一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法技术

本发明专利技术涉及一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法。包括输入交流电源AC、二极管整流桥BD1、高频变压器T、第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电解电容Co1、第二电解电容Co2、第三电解电容C0、高频电感L、LED灯负载。本发明专利技术通过内在组合单级AC‑DC变换器Flyback与辅助同步Buck电路并融合可见光通信功能的LED驱动电路，采用辅助Buck同步电路实现高频纹波可见光通信调制，同时消除两倍工频纹波，实现融合可见光通信调制、高功率因数、低输出工频纹波和恒定的电流输出等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法
本专利技术涉及融合LED照明驱动电源设计的可见光通信领域，具体为一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，特别是一种基于单级Flyback/BuckLED驱动电路的可见光通信调制方法。
技术介绍
可见光通信正成为LED照明研究的热门课题。它代表使用可见光谱作为无线通信的资源。在这种情况下，与白炽灯和荧光灯相比，它们作为光源具有很大的优势，因此LED的频率响应为许多应用提供足够的带宽，以足够的速率传输数字数据。VLC可以为常规照明系统扩大使用功能，不仅提供更高质量的人工照明，还提供不干扰普通射频（RF）通信的无线通信媒体。尽管LED的照明十分高效，比如反激变换器适合用作单级隔离型PFC变换器驱动LED照明电路，因其具有变压隔离功能、功率因数高、宽输入电压范围内稳定输出、元器件数目少等优点。但单级反激变换器输出的低频纹波对照明光学特性影响较大，容易导致LED频闪问题，减少LED的寿命。更为重要的一点是，目前现有的可见光通信技术与照明还是处于互为独立设计状态。有必要进一步研究融合照明与可见光通信的LED驱动电源技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，具体为一种基于单级Flyback/BuckLED驱动电路的可见光通信调制方法，通过内在组合单级AC-DC变换器Flyback与辅助同步Buck电路与融合可见光通信功能的LED驱动电路，采用辅助Buck同步电路实现高频纹波可见光通信调制，同时消除两倍工频纹波，实现融合可见光通信调制、高功率因数、低输出工频纹波和恒定的电流输出等功能。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，所述单级LED驱动电路，包括输入交流电源AC、二极管整流桥BD1、高频变压器T、第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电解电容Co1、第二电解电容Co2、第三电解电容C0、高频电感L、LED灯负载；所述第一功率MOS开关管S1采用PWM或者PFM控制用于实现电路交流网侧PFC和输出恒流；所述第二功率MOS开关管S2和第三功率开关管S3采用PWM控制分别作为用于去工频纹波和VLC通信调制的双重功能；所述可见光通信调制方法实现方式为：通过调节第二功率MOS开关管S2的占空比产生等幅反向两倍工频电压信号，消除低频纹波，第三功率同步开关管S3通过其高频纹波波形的相位调制数字数据，实现可见光通信调制。在本专利技术一实施例中，所述高频变压器T由原边励磁绕组N1，副边双绕组输出N2和N3构成；所述二极管整流桥BD1的正向输出端连接高频变压器T原边绕组N1的同名端；所述高频变压器T原边绕组N1的非同名端连接第一功率MOS开关管S1的漏极；所述第一功率MOS开关管S1的源极连接到二极管整流桥BD1的负向输出端；所述高频变压器T副边绕组N2的非同名端连接第一功率二极管D1的阳极；所述第一功率二极管D1的阴极连接第一电解电容Co1的正端、LED灯负载的正端；所述高频变压器T副边绕组N2的同名端连接所述第一电解电容Co1的负端、第二电解电容Co2的正端；所述高频变压器T副边绕组N3的非同名端连接第二功率二极管D2的阳极；所述第二功率二极管D2的阴极连接第三电解电容C0的正端、第二功率MOS开关管S2的漏极；所述第二功率MOS开关管S2的源极连接第三功率开关管S3的漏极、高频电感L的a1端；所述高频电感L的a2端连接第二电解电容Co2的正端、第一电解电容Co1的负端；所述高频变压器T副边绕组N3的同名端连接第二电解电容CO2的负端、第三功率同步开关管S3的源极、第二电解电容Co2的负端、LED灯负载的负端。在本专利技术一实施例中，在可见光通信的调制中，第三功率开关管S3的脉冲宽度调制器的相位用作独立变量，以调制用于二进制相移键控调制调制的纹波波形，并且不影响照明质量；因通过检测高频纹波的相位，VLC接收器可以解码发送器发送的数据；换言之，同步Buck辅助电路通过改变PWM的相位来发送数据，从而根据Buck电路的纹波将发送的位序列编码成周期性波形，实现可见光通信。在本专利技术一实施例中，所述高频变压器T是单端激磁高频变压器，其副边为双绕组输出且原边励磁绕组N1的同名端与副边绕组N2、N3的同名端励磁反向。在本专利技术一实施例中，所述二极管整流桥BD1的二极管均为工频功率二极管；所述第一功率二极管D1、第二功率二极管D2均为快恢复功率二极管。在本专利技术一实施例中，所述第二功率MOS开关管S2、第三功率开关管S3的工作频率，要远大于第一功率MOS开关管S1的工作频率。在本专利技术一实施例中，所述高频变压器T、第一功率MOS开关管S1、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电解电容Co1、第三电解电容C0构成双输出反激PFC变换器电路；所述第二功率MOS开关管S2、第三功率同步同步开关管S3、第二电解电容Co2、高频电感L构成同步Buck辅助电路；双输出反激PFC变换器电路的第二路反激PFC变换器输出向所述同步Buck辅助电路供电，双输出反激PFC变换器电路的第一路反激PFC变换器的输出电压uo1与所述同步Buck辅助电路的输出电压uo2同向串联，共同为LED灯负载供电。在本专利技术一实施例中，所述同步Buck辅助电路的输出电压uo2在实现可见光通信的同时与第一路反激PFC变换器的第一电解电容Co1的输出电压uo1低频纹波相互抵消，以达到LED负载无两倍工频电流纹波的效果。在本专利技术一实施例中，所述反激PFC变换器电路，能够工作于BCM模式、CCM模式或者DCM模式下；所述同步Buck辅助电路工作于CCM模式下。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术基于单级Flyback/BuckLED驱动电路的可见光通信调制方法中，融合无工频纹波照明与可见光通信调制；2、本专利技术基于单级Flyback/BuckLED驱动电路的可见光通信调制方法中，具有高效、高功率因数、调压范围广、压降低、去工频纹波能力强的优点，可以良好地消除LED负载上的两倍工频电流纹波。附图说明图1为本专利技术的电路结构原理框图。图2为本专利技术实施例中同步Buck辅助电路作为用于VLC和去工频纹波的双重LED驱动器的电路。图3为本专利技术实施例中高频纹波信号和开关管S2和S3的驱动信号。图4为本专利技术实施例中融合VLC调制辅助同步Buck电路控制信号图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。如图1所示，本专利技术提供了一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，具体为一种基于单级Flyback/BuckLED驱动电路的可见光通信调制方法，所述单级LED驱动电路为单级Flyback/BuckLED驱动电路，包括输入交流电源AC、二极管整流桥BD1、高频变压器T、第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电解电容Co1、第二电解电容Co2、第三电解电容C0、高频电感L、LED灯负载。所述高频变压器T由原边励磁绕组N1，副边双绕组输出N2和N3构成；所述整流桥BD1的正向输出端连接高频变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，其特征在于，所述单级LED驱动电路，包括输入交流电源AC、二极管整流桥BD1、高频变压器T、第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电解电容Co1、第二电解电容Co2、第三电解电容C0、高频电感L、LED灯负载；所述第一功率MOS开关管S1采用PWM或者PFM控制用于实现电路交流网侧PFC和输出恒流；所述第二功率MOS开关管S2和第三功率开关管S3采用PWM控制分别作为用于去工频纹波和VLC通信调制的双重功能；所述可见光通信调制方法实现方式为：通过调节第二功率MOS开关管S2的占空比产生等幅反向两倍工频电压信号，消除低频纹波，第三功率同步开关管S3通过其高频纹波波形的相位调制数字数据，实现可见光通信调制。

【技术特征摘要】
1.一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，其特征在于，所述单级LED驱动电路，包括输入交流电源AC、二极管整流桥BD1、高频变压器T、第一功率MOS开关管S1、第二功率MOS开关管S2、第三功率MOS开关管S3、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第一电解电容Co1、第二电解电容Co2、第三电解电容C0、高频电感L、LED灯负载；所述第一功率MOS开关管S1采用PWM或者PFM控制用于实现电路交流网侧PFC和输出恒流；所述第二功率MOS开关管S2和第三功率开关管S3采用PWM控制分别作为用于去工频纹波和VLC通信调制的双重功能；所述可见光通信调制方法实现方式为：通过调节第二功率MOS开关管S2的占空比产生等幅反向两倍工频电压信号，消除低频纹波，第三功率同步开关管S3通过其高频纹波波形的相位调制数字数据，实现可见光通信调制。2.根据权利要求1所述的一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，其特征在于，所述高频变压器T由原边励磁绕组N1，副边双绕组输出N2和N3构成；所述二极管整流桥BD1的正向输出端连接高频变压器T原边绕组N1的同名端；所述高频变压器T原边绕组N1的非同名端连接第一功率MOS开关管S1的漏极；所述第一功率MOS开关管S1的源极连接到二极管整流桥BD1的负向输出端；所述高频变压器T副边绕组N2的非同名端连接第一功率二极管D1的阳极；所述第一功率二极管D1的阴极连接第一电解电容Co1的正端、LED灯负载的正端；所述高频变压器T副边绕组N2的同名端连接所述第一电解电容Co1的负端、第二电解电容Co2的正端；所述高频变压器T副边绕组N3的非同名端连接第二功率二极管D2的阳极；所述第二功率二极管D2的阴极连接第三电解电容C0的正端、第二功率MOS开关管S2的漏极；所述第二功率MOS开关管S2的源极连接第三功率开关管S3的漏极、高频电感L的a1端；所述高频电感L的a2端连接第二电解电容Co2的正端、第一电解电容Co1的负端；所述高频变压器T副边绕组N3的同名端连接第二电解电容CO2的负端、第三功率同步开关管S3的源极、第二电解电容Co2的负端、LED灯负载的负端。3.根据权利要求1所述的一种单级LED驱动电路的可见光通信调制方法，其特征在于，在可见光通信的调制中，第三功率开关管S3的脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：林维明，李文华，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35