论文部分内容阅读
LED具有低功耗、高亮度、寿命长、体积小、调光性好、无污染等优点,在照明场合得到广泛应用,被誉为第四代绿色电光源。此外,利用LED调制性好、响应速度快的特点,衍生出可见光通信技术,使LED实现通信与照明双功能成为可能。随着LED的快速发展,LED驱动电路也成为业界的研究热点。传统的两级结构LED驱动电路,需要两套控制电路,存在成本高、控制复杂、可靠性差等问题。为解决上述问题,研究通过开关管复用将功率因数校正环节与DC-DC恒流环节集成在一起的单级LED驱动电路,在近些年来得到广泛关注。为了进一步减小导通损耗和开关损耗,本文基于无桥Boost电路与LLC电路,提出一种无桥单级谐振型LED驱动电路。通过开关管的复用将无桥Boost电路与LLC电路集成为单级电路,上管能够实现ZVS,下管能够实现ZCS;将无桥Boost电路设计在断续模式下,能够自动实现功率因数校正。论文详细分析该电路的工作原理与工作过程、PFC单元与DC-DC单元的稳态特性,对关键参数进行分析与设计,并通过计算机仿真和样机实物研究验证了该电路的可行性。针对提出的单级电路建立了直流母线电压数学模型,分析了控制变量占空比D、开关频率fs与直流母线电压Vbus的关系。采用APWM-PFM混合控制方法,通过APWM电压前馈控制降低复用管的占空比D,从而降低直流母线电压至合理范围;PFM电流环通过调节开关频率使得输出电流稳定。控制方法采用基于TMS320F2812型DSP的数字控制系统来实现,并详细分析了 PWM驱动信号调频与调占空比的实现机理,设计了相应的控制软件流程图。在可见光通信系统中,调制技术是保证可见光通信质量与速率的重要条件。本文分析介绍了几种常见的脉冲调制类调制方式与OFDM调制方式,并对比分析了它们的优缺点。本文结合OFDM调制技术,设计了一种基于网络变压器注入OFDM信号的VLC调制方案,与本文设计的无桥单级谐振型LED驱动电路相结合,进行了相关实验测试,分析对比了不同工作条件下的VLC特性。本文设计一台交流输入90～135Vms、输出2A/100W的实验样机。实验结果表明,在输入90～135Vrms范围内,最高效率为91.45%,PF均在0.985以上,直流母线电压变化范围为271～400V。在额定输入电压110Vrm时,效率为90.68%,PF为0.993,THD为11.2%,验证了所提出的无桥单级谐振型LED驱动电路的可行性。