分段式電流控制的LED驅動電路及LED光通信.pdf

1、LED作為第四代照明光源，具有發(fā)光效率高、體積小、使用壽命長、無污染等特點，廣泛應用于照明領域。此外，LED還具有調制性能好、無電磁干擾、響應靈敏度高等優(yōu)點，近幾年來LED的應用從照明領域擴展到了可見光通信領域。在發(fā)展LED照明的基礎上發(fā)展可見光通信，同時實現(xiàn)照明和通信的雙重功能是LED未來的發(fā)展趨勢，具有極大的應用價值和發(fā)展前景。
　　然而要同時實現(xiàn)LED的高效照明和LED可見光通信，需要設計高性能的LED驅動電源。隨著高壓LE

2、D（HV-LED）及燈泡外殼散熱絕緣技術的發(fā)展，解決了LED驅動電路的高壓隔離的問題，LED成本也在不斷降低，因此具備高效率、小體積的非隔離 LED驅動技術獲得了迅速發(fā)展。其中，在高壓線性驅動方案的基礎上發(fā)展起來的采用分段式電流控制的高壓LED驅動電路具有更好的性能：LED頻閃問題得到改善，功率因數(shù)（PF）和效率均得到提高，便于調光。除此之外，采用分段式電流控制的高壓LED驅動電路不需要用到變壓器、電感、電解電容等體積較大的元件，故電路

3、尺寸可以做的很小，易于集成。因此，本文研究內容主要包括兩部分，第一部分在現(xiàn)有分段式LED驅動電路的基礎上進行改進，提出了采用高壓三極管的分段式LED驅動電路，該驅動電路不僅具有較高的綜合性能，而且非常方便信息的調制；第二部分基于該LED驅動電路拓撲，對LED可見光通信進行了研究，搭建了可見光通信實驗樣機，具體內容如下。
　　本文首先詳細介紹了分段式電流控制的LED驅動電路原理，給出了其理論工作波形及理論計算公式，并對驅動電路進行了

4、損耗分析。分析了影響分段式電流控制的LED驅動電路性能的關鍵因素，主要圍繞電路效率、功率因數(shù)PF和總諧波失真THD分析了LED負載燈珠總顆數(shù)、相位系數(shù)以及分段數(shù)量等關鍵參數(shù)的選取原則。
　　其次，針對直接采用高壓交流電供電的LED驅動電路中MOSFET較難驅動的問題，設計了采用電流控制型的高壓三極管的分段式LED驅動電路。通過引入分段正弦式電流控制策略和輸入電流自適應控制策略，不僅使LED驅動電路實現(xiàn)高效率、高功率因數(shù)PF及低總諧

5、波失真THD，而且驅動電路體積很小、成本很低并能適應寬輸入電壓范圍。為進行實驗驗證，搭建了一個5W輸出功率的實驗樣機。經(jīng)過測試，該樣機在沒有任何輸入濾波器的條件下，當輸入電壓在190 V~250 V范圍內時，LED驅動電路的功率因數(shù)PF在0.95~0.98之間，THD40在18％~33%之間，電路效率達到80%~86%。此外，當輸入電壓在此范圍內變化時（±13.8%），驅動電路輸出功率的波動僅為±8.4%，而且輸入電流的諧波大部分都滿足

6、EN61000-3-2 Class D標準。
　　最后，基于分段式電流控制的LED驅動電路的諸多優(yōu)點，搭建了基于分段正弦式LED驅動電路的可見光通信裝置。詳細介紹了基于分段正弦式電流控制的 LED光通信整體方案、采用TMS320F28027進行控制的發(fā)送裝置和接收裝置硬件電路及軟件設計。搭建的可見光發(fā)射裝置能夠在輸入190 V~250 V的電壓范圍內工作，且在未發(fā)送數(shù)據(jù)時電路功率因數(shù)PF均大于0.96，THD40在21%~24%之