分段式電流控制的LED驅(qū)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(diǎn)，廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域。此外，LED還具有調(diào)制性能好、無電磁干擾、響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，近幾年來LED的應(yīng)用從照明領(lǐng)域擴(kuò)展到了可見光通信領(lǐng)域。在發(fā)展LED照明的基礎(chǔ)上發(fā)展可見光通信，同時(shí)實(shí)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(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。
　　然而要同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED的高效照明和LED可見光通信，需要設(shè)計(jì)高性能的LED驅(qū)動電源。隨著高壓LE

2、D（HV-LED）及燈泡外殼散熱絕緣技術(shù)的發(fā)展，解決了LED驅(qū)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(qū)動技術(shù)獲得了迅速發(fā)展。其中，在高壓線性驅(qū)動方案的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的采用分段式電流控制的高壓LED驅(qū)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(diào)光。除此之外，采用分段式電流控制的高壓LED驅(qū)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(nèi)容主要包括兩部分，第一部分在現(xiàn)有分段式LED驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了采用高壓三極管的分段式LED驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路不僅具有較高的綜合性能，而且非常方便信息的調(diào)制；第二部分基于該LED驅(qū)動電路拓?fù)?，對LED可見光通信進(jìn)行了研究，搭建了可見光通信實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，具體內(nèi)容如下。
　　本文首先詳細(xì)介紹了分段式電流控制的LED驅(qū)動電路原理，給出了其理論工作波形及理論計(jì)算公式，并對驅(qū)動電路進(jìn)行了

4、損耗分析。分析了影響分段式電流控制的LED驅(qū)動電路性能的關(guān)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(fù)載燈珠總顆數(shù)、相位系數(shù)以及分段數(shù)量等關(guān)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(qū)動電路中MOSFET較難驅(qū)動的問題，設(shè)計(jì)了采用電流控制型的高壓三極管的分段式LED驅(qū)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(yīng)控制策略，不僅使LED驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)高效率、高功率因數(shù)PF及低總諧

5、波失真THD，而且驅(qū)動電路體積很小、成本很低并能適應(yīng)寬輸入電壓范圍。為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，搭建了一個5W輸出功率的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。經(jīng)過測試，該樣機(jī)在沒有任何輸入濾波器的條件下，當(dāng)輸入電壓在190 V~250 V范圍內(nèi)時(shí)，LED驅(qū)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(dá)到80%~86%。此外，當(dāng)輸入電壓在此范圍內(nèi)變化時(shí)（±13.8%），驅(qū)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(biāo)準(zhǔn)。
　　最后，基于分段式電流控制的LED驅(qū)動電路的諸多優(yōu)點(diǎn)，搭建了基于分段正弦式LED驅(qū)動電路的可見光通信裝置。詳細(xì)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(jìn)行控制的發(fā)送裝置和接收裝置硬件電路及軟件設(shè)計(jì)。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(nèi)工作，且在未發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)電路功率因數(shù)PF均大于0.96，THD40在21%~24%之