LED照明技術(shù)因其高能效和精細(xì)的亮度調(diào)控而受到青睞。這些系統(tǒng)提供了調(diào)光功能，讓用戶能夠根據(jù)個人喜好調(diào)節(jié)光線亮度，同時減少能源消耗。今天浮思特介紹一種基于8位MCU的開關(guān)模式可調(diào)光LED驅(qū)動器解決方案。

　　8位微控制器(MCU)為設(shè)計(jì)師提供了強(qiáng)大的工具，以設(shè)計(jì)出具備通信、個性化定制和智能化管理的照明解決方案。這種靈活性，尤其是與傳統(tǒng)的模擬或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)相比，促進(jìn)了創(chuàng)新，擴(kuò)展了照明產(chǎn)品的功能，并在市場上實(shí)現(xiàn)了差異化。高級功能，如故障預(yù)測和維護(hù)、能效監(jiān)控、色溫控制以及遠(yuǎn)程操作等，均增強(qiáng)了智能照明系統(tǒng)的吸引力。

圖1

　　雖然LED驅(qū)動器在設(shè)計(jì)和實(shí)施方面帶來了諸多優(yōu)勢，但也伴隨著一些挑戰(zhàn)。不過，本文將向您展示如何應(yīng)用8位MCU來克服這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，打造出高性能的LED驅(qū)動解決方案，其功能優(yōu)于傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)。

　　通過8位MCU，我們可以獨(dú)立地控制多達(dá)四個LED通道，超越了常規(guī)LED驅(qū)動控制器的能力。如圖1所示，LED調(diào)光系統(tǒng)可以由MCU上的外設(shè)來構(gòu)建。每個系統(tǒng)含有一個獨(dú)立的回路，用于控制開關(guān)模式的電源轉(zhuǎn)換器，減少了對中央處理單元(CPU)的依賴。這讓CPU有更多空間執(zhí)行其他任務(wù)，如監(jiān)控、通信或系統(tǒng)的其他智能功能。

圖2

　　在基于電流模式升壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動器中，調(diào)光系統(tǒng)由一組獨(dú)立的核心外設(shè)(CIP)控制。這些CIP，如互補(bǔ)輸出發(fā)生器(COG)、數(shù)字信號調(diào)制器(DSM)、比較器、可編程斜坡發(fā)生器(PRG)、運(yùn)算放大器(OPA)和脈沖寬度調(diào)制器(PWM3)，與其他片上外設(shè)協(xié)同工作，形成了完整的調(diào)光引擎。例如，COG為MOSFET Q1提供高頻脈沖，允許能量和電流傳輸?shù)絃ED陣列。CCP和占空比的設(shè)置決定了COG輸出的開關(guān)周期，以維持LED的恒定電流。

　　調(diào)光功能通過PWM3實(shí)現(xiàn)，該模塊用作CCP輸出的調(diào)制器，并通過MOSFET Q2的快速開關(guān)來調(diào)節(jié)LED的亮度。此外，DSM模塊調(diào)節(jié)輸出信號，從而控制COG，而PWM3則生成可變占空比的脈沖，調(diào)節(jié)驅(qū)動器的平均電流，影響LED的亮度。

圖3

　　我們還解決了LED驅(qū)動器中常見的一些問題，例如閃爍和色溫變化。這些問題往往會降低用戶體驗(yàn)，甚至可能縮短LED的使用壽命。為了避免這些問題，我們的調(diào)光引擎采用了高分辨率PWM控制，通過精密的亮度調(diào)節(jié)步驟消除了眼睛可感知的光變化，實(shí)現(xiàn)了平滑的過渡效果。

　　我們設(shè)計(jì)了一種方法來避免電流峰值的問題。這是通過在PWM3低電平時將EA的輸出轉(zhuǎn)換為三態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以在關(guān)閉LED時斷開補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與反饋環(huán)路的連接，保持穩(wěn)定的LED電流，從而延長LED的使用壽命。

　　正如我們之前討論的，LED調(diào)光引擎可以在最小或無需CPU干預(yù)的情況下運(yùn)行。因此，當(dāng)所有控制LED驅(qū)動器的任務(wù)都被卸載到核心獨(dú)立外設(shè)(CIP)時，CPU會有更多的帶寬去執(zhí)行其他重要的任務(wù)。例如，通過處理輸入和輸出電壓的偵測，可以實(shí)現(xiàn)欠壓鎖定(UVLO)、過壓鎖定(OVLO)和輸出過壓保護(hù)(OOVP)等保護(hù)功能。這樣做不僅確保了LED驅(qū)動器在規(guī)定的參數(shù)內(nèi)運(yùn)行，同時也保護(hù)了LED不受異常輸入或輸出條件的影響。

圖4

　　CPU還可以處理來自傳感器的溫度數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行LED的熱量管理。此外，當(dāng)設(shè)置LED驅(qū)動器的調(diào)光級別時，CPU能處理來自簡單開關(guān)的觸發(fā)信號或者串行通信的指令。另外，LED驅(qū)動器的參數(shù)可以通過串行通信傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備進(jìn)行監(jiān)測或測試。

　　除了上述功能之外，設(shè)計(jì)師還可以在他們的LED應(yīng)用中加入更多的智能特性，例如添加DALI或DMX等通信和控制定制。如圖4所示，這是一個利用LED調(diào)光引擎構(gòu)建的全功能開關(guān)模式調(diào)光LED驅(qū)動器解決方案的示例。

　　LED 調(diào)光引擎可用于創(chuàng)建有效的開關(guān)模式可調(diào)光 LED 驅(qū)動器。其有效性取決于其驅(qū)動多個 LED 燈串、提供高效能源、確保 LED 的最佳性能、維持 LED 的長壽命以及在系統(tǒng)中添加智能的能力。

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