基于MCU和基于ASIC的LED可控硅調光方案對比與解析

3 基于MCU控制恒流的方案

　　　世強電訊提出的基于MCU控制恒流的方案整體框圖如圖3.1所示。方案由兩級組成，第一級為FLYBACK，采用閉環(huán)控制以輸出一個穩(wěn)定的電壓給第二級供電，第二級采用MCU控制，組成一個BUCK恒流控制電路。其中MCU要完成的功能包括；1：根據可控硅導通角的大小，給出相應的調光信號。2：根據可控硅斬波后波形的畸變情況決定是否需要改變調光信號。3：通過檢測LED的電流反饋，給出相應的占空比，穩(wěn)定流經LED的電流，達到恒流控制。

　　圖3.1 基于MCU控制恒流的方案整體框圖

　　3.1 理論依據

　　恒流控制電路拓撲結構為BUCK電路，BUCK用于恒壓輸出時候，輸入電壓與輸出電壓的關系為：

　　式中：

　　為輸出電壓；

　　D為占空比；

　　為輸入電壓。

　　從式3.1中可以看出，輸出電壓與占空比和輸入電壓都成正比。在閉環(huán)控制中，取輸出電壓反饋信號 與預設基準電壓 比較，當輸入電壓一定時，如果 大于 ，則減小占空比D，相反當 小于 時，增大D，以達到穩(wěn)壓的效果。

　　所以，當BUCK電路用于恒流控制時，只要把電壓反饋信號改成電流反饋信 號就可以達到恒流的效果。

　3.2 優(yōu)缺點

　　由于MCU控制恒流方案由于采用恒流控制，針對恒功率控制方案中出現的問題都能很好的解決；

　　首先，針對由于 的偏差對LED的使用壽命和顯色性的影響問題。采用恒流控制方案，當有偏差或者隨著溫度和工作時間的變化而變化時，只要D不變，輸出給LED的電流并不會發(fā)生太大的變化。雖然LED的正向電流也會隨著溫度和工作時間的變化而變化，但每個LED的偏差都都不會太大，對于用多個LED串連起來組成的大功率LED燈，并不會對LED的使用壽命和顯色性造成任何的影響。

　　其次，由于采用閉環(huán)控制，可以達到很高的輸出電流的精度。能保證燈的一致性。

　　再次，功率兼容性問題。MCU恒流控制方案能兼容額定功率以下的LED燈。對于串聯的LED燈，改變輸出功率的大小，只是改變了LED燈的數目n和輸出給 LED燈的電壓 ，并不會改變輸出電流的大小。當輸出功率比額定功率小時，加在LED燈上的箝位電壓 變小，而輸出給LED的電壓此時依然為額定值，所以流經LED的電流會變大，使得電流反饋信號 大于基準電壓 ，那么占空比會變小，輸出電壓變小，流經LED的電流也變小，直到額定電流值。所以可以兼容額定功率以下的LED燈。

　　而針對空載損耗問題，可以用MCU檢測是否有負載接入，當檢測到沒有LED接入時，可以關閉后級的BUCK電路，減小空載損耗。

　　最后，可控硅的兼容性問題。恒功率控制方案中，采用純硬件模式來穩(wěn)定可控硅的導通，對調光器的適應性還是有限。在MCU控制恒流方案中，除了有硬件穩(wěn)定電路，還有軟件對可控硅斬波后的波形進行辨別處理。可以通過軟件設置，判斷斬波后的波形是畸變還是真的在調光，從而決定要不要改變相應的調光信號。所以 MCU控制恒流方案提高了對調光器的適應性。

　　當然，由于MCU恒流控制采用兩級閉環(huán)控制方案，相對于ASIC的恒功率單級控制方案，也存在一些不足之處，首先就是在結構上要比恒功率控制方案復雜，成本上略高1~2RMB，另外就是效率比恒功率方案要低，但完全能滿足“能源之星”的要求。

　　4總結

　　表1兩種方案的優(yōu)劣對比

　　通過上述的分析比較，不難看出，在一致性、功率兼容性、調光器的兼容性和對LED的使用壽命和顯色性的影響等關鍵指標方面，MCU控制恒流方案都要比ASIC控制恒功率方案有絕對的優(yōu)勢。