 性，文中推出的节能型实验显示屏的主要参数是：具有96x96的分辨率.采用1/4扫描方式。可以同步显示 PC显示器上任意一96

3、x96像素的内容。该系统要实现的主要功能是：在PC机上位机软件的控制下，动态地 播放文字、图像、视频等内容。1 LEIM示屏设计1. 1系统总体框图图1是全彩色LED显示系统框图，它由PC上位机、发送系统、接收系统、LED屏体和电源五部分构成。PC机上的LED屏播放软件设置显示屏基本参数，如分辨率、扫描方式、亮度等，并通过RS232传到发送系统 上。并通过DVI接口将PC显示器的画面传到以DVI解码电路为核心的发送系统上。发送系统主要由DVI解码电 路1】、存储电路和以太网发送电路3部分组成。DVI解码电路是发送系统的核心.是整个显示系统成功与 否的关键之一。接收系统和发送系统之间用以千兆以太

4、网进行通讯，可靠传输距离可达100m。接收系统接 收到24位RGB数据、时钟信号、使能信号、行和场信号以及上位机软件的控制信号，按LED显示格式进行保 存。以FPGA为核心的接收系统根据控制命令，将接收到的图像数据按要求保存在SRAM中，然后根据扫描 方式将图像数据转换成对应的行列控制信号发往LED屏体。LED屏体由LED显示面板和驱动电路组成，驱动 电路根据接收到的行列信号，控制LED的导通时间，从而显示一幅来自PC机的图像。图1系统总体框图1. 2 LED屏体结构LED显示面板如图2所示，包括显示面板和驱动电路两部分。该显示面板由若干单元显示模组级联组 成.每个单元显示模组又由若干个LED

5、以点阵方式排列组成。在控制系统和驱动电路的作用下。在显示面 板上可以播放要显示的内容。LE D显示面板可以进行任意的组装.显示面积从几平米到几十平米甚至上百 平米，但是在大屏幕工作时，LE D会大量释放热量，为了保证系统能正常工作，需要在LED箱体内进行散 热处理。单元模组11单元模组12单元模免或单元模鲍22单元模蛆1皿单元模组z醇|单元模鲍单元模组心；图2 LED显示面板示意图LED驱动电路由列驱动和行驱动组成。列驱动电路由专用驱动芯片组成，特点是多路输出、恒流特性 好；行驱动电路由开关管组成，为列驱动电路提供足够的电流，将列恒流驱动芯片分成三组。分别驱动 RGB三基色LED。在行导通的情

6、况下，列恒流驱动芯片根据接收到的时钟信号和控制信号控制LE D的导通时 间，实现灰度输出。2全彩色LED大屏幕节能技术的研究下面，针对LE D显示屏节能技术。从LED驱动模式来展开细说。1. 1驱动模式优化的节能技术1. 1. 1目前常规驱动供电模式目前，LED显示屏的常规供电模式如图3所示。驱动电路Data in为输入的颜色信号，CLK是时钟信号， LAT是锁存信号，OE是使能信号，在16个CLK后，产生一个LT，将数据锁存在缓冲器中.同时在行控制信号 和OE信号的作用下导通相应的LED，导通时间由行控制信号和OE信号决定，即实现灰度输出。oirroG1TT15fit业if控徵II最Data

7、ira图3 LED驱动电路对于一块MxN的全彩LED显示屏，扫描方式是4S,供电电压Vled，导通电流，则此显示屏需要消耗的 功率是：Nx MPD = 3-VLED X LEDLED专用驱动芯片可以同时驱动L路LED,则需要这种LED驱动电路驱动芯片的数量为：Nx MA 3 -S x L例如，对于一块分辨率是96x96的P10全彩色LED显示屏，显示面积是0.96mx0.96m,采用1/4扫描方式，供电电压5 V, LED导通电流20 mA,根据公式(1)可知，此显示面板需要消耗的功率是：96 x 96I 4xm (3)在只有0.9216 m2的显示面积下，消耗的功率就达到691.2 W.功率

8、密度是750 W/m2。1. 1. 2驱动供电模式的改进为了减少显示屏的能耗。需要对这种供电模式进行改正。从图3可知供电电压和其它器件之间的电压 关系为：L 三口 、：E VF R8、R20和R22调节，并馈入芯 片的误差放大器，后者通过与COM引脚相连的网络进行频率补偿。误差放大器的输出决定了 M0SFET的导通 时间。通过监控电感之一的次级线圈上的电压(馈入ZCD输入)来检测电感的去磁。经过APFC校正后，该功率 因数校正器产生380V的输出电压，然后分路馈人不同的DCDC变换器进行二次电压变换。2. 2. 2 DC / DC电源的优化提高电源效率的途径一是改进整流方式。二是改进DC /D

9、C变换拓扑。本文提出的结构如图8所示。该电路的特点是：采用同步整流代替了二极管整流，采用LLC谐 振拓扑取代单端反激结构，实现开关管的零电压导通和零电流关断。明显的提高了电源转换效率。LLC谐振网络的工作原理是6-81 :控制芯片以50%的占空比交替导通开关管Ql和Q2,将输入直流电压转换 成方波电压，电容器，变压器的漏磁电感和激磁电感三者组成谐振网络.谐振网络可以滤掉高次谐波电 流。因此，即使方波电压应用于谐振网络，基本上只有正弦电流才允许通过谐振网络，这样使得谐振电流 滞后于谐振电压，允许MOSFET的零电压开启。通过LLC谐振和同步整流技术，不仅减小了 MOSFET和整流二 极管的损耗.

10、提高了电源的效率，而且延长了这些器件的使用寿命。输出电压经过电阻分压之后通过光耦 器件反馈到原边控制电路，用以调整开关频率、稳定输出电压。3结束语文中在给定分辨率的全彩色LED显示系统中，当输出总功率为200 Wx16=3 200 W时，对比了 “一次开关电 源”供电、“传统DC，DC变换的集中一分布式”供电和本文提出的“LLC谐振+同步整流的集中一分布式” 供电等三种方案的效率进行了对比.可得出的结论如下：1) 若使用一次开关电源供电时，满载时电源效率为72%，这时整个电源系统的输入功率须达到4 400 W ；2) APFC电路的效率通常在95%左右，而DC / DC变换使用本文推荐的“LL

11、C谐振+同步整流”方案，效率可达 90%。因此整个电源系统的效率为86%。同样在3 200 W的输出下的输入功率为3 700 W。由上可知.文中提出的“LLC谐振+同步整流的集中一分布式供电”方案，相对于传统LED显示屏供电方法， 电源效率可以提高约20%。另外，若采用“2. 1节LED驱动模式优化的节能技术”方案，还可以节约15% 的能量(主要体现为不同LED二极管分别供电的方法)，整个显示系统节能可望达到35% .这会产生相当可观 的经济效益和社会效益。参考文献：1】李政江，陈文彬，何其锐.DVI4-0应用系统的设计【J电子设计工程，2o07，l5(3)： 3134.LI Zheng-ji

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