BCCU助力 MCU打造智能化LED燈泡

MCU可助力實現(xiàn)智慧化LED燈泡。LED照明系統(tǒng)商借重內(nèi)建BCCU功能的MCU，大幅縮短開發(fā)出智慧化高功率LED燈泡的時程，并協(xié)助終端使用者達成輕松且精準(zhǔn)調(diào)光的目的，同時不會出現(xiàn)閃爍的問題。

　　人類若想要永續(xù)生存，就必須更有效率地使用有限的能源資源。全球約有20%的電力消耗在照明，因此人們希望照明系統(tǒng)能更節(jié)能、更聰明且外型更美觀，而發(fā)光二極體(LED)因具備能源效率、可調(diào)光及能以高品質(zhì)的方式控制色彩，故愈來愈受歡迎。LED有兩個特別引人注意的應(yīng)用，亦即智慧型街道照明和建筑照明，這兩種高功率的戶外應(yīng)用通常都使用高電流和高亮度的LED。

　　達成燈泡控制調(diào)變LED開關(guān)切換速度成關(guān)鍵

　　戶外型LED燈泡的控制裝置內(nèi)包含電源供應(yīng)器和驅(qū)動器，其中，標(biāo)準(zhǔn)電源供應(yīng)器的重要元件包括橋接整流器、功率因數(shù)校正器(PFC)及半橋諧振(LLC)諧振轉(zhuǎn)換器的降壓轉(zhuǎn)換器(圖1)。

　　圖1四通道LED照明引擎范例

　　LED電流系透過線性或切換式LED驅(qū)動器，固定為仔細(xì)選定的值，選定的LED電流則取決于系統(tǒng)元件和所需的最高亮度，如350毫安培(mA)或700毫安培。一般街燈的LED都以相同的電流驅(qū)動；建筑照明經(jīng)常使用的多色燈泡，則可能使用完全不同的LED通道電流。調(diào)光時，通常是透過通訊，如數(shù)位可定址照明介面(DALI)或感測器輸入(如環(huán)境光源)觸發(fā)；燈泡的亮度和/或顏色則是透過調(diào)變驅(qū)動器的輸入(EnableInput)加以控制。

　　調(diào)變指的是能夠快速開關(guān)LED，若切換速度夠快，人眼便無法辨識，看到的亮度將取決于LED開啟的平均時間。最常見的調(diào)變方式為脈沖寬度調(diào)變(PWM)和脈沖密度調(diào)變(PDM)(圖2)，其中，PDM能在對等的系統(tǒng)時脈下達到更高的解析度，電磁干擾(EMI)特性更佳，且因為本身切換速率高，因此不容易發(fā)生閃爍。

　　圖2大約25%亮度下的PWM和PDM調(diào)變

　　產(chǎn)業(yè)界所開發(fā)適用于LED照明的微控制器(MCU)包含亮度及色彩控制單元(BCCU)，能在最多九個通道上產(chǎn)生PDM訊號。高功率調(diào)光燈泡的特殊挑戰(zhàn)在于，LED驅(qū)動器需要最短的停留時間，LED驅(qū)動器EnableInput的調(diào)變訊號必須在最短的時間間隔內(nèi)保持恒定。從經(jīng)驗法則得知，功率越高，需要的最短停留時間就越長，才能保持穩(wěn)定且準(zhǔn)確的LED電流。但在高解析度和高位元速率下，尤其是在低亮度的情況下，調(diào)變訊號卻可能違反此要求。

　　目前產(chǎn)業(yè)界開發(fā)適用于LED照明的MCU可適時稍微重新排列調(diào)變訊號內(nèi)的脈沖，自動解決此問題。脈沖會在分組電路內(nèi)重新分組(圖3)，產(chǎn)生新的脈沖，擁有所需的最短寬度并兼顧解析度，同時又能保持不閃爍。

　　圖3未分組PDM與已分組PDM范例比較

　　另一項需求則是將電源供應(yīng)器的負(fù)載變動降到最低(使負(fù)載變流暢)，尤其LLC諧振轉(zhuǎn)換器對于高負(fù)載變動極為敏感。BCCU內(nèi)的分組電路能夠在不同的相對通道調(diào)變訊號間加入相移，確保訊號在不同的時間點變更狀態(tài)。