[发明专利]一种同时实现直流电源线通信和可见光通信的LED驱动器

说明书

本发明公开了一种同时实现直流电源线通信和可见光通信的LED驱动器，利用PWM调制信号达到传输数据的目的，其工作模式实现了PLC中数据在两个终端的双向流动；在低速通信领域，其具有体积小、成本低的优点，因为相较于没有继承通信的LED驱动器，本发明只增加了一个信号采集电路，而该电路的硬件组成比较简单，容易实现，在成本和体积的考量上基本可以忽略不计。同时，利用本发明的通信模式，可以实现低误码率，保证通信质量，减少因为误码、漏码等问题带来的通信不稳定现象。

技术领域

本发明属于电力电子及通信技术领域，具体涉及一种同时实现直流电源线通信和可见光通信的LED驱动器。

背景技术

LED照明是现代照明技术发展的主流，LED驱动器通常采用DC/DC变换器电路，通过调节输出电流以调节亮度。LED照明也可以用于可见光通信，因LED的输出带宽很宽，因而可以采用高频载波调制实现数字通信。相比常用的Wifi等无线通信技术，可见光通信依靠日常照明即可实现数据通信，具有成本低廉、安全性高等优点。

但是，具有可见光通信功能的LED驱动器并没有一个被广泛接受的设计模式，尤其是如何与主流的LED照明驱动器相结合，其驱动电路的设计主要考虑三方面因素：成本、效率和通信速率，如何在该三个因素之间实现平衡是推广该技术的重要环节。

现在研究PLC和VLC(可见光通信)结合的技术重心放在PLC发送数据以后通过VLC进行广播放送，即通过电源线将数据传输给LED的驱动电路，驱动电路进行相应操作，将数据调制在LED的光照强度中。以宋健教授在IEEE发表的文章为例，其通信系统的原理是通过“PLC模块”将数据耦合在电源线中，在电源线的终端存在“PLC转VLC模块”，再由该模块将数据通过可见光输出；在这样的工作模式下，一个严重的问题是信号无法回传，即从“PLC转VLC模块”无法在电源线上输出信号，解决该问题的一个方案即在“PLC转VLC模块”上使用另外一个“PLC模块”，这样的做法将导致“PLC转VLC模块”体积的增加和成本的上升；另一种方案是利用“PLC转VLC模块”自身的开关器件调制数据，进行数据的发送，该方案相对于前者的通信速率较低，但是在体积和成本上有着较大的优势。

在智能家居普及的今天，可见光通信的概念也越来越普及，出现了以Lifi为代表的高速通信技术，其通信速率相较于现有的Wifi技术提升有百倍之多；但是，在更多的时候，低速通信即可以满足大部分智能家具的需求，此时使用上述第二种方案明显具有经济和体积的优势。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种同时实现直流电源线通信和可见光通信的LED驱动器，该装置由Buck或Boost变换器、驱动电路和控制电路构成，与传统LED驱动电路相比，本发明没有单独的通信模块，而是将通信结合在DC-DC变换器中。

一种同时实现直流电源线通信和可见光通信的LED驱动器，包括：DC-DC变换器、驱动电路以及控制电路；所述控制电路用于输出平均占空比固定(为保证LED负载发出的可见光亮度基本稳定)且频率或相位可变(在保证可见光亮度基本稳定的同时能够在亮度和输入电压/电流上叠加携带有信号的纹波)的PWM波，该PWM波经驱动电路功率放大后作为DC-DC变换器中功率开关器件的控制信号，即通过DC-DC变换器稳定控制LED负载平均电流的同时，利用开关纹波在变换器输入端和输出端发出调制的数字信号，其中输出端通过LED以可见光信号纹波的形式发出，输入端则以直流电压或电流纹波的形式在输入电源线上发出。

进一步地，所述DC-DC变换器采用Buck或Boost变换器，其用于将输入的电能以合适的电压或电流形式输出。

进一步地，所述LED驱动器通过切换调制载波频率或相位的方式在变换器输入端和输出端发出调制的数字信号，且在输入端和输出端的信号调制方式为FSK(频移键控)或PSK(相移键控)调制。

进一步地，所述LED驱动器在变换器输入端和输出端发送的信息完全一致。