1 引言——照明技術(shù)現(xiàn)狀

　　越來(lái)越多的照明控制方案出現(xiàn)在現(xiàn)在的照明工業(yè)中，因此電源的設(shè)計(jì)、燈的驅(qū)動(dòng)電路,、安全保護(hù),、管理接口等各方面都變得愈加靈活。目前,，照明技術(shù)主要包括主流的熒光燈,、LED燈和HID技術(shù)等，其廣泛應(yīng)用使電源驅(qū)動(dòng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)差異非常大,，從常見(jiàn)的Flyback,、Buck、Boost以及延伸出來(lái)的其他結(jié)構(gòu)都在被大量使用,，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否采用先進(jìn)的數(shù)字節(jié)能控制設(shè)計(jì),，是否支持flyback、Buck,、Boost等靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用,，研發(fā)周期和投放市場(chǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短將決定產(chǎn)品的成敗，然而傳統(tǒng)的照明方案往往是采用專用器件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，難以滿足快速發(fā)展的需求,。

　　因此，一個(gè)優(yōu)秀的照明平臺(tái)解決方案無(wú)疑需要支持靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用,，并滿足DALI,、DMX512、0-10V,、無(wú)線,、紅外等當(dāng)今主流照明控制方案的調(diào)光、組網(wǎng)需求,，針對(duì)這種狀況,，世強(qiáng)電訊開(kāi)發(fā)了以瑞薩（Renesas）電子78K0/Ix2系列MCU為核心的智能照明平臺(tái)解決方案，外加豐富的參考設(shè)計(jì),，在硬件電路和軟件開(kāi)發(fā)為照明廠商多樣化的照明設(shè)計(jì)方案提供有效的指導(dǎo),，幫助廠商更高效地開(kāi)發(fā)擁有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的照明系統(tǒng)。

　　2 78K0/Ix2系列MCU介紹

　　78K0/Ix2系列MCU是瑞薩（Renesas）電子面向照明應(yīng)用領(lǐng)域精心設(shè)計(jì)的高性能8位MCU,，如圖1,，該系列MCU定位于用于滿足目前照明市場(chǎng)高分辨率調(diào)光控制、異常檢出保護(hù),、智能化節(jié)能控制等熱門(mén)需求,，依靠單MCU實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的綠色節(jié)能照明系統(tǒng),。

　　圖1-78K0/Ix2系列MCU設(shè)計(jì)理念

　　78K0/Ix2系列MCU內(nèi)置豐富的硬件資源,，為靈活的照明電源驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和調(diào)光控制提供了優(yōu)秀的硬件支持,。具體表現(xiàn)在：

　　a. 16 bit PWM計(jì)時(shí)器最大計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率40MHz，輸出和比較器連動(dòng),，進(jìn)行PFC 控 制,，帶2路死區(qū)時(shí)間控制的PWM輸出，適合驅(qū)動(dòng)半橋/全橋電路,，實(shí)現(xiàn)變頻控制,；

　　b. 內(nèi)置運(yùn)放、多路高速10bit A/D和比較器等模擬電路,，簡(jiǎn)化了外圍電路

　　c. 定時(shí)器能觸發(fā)A/D采樣,，捕捉合適的信號(hào)有用點(diǎn)

　　d. 比較器/外部中斷能實(shí)現(xiàn)硬件的禁止輸出功能，反應(yīng)快速,，保證安全

　　e. 定時(shí)器遙控接口和UART功能,，面向紅外和無(wú)線遙控的應(yīng)用，有DALI總線接 口的通訊模塊,，適用于智能照明控制

　　f. 多個(gè)保護(hù)模塊：窗口型看門(mén)狗,、時(shí)鐘監(jiān)控、低壓報(bào)警等,，工作可靠

　　3 世強(qiáng)智能照明平臺(tái)方案

　　世強(qiáng)電訊開(kāi)發(fā)的智能照明平臺(tái)解決方案主要基于78K0/Ix2系列MCU上述豐富的硬件功能資源為核心,，定位于照明產(chǎn)品高性能、低成本的設(shè)計(jì)目標(biāo),，在LED照明,、熒光燈、HID照明等領(lǐng)域?yàn)榭蛻籼峁┒喾N靈活的參考設(shè)計(jì),。

　　圖2是LED驅(qū)動(dòng)控制應(yīng)用的參考方案，在該方案中,，只需利用比較器,、PWM輸出連動(dòng)功能，就能夠獨(dú)立進(jìn)行3路恒流控制,；通過(guò)改變內(nèi)部參考電壓或PWM輸出設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)調(diào)光,；并且MCU支持各種傳感器和DALI、DMX512,、模擬量輸入等多種通信接口,，可根據(jù)外部環(huán)境選擇合適的通訊控制方案，實(shí)現(xiàn)最佳控制,。

　　圖2-78K0/Ix2 LED驅(qū)動(dòng)控制

　　下面就Flyback電路舉例說(shuō)明通過(guò)比較器進(jìn)行恒流控制的過(guò)程,。

　　圖3-Flyback電路恒流控制

　　對(duì)于開(kāi)關(guān)電源，PWM占空比決定輸出電壓,，如圖3,，電路開(kāi)始工作后,，LED電流經(jīng)采樣后加到MCU內(nèi)置比較器端口，和參考值進(jìn)行比較,，產(chǎn)生中斷信號(hào),，來(lái)調(diào)整PWM的占空比，其變化過(guò)程見(jiàn)圖4,，如當(dāng)電流大于參考值時(shí),，降低占空比；反之,，提高占空比,，最終達(dá)到一個(gè)負(fù)載電流動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。

　　對(duì)于調(diào)光,，78K0/Ix2系列MCU有多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn),，通過(guò)改變比較器參考電壓或者利用定時(shí)器TMH1和PWM輸出連動(dòng)功能，另外,，世強(qiáng)電訊的方案也可以利用該款MCU強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算能力,，通過(guò)ADC功能和嵌入的算法控制來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流控制，同時(shí)為MCU功能擴(kuò)展提供了充足資源,。

　　圖4-恒流控制原理

　　圖5是世強(qiáng)電訊嵌入DALI協(xié)議的智能照明平臺(tái)方案,，該方案利用MCU內(nèi)置DALI總線接口的通訊模塊，利用單個(gè)MCU完成燈具調(diào)光,、組網(wǎng),，實(shí)現(xiàn)高性能的DALI綠色節(jié)能照明系統(tǒng)，目前已經(jīng)作為國(guó)內(nèi)某大型照明廠商的參考設(shè)計(jì),。DALI從機(jī)系統(tǒng)主要分為通訊模塊和LED驅(qū)動(dòng)控制模塊兩部分,，外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。

　　圖5-DALI從機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　采用BOOST電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，輸入電壓經(jīng)過(guò)升壓后直接驅(qū)動(dòng)LED燈,；負(fù)載電流采樣，通過(guò)嵌入算法實(shí)現(xiàn)恒流控制,； MCU內(nèi)置DALI通訊接口,，通過(guò)總線和DALI 主機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的相互通訊,，完成上位機(jī)發(fā)出的操作控制指令,；燈具溫度、光照度傳感器信號(hào)加到MCU端口,，實(shí)現(xiàn)異常檢測(cè)保護(hù),。

　　4 總結(jié)

　　以上，世強(qiáng)電訊基于78K0/Ix2系列MCU的智能照明平臺(tái)解決方案具有以下特點(diǎn)：

　　a 高性能：MCU內(nèi)置ADC,、比較器,、數(shù)字運(yùn)算放大器等豐富的硬件資源可以支持BUCK,、BOOST、FLYBACK等多種靈活的電源驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案,，嵌入DALI,、DMX512等照明控制協(xié)議，即可實(shí)現(xiàn)照明燈具調(diào)光,、組網(wǎng)的目的,。同時(shí)，該方案還具有過(guò)壓,、過(guò)流,、過(guò)溫等異常檢出保護(hù)功能，產(chǎn)品安全性,、可靠性更高

　　b 低成本：由圖3,、圖5可以看出世強(qiáng)電訊智能照明平臺(tái)方案電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便快捷，單MCU附加簡(jiǎn)單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)智能化控制,，目前眾多的ASIC設(shè)計(jì)方案,，除了需要一顆MCU實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光和通訊外，還需專用LED驅(qū)動(dòng)芯片,，在較大功率應(yīng)用中,，往往還需要外置的MOSFET，所以在成本方面與目前眾多的ASIC方案對(duì)比如下：

　　對(duì)比可見(jiàn),，世強(qiáng)智能照明平臺(tái)方案具有很高的性價(jià)比,，采用該方案將使產(chǎn)品更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；

　　c 78K0/Ix2 MCU自身的豐富資源有利于照明產(chǎn)品功能的拓展和多樣化,，滿足不同廠商多領(lǐng)域的應(yīng)用需求,，實(shí)現(xiàn)高效靈活的功率級(jí)應(yīng)用

　　目前，世強(qiáng)電訊智能照明平臺(tái)解決方案已經(jīng)被國(guó)內(nèi)多家照明廠商采用,，對(duì)于客戶,，世強(qiáng)電訊將提供*估板、參考程序和相關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件,，并提供硬件設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)等方面全方位的技術(shù)支持,。