LED燈是在上個世紀30年代中期高壓鈉燈問世后近80年來最具顛覆性的照明技術,，LED燈引起廣泛關注的原因不只是能效高,、壽命長、節(jié)能環(huán)保,，還因為LED燈比白熾燈或氙燈更好控制,。
“數字”控制器已步入功率轉換時代的主流,，在很多情況下，LED驅動器采用微控制器控制供電時序以及跟 蹤,、檢測,、保護和通信功能,。但是，這并不是真正的數字控制器解決方案,，而是數字式檢測和電源管理,。只有以數字方法實現控制回路，才能稱為真正的數字控制 器,。圖1所示是經典數字控制結構框圖1,。
圖1: 經典數字控制器結構框圖
這個經典數字控制方法讓經典模擬過程實現數字化，確保轉換器穩(wěn)壓精確,，工作穩(wěn)定,，但是需要微控 制器或數字信號處理器執(zhí)行復雜的計算，以適應模擬轉換器的動態(tài)性能變化,。通常情況下,，數學傳遞函數計算是在Z區(qū)完成，該區(qū)對數字控制器的處理能力要求很 高,。此外,，數字控制器還需要新的設計經驗，而模擬工程師掌握的模擬控制法則穩(wěn)定性標準并不能直接用到數字控制器,。因此,，經典數字控制器的成本較高，而且積 累數字控制器設計經經驗是一個很長的過程,。
意法半導體采用一個與經典方法完全不同的創(chuàng)新方法,，引入一個狀態(tài)機概念來解決數字控制問題，利用事件,、電流,、電壓或時間驅動功率轉換器開關，無需執(zhí)行傳遞函數計算,。事件驅動式狀態(tài)機模塊(SMED)就是這個概念的實現形式,，每個狀態(tài)機有4種狀態(tài)，通過96MHz時鐘驅動,。在狀態(tài)機的3個輸入中,，每個輸入都可指定為1個條件，代表一種狀態(tài)變化,，如圖 2所示,。
圖 2. SMED結構框圖
下面示例是一個基于狀態(tài)機(SMED)的過渡模式恒定導通時間升壓PFC電路。
圖3. 基于事件驅動式狀態(tài)機(SMED)的升壓功率因數校正器
圖4. 恒定導通時間升壓功率校正器狀態(tài)變化
共計有4種狀態(tài)：S0, S1, S2, S3,?？臻e是上電期間的一種變化狀態(tài)，復位后，空閑狀態(tài)過渡至導通時間最短的S0狀態(tài),。在S0狀態(tài),，柵信號是高電平，MOSFET導通,，內部定時器將開始計時,，在最短導通時間(Ton-min)到時后，S0狀態(tài)過渡到導通時間正常的S1狀態(tài),，如果操作正常,，柵信號保持高電平直到Ton到時為止，若在Ton到時前出現任何過流情況,，事件0(檢測電流Is送來的過流)觸發(fā)狀態(tài)機過渡到關斷時間最短的S2狀態(tài),。在S2狀態(tài)，柵信號為低電平,，MOSFET關斷,。在最短關斷時間到時后，狀態(tài)機從S2過渡到關斷時間正常的S3狀態(tài),，在這個狀態(tài),，過零信號(ZCD)或最大關斷時間觸發(fā)狀態(tài)機從S3過渡到S0狀態(tài),。這個狀態(tài)變化過程周而復始,，無需微控制器干預。
SMED狀態(tài)機的設置非常靈活,，適用于升壓,、降壓、半橋,、全橋轉換器等所有拓撲,，設計人員可以按照自己的控制算法隨意定義狀態(tài)。
SMED功率轉換器控制概念徹底顛覆了功率轉換器數字控制方法,，基于SMED的控制器STLUX385A榮獲了2014年消費電子展創(chuàng)新獎,。
STLUX385A[2]集成6個SMED和1個低成本的8位微控制器，低成本微控制器可執(zhí)行低速控制,、檢測和通信功能,，下圖所示是STLUX385A結構框圖：
圖5：STLUX385A結構框圖
我們使用STLUX385A開發(fā)出一個100 W LED路燈參考設計[3]，在這個參考設計內,，STLUX385A芯片處理一個次側控制式功率轉換級,，以及所有的通信連接。功率轉換級包括PFC穩(wěn)壓器,、零壓開關(ZVS)和LC諧振級,。控制高精度變光是使用一個一次側調整(PSR)控制方法。
演示板提供所有的重要的物理通信接口,，例如,， DALI (數字尋址照明接口)，所有的通信都是由STLUX385A管理,。STLUX385A的靈活性還讓演示板輕松連接其它接口,，例如，Wi-Fi,、電力線調制解調器,、Bluetooth? 和ZigBee?。
STLUX385A是世界首個照明和功率轉換通用數字控制器,，為經濟型高能效家用,、辦公和路燈照明系統(tǒng)鋪平了道路。
參考文獻:
[1] Ericsson Digital Power Compendium, www.digitalpowercompendium.com
[2] STLUX385A datasheet,www.st.com
[3]STEVAL-ILL066V1, 100 W LED street lighting evaluation board using STLUX385A, www.st.com