0 引言

　　隨著人們對節(jié)能環(huán)保型光源的需求以及白光LED(Light Emitting Devices)制作工藝的進步，高效率、低功耗、長壽命的綠色光源——白光LED將逐漸替代傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈等照明設(shè)備¨刮，成為下一代照明設(shè)備的首選。在照明的同時，利用白光LED進行室內(nèi)外可見光通信(VLC：Visible LightCommunication)也是近年來新興的一種短途無線通信技術(shù)¨。?。筆者研究了基于白光LED的VLC通信技術(shù)與系統(tǒng)，實現(xiàn)了短距離數(shù)據(jù)傳輸L1l，12 J。為了實現(xiàn)白光LED的照明和通訊雙重功能，大電流、高效率、長壽命的供電系統(tǒng)是關(guān)鍵，既要滿足高速可見光通信需求(要求對LED提供高速調(diào)制信號以形成MHz的亮度調(diào)制)，又要滿足大電流的視覺亮度需求(即可對LED提供穩(wěn)定的直流工作點)。合理的直流偏置可為LED提供最佳的線性調(diào)制區(qū)，提高調(diào)制深度，進而可改善通信性能。與線性電源相比，DC/DC(Direst Cunent)開關(guān)電源具有效率高的優(yōu)勢，成為電源設(shè)計的首選¨3’14J。為滿足白光LED的高效照明和高速通信的需要，同時也為延長電源使用壽命，筆者設(shè)計并研制了一種推挽式高效均流雙DC/DC并聯(lián)供電系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

　　大功率白光LED的供電系統(tǒng)需提供大電流并具備高穩(wěn)定性，相比多支路并聯(lián)供電系統(tǒng)而言，在同等電流需求下，單支路供電系統(tǒng)需提供的電流更大，因此單支路型電源的壽命短。鑒于此，設(shè)計了雙支路DC/DC并聯(lián)供電系統(tǒng)，兩個支路實現(xiàn)分流工作，既提高了效率，又延長了使用壽命，具有傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點。

　　設(shè)計方案如圖1所示，采用兩個DC/DC支路同為Buck型降壓電路¨引、電子開關(guān)實現(xiàn)支路電流調(diào)節(jié)、PWM(Pulse Width Modulation)驅(qū)動信號占空比實現(xiàn)穩(wěn)壓、霍爾電流傳感器并輔以調(diào)整、比較、延時等電路實現(xiàn)過流保護。所設(shè)計的驅(qū)動電源包括4部分：雙DC/DC并聯(lián)模塊;電壓、電流采樣模塊;過流保護及自恢復(fù)模塊;ARM7(LPC2148)主控模塊。圖l中(1)為DC/DC支路2的控制信號PWM2，其占空比決定支路2的輸出電壓;(2)為DC/DC支路1的控制信號PWMl，其占空比決定支路1的輸出電壓;(3)為均流控制信號PWM3。系統(tǒng)工作原理是：利用兩PMOS(P—channel Metal—Oxide—Semiconductor)電子開關(guān)(Electronic switch 1、Electronic switch 2)實現(xiàn)兩支路均流，通過采集輸出電壓并調(diào)節(jié)PWMl和PWM2的占空比實現(xiàn)穩(wěn)壓，通過霍爾電流傳感器并輔以調(diào)整、比較、延時等電路實現(xiàn)過流保護。

　　2 系統(tǒng)的模塊化設(shè)計

　　2.1 DC/DC Buck型穩(wěn)壓電路

　　兩個DC/DC支路采用PWM(Pulse Width Modulation)控制的Buck型降壓電路(見圖2)。圖2中OUTl為支路1的輸出電壓，OUT2為支路2的輸出電壓。利用電感和電容的儲能特性，隨著PMOS管不停地導(dǎo)通和關(guān)斷，具有較大電壓波動的直流電源能量斷續(xù)地經(jīng)過開關(guān)管，暫時以磁場能形式存儲在電感器中，然后經(jīng)電容濾波得到連續(xù)的能量傳送到負載，得到脈動較小的直流電壓，實現(xiàn)DC/DC變換。PMOS管型號為S14405，PMOS驅(qū)動器為ADP3624;PWMl、PWM2為由ARM7產(chǎn)生的頻率固定、占空比可調(diào)的方波信號，可分別調(diào)節(jié)兩DC/DC支路的輸出電壓。為得到穩(wěn)定的輸出電壓，采取如下設(shè)計方案：

　　1)合理選擇PWM頻率，有效降低輸出電壓的紋波系數(shù)，設(shè)計中取為20 kHz;

　　2)當負載變化時，通過計算輸出電壓(由AD采樣獲得)與目標值的差值大小，采用模糊PID(Pro—portion—Integral—Derivative)算法¨6|，調(diào)節(jié)PWMl、PWM2的占空比，在較短時間內(nèi)，調(diào)整輸出電壓至所需的穩(wěn)定值。

　　兩個DC/DC支路的均流方案如下：在兩個DC/DC支路的輸出端分別接高速PMOS電子開關(guān)，利用ARM7輸出一個50%占空比的方波信號(PWM3)控制一路PMOS電子開關(guān)，同時利用該方波信號的反相信號控制另一支路的PMOS電子開關(guān)。由于兩支路輸出電壓相等，且在推挽模式下各工作50%時間，進而可實現(xiàn)均流作用。