CN204795765U - Led可见光通信设备及其驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种LED可见光通信设备的驱动电路，用于控制所述LED可见光通信设备中的LED的闪烁频率，包括：电平转移电路，用于接收输入电压并根据所述输入电压生成电平控制信号；电子开关电路，分别与所述电平转移电路、所述LED连接，用于根据所述电平控制信号控制所述LED的亮灭；以及恒流控制电路，与所述电子开关电路连接，用于对流经所述LED的电流进行恒流控制。上述LED可见光通信设备的驱动电路，提高了信号调制过程中的调制深度，进而提高了可见光通信过程中的能量效率，并扩展了传输距离。本实用新型还涉及一种LED可见光通信设备。

Description

LED可见光通信设备及其驱动电路
技术领域
本实用新型涉及可见光通信技术领域，特别是涉及一种LED可见光通信设备的驱动电路，还涉及一种LED可见光通信设备。
背景技术
通常室内可见光通信中的驱动电路采用三端耦合的方式，调制深度在5％～15％之间；而二进制启闭键控(On-OffKeying，OOK)调制的驱动为开关方式，调制深度在65％以上。调制深度越高越有利于提升能量效率，扩展传输效率。由于等效传输特征出现频率非平坦化，需要复杂的单载波或者多载波方案来适应信道的特性。此时调制深度极小，影响能量的利用率。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种调制深度高的LED可见光通信设备的驱动电路。
一种LED可见光通信设备的驱动电路，用于控制所述LED可见光通信设备中的LED的闪烁频率，包括：电平转移电路，用于接收输入电压并根据所述输入电压生成电平控制信号；电子开关电路，分别与所述电平转移电路、所述LED连接，用于根据所述电平控制信号控制所述LED的亮灭；以及恒流控制电路，与所述电子开关电路连接，用于对流经所述LED的电流进行恒流控制。
在其中一个实施例中，所述电平转移电路为TTL电平转移电路或者ECL电平转移电路。
在其中一个实施例中，所述电子开关电路包括第一电阻、第二电阻、第一晶体管以及第二晶体管；所述第一晶体管的控制端、所述第二晶体管的控制端分别与所述电平转移电路的输出端连接；所述第一晶体管的输入端串联所述第一电阻后与供电电源连接；所述第一晶体管的输出端与所述第二晶体管的输出端连接后与所述恒流控制电路连接；所述第二晶体管的输入端串联所述第二电阻后与所述恒流控制电路、所述LED的负极连接；所述LED的正极则与所述供电电源连接。
在其中一个实施例中，所述电子开关电路是生成一路电平控制信号且分别输出给所述第一晶体管和所述第二晶体管；所述第一晶体管为NPN型三极管；所述第二晶体管为PNP型三极管。
在其中一个实施例中，所述恒流控制电路包括第三至第六电阻、第三晶体管、可调电阻、稳压管以及电感；所述第三晶体管的输入端与所述第三电阻串联后与所述第一晶体管的输出端连接；所述第三晶体管的输出端与所述第四电阻串联；所述第四电阻的另一端作为第一输出端；所述第三晶体管的控制端与所述可调电阻的调节端连接；所述可调电阻的第一固定端与所述稳压管的负极连接；所述可调电阻的第二固定端与所述稳压管的正极连接后与所述第一输出端连接；所述第五电阻一端与所述稳压管的负极连接，另一端接地；所述电感一端与所述LED的负极连接，另一端与所述第六电阻串联；所述第六电阻的另一端作为第二输出端。
在其中一个实施例中，所述第三晶体管为PNP型三极管。
还提供一种LED可见光通信设备。
一种LED可见光通信设备，包括LED，还包括用于控制所述LED的闪烁频率的驱动电路；所述驱动电路包括：电平转移电路，用于接收输入电压并根据所述输入电压生成电平控制信号；电子开关电路，分别与所述电平转移电路、所述LED连接，用于根据所述电平控制信号控制所述LED的亮灭；以及恒流控制电路，与所述电子开关电路连接，用于对流经所述LED的电流进行恒流控制。
在其中一个实施例中，所述LED为白光LED。
在其中一个实施例中，所述电子开关电路包括第一电阻、第二电阻、第一晶体管以及第二晶体管；所述第一晶体管的控制端、所述第二晶体管的控制端分别与所述电平转移电路的输出端连接；所述第一晶体管的输入端串联所述第一电阻后与供电电源连接；所述第一晶体管的输出端与所述第二晶体管的输出端连接后与所述恒流控制电路连接；所述第二晶体管的输入端串联所述第二电阻后与所述恒流控制电路、所述LED的负极连接；所述LED的正极则与所述供电电源连接。
在其中一个实施例中，所述恒流控制电路包括第三至第七电阻、第三晶体管、可调电阻、稳压管以及电感；所述第三晶体管的输入端与所述第三电阻串联后与所述第一晶体管的输出端连接；所述第三晶体管的输出端与所述第四电阻串联；所述第四电阻的另一端作为第一输出端；所述第三晶体管的控制端与所述可调电阻的调节端连接；所述可调电阻的第一固定端与所述稳压管的负极连接；所述可调电阻的第二固定端与所述稳压管的正极连接后与所述第一输出端连接；所述第六电阻一端与所述稳压管的负极连接，另一端接地；所述电感一端与所述LED的负极连接，另一端与所述第七电阻串联；所述第七电阻的另一端作为第二输出端。
上述LED可见光通信设备及其驱动电路中，电平转移电路会生成电平控制信号，通过控制电子开关单元中电子开关的通断来对LED的闪烁频率进行控制，并通过恒流控制电路为LED所在支路提供稳定的驱动电流，提高了信号调制过程中的调制深度，进而提高了可见光通信过程中的能量效率，并扩展了传输距离。
附图说明
图1为一实施例中的LED可见光通信设备的驱动电路的原理框图；
图2为图1中的LED可见光通信设备的驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一实施例中的LED可见光通信设备的驱动电路，用于控制LED可见光通信设备中的LED的闪烁频率以实现不同数据信息的传输。在本实施例中，LED可见光通信设备仅作为发射端，其LED为白光LED。在其他的实施例中，LED可见光通信设备还可以作为收发一体机，即同时作为发射端以及接收端。图1为一实施例中的LED可见光通信设备的驱动电路的原理框图，图2为图1中的驱动电路的电路原理图。下面结合图1和图2对本实施例中的驱动电路做详细说明。该LED可见光通信设备中的驱动电路包括电平转移电路110、电子开关电路120以及恒流控制电路130。
电平转移电路110用于接收输入电压Vin并根据输入电压Vin生成电平控制信号。电平转移电路110可以为TTL电平转移电路或者ECL电平转移电路。
电子开关电路120分别与电平转移电路110以及LED连接，用于根据电平控制信号对其内部的电子开关的通断进行控制从而实现对LED的亮灭控制，以驱动LED进行目标信息的传输。在本实施例中，电子开关电路120包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一晶体管BG1以及第二晶体管BG2。第一晶体管BG1的控制端、第二晶体管BG2的控制端分别与电平转移电路110的输出端连接。第一晶体管BG1的输入端串联第一电阻R1后与供电电源VCC连接。第一晶体管BG1的输出端与第二晶体管BG1的输出端连接。第一晶体管BG1的输入端串联第二电阻R2后与LED的负极连接。LED的正极与供电电源VCC连接。在本实施例中，电平转移电路110生成一路电平控制信号并分别输出给第一晶体管BG1和第二晶体管BG2。第一晶体管BG1为NPN型三极管，第二晶体管BG2为PNP型三极管。因此，在电平控制信号的控制下，第一晶体管BG1导通时第二晶体管BG2截止，第一晶体管BG1截止时第二晶体管BG2导通，从而实现对LED的亮灭控制。在本实施例中，第一晶体管BG1以及第二晶体管BG2均工作在非线性工作范围区域，即使输入端出现过激励时，二者仍处于未饱和状态，因此，其开关速率较高，可以确保一定的传输速率，理论上可以传输300Mbit/s以上的数字信号，能够达到抑制电磁与噪声干扰、解决温度漂移并实现光功率补偿等目的。在其他的实施例中，电平转移电路110也可以输出两路电平控制信号以分别对第一晶体管BG1以及第二晶体管BG2进行通断控制。
恒流控制电路130与电子开关电路120连接，用于对流经LED的电流进行恒流控制。在本实施例中，恒流控制电路130包括第三电阻R3～第六电阻R6、第三晶体管BG3、可调电阻RT、稳压管DZ以及电感L。其中，第三晶体管BG3的输入端串联第三电阻R3后与第一晶体管BG1的输出端连接。第三晶体管BG3的输出端与第四电阻R4连接。第四电阻R4的另一端则作为第一输出端-V2与后续电路连接。第三晶体管BG3的控制端连接于可调电阻RT的调节端。可调电阻RT的第一固定端与稳压管DZ的负极连接，第二固定端则与稳压管DZ的正极连接后与第一输出端-V2连接。第五电阻R5的一端与稳压管DZ的负极连接，另一端接地。电感L的一端与LED的负极连接，另一端则与第六电阻R6连接。第六电阻R6的另一端作为第二输出端-V1与后续电路连接。
驱动电路的具体工作过程为：当电平转移电路110输出的是高电平控制信号时，第一晶体管BG1导通，第二晶体管BG2截止，通过电感L以及电阻R6的恒流控制作用，LED上只有电流IB经过，因此LED不亮，不发出可见光。当电平转移电路110输出的是低电平控制信号时，第一晶体管BG1截止，第二晶体管BG2导通。在恒流控制电路130的恒流控制下，LED上有(IB+IM)流过，因此LED工作，发出可见光。
上述驱动电路，电平转移电路110会生成电平控制信号，通过控制电子开关单元120中电子开关的通断来对LED的闪烁频率进行控制，并通过恒流控制电路130为LED所在支路提供稳定的驱动电流，提高了信号调制过程中的调制深度，进而提高了可见光通信过程中的能量效率，并扩展了传输距离。并且，第一晶体管BG1以及第二晶体管BG2均工作在非线性工作范围区域，即使输入端过激励时，二者也仍处于未饱和状态，因此，其开关速率较高，可以确保一定的传输速率，理论上可以传输300Mbit/s以上的数字信号，能够达到抑制电磁与噪声干扰、解决温度漂移以及进行光功率补偿等目的。
本实用新型还提供了一种LED可见光通信设备，其包括LED，且还包括前述任一实施例中的驱动电路。通过上述驱动电路，LED可见光通信设备的调制深度得到提高，从而使得通信过程中的能量效率较高，扩展了传输距离。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED可见光通信设备的驱动电路，用于控制所述LED可见光通信设备中的LED的闪烁频率，其特征在于，包括：
电平转移电路，用于接收输入电压并根据所述输入电压生成电平控制信号；
电子开关电路，分别与所述电平转移电路、所述LED连接，用于根据所述电平控制信号控制所述LED的亮灭；以及
恒流控制电路，与所述电子开关电路连接，用于对流经所述LED的电流进行恒流控制。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电平转移电路为TTL电平转移电路或者ECL电平转移电路。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电子开关电路包括第一电阻、第二电阻、第一晶体管以及第二晶体管；
所述第一晶体管的控制端、所述第二晶体管的控制端分别与所述电平转移电路的输出端连接；所述第一晶体管的输入端串联所述第一电阻后与供电电源连接；所述第一晶体管的输出端与所述第二晶体管的输出端连接后与所述恒流控制电路连接；所述第二晶体管的输入端串联所述第二电阻后与所述恒流控制电路、所述LED的负极连接；所述LED的正极则与所述供电电源连接。
4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述电子开关电路是生成一路电平控制信号且分别输出给所述第一晶体管和所述第二晶体管；
所述第一晶体管为NPN型三极管；所述第二晶体管为PNP型三极管。
5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路包括第三至第六电阻、第三晶体管、可调电阻、稳压管以及电感；
所述第三晶体管的输入端与所述第三电阻串联后与所述第一晶体管的输出端连接；所述第三晶体管的输出端与所述第四电阻串联；所述第四电阻的另一端作为第一输出端；所述第三晶体管的控制端与所述可调电阻的调节端连接；所述可调电阻的第一固定端与所述稳压管的负极连接；所述可调电阻的第二固定端与所述稳压管的正极连接后与所述第一输出端连接；所述第五电阻一端与所述稳压管的负极连接，另一端接地；所述电感一端与所述LED的负极连接，另一端与所述第六电阻串联；所述第六电阻的另一端作为第二输出端。
6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述第三晶体管为PNP型三极管。
7.一种LED可见光通信设备，包括LED，其特征在于，还包括用于控制所述LED的闪烁频率的驱动电路；所述驱动电路包括：
电平转移电路，用于接收输入电压并根据所述输入电压生成电平控制信号；
电子开关电路，分别与所述电平转移电路、所述LED连接，用于根据所述电平控制信号控制所述LED的亮灭；以及
恒流控制电路，与所述电子开关电路连接，用于对流经所述LED的电流进行恒流控制。
8.根据权利要求7所述的LED可见光通信设备，其特征在于，所述LED为白光LED。
9.根据权利要求7所述的LED可见光通信设备，其特征在于，所述电子开关电路包括第一电阻、第二电阻、第一晶体管以及第二晶体管；
所述第一晶体管的控制端、所述第二晶体管的控制端分别与所述电平转移电路的输出端连接；所述第一晶体管的输入端串联所述第一电阻后与供电电源连接；所述第一晶体管的输出端与所述第二晶体管的输出端连接后与所述恒流控制电路连接；所述第二晶体管的输入端串联所述第二电阻后与所述恒流控制电路、所述LED的负极连接；所述LED的正极则与所述供电电源连接。
10.根据权利要求9所述的可见光通通信设备，其特征在于，所述恒流控制电路包括第三至第七电阻、第三晶体管、可调电阻、稳压管以及电感；
所述第三晶体管的输入端与所述第三电阻串联后与所述第一晶体管的输出端连接；所述第三晶体管的输出端与所述第四电阻串联；所述第四电阻的另一端作为第一输出端；所述第三晶体管的控制端与所述可调电阻的调节端连接；所述可调电阻的第一固定端与所述稳压管的负极连接；所述可调电阻的第二固定端与所述稳压管的正极连接后与所述第一输出端连接；所述第六电阻一端与所述稳压管的负极连接，另一端接地；所述电感一端与所述LED的负极连接，另一端与所述第七电阻串联；所述第七电阻的另一端作为第二输出端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106843075A (zh) * 2017-03-23 2017-06-13 广东海洋大学 一种基于可见光通讯的机械鱼机器人
CN114401570A (zh) * 2022-03-25 2022-04-26 南昌大学 一种可见光通信驱动电路

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