大功率白光LED“高效均流”并联供电系统设计

LED之家于2013-05-26 19:18:11 http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=9437

文章摘要：　　随着人们对节能环保型光源的需求以及白光LED（LightEmittingDevices）制作工艺的进步，高效率、低功耗、长寿命的绿色光源白光LED将逐渐替代传统白炽灯和荧光灯等照明设备，成为下一代照明设备的首选。在照明的同时，利用白光LED进行室内外可见光通信（VLC：VisiblELightCommunication）也是近年来新兴的一种短途无线通信技术。笔者研究了基于白光LED的VLC通信技术与系统，实现了短距离数据传输。为了实现白光LED的照明和通讯双重功能，大电流、高效率、长寿命的供

　　随着人们对节能环保型光源的需求以及白光LED（LightEmittingDevices）制作工艺的进步，高效率、低功耗、长寿命的绿色光源白光LED将逐渐替代传统白炽灯和荧光灯等照明设备，成为下一代照明设备的首选。在照明的同时，利用白光LED进行室内外可见光通信（VLC：VisiblELightCommunication）也是近年来新兴的一种短途无线通信技术。笔者研究了基于白光LED的VLC通信技术与系统，实现了短距离数据传输。为了实现白光LED的照明和通讯双重功能，大电流、高效率、长寿命的供电系统是关键，既要满足高速可见光通信需求（要求对LED提供高速调制信号以形成MHz的亮度调制），又要满足大电流的视觉亮度需求（即可对LED提供稳定的直流工作点）。合理的直流偏置可为LED提供最佳的线性调制区，提高调制深度，进而可改善通信性能。与线性电源相比，DC/DC（DirestCunent）开关电源具有效率高的优势，成为电源设计的首选。为满足白光LED的高效照明和高速通信的需要，同时也为延长电源使用寿命，笔者设计并研制了一种推挽式高效均流双DC/DC并联供电系统。
　　系统结构和原理
　　大功率白光LED的供电系统需提供大电流并具备高稳定性，相比多支路并联供电系统而言，在同等电流需求下，单支路供电系统需提供的电流更大，因此单支路型电源的寿命短。鉴于此，设计了双支路DC/DC并联供电系统，两个支路实现分流工作，既提高了效率，又延长了使用寿命，具有传统驱动系统不可比拟的优点。
　　设计方案如图1所示，采用两个DC/DC支路同为Buck型降压电路、电子开关实现支路电流调节、PWM（PulseWidthModulation）驱动信号占空比实现稳压、霍尔电流传感器并辅以调整、比较、延时等电路实现过流保护。所设计的驱动电源包括4部分：双DC/DC并联模块；电压、电流采样模块；过流保护及自恢复模块；ARM7（LPC2148）主控模块。图1中（1）为DC/DC支路2的控制信号PWM2，其占空比决定支路2的输出电压；（2）为DC/DC支路1的控制信号PWM1，其占空比决定支路1的输出电压；（3）为均流控制信号PWM3.系统工作原理是：利用两PMOS（P-channelMetal-Oxide-Semiconductor）电子开关（Electronicswitch1、Electronicswitch2）实现两支路均流，通过采集输出电压并调节PWM1和PWM2的占空比实现稳压，通过霍尔电流传感器并辅以调整、比较、延时等电路实现过流保护。