图1-78K0/Ix2系列MCU设计理念
78K0/Ix2系列MCU内置丰富的硬件资源,为灵活的照明电源驱动设计和调光控制提供了优秀的硬件支持。具体表现在:
a. 16 bit PWM计时器最大计数时钟频率40MHz,输出和比较器连动,进行PFC 控 制,带2路死区时间控制的PWM输出,适合驱动半桥/全桥电路,实现变频控制;
b. 内置运放、多路高速10bit A/D和比较器等模拟电路,简化了外围电路
c. 定时器能触发A/D采样,捕捉合适的信号有用点
d. 比较器/外部中断能实现硬件的禁止输出功能,反应快速,保证安全
e. 定时器遥控接口和UART功能,面向红外和无线遥控的应用,有DALI总线接 口的通讯模块,适用于智能照明控制
f. 多个保护模块:窗口型看门狗、时钟监控、低压报警等,工作可靠 3 世强智能照明平台方案
世强电讯开发的智能照明平台解决方案主要基于78K0/Ix2系列MCU上述丰富的硬件功能资源为核心,定位于照明产品高性能、低成本的设计目标,在LED照明、荧光灯、HID照明等领域为客户提供多种灵活的参考设计。
图2是LED驱动控制应用的参考方案,在该方案中,只需利用比较器、PWM输出连动功能,就能够独立进行3路恒流控制;通过改变内部参考电压或PWM输出设置即可实现调光;并且MCU支持各种传感器和DALI、DMX512、模拟量输入等多种通信接口,可根据外部环境选择合适的通讯控制方案,实现最佳控制。
图2-78K0/Ix2 LED驱动控制
下面就Flyback电路举例说明通过比较器进行恒流控制的过程。
图3-Flyback电路恒流控制
对于开关电源,PWM占空比决定输出电压,如图3,电路开始工作后,LED电流经采样后加到MCU内置比较器端口,和参考值进行比较,产生中断信号,来调整PWM的占空比,其变化过程见图4,如当电流大于参考值时,降低占空比;反之,提高占空比,最终达到一个负载电流动态稳定的状态。
对于调光,78K0/Ix2系列MCU有多种方式来实现,通过改变比较器参考电压或者利用定时器TMH1和PWM输出连动功能,另外,世强电讯的方案也可以利用该款MCU强大的数据处理运算能力,通过ADC功能和嵌入的算法控制来实现恒流控制,同时为MCU功能扩展提供了充足资源。
图4-恒流控制原理
图5是世强电讯嵌入DALI协议的智能照明平台方案,该方案利用MCU内置DALI总线接口的通讯模块,利用单个MCU完成灯具调光、组网,实现高性能的DALI绿色节能照明系统,目前已经作为国内某大型照明厂商的参考设计。DALI从机系统主要分为通讯模块和LED驱动控制模块两部分,外围电路设计简单。
图5-DALI从机系统结构
采用BOOST电源拓扑结构,输入电压经过升压后直接驱动LED灯;负载电流采样,通过嵌入算法实现恒流控制; MCU内置DALI通讯接口,通过总线和DALI 主机连接,实现和主机的相互通讯,完成上位机发出的操作控制指令;灯具温度、光照度传感器信号加到MCU端口,实现异常检测保护。 4 总结
以上,世强电讯基于78K0/Ix2系列MCU的智能照明平台解决方案具有以下特点:
a 高性能:MCU内置ADC、比较器、数字运算放大器等丰富的硬件资源可以支持BUCK、BOOST、FLYBACK等多种灵活的电源驱动设计方案,嵌入DALI、DMX512等照明控制协议,即可实现照明灯具调光、组网的目的。同时,该方案还具有过压、过流、过温等异常检出保护功能,产品安全性、可靠性更高
b 低成本:由图3、图5可以看出世强电讯智能照明平台方案电路设计简便快捷,单MCU附加简单的外围电路即可实现智能化控制,目前众多的ASIC设计方案,除了需要一颗MCU实现智能调光和通讯外,还需专用LED驱动芯片,在较大功率应用中,往往还需要外置的MOSFET,所以在成本方面与目前众多的ASIC方案对比如下:
对比可见,世强智能照明平台方案具有很高的性价比,采用该方案将使产品更具市场竞争力;
c 78K0/Ix2 MCU自身的丰富资源有利于照明产品功能的拓展和多样化,满足不同厂商多领域的应用需求,实现高效灵活的功率级应用
目前,世强电讯智能照明平台解决方案已经被国内多家照明厂商采用,对于客户,世强电讯将提供*估板、参考程序和相关的开发软件,并提供硬件设计、软件开发等方面全方位的技术支持。