dc.creator | Loose, Felipe | |
dc.date.accessioned | 2022-08-03T18:10:01Z | |
dc.date.available | 2022-08-03T18:10:01Z | |
dc.date.issued | 2022-03-04 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/25777 | |
dc.description.abstract | This work considers a new proposal of light emitting diode (LED) driver with the function of
visible light communication (VLC). VLC utilizes the light generated by LEDs for transmission
of wireless data by modulating their current, which modulates their emitted light. The main
hypothesis of this thesis centers on the idea that it is possible to attain high power efficiency
while utilizing linear power amplifiers (LPAs) as part of an LED driver, through the confection
of a hybrid converter. Thus, the solution aims to unite the high efficiency of switched power
supplies with the high bandwidth capabilities of LPAs. The proposed circuit is capable of
regulating the average level of the output current, for lighting purposes, while modulating the
instantaneous values of such current, for communication purposes. A wide literature review on
the subject is presented, regarding dual-purpose drivers for LEDs. Hence, through the content
observed, and considering an LED linear model, a single-inductor dual output DC-DC converter
is presented, which processes the power for both lighting and communications. The hypothesis
is sustained through the design of a circuit prototype in the form of a buck converter working
along with a class AB amplifier. A design methodology is presented, together with a Laplace
model in order to address the adequate design of the voltages, currents and bandwidth of the
system. Moreover, the prototype is put under tests based on quantitative figures of merit, such
as efficiency and error vector magnitude (EVM). The experimental results are compared with
other similar works available in the literature. In conclusion, the prototype sustains the main
hypothesis of this thesis showing a 94% efficiency, a 3,68 MHz bandwidth and a 6,05 megabits
per second data rate capacity, while processing power from a 48 V DC bus, providing a 20 W
output rated power to an LED load. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Conversor híbrido | por |
dc.subject | Alta eficiência | por |
dc.subject | Amplificador linear | por |
dc.subject | Conversor estático | por |
dc.subject | Circuitos de acionamento para LEDs | por |
dc.subject | Comunicação por luz visível | por |
dc.subject | Hybrid converter | eng |
dc.subject | High efficiency | eng |
dc.subject | Linear amplifier | eng |
dc.subject | Switched converter | eng |
dc.subject | LED driver | eng |
dc.subject | Visible light communications | eng |
dc.title | Conversor híbrido para sistemas de iluminação com comunicação por luz visível | por |
dc.title.alternative | Hybrid converter for lighting systems with visible light communication | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Este trabalho considera uma nova proposta de circuito de acionamento (driver) para diodos
emissores de luz (LEDs) com a função de iluminação e comunicação por luz visível (visible
light communication - VLC). A VLC utiliza a luz gerada por LEDs para a transmissão de informação
digital através da modulação da corrente elétrica, o qual modula a luz emitida. A
hipótese principal desta tese se concentra na ideia de que é possível obter alta eficiência de processamento
de energia utilizando amplificadores lineares de potência em um sistema de dupla
função, através da confecção de um conversor híbrido. Portanto, a solução proposta permite
unir o alto rendimento das fontes chaveadas com a alta largura de banda dos amplificadores
lineares. O circuito proposto é capaz de regular a corrente média de saída, para fins de iluminação,
bem como a corrente instantânea, modulada para fins de comunicação. Realiza-se uma
ampla revisão bibliográfica a respeito das modalidades de circuitos de dupla função presentes
na literatura. A partir do conteúdo observado, embasando-se no modelo linear de uma carga de
LED, apresenta-se uma proposta de conversor híbrido CC-CC de um único indutor que processa
a energia para duas saídas de tensão, de modo a processar as funções de iluminação em cada
uma destas respectivas saídas. Sustenta-se a hipótese sugerida a partir da confecção de um protótipo
de conversor rebaixador (buck) híbrido, concomitante com um amplificador linear classe
AB, trabalhando em uma configuração paralela. É apresentada uma metodologia de projeto baseado
na Transformada de Laplace, a fim de garantir o correto projeto das tensões, correntes e
da largura de banda do sistema. Mais além, coloca-se o protótipo sobre a análise quantitativa de
duas figuras de mérito: a eficiência energética e a magnitude do valor de erro (error vector magnitude).
Os resultados são comparados com outros trabalhos similares presentes na literatura.
Em conclusão, o protótipo sustenta a hipótese desta tese, ao processar a energia a partir de um
barramento CC de 48 V, fornecendo 20 W de potência com eficiência de 94% para uma carga
de LED. O sistema é capaz de fornecer uma largura de banda de 3,68 MHz e uma capacidade
experimental de transmissão de 6,05 megabits por segundo, sendo esta última limitada somente
pela qualidade do circuito receptor utilizado. | por |
dc.contributor.advisor1 | Dalla Costa, Marco Antônio | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4455422053321491 | por |
dc.contributor.referee1 | Denardin, Gustavo Weber | |
dc.contributor.referee2 | Braga, Henrique Antônio Carvalho | |
dc.contributor.referee3 | Beltrame, Rafael Concatto | |
dc.contributor.referee4 | Seidel, Álysson Raniere | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5025582052896861 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |