Controladores led CA-CCde dupla função com VLC e interruptor único - Resende, Lucas Henrique Gomes (2023)
Este documento apresenta a tese de doutorado que tem como objetivo aportar contribuições na área de transmissores para comunicação por luz visível (VLC), propondo drivers de LED alimentados a partir da rede elétrica CA com interruptor único, que tenham dupla funcionalidade: iluminação e transmissão de dados. O trabalho apresenta alternativas que buscam atender à gama de aplicações que requerem baixa taxa de transmissão de dados utilizando modulação baseada em FSK (do inglês, Frequencyshift keying). A primeira alternativa de transmissor VLC é baseada em um circuito de correção de fator de potência (PFC) flyback operando em modo de condução descontínua (DCM). A regulação da corrente média de saída e a modulação dos dados são alcançadas simultaneamente pela modulação do sinal PWM (do inglês, Pulse-width modulation), que aciona o interruptor do conversor flyback. Para que seja possível a transmissão de dados, um filtro rejeita-faixa de terceira ordem e uma malha de controle antecipatória (feedforward) foram utilizados. Esta estratégia mantém a simplicidade da topologia convencional enquanto habilita a funcionalidade de transmissor VLC com um número reduzido de componentes. Resultados experimentais foram obtidos de um protótipo de 14 W, alimentado a partir da rede elétrica de 127-V 60-Hz, para verificar a viabilidade e o desempenho do transmissor VLC, por meio do qual foi possível transmitir dados a uma taxa de dados de 15 kb/s para uma distância de até 2 m com uma eficiência global de 93,3%. Em seguida, foi efetuado um estudo de desempenho do sistema VLC para três diferentes tipos de formas de ondas, no qual foi possível verificar que a onda quadrada apresenta menor susceptibilidade a interferências. Assim, a segunda alternativa de transmissor VLC consiste da topologia buck-boost flyback integrada. Nesta estrutura o estágio PFC opera em DCM para manter elevado fator de potência, e o estágio PC não possui capacitor na saída e opera em modo de condução contínua (CCM), que possibilita forma de onda quadrada na corrente dos LEDs sem a inserção de um interruptor adicional. Resultados experimentais foram obtidos para um protótipo de 35 W, alimentado a partir de uma entrada universal (90 a 264-V 60 Hz), para verificar o funcionamento em toda a faixa de operação e o desempenho do transmissor VLC na condição nominal de tensão de entrada. Foi verificado que é possível transmitir dados com taxa de até 248 kb/s para uma distância de até 3 m com eficiência global de no máximo 82,7%. Por fim, são discutidas as principais contribuições da tese e algumas propostas para trabalhos futuros são apresentadas.