LED Lighting節(jié)能路燈設(shè)計(jì)方案

LED Lighting節(jié)能路燈設(shè)計(jì)方案

大功率高亮度電力LED是一種高效、節(jié)能、發(fā)光壽命長(zhǎng)的綠色環(huán)保光源。它是通過(guò)調(diào)節(jié)流過(guò)LED的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，所以對(duì)LED路燈的亮度控制一般通過(guò)控制LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，在高亮度LED路燈驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣的主要有“采用專用電源芯片”和“采用分立元件的開關(guān)電源”兩種主要的技術(shù)解決方案，而為了“智能化”的需要，通常在這兩種方案的基礎(chǔ)上加入單片機(jī)作為系統(tǒng)管理的主控芯片，所以這兩種解決方案可以歸結(jié)為“系統(tǒng)管理 + 電源控制”的“傳統(tǒng)多芯片技術(shù)方案”，存在使用芯片多、硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，特別是當(dāng)需要在一個(gè)LED路燈驅(qū)動(dòng)器需要驅(qū)動(dòng)多路高亮度LED串時(shí)，這種缺點(diǎn)尤為突出。

原理簡(jiǎn)介

新型 Piccolo TMS320F2802x/3x MCU采用最新的架構(gòu)技術(shù)成果及增強(qiáng)型外設(shè)，其封裝尺寸最少為 38 引腳，能夠在低成本的應(yīng)用中帶來(lái)32位實(shí)時(shí)控制功能的優(yōu)勢(shì)。實(shí)時(shí)控制通過(guò)在諸如太陽(yáng)能微型逆變器、LED照明、大型家用電器以及混合動(dòng)力車載電池等工業(yè)、消費(fèi)類及車載應(yīng)用中實(shí)施高級(jí)算法，從而可實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率與精度。
　　Buck型開關(guān)電源是被廣泛應(yīng)用的電源解決方案之一，通過(guò)選擇合適的輸出電感及開關(guān)頻率，便可以使系統(tǒng)工作在電感電流連續(xù)的模式；基于TMS320F28027的LED Lighting Demo 則是根據(jù)Buck型開關(guān)電源原理，充分利用TMS320F28027片上PWM(多達(dá)8路PWM輸出)及ADC(多達(dá)16通道ADC)等外設(shè)資源并結(jié)合相應(yīng)的控制算法實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)控制。

如圖所示，系統(tǒng)包括主控芯片TMS320F28027、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)元件、反饋網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)存系統(tǒng)配置信息的片外存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)采集接口及系統(tǒng)擴(kuò)展接口等七個(gè)模塊。主控芯片上電復(fù)位后從片外存儲(chǔ)器中加載LED亮度、亮滅時(shí)段、亮滅方式等參數(shù)的設(shè)定值作為控制參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些控制參數(shù)及反饋量（包括數(shù)據(jù)采集接口所采集的電網(wǎng)電壓、環(huán)境亮度、系統(tǒng)溫度等參數(shù)）的算法處理，得到PWM信號(hào)的頻率及占空比，進(jìn)而輸出PWM信號(hào)，PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大后則用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源中的開關(guān)元件，使系統(tǒng)對(duì)高亮度LED路燈進(jìn)行供電，而LED路燈兩端的電壓大小及流過(guò)LED路燈的電流大小則通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)饋送回主控芯片，以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制效果的校正。系統(tǒng)提供的擴(kuò)展接口，用以與其他外設(shè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以方便在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)驅(qū)動(dòng)器的功能進(jìn)行擴(kuò)展，如通過(guò)擴(kuò)展接口掛載Zigbee或GPRS模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的組網(wǎng)管理及遠(yuǎn)程維護(hù)。

方案特性

基于TMS320F28027的高亮度LED驅(qū)動(dòng)單芯片解決方案，將系統(tǒng)管理及電源控制合二為一，降低了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，同時(shí)又兼顧了驅(qū)動(dòng)輸出路數(shù)設(shè)計(jì)的靈活性，可通過(guò)改變控制芯片外圍的存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED電流大小、亮滅時(shí)段、亮滅模式、環(huán)境亮度及系統(tǒng)溫度等控制參數(shù)的定制，還可通過(guò)MCU的數(shù)據(jù)接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)管理和遠(yuǎn)程維護(hù)。基于TMS320F28027的高亮度LED驅(qū)動(dòng)單芯片解決方案具有以下特性：

低成本——單芯片解決多路恒流控制，省去專用的恒流芯片，有效地降低了系統(tǒng)成本

高效率——非隔離開關(guān)電源，沒(méi)有變壓器的漏磁損耗，轉(zhuǎn)換效率高，系統(tǒng)滿載時(shí)整體效率高達(dá)95％

驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)——8路非隔離恒流驅(qū)動(dòng)輸出，可驅(qū)動(dòng)8串(每串不少于14個(gè))LED，總輸出功率不低于100W

控制靈活——采用高性能DSC作為控制核心，可充分發(fā)揮32位實(shí)時(shí)控制功能的優(yōu)勢(shì)，每路LED的電流大小、亮滅方式等均可獨(dú)立控制

擴(kuò)展性好——預(yù)留溫度、亮度、色溫等檢測(cè)接口，支持串口、I2C等數(shù)據(jù)接口，為系統(tǒng)集成做好了鋪墊(如對(duì)LED路燈進(jìn)行Zigbee組網(wǎng)、擴(kuò)展GPRS模塊等)

此外，該方案支持12位的ADC分辨率，支持256步長(zhǎng)灰階控制；寬電壓輸入范圍，采用附加系統(tǒng)電源時(shí)，輸入電壓可高達(dá)100V；控制系統(tǒng)及LED串共用一路DC電源時(shí)，高達(dá)60V；支持欠壓鎖定和過(guò)壓保護(hù)，支持過(guò)溫保護(hù)擴(kuò)展、空載檢測(cè)、過(guò)流保護(hù)、亮度斷電自動(dòng)保存、四通道分組延遲降噪。