EZ-0011：8位MCU LED照明控制方案

Renesas公司的78K0/Ix2 8位單片微控制器系列包括78K0/IY2、78K0/IA2和78K0/IB2，采用78K0 CPU內(nèi)核，高速時(shí)鐘可達(dá)10MHz，電源電壓VDD為2.7V至5.5V，VDD為5V時(shí)的工作模式電流為350μA，STOP模式的電流為0.58μA，主要用于LED照明控制。本文介紹了78K0/Ix2 8位單片微控制器的主要特性、方框圖，以及78K0/IB2 PFC LED照明評(píng)估板的主要特性、LED照明系統(tǒng)框圖、電路圖和相應(yīng)的材料清單。

78K0/Ix2 8位單片微控制器的主要特性

78K0 CPU內(nèi)核

? 低功耗（VDD = 5.0V）

? 內(nèi)部高速振蕩工作模式：350μA（典型值）（工作在fCPU = 1MHz）


圖1 78K0/IY2方框圖

? STOP模式：0.58μA（典型值）（工作在fIL = 30kHz）

? 高速系統(tǒng)時(shí)鐘，可從以下四種時(shí)鐘源中選擇

- 陶瓷/晶體振蕩器：1MHz至10MHz

- 外部時(shí)鐘：1MHz至10MHz

- 內(nèi)部高速振蕩器：4MHz±2 %（–20℃至+70℃）或8MHz ±5%（–40℃至+85℃）

- 16位定時(shí)器X0和X1的時(shí)鐘：40MHz（典型值）（使用PLL時(shí)）

? 內(nèi)部低速振蕩器30kHz±10 % ，看門(mén)狗定時(shí)器，間歇操作中的定時(shí)器 時(shí)鐘定時(shí)器

? 16位定時(shí)器X：PWM輸出（40MHz（最大值）時(shí)鐘工作），與外部信號(hào)聯(lián)動(dòng)操作，多達(dá)四個(gè)通道的同步輸出，觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換

? 16位定時(shí)器/事件計(jì)數(shù)器：PPG輸出，捕獲輸入，外部事件計(jì)數(shù)器輸入

? 8位定時(shí)器H1：PWM輸出，可工作于內(nèi)部低速振蕩時(shí)鐘

? 8位定時(shí)器/事件計(jì)數(shù)器51：外部事件計(jì)數(shù)器輸入

? 看門(mén)狗定時(shí)器：可在內(nèi)部低速振蕩時(shí)鐘下工作



串行接口

? UART6 ––異步2-線(xiàn)串行接口

? DALI––用于照明控制（從模式）的2-線(xiàn)串行接口

? IICA –– 時(shí)鐘同步2-線(xiàn)串行接口，支持多主機(jī)通信，從模式下可通過(guò)地址匹配釋放待機(jī)模式

? CSI11 –– 時(shí)鐘同步3-線(xiàn)串行接口，從模式下可作為SPI 操作

圖2 用于LED恒流控制的反激轉(zhuǎn)換器

乘法器（8位×8位=16位，16位×16位=32位，1個(gè)時(shí)鐘工作）

? 78K0/IY2：5通道

? 78K0/IA2：6通道

? 78K0/IB2：9通道

? 運(yùn)算放大器（僅限于內(nèi)置運(yùn)算放大器的產(chǎn)品）：1通道

? 比較器：3通道

? 上電清零電路（POC）

? 低電壓檢測(cè)電路（LVI）（當(dāng)達(dá)到檢測(cè)電壓時(shí)產(chǎn)生中斷/復(fù)位（可選擇））

? 檢測(cè)電壓：可從2.84V到4.22V間的十個(gè)等級(jí)中選擇在設(shè)置LVI默認(rèn)開(kāi)始后，僅當(dāng)開(kāi)啟電源時(shí)使用1.91 V。

單電源Flash存儲(chǔ)器

? 允許Flash自編程

? 軟件保護(hù)功能：防止外部拷貝（沒(méi)有Flash讀取命令）安全功能

? 看門(mén)狗定時(shí)器獨(dú)立于CPU的時(shí)鐘工作，即使系統(tǒng)時(shí)鐘停止時(shí)也可檢測(cè)到

異常。

? 用LVI可檢測(cè)供應(yīng)電壓下降，在供應(yīng)電壓降到低于工作電壓前進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?BR>
? 具有選項(xiàng)字節(jié)功能，重要的系統(tǒng)操作在硬件中設(shè)置。

? 片上調(diào)試功能：用于目標(biāo)器件的控制，以及引用內(nèi)存。

? 支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言

? 提升開(kāi)發(fā)環(huán)境（開(kāi)發(fā)中）

? 支持全功能仿真器（IECUBE）和簡(jiǎn)易仿真器（MINICUBE2）

? 電源供應(yīng)電壓：VDD = 2.7V~5.5V

? 運(yùn)行環(huán)境溫度：TA = –40℃~+105℃

78K0/IB2 PFC LED照明評(píng)估板

照明約占家用電器功耗的16%。由于降低CO2排放量和節(jié)約能源的需要，近幾年LED在照明中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，這是因?yàn)長(zhǎng)ED照明具有比傳統(tǒng)白熾燈或熒光燈更高的發(fā)光效率和更長(zhǎng)的使用壽命。為了節(jié)約系統(tǒng)能源，越來(lái)越需要最佳開(kāi)/關(guān)控制和調(diào)光控制，需要利用微控制器實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)控制。另一方面，越來(lái)越需要削減成本，以便推廣LED照明。有很多利用電路板平臺(tái)降低開(kāi)發(fā)工時(shí)或者將模擬控制IC的功能內(nèi)置到微控制器中的實(shí)例。

針對(duì)這些需求，本應(yīng)用指南以采用PFC控制EZ-0011的LED照明評(píng)估板為例介紹了采用78K0/Ix2微控制器的LED照明系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)配置和控制方法。


圖3 采用78K0/Ix2 MCU的LED照明系統(tǒng)外形圖

78K0/Ix2 LED照明控制系統(tǒng)的主要特性

利用16位定時(shí)器X0、X1和00以及8位定時(shí)器H1的定時(shí)器輸出功能為6條通道（最大值）實(shí)現(xiàn)了LED恒流/調(diào)光控制。這樣就消除了對(duì)LED恒流控制IC的需求，從而削減了成本。

利用定時(shí)器重啟功能和16位定時(shí)器X0的比較器實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正（PFC）控制。這樣就消除了對(duì)PFC控制IC的需求，從而削減了成本。

在LED或PFC控制元件內(nèi)檢測(cè)到過(guò)流或過(guò)壓情況時(shí)，通過(guò)使用高阻抗輸出功能和16位定時(shí)器X0與X1的比較器，立即實(shí)現(xiàn)能夠讓PWM輸出緊急停止（無(wú)CPU）的保護(hù)功能。這樣就消除了對(duì)采用外部比較器的專(zhuān)用保護(hù)電路的需求，從而削減了成本。

并且可以通過(guò)軟件控制緊急停止后的操作，實(shí)現(xiàn)符合系統(tǒng)需求的靈活保護(hù)功能。

通過(guò)使用串行接口UART6/DALI的DALI通信功能、利用內(nèi)置式硬件傳送和接收符合DALI通信標(biāo)準(zhǔn)要求的曼徹斯特碼（傳送：11位；接收：19位），降低了數(shù)據(jù)傳送與接收期間的CPU負(fù)載。

串行接口UART6/DALI的接收引腳RxD6可連至外部中斷引腳INTP0和微控制器內(nèi)16 位定時(shí)器00的采入引腳TI000。能夠在DMX512通信的斷開(kāi)周期接收（低電平，88μs~1s）期間取消待機(jī)模式和在斷開(kāi)周期內(nèi)測(cè)量脈沖寬度。

在紅外遙控信號(hào)接收期間，通過(guò)使用16位定時(shí)器00的脈沖寬度測(cè)量功能、利用硬件測(cè)量脈沖寬度，降低了數(shù)據(jù)接收期間的CPU負(fù)載。

在傳感器檢測(cè)期間，利用微控制器的軟件處理功能靈活實(shí)現(xiàn)時(shí)間管理與控制。

詳情請(qǐng)見(jiàn)：

http://solution.eccn.com/solution_2011070411451165.htm

GEC