基于瑞薩單MCU的智能照明平臺解決方案

本文主要介紹了世強電訊基于瑞薩(Renesas)電子為照明應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品智能化調光控制和組網的需求，具有高性能、低成本的優(yōu)勢。

　　一、照明技術現狀

　　隨著照明工業(yè)的迅速發(fā)展，出現了越來越多的照明控制方案，電源的設計、燈的驅動電路、安全保護、管理接口等各方面都變得愈加靈活。目前，照明技術主要包括主流的熒光燈、LED燈和HID技術等，其廣泛應用使電源驅動的拓撲結構差異非常大，從常見的Flyback、Buck、Boost以及延伸出來的其他結構都在被大量使用，產品設計是否采用先進的數字節(jié)能控制設計，是否支持flyback、Buck、Boost等靈活的拓撲結構應用，研發(fā)周期和投放市場時間的長短將決定產品的成敗，然而傳統(tǒng)的照明方案往往是采用專用器件來實現的，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撲結構應用，并滿足DALI、DMX512、0-10V、無線、紅外等當今主流照明控制方案的調光、組網需求，針對這種狀況，世強電訊開發(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，外加豐富的參考設計，在硬件電路和軟件開發(fā)為照明廠商多樣化的照明設計方案提供有效的指導，幫助廠商更高效地開發(fā)擁有自己知識產權的照明系統(tǒng)。

　　二、78K0/Ix2系列MCU介紹

　　78K0/Ix2系列MCU是瑞薩(Renesas)電子面向照明應用領域精心設計的高性能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光控制、異常檢出保護、智能化節(jié)能控制等熱門需求，依靠單MCU實現低成本、高性能的綠色節(jié)能照明系統(tǒng)。

　　圖1-78K0/Ix2系列MCU設計理念

　　78K0/Ix2系列MCU內置豐富的硬件資源，為靈活的照明電源驅動設計和調光控制提供了優(yōu)秀的硬件支持。具體表現在：

　　1.16 bit PWM計時器最大計數時鐘頻率40MHz，輸出和比較器連動，進行PFC 控 制，帶2路死區(qū)時間控制的PWM輸出，適合驅動半橋/全橋電路，實現變頻控制;

　　2.內置運放、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;

　　4.比較器/外部中斷能實現硬件的禁止輸出功能，反應快速，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、世強智能照明平臺方案

　　世強電訊開發(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，定位于照明產品高性能、低成本的設計目標，在LED照明、熒光燈、HID照明等領域為客戶提供多種靈活的參考設計。

　　圖2是LED驅動控制應用的參考方案，在該方案中，只需利用比較器、PWM輸出連動功能，就能夠獨立進行3路恒流控制;通過改變內部參考電壓或PWM輸出設置即可實現調光;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，可根據外部環(huán)境選擇合適的通訊控制方案，實現最佳控制。

　　圖2-78K0/Ix2 LED驅動控制

　　下面就Flyback電路舉例說明通過比較器進行恒流控制的過程。

　　圖3-Flyback電路恒流控制

　　對于開關電源，PWM占空比決定輸出電壓，如圖3，電路開始工作后，LED電流經采樣后加到MCU內置比較器端口，和參考值進行比較，產生中斷信號，來調整PWM的占空比，其變化過程見圖4，如當電流大于參考值時，降低占空比;反之，提高占空比，最終達到一個負載電流動態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。

　　對于調光，78K0/Ix2系列MCU有多種方式來實現，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，世強電訊的方案也可以利用該款MCU強大的數據處理運算能力，通過ADC功能和嵌入的算法控制來實現恒流控制，同時為MCU功能擴展提供了充足資源。

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