一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，包括：直流供电电源；电流型BUCK电路，用于将电压源的直流供电电源转换成电流幅值可控可调的直流电流源；并接MOSFET调光电路，在MCU主控电路的控制下实现照明调光用LED阵列的PWM调光；照明调光用LED阵列；光通信调制MOSFET电路，用于在光耦隔离驱动电路控制下实现传输信号的高速调制功能；光通信调制用LED阵列；MCU主控电路，对电流型BUCK电路电流采集，获取外部给定信号，并通过PWM发生器产生对并接MOSFET调光电路控制的脉宽调制PWM控制信号，并获取需传输的高速VPPM信号输出；光耦隔离驱动电路，连接MCU主控电路。

【技术实现步骤摘要】
一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路
本专利技术涉及LED(LightEmittingDiode，发光二极管)驱动
，特别是涉及一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路。
技术介绍
LED(LightEmittingDiodes)具有节能、寿命长、环保、响应速度快等诸多优点，是一种性能优越的照明光源。可见光通信技术(VisibleLightCommunication，VLC)是在LED响应速度快、易调制特性的基础上，将特定信号加载到光的强度上进行传输，同时实现照明和通信双重功能的一种新型无线通信技术。将LED照明与可见光通信相结合，实现照明通信一体化，可进一步拓展LED的应用前景。一般地，LED要实现通信，就必须对LED进行高速调制，但，和PWM调光一样，对LED进行高速调制会破坏LED的光功率谱，引起照明的闪烁。目前，LED调光和光通信调制普遍都采用同一组LED阵列来实现，这势必会造成两者的相互影响，进一步影响数据传输的可靠性。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，以使得LED照明电路与可见光通信调制电路既可以一起工作，又可以分别独立工作，从而既满足了正常的LED照明需求，又可实现基于可见光通信的无线数据传输。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，包括：直流供电电源，用于给所述电路提供电源；电流型BUCK电路，用于将电压源的所述直流供电电源转换成电流幅值可控可调的直流电流源，以驱动后级的照明调光用LED阵列或光通信调制用LED阵列并完成相应电流采样；并接MOSFET调光电路，连接所述电流型BUCK电路，并并联连接在照明调光用LED阵列的两端，用于在MCU主控电路的控制下实现照明调光用LED阵列的PWM调光功能；照明调光用LED阵列，包括若干照明LED灯，以根据所述并接MOSFET调光电路进行PWM调光；光通信调制MOSFET电路，连接所述电流型BUCK电路，并并联连接在光通信用LED阵列的两端，用于在光耦隔离驱动电路的输出控制下实现传输信号的高速调制功能；光通信调制用LED阵列，包括若干光通信LED灯，以根据所述光通信调制MOSFET电路实现基于LED光源的可见光通信；MCU主控电路，用于对所述电流型BUCK电路进行电流采集，获取外部给定信号，并通过PWM发生器产生对所述并接MOSFET调光电路控制的脉宽调制PWM控制信号，以及获取需传输的高速VPPM信号输出至光耦隔离驱动电路；光耦隔离驱动电路，用于接收并处理所述MCU主控电路发送的高速VPPM信号，经光耦隔离和高速驱动处理后输出通信控制信号至所述光通信调制MOSFET电路。优选地，所述电流型BUCK电路包括第一开关二极管(D1)、第二开关二极管(D2)、第一续流二极管(D3)、第二续流二极管(D4)、第一整流控制开关管(S1)、第二整流控制开关管(S2)和第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)以及第一电流采样装置(Det1)、第二电流采样装置(Det2)，所述直流供电电源的正端连接至所述第一开关二极管(D1)、第二开关二极管(D2)的阳极，所述第一开关二极管(D1)的阴极连接至所述第一整流控制开关管(S1)的漏极，所述第一整流控制开关管(S1)的源极和衬底连所述第一接滤波电感(L1)的一端和所述第一续流二极管(D3)的阴极，所述第二开关二极管(D2)的阴极连接至第二整流控制开关管(S2)的漏极，所述第一滤波电感(L1)的另一端经所述第一电流采样装置(Det1)连接至所述第二整流控制开关管(S2)的源极和衬底、所述第二滤波电感(L2)的一端以及第二续流二极管(D4)的阴极，所述第一续流二极管(D3)和第二续流二极管(D4)的阳极连接所述直流供电电源的负端，所述第二滤波电感(L2)的另一端经所述第二电流采样装置(Det2)连接至所述并接MOSFET调光电路及所述照明调光用LED阵列，所述第一电流采样装置Det1、第二电流采样装置Det2以及所述第一整流控制开关管S1与所述第二整流控制开关管S2的栅极连接所述MCU主控电路。优选地，所述并接MOSFET调光电路包括照明调光MOSFET开关管(S3)，并联连接在所述照明调光用LED阵列的两端，其漏极还连接所述第二滤波电感，栅极连接所述MCU主控电路。4、如权利要求3所述的一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，其特征在于：所述光通信调制MOSFET电路包括MOSFET开关管(S4)，并联连接在所述光通信用LED阵列的两端，其漏极还连接所述照明调光MOSFET开关管(S3)的源极和衬底，栅极连接所述光耦隔离驱动电路。优选地，所述照明调光用LED阵列、光通信调制用LED阵列包括根据需要进行串并联组合的若干照明LED灯或光通信LED灯。优选地，所述MCU主控电路包括微处理器，基于微处理器的内部A/D完成所述电流型BUCK电路的包括滤波电感L1的电感电流(iL1)、直流输出电流(idc)的电流采集、通过通用输入输出IO口完成包括输出直流设定值(Idcref)、调光设定值(DIM_set)的外部给定信号的读取，同时所述微处理器根据电感电流(iL1)、直流输出电流(idc)、直流设定值(Idcref)利用PI控制算法实现恒流与均流控制并通过PWM发生器分别产生所述第一整流控制开关管S1、第二整流控制开关管S2的脉宽调制PWM控制信号PWM1、PWM2至所述第一整流控制开关管S1、第二整流控制开关管S2栅极。优选地，所述光耦隔离驱动电路包括光耦隔离电路和高速驱动电路，所述MCU主控电路通过通用输入输出接口I/O口读取需传输的高速信号VPPM输出至所述光耦隔离驱动电路，以将所述高速VPPM信号经光耦隔离和高速驱动处理后传输给所述光通信调制MOSFET电路。优选地，所述MCU主控电路通过所述光耦隔离驱动电路将调制信号加载到所述光通信调制MOSFET开关管(S4)栅极上，以控制其高速开通和关断，使所述的光通信调制用LED阵列的LED光源产生亮灭或亮暗变化，完成电信号转换为光信号，实现基于LED光源的可见光通信。优选地，所述MCU主控电路的微处理器读取外部的调光设定值(DIM_set)并转换为占空比可调的PWM信号，经由所述PWM发生器产生并接至所述MOSFET调光电路的照明调光MOSFET开关管(S3)的驱动控制信号，实现PWM调光功能。优选地，调光频率设定在200Hz到2kHz之间。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过采用同一个电路，既满足一般照明要求，又满足可见光通信要求。2、本专利技术的照明光源与通信光源采用相互独立控制方式，因此通信光源在信号传输过程中所产生的亮灭变化不会影响照明效果。3、本专利技术的通信光源也可以实现大功率工作，从而容易增加信号传输距离。4、本专利技术采用数字化控制，可以随时调整照明用和光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，包括：/n直流供电电源，用于给所述电路提供电源；/n电流型BUCK电路，用于将电压源的所述直流供电电源转换成电流幅值可控可调的直流电流源，以驱动后级的照明调光用LED阵列或光通信调制用LED阵列并完成相应电流采样；/n并接MOSFET调光电路，连接所述电流型BUCK电路，并并联连接在照明调光用LED阵列的两端，用于在MCU主控电路的控制下实现照明调光用LED阵列的PWM调光功能；/n照明调光用LED阵列，包括若干照明LED灯，以根据所述并接MOSFET调光电路进行PWM调光；/n光通信调制MOSFET电路，连接所述电流型BUCK电路，并并联连接在光通信用LED阵列的两端，用于在光耦隔离驱动电路的输出控制下实现传输信号的高速调制功能；/n光通信调制用LED阵列，包括若干光通信LED灯，以根据所述光通信调制MOSFET电路实现基于LED光源的可见光通信；/nMCU主控电路，用于对所述电流型BUCK电路进行电流采集，获取外部给定信号，并通过PWM发生器产生对所述并接MOSFET调光电路控制的脉宽调制PWM控制信号，以及获取需传输的高速VPPM信号输出至光耦隔离驱动电路；/n光耦隔离驱动电路，用于接收并处理所述MCU主控电路发送的高速VPPM信号，经光耦隔离和高速驱动处理后输出通信控制信号至所述光通信调制MOSFET电路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，包括：
直流供电电源，用于给所述电路提供电源；
电流型BUCK电路，用于将电压源的所述直流供电电源转换成电流幅值可控可调的直流电流源，以驱动后级的照明调光用LED阵列或光通信调制用LED阵列并完成相应电流采样；
并接MOSFET调光电路，连接所述电流型BUCK电路，并并联连接在照明调光用LED阵列的两端，用于在MCU主控电路的控制下实现照明调光用LED阵列的PWM调光功能；
照明调光用LED阵列，包括若干照明LED灯，以根据所述并接MOSFET调光电路进行PWM调光；
光通信调制MOSFET电路，连接所述电流型BUCK电路，并并联连接在光通信用LED阵列的两端，用于在光耦隔离驱动电路的输出控制下实现传输信号的高速调制功能；
光通信调制用LED阵列，包括若干光通信LED灯，以根据所述光通信调制MOSFET电路实现基于LED光源的可见光通信；
MCU主控电路，用于对所述电流型BUCK电路进行电流采集，获取外部给定信号，并通过PWM发生器产生对所述并接MOSFET调光电路控制的脉宽调制PWM控制信号，以及获取需传输的高速VPPM信号输出至光耦隔离驱动电路；
光耦隔离驱动电路，用于接收并处理所述MCU主控电路发送的高速VPPM信号，经光耦隔离和高速驱动处理后输出通信控制信号至所述光通信调制MOSFET电路。


2.如权利要求1所述的一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电路，其特征在于：所述电流型BUCK电路包括第一开关二极管(D1)、第二开关二极管(D2)、第一续流二极管(D3)、第二续流二极管(D4)、第一整流控制开关管(S1)、第二整流控制开关管(S2)和第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)以及第一电流采样装置(Det1)、第二电流采样装置(Det2)，所述直流供电电源的正端连接至所述第一开关二极管(D1)、第二开关二极管(D2)的阳极，所述第一开关二极管(D1)的阴极连接至所述第一整流控制开关管(S1)的漏极，所述第一整流控制开关管(S1)的源极和衬底连所述第一接滤波电感(L1)的一端和所述第一续流二极管(D3)的阴极，所述第二开关二极管(D2)的阴极连接至第二整流控制开关管(S2)的漏极，所述第一滤波电感(L1)的另一端经所述第一电流采样装置(Det1)连接至所述第二整流控制开关管(S2)的源极和衬底、所述第二滤波电感(L2)的一端以及第二续流二极管(D4)的阴极，所述第一续流二极管(D3)和第二续流二极管(D4)的阳极连接所述直流供电电源的负端，所述第二滤波电感(L2)的另一端经所述第二电流采样装置(Det2)连接至所述并接MOSFET调光电路及所述照明调光用LED阵列，所述第一电流采样装置Det1、第二电流采样装置Det2以及所述第一整流控制开关管S1与所述第二整流控制开关管S2的栅极连接所述MCU主控电路。


3.如权利要求2所述的一种照明和可见光通信可独立控制的LED驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍建宇，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33