德州儀器CC2650的無(wú)線智能照明電路設(shè)計(jì)
在發(fā)達(dá)國(guó)家，效率推動(dòng)著創(chuàng)新。在追求提高效率的過(guò)程中，一個(gè)正在發(fā)生重大變化的領(lǐng)域是照明。固態(tài)照明主要以基于半導(dǎo)體的 LED 形式（盡管有機(jī) LED 和聚合物 LED 正在不斷涌現(xiàn)），繼續(xù)取代傳統(tǒng)和更節(jié)能的照明形式，如白熾燈、緊湊型熒光燈和氣體放電燈。
雖然 LED 照明提供了固有的節(jié)能效果，但它可能會(huì)以設(shè)計(jì)復(fù)雜性為代價(jià)。驅(qū)動(dòng) LED 燈所需的控制電路充其量只是一種 AC-DC 轉(zhuǎn)換器，但通常會(huì)包括某種程度的智能控制。雖然這種增加的復(fù)雜性可能會(huì)增加成本，但經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)后，可以產(chǎn)生一種以適當(dāng)價(jià)格提供巨大價(jià)值的 LED 照明解決方案。
LED 照明的最終應(yīng)用幾乎是無(wú)限的，從低水平消費(fèi)照明到高棚工業(yè)、廚柜，再到街道照明。包括智能調(diào)光、連接性和遠(yuǎn)程管理等特性的前景使得向 LED 照明的轉(zhuǎn)變成為一種非常有說(shuō)服力的觀點(diǎn)，持續(xù)贏得決策者的支持。
開(kāi)發(fā)一套完整的 LED 照明解決方案涉及對(duì)多個(gè)功能的集成，其中包括帶功率因數(shù)校正 (PFC) 的 AC 整流、DC-DC 轉(zhuǎn)換和 LED 控制。如果將連接性添加到此范圍內(nèi)，以提供更具前瞻性的解決方案，那么設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)將會(huì)進(jìn)一步增加。
雖然 LED 本質(zhì)上比其他形式的照明更高效，但為了保持這一優(yōu)勢(shì)，解決方案的每個(gè)階段都必須提供最佳效率。這與開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)照明解決方案有很大不同，但卻是必要的。另一個(gè)影響 LED 照明的重要趨勢(shì)是向數(shù)字控制電源轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)變。通過(guò)在整體拓?fù)渲邪瑪?shù)字電源，可以實(shí)現(xiàn)更高效、更靈活的解決方案。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用全數(shù)字化方法，那么可以將大量功能集成到較少數(shù)量的器件中。微控制器非常適合提供這種級(jí)別的功能和靈活性。
雖然 AC 轉(zhuǎn)換是解決方案的主要部分，但從單個(gè) DC 電源運(yùn)行多個(gè)獨(dú)立的 LED 照明電路是完全可行的，只需使用一個(gè) AC 轉(zhuǎn)換級(jí)即可優(yōu)化整體設(shè)計(jì)。在這種情況下，需要單獨(dú)考慮解決方案的其余部分，通過(guò)增值特性為成本優(yōu)化創(chuàng)造更多的可能性。
為照明裝置添加控制和連接性是一項(xiàng)重大的發(fā)展，因?yàn)樗軐⒄彰飨到y(tǒng)集成到建筑管理系統(tǒng) (BMS) 中，或作為智能家居的一部分。LED 照明的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其穩(wěn)健性：燈光可以變暗，也可以更頻繁地打開(kāi)/關(guān)閉，而不會(huì)影響其使用壽命或產(chǎn)生浪涌電流。LED 燈還提供了更大的位置靈活性，從而實(shí)現(xiàn)更多的分布式安裝和更廣泛的工作條件。所有這些特性都增加了 LED 照明的吸引力，但需要更高的控制水平。
為了解決這一設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，參考設(shè)計(jì)正在不斷涌現(xiàn)。Texas Instruments 開(kāi)發(fā)的 DC-DC LED 驅(qū)動(dòng)器子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)雖然不能作為組裝好的 PCB 購(gòu)買，但已經(jīng)過(guò)全面的測(cè)試，并提供了所有說(shuō)明文檔（BOM、原理圖、PCB Gerber）。圖 1 顯示了該參考設(shè)計(jì)的框圖。
TIDA-01096 是 TI 的高能效、可調(diào)白光 LED DC-DC 驅(qū)動(dòng)器，帶有智能藍(lán)牙連接參考設(shè)計(jì)，為工程師提供了一個(gè)用于開(kāi)發(fā)智能照明解決方案的完整硬件和軟件平臺(tái)。
通過(guò)在一個(gè)燈具中結(jié)合使用暖白光和冷白光 LED 燈串，可以模擬住宅和零售環(huán)境中室內(nèi)照明的日光條件。TIDA-01096 專用于這一應(yīng)用領(lǐng)域，并使用若干高級(jí)元器件在廣泛的工作條件下實(shí)現(xiàn) 98％ 的效率。
該參考設(shè)計(jì)旨在用作一個(gè)互聯(lián) LED 驅(qū)動(dòng)器，其中一個(gè)主要差異化特性是其連接性，它采用智能藍(lán)牙的形式。此功能完全集成到設(shè)計(jì)所選的 MCU 中，由 TI 另外開(kāi)發(fā)的軟件資源提供支持。該功能連同設(shè)計(jì)中的其他主要元器件提供了一系列“智能”特性，如調(diào)光、色溫調(diào)節(jié)和日光收集。由于該設(shè)計(jì)旨在控制 LED 燈串以模擬日光，因此也可以用于創(chuàng)造經(jīng)證明具有健康保健優(yōu)勢(shì)的晝夜節(jié)律。
對(duì)于 LED 產(chǎn)生不同級(jí)別輸出的功能，其使用需要一個(gè)集成式解決方案。其中一種產(chǎn)品是具有集成模擬電流調(diào)節(jié)的 TPS92513/HV 1.5 A 降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器 — 參考設(shè)計(jì)中的主要元器件之一。當(dāng)與 SimpleLink CC2650 多標(biāo)準(zhǔn) MCU 結(jié)合使用時(shí)，它可為開(kāi)發(fā)從穩(wěn)壓 DC 電源運(yùn)行的智能 LED 照明系統(tǒng)提供完美的平臺(tái)。在設(shè)計(jì)中加入其他元器件后就形成了完整的原理圖，如下所述。
TPS92513/HV LED 驅(qū)動(dòng)器專為一系列高功率照明應(yīng)用（包括街燈、應(yīng)急照明以及工業(yè)和零售照明）而開(kāi)發(fā)，但同樣適用于小型家電。除了為模擬和 PWM 控制信號(hào)提供輸入外，它還具有集成的 N 通道高壓側(cè) MOSFET。圖 2 顯示了如何使用該器件的簡(jiǎn)化原理圖。
在參考設(shè)計(jì)中，使用了兩個(gè)器件來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè) LED 燈串。在此拓?fù)渲，可以通過(guò)使用外部振蕩器來(lái)超控每個(gè)器件的內(nèi)部振蕩器，從而實(shí)現(xiàn)器件的同步。使用相同的時(shí)鐘源操作多個(gè)器件可避免在不同燈串上的 LED 之間產(chǎn)生不良影響（如頻率跳變），還可幫助最大限度地降低設(shè)計(jì)的整體 EMI
編輯：ls 最后修改時(shí)間：2023-03-27
