基于英飛凌XMC1200 MCU的智能照明解決方案

MCU可助力實現(xiàn)LED照明智能化。LED照明系統(tǒng)商可依托內(nèi)建BCCU功能的MCU，大幅縮短開發(fā)出智能高功率LED燈泡的上市時間，并協(xié)助終端使用者達成輕松且精準調(diào)光的目的，同時避免閃爍的問題。英飛凌XMC1200作為上述特性的單芯片解決方案，可以節(jié)省大量的CPU開銷，大幅降低軟件開發(fā)的時間，有效的減少人為導致的軟件錯誤風險。同時XMC1200系列MCU具有高性能、大容量、高可靠性的特點，可以將智能照明廣泛的應用于生活、工業(yè)的各個方面。

達成燈泡控制調(diào)變，LED開關(guān)切換速度成關(guān)鍵。調(diào)變指的是能夠快速開關(guān)LED，若切換速度夠快，人眼便無法辨識，看到的亮度將取決于LED開啟的平均時間。最常見的調(diào)變方式為脈沖寬度調(diào)變（PWM）和脈沖密度調(diào)變（PDM）（圖2）。其中，PDM能在對等的系統(tǒng)頻率下達到更高的分辨率，電磁干擾（EMI）特性更佳，且因為本身切換速率高，因此不容易發(fā)生閃爍。

圖1-大約25%亮度下的PWM和PDM調(diào)變

戶外型LED燈泡的控制裝置內(nèi)包含電源供應器和驅(qū)動器。其中，標準電源供應器的重要器件包括橋接整流器、功率因子校正器（PFC）及半橋諧振（LLC）諧振轉(zhuǎn)換器的降壓轉(zhuǎn)換器（圖1）。

圖2-四信道LED照明引擎范例

LED電流透過線性或切換式LED驅(qū)動器，固定為仔細選定的值，選定的LED電流則取決于系統(tǒng)器件和所需的最高亮度，如350毫安培（mA）或700毫安培。一般街燈的LED都以相同的電流驅(qū)動，建筑照明經(jīng)常使用的多色燈泡，則可能使用完全不同的LED通道電流。調(diào)光時，通常是透過通訊，如數(shù)字可尋址照明接口（DALI）或傳感器輸入（如環(huán)境光源）觸發(fā)；燈泡的亮度和/或顏色則是透過調(diào)變驅(qū)動器的輸入（EnableInput）加以控制。

產(chǎn)業(yè)界所開發(fā)適用于LED照明的微控制器（MCU）包含亮度及色彩控制單元（BCCU），能在最多九個信道上產(chǎn)生PDM訊號。高功率調(diào)光燈泡的特殊挑戰(zhàn)在于LED驅(qū)動器需要最短的停留時間，LED驅(qū)動器EnableInput的調(diào)變訊號必須在最短的時間間隔內(nèi)保持恒定。從經(jīng)驗法則得知，功率越高需要的最短停留時間就越長，只有這樣才能保持穩(wěn)定且準確的LED電流。但在高分辨率和高比特率下，尤其是在低亮度的情況下，調(diào)變訊號卻可能違反此要求。

目前產(chǎn)業(yè)界開發(fā)適用于LED照明的MCU可適時稍微重新排列調(diào)變訊號內(nèi)的脈沖，自動解決此問題。脈沖會在分組電路內(nèi)重新分組（圖3），產(chǎn)生新的脈沖，擁有所需的最短寬度并兼顧分辨率，同時又能保持不閃爍。

圖3-未分組PDM與已分組PDM范例比較

另一項需求則是將電源供應器的負載變動降到最低（使負載變流暢），尤其LLC諧振轉(zhuǎn)換器對于高負載變動極為敏感。BCCU內(nèi)的分組電路能夠在不同的相對信道調(diào)變訊號間加入相移，確保訊號在不同的時間點變更狀態(tài)。

圖4-系統(tǒng)架構(gòu)圖

方案特色

隔離的DALI調(diào)光界面

溫度檢測

周圍環(huán)境的亮度檢測

43MHz射頻控制方式

方案照片