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EZ-0011:8位MCU LED照明控制方案

2011-10-14

Renesas公司的78K0/Ix2 8位單片微控制器系列包括78K0/IY2,、78K0/IA2和78K0/IB2,,采用78K0 CPU內(nèi)核,,高速時(shí)鐘可達(dá)10MHz,,電源電壓VDD為2.7V至5.5V,VDD為5V時(shí)的工作模式電流為350μA,,STOP模式的電流為0.58μA,,主要用于LED照明控制,。本文介紹了78K0/Ix2 8位單片微控制器的主要特性,、方框圖,,以及78K0/IB2 PFC LED照明評(píng)估板的主要特性,、LED照明系統(tǒng)框圖,、電路圖和相應(yīng)的材料清單。

78K0/Ix2 8位單片微控制器的主要特性

78K0 CPU內(nèi)核

• 低功耗(VDD = 5.0V)

• 內(nèi)部高速振蕩工作模式:350μA(典型值)(工作在fCPU = 1MHz)


圖1 78K0/IY2方框圖

• STOP模式:0.58μA(典型值)(工作在fIL = 30kHz)

• 高速系統(tǒng)時(shí)鐘,,可從以下四種時(shí)鐘源中選擇

- 陶瓷/晶體振蕩器:1MHz至10MHz

- 外部時(shí)鐘:1MHz至10MHz

- 內(nèi)部高速振蕩器:4MHz±2 %(–20℃至+70℃)或8MHz ±5%(–40℃至+85℃)

- 16位定時(shí)器X0和X1的時(shí)鐘:40MHz(典型值)(使用PLL時(shí))

• 內(nèi)部低速振蕩器30kHz±10 % ,,看門狗定時(shí)器,間歇操作中的定時(shí)器 時(shí)鐘定時(shí)器

• 16位定時(shí)器X:PWM輸出(40MHz(最大值)時(shí)鐘工作),,與外部信號(hào)聯(lián)動(dòng)操作,,多達(dá)四個(gè)通道的同步輸出,,觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換

• 16位定時(shí)器/事件計(jì)數(shù)器:PPG輸出,捕獲輸入,,外部事件計(jì)數(shù)器輸入

• 8位定時(shí)器H1:PWM輸出,,可工作于內(nèi)部低速振蕩時(shí)鐘

• 8位定時(shí)器/事件計(jì)數(shù)器51:外部事件計(jì)數(shù)器輸入

• 看門狗定時(shí)器:可在內(nèi)部低速振蕩時(shí)鐘下工作



串行接口

• UART6 ––異步2-線串行接口

• DALI––用于照明控制(從模式)的2-線串行接口

• IICA –– 時(shí)鐘同步2-線串行接口,支持多主機(jī)通信,,從模式下可通過(guò)地址匹配釋放待機(jī)模式

• CSI11 –– 時(shí)鐘同步3-線串行接口,,從模式下可作為SPI 操作

圖2 用于LED恒流控制的反激轉(zhuǎn)換器

乘法器(8位×8位=16位,16位×16位=32位,,1個(gè)時(shí)鐘工作)

• 78K0/IY2:5通道

• 78K0/IA2:6通道

• 78K0/IB2:9通道

• 運(yùn)算放大器(僅限于內(nèi)置運(yùn)算放大器的產(chǎn)品):1通道

• 比較器:3通道

• 上電清零電路(POC)

• 低電壓檢測(cè)電路(LVI)(當(dāng)達(dá)到檢測(cè)電壓時(shí)產(chǎn)生中斷/復(fù)位(可選擇))

• 檢測(cè)電壓:可從2.84V到4.22V間的十個(gè)等級(jí)中選擇在設(shè)置LVI默認(rèn)開(kāi)始后,,僅當(dāng)開(kāi)啟電源時(shí)使用1.91 V。

單電源Flash存儲(chǔ)器

• 允許Flash自編程

• 軟件保護(hù)功能:防止外部拷貝(沒(méi)有Flash讀取命令)安全功能

• 看門狗定時(shí)器獨(dú)立于CPU的時(shí)鐘工作,,即使系統(tǒng)時(shí)鐘停止時(shí)也可檢測(cè)到

異常,。

• 用LVI可檢測(cè)供應(yīng)電壓下降,在供應(yīng)電壓降到低于工作電壓前進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br />
• 具有選項(xiàng)字節(jié)功能,,重要的系統(tǒng)操作在硬件中設(shè)置,。

• 片上調(diào)試功能:用于目標(biāo)器件的控制,以及引用內(nèi)存,。

• 支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言

• 提升開(kāi)發(fā)環(huán)境(開(kāi)發(fā)中)

• 支持全功能仿真器(IECUBE)和簡(jiǎn)易仿真器(MINICUBE2)

• 電源供應(yīng)電壓:VDD = 2.7V~5.5V

• 運(yùn)行環(huán)境溫度:TA = –40℃~+105℃

78K0/IB2 PFC LED照明評(píng)估板

照明約占家用電器功耗的16%,。由于降低CO2排放量和節(jié)約能源的需要,近幾年LED在照明中的應(yīng)用越來(lái)越普遍,,這是因?yàn)長(zhǎng)ED照明具有比傳統(tǒng)白熾燈或熒光燈更高的發(fā)光效率和更長(zhǎng)的使用壽命,。為了節(jié)約系統(tǒng)能源,越來(lái)越需要最佳開(kāi)/關(guān)控制和調(diào)光控制,,需要利用微控制器實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)控制,。另一方面,越來(lái)越需要削減成本,,以便推廣LED照明,。有很多利用電路板平臺(tái)降低開(kāi)發(fā)工時(shí)或者將模擬控制IC的功能內(nèi)置到微控制器中的實(shí)例。

針對(duì)這些需求,,本應(yīng)用指南以采用PFC控制EZ-0011的LED照明評(píng)估板為例介紹了采用78K0/Ix2微控制器的LED照明系統(tǒng)的特性,、系統(tǒng)配置和控制方法。


圖3 采用78K0/Ix2 MCU的LED照明系統(tǒng)外形圖

78K0/Ix2 LED照明控制系統(tǒng)的主要特性

利用16位定時(shí)器X0,、X1和00以及8位定時(shí)器H1的定時(shí)器輸出功能為6條通道(最大值)實(shí)現(xiàn)了LED恒流/調(diào)光控制,。這樣就消除了對(duì)LED恒流控制IC的需求,從而削減了成本,。

利用定時(shí)器重啟功能和16位定時(shí)器X0的比較器實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正(PFC)控制,。這樣就消除了對(duì)PFC控制IC的需求,從而削減了成本。

在LED或PFC控制元件內(nèi)檢測(cè)到過(guò)流或過(guò)壓情況時(shí),,通過(guò)使用高阻抗輸出功能和16位定時(shí)器X0與X1的比較器,,立即實(shí)現(xiàn)能夠讓PWM輸出緊急停止(無(wú)CPU)的保護(hù)功能。這樣就消除了對(duì)采用外部比較器的專用保護(hù)電路的需求,,從而削減了成本,。

并且可以通過(guò)軟件控制緊急停止后的操作,實(shí)現(xiàn)符合系統(tǒng)需求的靈活保護(hù)功能,。

通過(guò)使用串行接口UART6/DALI的DALI通信功能,、利用內(nèi)置式硬件傳送和接收符合DALI通信標(biāo)準(zhǔn)要求的曼徹斯特碼(傳送:11位;接收:19位),,降低了數(shù)據(jù)傳送與接收期間的CPU負(fù)載,。

串行接口UART6/DALI的接收引腳RxD6可連至外部中斷引腳INTP0和微控制器內(nèi)16 位定時(shí)器00的采入引腳TI000。能夠在DMX512通信的斷開(kāi)周期接收(低電平,,88μs~1s)期間取消待機(jī)模式和在斷開(kāi)周期內(nèi)測(cè)量脈沖寬度,。

在紅外遙控信號(hào)接收期間,通過(guò)使用16位定時(shí)器00的脈沖寬度測(cè)量功能,、利用硬件測(cè)量脈沖寬度,,降低了數(shù)據(jù)接收期間的CPU負(fù)載。

在傳感器檢測(cè)期間,,利用微控制器的軟件處理功能靈活實(shí)現(xiàn)時(shí)間管理與控制,。

詳情請(qǐng)見(jiàn):

http://solution.eccn.com/solution_2011070411451165.htm

GEC



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