基于Renesas MCU的智能照明led平臺設(shè)計

　　1、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。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、智能化節(jié)能控制等熱門需求，依靠單MCU實現(xiàn)低成本、高性能的綠色節(jié)能照明系統(tǒng)。

　　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：

　　a. 16 bit PWM計時器最大計數(shù)時鐘頻率40MHz，輸出和比較器連動，進行PFC 控 制，帶2路控制的PWM輸出，適合驅(qū)動半橋/全橋電路，實現(xiàn)變頻控制；

　　b. 內(nèi)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

　　c. 定時器能觸發(fā)A/D采樣，精準捕捉信號

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

　　e. 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

　　f. 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

　　2、78K0/Ix2系列MCU典型應(yīng)用

　　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，就能夠獨立進行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，實現(xiàn)最佳控制。

　　圖1 78K0/Ix2 LED驅(qū)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2 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2，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(diào)光，78K0/Ix2系列MCU有多種方式來實現(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。

　　圖3 恒流控制原理

　　圖4是嵌入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)，實現(xiàn)高性能的DALI綠色節(jié)能照明系統(tǒng)。DALI從機系統(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4 DALI從機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　采用BOOST電源拓撲結(jié)構(gòu)，輸入電壓經(jīng)過升壓后直接驅(qū)動LED燈；負載電流采樣，通過嵌入算法實現(xiàn)恒流控制； MCU內(nèi)置DALI通訊接口，通過總線和DALI 主機連接，實現(xiàn)和主機的相互通訊，完成上位機發(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，實現(xiàn)異常檢測保護。