德州儀器CC2650的無線智能照明電路設計
在發(fā)達國家，效率推動著創(chuàng)新。在追求提高效率的過程中，一個正在發(fā)生重大變化的領域是照明。固態(tài)照明主要以基于半導體的 LED 形式（盡管有機 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，但它可能會以設計復雜性為代價。驅動 LED 燈所需的控制電路充其量只是一種 AC-DC 轉換器，但通常會包括某種程度的智能控制。雖然這種增加的復雜性可能會增加成本，但經過精心設計后，可以產生一種以適當價格提供巨大價值的 LED 照明解決方案。
LED 照明的最終應用幾乎是無限的，從低水平消費照明到高棚工業(yè)、廚柜，再到街道照明。包括智能調光、連接性和遠程管理等特性的前景使得向 LED 照明的轉變成為一種非常有說服力的觀點，持續(xù)贏得決策者的支持。
開發(fā)一套完整的 LED 照明解決方案涉及對多個功能的集成，其中包括帶功率因數(shù)校正 (PFC) 的 AC 整流、DC-DC 轉換和 LED 控制。如果將連接性添加到此范圍內，以提供更具前瞻性的解決方案，那么設計挑戰(zhàn)將會進一步增加。
雖然 LED 本質上比其他形式的照明更高效，但為了保持這一優(yōu)勢，解決方案的每個階段都必須提供最佳效率。這與開發(fā)傳統(tǒng)照明解決方案有很大不同，但卻是必要的。另一個影響 LED 照明的重要趨勢是向數(shù)字控制電源轉換的轉變。通過在整體拓撲中包含數(shù)字電源，可以實現(xiàn)更高效、更靈活的解決方案。如果在設計過程中采用全數(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別的功能和靈活性。
雖然 AC 轉換是解決方案的主要部分，但從單個 DC 電源運行多個獨立的 LED 照明電路是完全可行的，只需使用一個 AC 轉換級即可優(yōu)化整體設計。在這種情況下，需要單獨考慮解決方案的其余部分，通過增值特性為成本優(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重大的發(fā)展，因為它能將照明系統(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 照明的一個優(yōu)勢是其穩(wěn)健性：燈光可以變暗，也可以更頻繁地打開/關閉，而不會影響其使用壽命或產生浪涌電流。LED 燈還提供了更大的位置靈活性，從而實現(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。
為了解決這一設計挑戰(zhàn)，參考設計正在不斷涌現(xiàn)。Texas Instruments 開發(fā)的 DC-DC LED 驅動器子系統(tǒng)參考設計雖然不能作為組裝好的 PCB 購買，但已經過全面的測試，并提供了所有說明文檔（BOM、原理圖、PCB Gerber）。圖 1 顯示了該參考設計的框圖。
TIDA-01096 是 TI 的高能效、可調白光 LED DC-DC 驅動器，帶有智能藍牙連接參考設計，為工程師提供了一個用于開發(fā)智能照明解決方案的完整硬件和軟件平臺。
通過在一個燈具中結合使用暖白光和冷白光 LED 燈串，可以模擬住宅和零售環(huán)境中室內照明的日光條件。TIDA-01096 專用于這一應用領域，并使用若干高級元器件在廣泛的工作條件下實現(xiàn) 98％ 的效率。
該參考設計旨在用作一個互聯(lián) LED 驅動器，其中一個主要差異化特性是其連接性，它采用智能藍牙的形式。此功能完全集成到設計所選的 MCU 中，由 TI 另外開發(fā)的軟件資源提供支持。該功能連同設計中的其他主要元器件提供了一系列“智能”特性，如調光、色溫調節(jié)和日光收集。由于該設計旨在控制 LED 燈串以模擬日光，因此也可以用于創(chuàng)造經證明具有健康保健優(yōu)勢的晝夜節(jié)律。
對于 LED 產生不同級別輸出的功能，其使用需要一個集成式解決方案。其中一種產品是具有集成模擬電流調節(jié)的 TPS92513/HV 1.5 A 降壓型 LED 驅動器 — 參考設計中的主要元器件之一。當與 SimpleLink CC2650 多標準 MCU 結合使用時，它可為開發(fā)從穩(wěn)壓 DC 電源運行的智能 LED 照明系統(tǒng)提供完美的平臺。在設計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 驅動器專為一系列高功率照明應用（包括街燈、應急照明以及工業(yè)和零售照明）而開發(fā)，但同樣適用于小型家電。除了為模擬和 PWM 控制信號提供輸入外，它還具有集成的 N 通道高壓側 MOSFET。圖 2 顯示了如何使用該器件的簡化原理圖。
在參考設計中，使用了兩個器件來驅動兩個 LED 燈串。在此拓撲中，可以通過使用外部振蕩器來超控每個器件的內部振蕩器，從而實現(xiàn)器件的同步。使用相同的時鐘源操作多個器件可避免在不同燈串上的 LED 之間產生不良影響（如頻率跳變），還可幫助最大限度地降低設計的整體 EMI
編輯：ls 最后修改時間：2023-03-27
