0 引言

　　隨著人們對(duì)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(jìn)步，高效率、低功耗、長(zhǎng)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(shí)，利用白光LED進(jìn)行室內(nèi)外可見(jiàn)光通信(VLC：Visible LightCommunication)也是近年來(lái)新興的一種短途無(wú)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(shí)現(xiàn)了短距離數(shù)據(jù)傳輸L1l，12 J。為了實(shí)現(xiàn)白光LED的照明和通訊雙重功能，大電流、高效率、長(zhǎng)壽命的供電系統(tǒng)是關(guān)鍵，既要滿足高速可見(jiàn)光通信需求(要求對(duì)LED提供高速調(diào)制信號(hào)以形成MHz的亮度調(diào)制)，又要滿足大電流的視覺(jué)亮度需求(即可對(duì)LED提供穩(wěn)定的直流工作點(diǎn))。合理的直流偏置可為L(zhǎng)ED提供最佳的線性調(diào)制區(qū)，提高調(diào)制深度，進(jìn)而可改善通信性能。與線性電源相比，DC/DC(Direst Cunent)開(kāi)關(guān)電源具有效率高的優(yōu)勢(shì)，成為電源設(shè)計(jì)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(shí)也為延長(zhǎng)電源使用壽命，筆者設(shè)計(jì)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(jì)了雙支路DC/DC并聯(lián)供電系統(tǒng)，兩個(gè)支路實(shí)現(xiàn)分流工作，既提高了效率，又延長(zhǎng)了使用壽命，具有傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

　　設(shè)計(jì)方案如圖1所示，采用兩個(gè)DC/DC支路同為Buck型降壓電路¨引、電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)支路電流調(diào)節(jié)、PWM(Pulse Width Modulation)驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、霍爾電流傳感器并輔以調(diào)整、比較、延時(shí)等電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電源包括4部分：雙DC/DC并聯(lián)模塊;電壓、電流采樣模塊;過(guò)流保護(hù)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(hào)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(hào)PWMl，其占空比決定支路1的輸出電壓;(3)為均流控制信號(hào)PWM3。系統(tǒng)工作原理是：利用兩PMOS(P—channel Metal—Oxide—Semiconductor)電子開(kāi)關(guān)(Electronic switch 1、Electronic switch 2)實(shí)現(xiàn)兩支路均流，通過(guò)采集輸出電壓并調(diào)節(jié)PWMl和PWM2的占空比實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，通過(guò)霍爾電流傳感器并輔以調(diào)整、比較、延時(shí)等電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

　　2 系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)

　　2.1 DC/DC Buck型穩(wěn)壓電路

　　兩個(gè)DC/DC支路采用PWM(Pulse Width Modulation)控制的Buck型降壓電路(見(jiàn)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(chǔ)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(dòng)的直流電源能量斷續(xù)地經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管，暫時(shí)以磁場(chǎng)能形式存儲(chǔ)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(fù)載，得到脈動(dòng)較小的直流電壓，實(shí)現(xiàn)DC/DC變換。PMOS管型號(hào)為S14405，PMOS驅(qū)動(dòng)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(hào)，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(jì)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(jì)中取為20 kHz;

　　2)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)計(jì)算輸出電壓(由AD采樣獲得)與目標(biāo)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(shí)間內(nèi)，調(diào)整輸出電壓至所需的穩(wěn)定值。

　　兩個(gè)DC/DC支路的均流方案如下：在兩個(gè)DC/DC支路的輸出端分別接高速PMOS電子開(kāi)關(guān)，利用ARM7輸出一個(gè)50%占空比的方波信號(hào)(PWM3)控制一路PMOS電子開(kāi)關(guān)，同時(shí)利用該方波信號(hào)的反相信號(hào)控制另一支路的PMOS電子開(kāi)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(shí)間，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)均流作用。