智能照明平台解决方案

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1、智能照明平台解决方案摘要：本文主要介绍了世强电讯基于瑞萨(Renesas)电子为照明应用贴身打造的的高性能78K0/Ix2系列MCU开发的智能照明平台解决方案，该方案在硬件、软件方面满足中高端照明产品智能化调光控制和组网的需求，具有高性能、低成本的优势。一、照明技术现状随着照明工业的迅速发展，出现了越来越多的照明控制方案，电源的设计、灯的驱动电路、安全保护、管理接口等多个方面都变得愈加灵活，目前照明技术包括主流的荧光灯、LED灯和HID技术等，其广泛应用使得电源驱动的拓扑结构差异非常大，从常见的Flyback、Buck、Boost以及延伸出来

2、的其他结构都在被大量使用，产品设计是否采用先进的数字节能控制设计，是否支持flyback、Buck、Boost等灵活的拓扑结构应用，研发周期和投放市场时间的长短将决定产品的成败，然而传统的照明方案往往是采用专用器件来实现的，难以满足快速发展的需求。因此，一个优秀的照明平台解决方案无疑需要支持灵活的拓扑结构应用，并满足DALI、DMX512、0-10V、无线、红外等当今主流照明控制方案的调光、组网需求，针对这种状况，世强电讯开发了以瑞萨(Renesas)电子78K0/Ix2系列MCU为核心的智能照明平台解决方案，外加丰富的参考设计，在硬件电路和

3、软件开发上为照明厂商多样化的照明设计方案提供有效的指导，帮助厂商高效率开发拥有自己知识产权的照明系统。78K0/Ix2系列MCU是瑞萨(Renesas)电子面向照明应用领域精心设计的高性能8位MCU，下面对其进行介绍。二、78K0/Ix2系列MCU介绍如图1，78K0/Ix2系列MCU定位于满足目前照明市场高分辨率调光控制、异常检出保护、智能化节能控制等热门需求，依靠单MCU实现低成本、高性能的绿色节能照明系统。图1-78K0/Ix2系列MCU设计理念78K0/Ix2系列MCU内置丰富的硬件资源，为灵活的照明电源驱动设计和调光控制提供了优秀的

4、硬件支持。具体表现在：1.16bitPWM计时器最大计数时钟频率40MHz，输出和比较器连动，进行PFC控制，带2路死区时间控制的PWM输出，适合驱动半桥/全桥电路，实现变频控制；2．内置运放、多路高速10bitA/D和比较器等模拟电路，简化了外围电路；3.定时器能触发A/D采样，捕捉合适的信号有用点；4．比较器/外部中断能实现硬件的禁止输出功能，反应快速，保证安全；5.定时器遥控接口和UART功能，面向红外和无线遥控的应用，有DALI总线接口的通讯模块，适用于智能照明控制；6.多个保护模块：窗口型看门狗、时钟监控、低压报警等，工作可靠。三、

5、世强智能照明平台方案世强电讯开发的智能照明平台解决方案基于78K0/Ix2系列MCU上述丰富的硬件功能资源为核心，定位于照明产品高性能、低成本的设计目标，在LED照明、荧光灯、HID照明等领域为客户提供多种灵活的参考设计。图2是LED驱动控制应用的参考方案，在该方案中，只需利用比较器、PWM输出连动功能，就能够独立进行3路恒流控制；通过改变内部参考电压或PWM输出设置即可实现调光；并且MCU支持各种传感器和DALI、DMX512、模拟量输入等多种通信接口，可根据外部环境选择合适的通讯控制方案，实现最佳控制。图2-78K0/Ix2LED驱动控制

6、下面就Flyback电路举例说明通过比较器进行恒流控制的过程，图3-Flyback电路恒流控制对于开关电源，PWM占空比决定输出电压，如图3，电路开始工作后，LED电流经采样后加到MCU内置比较器端口，和参考值进行比较，产生中断信号，来调整PWM的占空比，其变化过程见图4，如当电流大于参考值时，降低占空比；反之，提高占空比，最终达到一个负载电流动态稳定的状态。对于调光，78K0/Ix2系列MCU有多种方式来实现，通过改变比较器参考电压或者利用定时器TMH1和PWM输出连动功能，另外，我们的方案也可以利用该款MCU强大的数据处理运算能力，通过A

7、DC功能和嵌入的算法控制来实现恒流控制，同时为MCU功能扩展提供了充足资源。图4-恒流控制原理图5是世强电讯嵌入DALI协议的智能照明平台方案，该方案利用MCU内置DALI总线接口的通讯模块，利用单个MCU完成灯具调光、组网，实现高性能的DALI绿色节能照明系统，目前已经作为国内某大型照明厂商的参考设计。DALI从机系统主要分为通讯模块和LED驱动控制模块两部分，外围电路设计简单。如图5，图5-DALI从机系统结构采用BOOST电源拓扑结构，输入电压经过升压后直接驱动LED灯；负载电流采样，通过嵌入算法实现恒流控制；MCU内置DALI通讯接口

8、，通过总线和DALI主机连接，实现和主机的相互通讯，完成上位机发出的操作控制指令；灯具温度、光照度传感器信号加到MCU端口，实现异常检测保护。四、总结世强智能照明平