引用本文:
夏中金,凌六一,黄家伟,等:可见光通信LED高速驱动电路研究与设计[J]. 光通信技术,2019,43(2):22-26.
夏中金,凌六一,黄家伟,吕旻姝,袁 枫
(安徽理工大学 电气与信息工程学院,安徽 淮南 232001)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:在可见光通信系统中, LED关闭时残留在自身结电容上的载流子极大地限制了LED的调制速率。研究一种可清除LED关闭时结电容上残留载流子的新型LED驱动电路,即通过与LED两端连接一个三极管,当LED关闭时开启与LED两端相连的三极管,短路LED,从而快速清除LED两端的剩余载流子;当LED开启时关闭与LED两端相连的三极管,保证LED的正常驱动。以1MHz方波信号作为信号源,用型号为FDS100的光电探测器对LED发出的光信号进行检测,利用蓝(中心波长为460nm)、紫(中心波长为400nm)2种不同波段的LED对电路进行测试。实验结果表明:该新型LED驱动电路可有效提高单个LED的调制速率。
关键词:可见光通信;LED;驱动电路;调制速率
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)02-0022-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.02.005
0 引言
可见光通信以LED为光源,在照明的同时实现信息的高速传递。但是,在现有LED照明驱动电路基础之上实现高速的数据传输还存在着许多问题,有些问题已找到了解决方案,有些问题却才开始引起关注,具体情况如下:LED的调制带宽有限,可通过正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(MIMO)技术提高LED调制带宽的利用率[1,2];噪声对系统的干扰较大,利用H-PPM等编码技术可有效提高系统的抗干扰能力[3];不同的应用环境有着不同的通信信道,Jia Wang等人建立了一种基于递推模型的路径损耗信道模型为可见光通信适用于井下环境提供了理论基础[4];王鸿喜等人使用蓝光LED结合PPM调制实现6m、0.98Mb/s的水下无失真传输[5];高文文等用紫光微型LED结合OFDM成功实现了更高的数据传输[6];武梦龙等人利用LED作为光收发元件实现2m、8Mb/s速率的实时双向可见光通信[7]。然而,对于LED关闭时其结电容上残留的载流子导致LED无法适应高速调制信号问题的研究并不多[8],本文针对此问题研究一种新型LED驱动电路,在传统LED驱动电路基础之上增加载流子清除电路。
4 结束语
本文针对单个LED调制速率受限问题设计出适用于可见光通信的新型LED高速驱动电路,并对驱动电路原理、电路参数以及测试条件进行了说明。实验结果表明:该新型LED高速驱动电路在LED关闭时可快速将LED两端短接使LED端电压降至0V,有效清除了LED结电容上的剩余载流子;中心波长为460nm的蓝光LED调制信号的下降时间从66.34ns降到了31.98ns,上升时间保持在20ns,在LED调制信号下降时间相近条件下,LED的调制速率由1Mb/s提升至3Mb/s;中心波长为400nm的紫光LED调制信号下降时间从40.10ns降到了26.20ns,上升时间保持在21ns, 在LED调制信号下降时间相近条件下,LED的调制速率由1Mb/s提升至2.5Mb/s。在不影响调制信号上升时间的前提下,该新型LED高速驱动电路有效地降低了2种不同波段LED调制信号的下降时间,显著提升了单个LED的调制速率。