基于Renesas MCU的智能照明led平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　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(jì)的高性能8位MCU。該系列MCU定位于用于滿(mǎn)足目前照明市場(chǎng)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(mén)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)。

　　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(dòng)設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)器最大計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率40MHz，輸出和比較器連動(dòng)，進(jìn)行PFC 控 制，帶2路控制的PWM輸出，適合驅(qū)動(dòng)半橋/全橋電路，實(shí)現(xiàn)變頻控制；

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

　　c. 定時(shí)器能觸發(fā)A/D采樣，精準(zhǔn)捕捉信號(hào)

　　d. 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

　　e. 定時(shí)器遙控接口和UART功能，面向紅外和無(wú)線(xiàn)遙控的應(yīng)用，有DALI總線(xiàn)接口的通訊模塊，適用于智能照明控制

　　f. 多個(gè)保護(hù)模塊：窗口型看門(mén)狗、時(shí)鐘監(jiān)控、低壓報(bào)警等，工作可靠

　　2、78K0/Ix2系列MCU典型應(yīng)用

　　圖2是LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)功能，就能夠獨(dú)立進(jìn)行3路恒流控制；通過(guò)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1 78K0/Ix2 LED驅(qū)動(dòng)控制

　　下面就Flyback電路舉例說(shuō)明通過(guò)比較器進(jìn)行恒流控制的過(guò)程。

　　圖2 Flyback電路恒流控制

　　對(duì)于開(kāi)關(guān)電源，PWM占空比決定輸出電壓，如圖2，電路開(kāi)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(hào)，來(lái)調(diào)整PWM的占空比，其變化過(guò)程見(jiàn)圖4，如當(dāng)電流大于參考值時(shí)，降低占空比；反之，提高占空比，最終達(dá)到一個(gè)負(fù)載電流動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。

　　對(duì)于調(diào)光，78K0/Ix2系列MCU有多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變比較器參考電壓或者利用定時(shí)器TMH1和PWM輸出連動(dòng)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(tái)方案，該方案利用MCU內(nèi)置DALI總線(xiàn)接口的通訊模塊，利用單個(gè)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)。DALI從機(jī)系統(tǒng)主要分為通訊模塊和LED驅(qū)動(dòng)控制模塊兩部分，外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。

　　圖4 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(guò)升壓后直接驅(qū)動(dòng)LED燈；負(fù)載電流采樣，通過(guò)嵌入算法實(shí)現(xiàn)恒流控制； MCU內(nèi)置DALI通訊接口，通過(guò)總線(xiàn)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(hào)加到MCU端口，實(shí)現(xiàn)異常檢測(cè)保護(hù)。