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新一代数位功率照明控制技术

发布日期:2014-11-28 14:18:29 【关闭】
摘要:新一代数位功率照明控制技术

意法半导体专案经理张文益先生,针对“新一代数位功率照明控制技术”做专题演说,他指出传统照明的电源设计,都是采用Analog的PWM控制器,内建误差放大器、比较器、电闸、驱动器、斜坡波形产生器。

  而传统Digital的PWM控制器,则改用ADC、电源管理元件、控制器介面、PID控制器、数位PWM等,比Analog的好处在于一些控制介面,以及I2C的连接介面,以控制到IC内部的运作。

  数位IC要将外面的机械讯号,转换成数位讯号时,会花费许多IC里面的运算资源,一般传统数位IC在运算的过程中,就无暇处理其他功能,例如过电流保护、过电压保护等,这时就必须采用较高档的数位IC来解决问题。

由于DSP基本上是个昂贵的产品,为了成本考量不想用DSP,当又希望达到控制的要求,ST想到的就是SMED -以事件触发的状态机设计。SMED架构上面有一个输出pin,可接收外面的触发信号来转态。

  如果上述的OCP、OVP事件一进来,便可让输出pin的状态改变,转换过程免经过运算。不过类比转数位过程仍须经过运算,SMED靠的是外接8-bit MCU,但它具备独立的时脉,并具备耦合介面以连接至其他SMED。

  ST的照明专用电源IC产品,如STLUX385A便符合这样的电源转换需求,含有6个SMED,并可作耦合动作。内建8-bit MCU接收来自外面的类比讯号,透过内部运算将类比转成数位讯号,不须额外耗费到SMED的资源,并提供暂存器、旗标,可以触发SMED。因SMED具备独立的时脉,故可接收4组类比比较器和6组数位比较器,与来自MCU的讯号,并可产生自我反馈讯号。

  若分析其细节,当6组SMED连接到可程式化开关矩阵时,每个SMED都可接收3个事件,而前面的4组类比比较器中有3组具备4-bit的参考电源,1组具备从外部讯号输入作为参考电源,以做补位。另外的6组数位比较器,则提供High、Low讯号,来进行触发事件。另有5个软体旗号可从MCU送进来,当作触发事件。此外SMED本身也可反馈到自己的输出端,以当作触发事件。

  由于状态机会接收到触发讯号而改变状态,例如从IDLE状态按顺序转移至S0→S1→S2→S3→S0…等状态,亦可不依照顺序来转换状态。张文益以STLUX平台来解释SMED的运作状态,例如Event 1进来驱使S0→S1,Timer讯号驱使S1→S2,Event 2进来使S2→S0。因此该转换是很直觉的,只要Event进来即可转换,以便瞬间保护周边元件而不受损伤。

  他解释SMED的时脉来源,透过可程式化抖动来降低EMI,并说明类比比较器、类比-数位转换器的原理。其内建硬体DALI,可支援LED模组、彩色LED,让LED照明控制更加方便。

  路灯、灯管电路再进化 离线式LED驱动器

  张文益接着说明其100W离线式PSR-ZVSLED驱动器,具备宽范围输入、单串输出、100W最大输出电力-最低可到1W、1A最大输出电流-最低可到10mA、同时板上内建DALI介面-符合IEC62386-101/102/207规范,并具备额外0~10V介面以做为DALI之外的控制介面。

  该100W模组采两层PCB设计,可运用在的单串LED驱动器,适合路灯使用,亦可应用在多串环境,适合办公室平板灯使用。其具体特性为支援90~265Vac输入、100V@1A200V@0.5A 输出、电流精准度在50W至100W输出为>5%、可透过DALI介面来控制、电源效率>92%、作业温度为-40~+105℃。

  张文益解说其STLUX385A的系统架构图,从AC输入→EMI滤波器&整流器→PFC 然后进入STLUX385A,后面有DC/DC辅助电路、ZVS 也经过STLUX385A,然后到变压/变流器,最后送到LED驱动器。

  其中STLUX385A数位控制器则能够与DALI介面连接、0~10V介面可连接到其他控制介面、Serial介面则可与Wi-Fi、蓝牙、PLM、PC做连接。

  在PFC部分,采用了2组SMED,来控制MOS端。ZVS部分,则采用了3组SMED,因为该模组是PSR架构设计,必须侦测一次侧的电流,以做电流的控制。ZVS版本部分,则具备A、B、C等选择,免更改硬体或韧体。

  此外,ST也提供各式软硬体开发工具,透过与整合开发环境与视觉化组态器,可加速SMED相关应用开发。
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