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一种基于8位MCU的开关模式可调光LED驱动器解决方案

作者: 浮思特科技2024-05-29 14:59:22

  LED照明技术因其高能效和精细的亮度调控而受到青睐。这些系统提供了调光功能,让用户能够根据个人喜好调节光线亮度,同时减少能源消耗。今天浮思特介绍一种基于8位MCU的开关模式可调光LED驱动器解决方案。

  8位微控制器(MCU)为设计师提供了强大的工具,以设计出具备通信、个性化定制和智能化管理的照明解决方案。这种灵活性,尤其是与传统的模拟或专用集成电路(ASIC)相比,促进了创新,扩展了照明产品的功能,并在市场上实现了差异化。高级功能,如故障预测和维护、能效监控、色温控制以及远程操作等,均增强了智能照明系统的吸引力。

8位单片机

图1

  虽然LED驱动器在设计和实施方面带来了诸多优势,但也伴随着一些挑战。不过,本文将向您展示如何应用8位MCU来克服这些设计挑战,打造出高性能的LED驱动解决方案,其功能优于传统的照明系统。

  通过8位MCU,我们可以独立地控制多达四个LED通道,超越了常规LED驱动控制器的能力。如图1所示,LED调光系统可以由MCU上的外设来构建。每个系统含有一个独立的回路,用于控制开关模式的电源转换器,减少了对中央处理单元(CPU)的依赖。这让CPU有更多空间执行其他任务,如监控、通信或系统的其他智能功能。

8位单片机

图2

  在基于电流模式升压转换器的LED驱动器中,调光系统由一组独立的核心外设(CIP)控制。这些CIP,如互补输出发生器(COG)、数字信号调制器(DSM)、比较器、可编程斜坡发生器(PRG)、运算放大器(OPA)和脉冲宽度调制器(PWM3),与其他片上外设协同工作,形成了完整的调光引擎。例如,COG为MOSFET Q1提供高频脉冲,允许能量和电流传输到LED阵列。CCP和占空比的设置决定了COG输出的开关周期,以维持LED的恒定电流。

  调光功能通过PWM3实现,该模块用作CCP输出的调制器,并通过MOSFET Q2的快速开关来调节LED的亮度。此外,DSM模块调节输出信号,从而控制COG,而PWM3则生成可变占空比的脉冲,调节驱动器的平均电流,影响LED的亮度。

8位单片机

图3

  我们还解决了LED驱动器中常见的一些问题,例如闪烁和色温变化。这些问题往往会降低用户体验,甚至可能缩短LED的使用寿命。为了避免这些问题,我们的调光引擎采用了高分辨率PWM控制,通过精密的亮度调节步骤消除了眼睛可感知的光变化,实现了平滑的过渡效果。

  我们设计了一种方法来避免电流峰值的问题。这是通过在PWM3低电平时将EA的输出转换为三态来实现的,这样就可以在关闭LED时断开补偿网络与反馈环路的连接,保持稳定的LED电流,从而延长LED的使用寿命。

  正如我们之前讨论的,LED调光引擎可以在最小或无需CPU干预的情况下运行。因此,当所有控制LED驱动器的任务都被卸载到核心独立外设(CIP)时,CPU会有更多的带宽去执行其他重要的任务。例如,通过处理输入和输出电压的侦测,可以实现欠压锁定(UVLO)、过压锁定(OVLO)和输出过压保护(OOVP)等保护功能。这样做不仅确保了LED驱动器在规定的参数内运行,同时也保护了LED不受异常输入或输出条件的影响。

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图4

  CPU还可以处理来自传感器的温度数据,以便进行LED的热量管理。此外,当设置LED驱动器的调光级别时,CPU能处理来自简单开关的触发信号或者串行通信的指令。另外,LED驱动器的参数可以通过串行通信传输到外部设备进行监测或测试。

  除了上述功能之外,设计师还可以在他们的LED应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。如图4所示,这是一个利用LED调光引擎构建的全功能开关模式调光LED驱动器解决方案的示例。

  LED 调光引擎可用于创建有效的开关模式可调光 LED 驱动器。其有效性取决于其驱动多个 LED 灯串、提供高效能源、确保 LED 的最佳性能、维持 LED 的长寿命以及在系统中添加智能的能力。

浮思特科技专注功率器件领域,为客户提供IGBTIPM模块等功率器件以及MCU和触控芯片,是一家拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商。

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