本文主要介紹了世強(qiáng)電訊基于瑞薩(Renesas)電子為照明應(yīng)用貼身打造的的高性能78K0/Ix2系列MCU開發(fā)的智能照明平臺解決方案,，該方案在硬件、軟件方面滿足中高端照明產(chǎn)品智能化調(diào)光控制和組網(wǎng)的需求,，具有高性能,、低成本的優(yōu)勢,。

　　一、 照明技術(shù)現(xiàn)狀

　　隨著照明工業(yè)的迅速發(fā)展,，出現(xiàn)了越來越多的照明控制方案，電源的設(shè)計、燈的驅(qū)動電路,、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)動的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)差異非常大,，從常見的Flyback,、Buck、Boost以及延伸出來的其他結(jié)構(gòu)都在被大量使用,，產(chǎn)品設(shè)計是否采用先進(jìn)的數(shù)字節(jié)能控制設(shè)計,，是否支持flyback、Buck,、Boost等靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用,，研發(fā)周期和投放市場時間的長短將決定產(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實(shí)現(xiàn)的,，難以滿足快速發(fā)展的需求,。

　　因此，一個優(yōu)秀的照明平臺解決方案無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,，針對這種狀況,，世強(qiáng)電訊開發(fā)了以瑞薩(Renesas)電子78K0/Ix2系列MCU為核心的智能照明平臺解決方案，外加豐富的參考設(shè)計,，在硬件電路和軟件開發(fā)為照明廠商多樣化的照明設(shè)計方案提供有效的指導(dǎo),，幫助廠商更高效地開發(fā)擁有自己知識產(chǎn)權(quán)的照明系統(tǒng)。

　　二,、 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)動設(shè)計和調(diào)光控制提供了優(yōu)秀的硬件支持。具體表現(xiàn)在：

　　1.16 bit PWM計時器最大計數(shù)時鐘頻率40MHz,，輸出和比較器連動,，進(jìn)行PFC 控 制，帶2路死區(qū)時間控制的PWM輸出,，適合驅(qū)動半橋/全橋電路,，實(shí)現(xiàn)變頻控制;

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

　　3. 定時器能觸發(fā)A/D采樣,，捕捉合適的信號有用點(diǎn);

　　4.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;

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

　　6. 多個保護(hù)模塊：窗口型看門狗,、時鐘監(jiān)控、低壓報警等,，工作可靠,。

　　三、 世強(qiáng)智能照明平臺方案

　　世強(qiáng)電訊開發(fā)的智能照明平臺解決方案主要基于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。

　　圖2是LED驅(qū)動控制應(yīng)用的參考方案,，在該方案中,，只需利用比較器、PWM輸出連動功能,，就能夠獨(dú)立進(jìn)行3路恒流控制;通過改變內(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)動控制

　　下面就Flyback電路舉例說明通過比較器進(jìn)行恒流控制的過程,。

　　圖3-Flyback電路恒流控制

　　對于開關(guān)電源,，PWM占空比決定輸出電壓，如圖3,，電路開始工作后,，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,，來調(diào)整PWM的占空比,，其變化過程見圖4，如當(dāng)電流大于參考值時,，降低占空比;反之，提高占空比,，最終達(dá)到一個負(fù)載電流動態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài),。

　　對于調(diào)光，78K0/Ix2系列MCU有多種方式來實(shí)現(xiàn),，通過改變比較器參考電壓或者利用定時器TMH1和PWM輸出連動功能,，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ADC功能和嵌入的算法控制來實(shí)現(xiàn)恒流控制,，同時為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)作為國內(nèi)某大型照明廠商的參考設(shè)計。DALI從機(jī)系統(tǒng)主要分為通訊模塊和LED驅(qū)動控制模塊兩部分,，外圍電路設(shè)計簡單,。

　　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)過升壓后直接驅(qū)動LED燈;負(fù)載電流采樣,，通過嵌入算法實(shí)現(xiàn)恒流控制; MCU內(nèi)置DALI通訊接口,，通過總線和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,、光照度傳感器信號加到MCU端口，實(shí)現(xiàn)異常檢測保護(hù),。

　　四,、總結(jié)

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

　　1,、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)動設(shè)計方案,，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,，該方案還具有過壓,、過流、過溫等異常檢出保護(hù)功能,，產(chǎn)品安全性,、可靠性更高;

　　2、低成本：由圖3,、圖5可以看出世強(qiáng)電訊智能照明平臺方案電路設(shè)計簡便快捷,，單MCU附加簡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方案對比如下：

　　對比可見，世強(qiáng)智能照明平臺方案具有很高的性價比,，采用該方案將使產(chǎn)品更具市場競爭力;

　　3,、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)高效靈活的功率級應(yīng)用,。