基于PSoC CY8C26233的電子調光鎮流器設計

關(guān)鍵詞：CY8C26233；PSoC；遙控調光；鎮流器

１ 概述

ＣＹ８Ｃ２６２３３是賽普拉斯微系統有限公司推出的電子調光鎮流器專(zhuān)用可編程系統級芯片(ＰＳｏＣ)。這種ＰＳｏＣ混合信號陣列帶有一個(gè)嵌入式微控制器，是一種具有數字可尋址照明接口(ＤＡＬＩ)通信功能的單片電子調光鎮流器控制器。ＰＳｏＣ系列器件有４個(gè)型號，ＣＹ８Ｃ２６２３３是其中的一種。在ＰＳｏＣ問(wèn)世之前，調光電子鎮流器通常需用兩塊ＩＣ。其中一塊ＩＣ用于鎮流器控制，另一塊ＩＣ用于管理通信接口?ＣＹ８Ｃ２６２３３的出現則有效地解決了這一問(wèn)題。基于ＣＹ８Ｃ２６２３３的電子鎮流器設計所需元件數目可較大減少，并根據ＤＡＬＩ ＥＮ６０９２９規范實(shí)現１％～１００％的調光幅度，而且節電效果顯著(zhù)。

２ ＣＹ８Ｃ２６２３３的主要特點(diǎn)

ＣＹ８Ｃ２６２３３的主要特點(diǎn)如下：

●工作電壓ＶＣＣ為３～５．２５Ｖ；

●工作頻率為９３．７ｋＨｚ～２４ＭＨｚ；

●帶有８ｋ的程序存儲器和２５６ｋ的數據存儲器；

●內含１２個(gè)模擬ＰＳｏＣ塊，可用于ＳＡＲ ＡＤＣｓ、多斜率ＡＤＣｓ、增益可編程放大器、可編程濾波器和ＤＡＣｓ等；

●內含８個(gè)數字ＰＳｏＣ塊，其潛在應用于定時(shí)器、計數器、ＵＡＲＴｓ、ＣＲＣ產(chǎn)生器和ＰＷＭｓ等；

●當一個(gè)指令寫(xiě)進(jìn)乘法器／累加器(ＭＡＣ)輸入寄存器時(shí)，８８的乘積和一個(gè)３２位累加結果將在下一個(gè)指令周期從輸出寄存器讀出并利用；

●具有多振蕩器選擇功能?？稍冢玻矗停龋膬炔恐髡袷幤?、３２．７６８ｋＨｚ的外部晶體振蕩器和用于ＰＳｏＣ單元及看門(mén)狗定時(shí)器時(shí)鐘的內部低速振蕩器中選擇。

３ ＣＹ８Ｃ２６２３３內部結構和引腳功能

ＣＹ８Ｃ２６２３３ ＰＳｏＣ內置高性能８位Ｍ８Ｃ哈佛(Ｈａｒｖａｒｄ)體系結構微處理器、１２個(gè)模擬ＰＳｏＣ塊(ｂｌｏｃｋｓ)陣列和８個(gè)數字ＰＳｏＣ塊陣列，其基本結構框圖如圖１所示。

ＣＹ８Ｃ２６２３３采用２０引腳ＰＤＩＰ、ＳＯＩＣ及ＳＳＯＰ等三種封裝形式，其引腳排列如圖２所示。芯片各引腳的功能如下：

１腳(Ｐ０[７])：燈電流感測輸入；

２腳(Ｐ０[５])：１～１０Ｖ ＤＣ控制應用模擬控制輸入；

３腳(Ｐ０[３])：溫度感測輸入；

４腳(Ｐ０[１])：備用端；

５腳(ＳＭＰ)：開(kāi)關(guān)模式泵，該腳應懸空；

６腳(Ｐ１[７])：當鎮流器處于待機狀態(tài)時(shí)，該腳輸出低電平；

７腳(Ｐ１[５])：ＤＡＬＩ接收輸入端；

８腳(Ｐ１[３]):半橋低端驅動(dòng)器輸出；

９腳(Ｐ１[１])：硬開(kāi)關(guān)故障輸入；

１０腳(ＶＳＳ)：接地端?０Ｖ ＤＣ?；

１１腳(Ｐ１[０])：備用端；

１２腳(Ｐ１[２])：半橋高端驅動(dòng)器輸出；

１３腳(Ｐ１[４])：ＤＡＬＩ ＴＸ輸出；

１４腳(Ｐ１[６])：模擬驅動(dòng)；

１５腳(ＸＲＥＳ)：有源高電平輸入，僅在系統編程時(shí)使用；

１６腳(Ｐ０[０])：燈存在與燈壽終檢測輸入；

１７腳(Ｐ０[２])：當鎮流器處于待機狀態(tài)時(shí)，該腳輸出高電平；

１８腳(Ｐ０[４])與１９腳(Ｐ０[６])：如果任一個(gè)腳輸入檢測到邏輯高電平，則會(huì )使半橋頻率降低，燈電流增加；

２０腳（ＶＣＣ）：電源。

圖3

４　基于ＣＹ８Ｃ２６２３３的電子鎮流器

基于ＣＹ８Ｃ２６２３３ ＰＳｏＣ的可調光電子鎮流器主要由三部分組成，即燈驅動(dòng)與監視、功率因數校正(ＰＦＣ)與本機電源和控制信號接口。這種鎮流器符合所有相關(guān)標準規定，并可通過(guò)１～１０Ｖ的ＤＣ來(lái)控制或通過(guò)ＤＡＬＩ協(xié)議提供遙控調光，同時(shí)具有預熱啟動(dòng)、完善的故障檢測與保護和待機功率管理等功能，系統功率因數大于０．９８，ＴＨＤ＜１０％，調光幅度范圍為１～１００％，待機功耗小于６００ｍＷ，輸出功率從２１４Ｗ(雙Ｔ５管熒光燈)到２５８Ｗ(雙Ｔ８管熒光燈)。

４．１ 燈驅動(dòng)與監控電路

基于ＣＹ８Ｃ２６２３３的鎮流器驅動(dòng)與監控電路如圖３所示。圖中ＩＣ２?ＣＹ８Ｃ２６２３３?是鎮流器主控制器。ＩＣ３?ＩＲ２１０１Ｓ?是柵極驅動(dòng)器。Ｖ２和Ｖ３是半橋功率ＭＯＳＦＥＴ?工作在零電壓開(kāi)關(guān)ＣＺＶＳ模式?。Ｌ４、Ｃ２０和Ｃ２１組成的諧振電路用于產(chǎn)生燈點(diǎn)火高壓。Ｌ５是燈?Ａ燈和Ｂ燈?平衡電感器，Ｔ２和Ｔ３分別為Ａ燈和Ｂ燈的燈絲驅動(dòng)變壓器。ＩＣ７（ＬＭ３５８）為運算放大器，可用于放大燈電流感測信號。ＩＣ１０是ＡＣ光耦合器，Ｖ６和Ｖ７組成燈功率電平檢測和放大電路。

表1 燈驅動(dòng)電路元件選擇

一般情況下，鎮流器所驅動(dòng)的燈管型號和功率不同，其關(guān)鍵元件的選擇也不相同，表１列出了部分元件的推薦值?，F將半橋變換器中磁性元件的選擇方法介紹如下：

燈電感器Ｌ４應采用ＥＶＤ２５磁芯，對于２１４Ｗ?Ｔ５管?，線(xiàn)圈匝數為１０８Ｔ?使用４０．１６ｍｍ或１００．１ｍｍ絞合線(xiàn)?，直流電阻為１．２５Ω，電感值為２．１５ｍＨ。燈功率增加時(shí)，Ｌ４的電感值應相應減小。

燈平衡耦合電感器Ｌ５應選用ＥＦ２０磁芯?Ｎ６７材料?和０．３２～０．３６ｍｍ銅絕緣線(xiàn)，各繞１００匝?匝數比為１∶１?，電感值各為１５ｍＨ。

燈絲驅動(dòng)變壓器Ｔ２／Ｔ３可選用ＥＥ１６Ｖ磁芯（Ｎ８７低損耗材料），初級２１０匝?線(xiàn)徑０．１ｍｍ?，兩個(gè)次級繞組各１５匝（線(xiàn)徑０．２８ｍｍ），無(wú)氣隙。此情況適用于２１４Ｗ或２５４Ｗ雙Ｔ５管。對于雙Ｔ８燈管（２３６Ｗ和２５８Ｗ），初、次級匝數比應從１４∶１變?yōu)椋浮茫薄?/P>

４．２ ＰＦＣ升壓變換器與本機電源電路

ＰＦＣ升壓變換器和本機電源電路如圖４所示?；冢停茫常常玻叮玻牡挠性矗校疲妙A調節器在燈點(diǎn)火期間的ＤＣ輸出電壓是４２５Ｖ，在燈正常燃點(diǎn)期間的ＤＣ總線(xiàn)電壓總是保持在４００Ｖ的電平上。在燈關(guān)斷期間，為了減小待機功率，ＩＣ２腳１７輸出高電平，以使ＩＣ１?ＭＣ３３２６２Ｄ?腳１上的電壓升高。同時(shí)ＰＳｏＣ固件迫使ＰＦＣ進(jìn)入截止狀態(tài)，并使本機電源電壓?Ｂ點(diǎn)?從１５Ｖ變?yōu)椋保埃?。這樣，在任何輸出功率電平上，ＰＦＣ電路均可提供０．９８以上的線(xiàn)路功率因數和小于１０％的總電流諧波失真（ＴＨＤ）。

圖4

圖４中的升壓電感器Ｌ２可采用ＥＦ２０／１１磁芯，初、次級繞組匝數比為５∶１。當總負載功率不大于１００Ｗ時(shí)，Ｌ２的電感值可選１．２５ｍＨ，直流電阻ＲＤＣ小于１Ω，中心氣隙長(cháng)度為１ｍｍ。ＰＦＣ開(kāi)關(guān)Ｖ１可選擇ＩＲＦ８２０?２１４Ｗ，Ｔ５管?或ＩＲＦ８３０?２５４Ｗ，Ｔ５管或２３６Ｗ、２５８Ｗ，Ｔ８管?。

通過(guò)ＩＣ４?ＴＮＹ２５３Ｇ?、Ｄ３、Ｌ３、Ｃ１０、Ｄ４和ＩＣ５?ＰＣ３５７?等組成的回掃式降壓變換器，可將４００Ｖ的ＤＣ電壓轉換為１５Ｖ?Ｂ點(diǎn)?。這樣，在待機狀態(tài)，ＩＣ２的６腳將為低電平。而如將Ｄ５短路，Ｂ點(diǎn)上的電壓可由１５Ｖ變?yōu)椋保埃诌@樣可以減小待機損耗。

通過(guò)三端穩壓器ＩＣ６?７８Ｌ０５?可將１５Ｖ的輸入轉換成５Ｖ并施加到ＩＣ２的２０腳，為ＩＣ２提供工作電壓?ＶＣＣ?。

降壓電感Ｌ３可采用ＥＦ１２．６／３．７磁芯和０．１４～０．１６ｍｍ的鈾銅絕緣線(xiàn)繞制，線(xiàn)圈匝數約２４０Ｔ，電感值為３．６ｍＨ。

４．３ 控制信號選擇

ＰＳｏＣ一般通過(guò)１～１０Ｖ ＤＣ模擬控制或ＤＡＬＩ協(xié)議提供遙控調光。圖５為ＣＹ８Ｃ２６２３３的控制信號接口電路。圖中的ＩＣ２可用ＤＡＬＩ指令使能，而１～１０Ｖ模擬控制則僅在其被檢測時(shí)才被使能。

圖5

將ＩＣ２的１４腳連到ＶＣＣ可禁止１～１０Ｖ模擬控制。而當１４腳檢測到邏輯低電平時(shí)，電路將被配置為強驅動(dòng)數字輸出，并振蕩于１４．４ｋＨｚ，此時(shí)占空比約為１０％。Ｒ１３可用于限制故障條件下通過(guò)模擬接口隔離變壓器Ｔ１的電流量，同時(shí)也可提供一個(gè)通過(guò)二極管Ｄ８反射回控制輸入的電壓降。ＩＣ２腳２為模擬輸入，電壓分辨率是１０位。該腳電壓低于０．６Ｖ時(shí)將作為０讀出；而該腳電壓超過(guò)３．６Ｖ，則將作為１００％讀出。如果模擬控制功能不用，可將ＩＣ２的２腳懸空。

ＩＣ２的腳７為ＤＡＬＩ數字接收輸入引腳，該引腳的內部帶有一個(gè)小的上拉電阻。ＩＣ２腳１３是ＤＡＬＩ ＴＸ輸出，在任何模式下，該腳都呈現為低電平的空閑狀態(tài)，而腳７僅當鎮流器為ＤＡＬＩ模式時(shí)，空閑狀態(tài)才為低電平。

模擬接口變壓器Ｔ１可采用ＥＦ１２．６／３．７磁芯繞制，線(xiàn)徑０．１０～０．１４ｍｍ，初級１００匝，次級４０匝。