CN105375749B - 一种led可见光通信的谐振驱动抽离电路 - Google Patents

一种led可见光通信的谐振驱动抽离电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，该谐振驱动抽离电路包括一第一驱动电源、第二驱动电源、一功率MOS开关管Q1、一功率MOS开关管Q2、一功率MOS开关管Q3、一功率MOS开关管Q4、一组LED灯负载Dled、一功率二极管D2、一功率二极管D3、一功率二极管D4、一功率二极管D5、一谐振电感L1、一栅极电阻Rg1、一栅极电阻Rg2、一栅极电阻Rg3、一通信数据调制驱动信号VDATA。本发明提出谐振驱动抽离电路，通过在LED灯负载Dled开通期间，预先给附加谐振电感L1充电，在LED灯负载Dled关断时电感电流达到最大值；在LED灯负载Dled关断时，让电感L1和Dled的结电容发生谐振，实现快速抽离结电容储存的电荷，加快了电荷抽离速度，以提高LED可见光通信速率。

Description

一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路
技术领域
本发明涉及LED可见光通信领域，尤其涉及一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，以提高可见光通信速率。
背景技术
可见光通信技术的发展存在着一些限制因素，其中主要的挑战在于白光LED有限的带宽，限制了通信速率，而LED的调制带宽主要受有源区载流子复合寿命和PN结结电容的影响。在电脉冲结束后的 LED 关断阶段，有源区内存储的载流子在电流消失时刻不会立刻猝灭，这时除了载流子寿命会造成光脉冲下降沿的延迟以外，所有剩余的电子找到空穴复合后发光才能结束，所以LED的光脉冲下降沿存在比较长的拖尾现象。在可见光通信中经常采用脉冲调制方式，如果光脉冲的边沿延迟时间太长，较高的调制速率就会产生码间串扰,同时也给接收端的采样时间的选择造成困难。为了提高LED可见光通信速率，在现有LED灯负载技术条件下，快速抽离结电容上储存的电荷成为一个关键技术手段。
现有的抽离电路是在LED灯负载关断时，让LED灯负载两端短路，实现结电容上储存的电荷能够快速抽离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，实现在LED灯负载关断时快速抽离结电容储存的电荷，减少LED灯负载的关断时间，提高LED可见光通信调制速率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，包括一组LED灯负载Dled，其特征在于：还包括一输出直流的第一驱动电源V1，所述第一驱动电源的正极经所述LED灯负载Dled连接至一功率MOS管Q1；所述LED灯负载Dled的阴极与功率MOS管Q1的漏极和一功率二极管D3的阴极相连；所述功率MOS管Q1的源极接地；所述第一驱动电源的负极接地；所述第一驱动电源的正极与所述LED灯负载Dled的阳极和一功率MOS管Q3的漏极相连，所述功率MOS管Q3的源极连接到一功率二极管D2的阳极；所述功率二极管D2的阴极与一功率二极管D5的阴极和一谐振电感L1的一端相连，所述谐振电感L1的另一端连接到一功率MOS管Q4的漏极、一功率二极管D4的阴极和一功率MOS管Q2的漏极；所述功率MOS管Q2的源极接地；所述功率MOS管Q4的源极连接到所述功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D4的阳极连接到所述功率MOS管Q3的栅极、所述功率MOS管Q4的栅极和一栅极电阻Rg1的一端；所述栅极电阻 Rg1的另一端连接到所述功率二极管D5的阳极和一输出直流的第二驱动电源 V2的正极；所述第二驱动电源负极接地；所述功率MOS管Q1的栅极和功率MOS管Q2的栅极分别经一栅极电阻Rg2和栅极电阻Rg3与通信数据调制驱动信号VDATA的正极相连，所述通信数据调制驱动信号VDATA的负极接地。
进一步的，所述谐振电感L1是高频谐振电感。
进一步的，所述功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4、功率二极管D5都是超快恢复二极管。
进一步的，所述功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3和功率MOS管Q4是超高频开关MOS管。
进一步的，所述栅极电阻Rg1、Rg2和Rg3分别为功率MOS管Q3、功率MOS管Q1和功率MOS管Q2的栅极驱动信号抑制振铃电阻。
进一步的，所述LED灯负载Dled包括一个或一个以上串联的LED灯。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过在LED灯负载开通期间，预先给附加谐振电感L1充电，在LED灯负载关断时电感电流达到最大值；在LED灯负载关断时，让电感和结电容发生谐振，实现快速抽离结电容储存的电荷。由于在LED灯负载开通期间预先给电感充电，所以在LED灯负载关断时电感具有较大的电流，加快了电荷抽离速度，所以电荷抽离速度比直接短路更快，进一步减少LED灯负载的关断时间，实现提高LED可见光通信速率。
附图说明
图1是本发明实施例的电路原理图。
图2是本发明实施例的通信数据调制驱动信号VDATA为高电平工作，电感L1充电的工作模态示意图。
图3是本发明实施例的通信数据调制驱动信号VDATA为低电平工作，电感L1与LED灯负载结电容谐振加速电荷抽离的工作模态示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明实施例的一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，具体为一种通过谐振抽离电路的加速LED可见光通信速率的驱动电路，包括一组LED灯负载Dled，其特征在于：还包括一输出直流的第一驱动电源V1，所述第一驱动电源的正极经所述LED灯负载Dled连接至一功率MOS管Q1；所述LED灯负载Dled的阴极与功率MOS管Q1的漏极和一功率二极管D3的阴极相连；所述功率MOS管Q1的源极接地；所述第一驱动电源的负极接地；所述第一驱动电源的正极与所述LED灯负载Dled的阳极和一功率MOS管Q3的漏极相连，所述功率MOS管Q3的源极连接到一功率二极管D2的阳极；所述功率二极管D2的阴极与一功率二极管D5的阴极和一谐振电感L1的一端相连，所述谐振电感L1的另一端连接到一功率MOS管Q4的漏极、一功率二极管D4的阴极和一功率MOS管Q2的漏极；所述功率MOS管Q2的源极接地；所述功率MOS管Q4的源极连接到所述功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D4的阳极连接到所述功率MOS管Q3的栅极、所述功率MOS管Q4的栅极和一栅极电阻Rg1的一端；所述栅极电阻 Rg1的另一端连接到所述功率二极管D5的阳极和一输出直流的第二驱动电源 V2的正极；所述第二驱动电源负极接地；所述功率MOS管Q1的栅极和功率MOS管Q2的栅极分别经一栅极电阻Rg2和栅极电阻Rg3与通信数据调制驱动信号VDATA的正极相连，所述通信数据调制驱动信号VDATA的负极接地。
在本实施例中，所述谐振电感L1是高频谐振电感。
在本实施例中，所述功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4、功率二极管D5都是超快恢复二极管。
在本实施例中，所述功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3和功率MOS管Q4是超高频开关MOS管。
在本实施例中，所述栅极电阻Rg1、Rg2和Rg3分别为功率MOS管Q3、功率MOS管Q1和功率MOS管Q2的栅极驱动信号抑制振铃电阻。
在本实施例中，所述LED灯负载Dled包括一个或一个以上串联的LED灯。
下面通过本发明实施例的具体实施过程对本发明作进一步的说明。
参照图2，通信数据调制驱动信号VDATA为高电平工作，功率MOS开关管Q1开通时，输出直流的第一驱动电源V1给LED灯负载供电；功率MOS开关管Q2开通时，输出直流的第二驱动电源 V2给谐振电感L1充电。此时，功率MOS开关管Q3和功率MOS开关管Q4栅极接地而截止。
参照图3，通信数据调制驱动信号VDATA为低电平工作，功率MOS开关管Q1、Q2关断时，功率MOS开关管Q3和Q4栅极接高电平而开通，电感L1与LED灯负载Dled的结电容谐振加速结电容上电荷的抽离。
本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，包括一组LED灯负载Dled，其特征在于：还包括一输出直流的第一驱动电源V1，所述第一驱动电源的正极经所述LED灯负载Dled连接至一功率MOS管Q1；所述LED灯负载Dled的阴极与功率MOS管Q1的漏极和一功率二极管D3的阴极相连；所述功率MOS管Q1的源极接地；所述第一驱动电源的负极接地；所述第一驱动电源的正极与所述LED灯负载Dled的阳极和一功率MOS管Q3的漏极相连，所述功率MOS管Q3的源极连接到一功率二极管D2的阳极；所述功率二极管D2的阴极与一功率二极管D5的阴极和一谐振电感L1的一端相连，所述谐振电感L1的另一端连接到一功率MOS管Q4的漏极、一功率二极管D4的阴极和一功率MOS管Q2的漏极；所述功率MOS管Q2的源极接地；所述功率MOS管Q4的源极连接到所述功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D4的阳极连接到所述功率MOS管Q3的栅极、所述功率MOS管Q4的栅极和一栅极电阻Rg1的一端；所述栅极电阻 Rg1的另一端连接到所述功率二极管D5的阳极和一输出直流的第二驱动电源V2的正极；所述第二驱动电源负极接地；所述功率MOS管Q1的栅极和功率MOS管Q2的栅极分别经一栅极电阻Rg2和栅极电阻Rg3与通信数据调制驱动信号VDATA的正极相连，所述通信数据调制驱动信号VDATA的负极接地。
2.根据权利要求1所述的一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，其特征在于：所述谐振电感L1是高频谐振电感。
3.根据权利要求1所述的一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，其特征在于：所述功率二极管D2、功率二极管D3、功率二极管D4、功率二极管D5都是超快恢复二极管。
4.根据权利要求1所述的一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，其特征在于：所述功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3和功率MOS管Q4是超高频开关MOS管。
5.根据权利要求1所述的一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，其特征在于：所述栅极电阻Rg1、Rg2和Rg3分别为功率MOS管Q3、功率MOS管Q1和功率MOS管Q2的栅极驱动信号抑制振铃电阻。
6.根据权利要求1所述的一种LED可见光通信的谐振驱动抽离电路，其特征在于：所述LED灯负载Dled包括一个或一个以上串联的LED灯。
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