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大功率白光LED高效均流并联供电系统设计

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来源: 作者: 2018-10-29 10:20:18

大功率白光LED“高效均流”并联供电系统设计

导读:

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。

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。

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