水質監測系統中紅外線輻射所需的大功率LED模組工作於高電流方波訊號,這種訊號可能會在系統的生物電極感測器上引起強電磁干擾(EMI),從而導致水質資料的不準確。

圖1顯示了一種降低EMI的方法,接下來用一個例子進行詳細描述。

20190513TA31P1 圖1 降低由水質監測系統輸入方波訊號引起的EMI的原理圖。

在這個例子中,考慮一個30W的大功率LED模組,它由六個5W LED組成,在滿載狀態下需要超過12VDC電壓和2A電流。約11VDC的臨界電壓(VH)是LED發光所需的最小電壓。DC電源提供V1=10.5VDC的初始電壓,然後逐漸增加到恰好低於臨界電壓VH。

在該示例中,施加第二個DC電壓V2=3.7VDC,它與第一個DC電壓串聯,相加得到大於12VDC(導致發光)的電壓V1+V2。

V1和V2都與一個固態繼電器串聯。當輸入方波處於最小值時,繼電器打開,V1(剛好低於VH的臨界電壓)施加到LED;當輸入方波處於最大值時,繼電器閉合並施加V1+V2的混合電壓。方波輸入有效地從12VDC的幅度轉換為3.7VDC,從而降低了生物感測器的EMI水準。當施加混合的V1+V2電壓時,二極體D1可阻止電流回流到V1電源。

由於LED模組直接由12VDC方波驅動,生物感測器的平均雜訊超過500μV,峰值時會達到更高的水準,如圖2所示。

20190513TA31P2 圖2 生物感測器的雜訊水準,LED模組由12VDC方波驅動。

圖3顯示使用上述方法驅動的LED模組如何使EMI降低顯著,其平均感應雜訊水準約為400μV,無明顯峰值。

20190513TA31P3 圖3 使用上述方法驅動的LED模組生物感測器的雜訊水準。

(參考原文: Reduce EMI by driving high-power LEDs,by Liao Tai-Shan)