超低功耗、無(wú)頻閃、無(wú)可聞噪聲的中高功率智能照明雙輸出調光方案

智能照明是智能家居、智能建筑等物聯(lián)網(wǎng)(IoT)細分領(lǐng)域中的關(guān)鍵構建塊，通過(guò)智能地按需照明實(shí)現節能省電，涉及LED驅動(dòng)、智能調光、通信等技術(shù)。本文將介紹安森美半導體針對中高功率應用的一個(gè)智能照明雙輸出調光方案，采用寬輸入、混合調光的高能效FL7760降壓控制器，結合行業(yè)最低功耗的藍牙低功耗(BLE)無(wú)線(xiàn)電系統單芯片(SoC)評估板RSL10-002GEVB，基于可配置的快速原型平臺物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件(IDK)或藍牙IDK (B-IDK)，輕易實(shí)現高能效、超低功耗、無(wú)頻閃、無(wú)可聞噪聲的智能照明雙輸出調光方案。

可配置的模塊化IDK：加快和簡(jiǎn)化應用開(kāi)發(fā)

IDK是可配置的、節點(diǎn)到云的模塊化平臺，曾多次獲媒體獎項并廣受行業(yè)好評，使設計人員在盡可能短的時(shí)間內評估、開(kāi)發(fā)和推出高度差異化的IoT系統，應用于廣泛的行業(yè)領(lǐng)域，包括智能照明、環(huán)境監測、醫療保健、家居/樓宇自動(dòng)化、工業(yè)控制和可穿戴式電子產(chǎn)品等。IDK集成硬件、軟件平臺和通用系統接口，提供寬廣的聯(lián)接、感知和控制配置選項，和基于Eclipse的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，采用ARM mbed處理器，獲亞馬遜網(wǎng)絡(luò )服務(wù)(AWS)和微軟Microsoft Azure云認證，提供增強的靈活性和安全性，設計人員可將IDK主板與不同的擴展板 (感知/互聯(lián)/致動(dòng))進(jìn)行擴展配置，如本文介紹的智能照明雙輸出調光方案基于IDK，采用兩顆FL7760降壓控制器用于調光，配以RSL10評估板以聯(lián)接APP進(jìn)行調光控制。

圖1：IDK是可配置的、節點(diǎn)到云的模塊化平臺

圖2：采用兩個(gè)FL7760降壓控制器用于調光

圖3：RSL10評估板聯(lián)接APP以實(shí)現LED調光

B-IDK：快速構建藍牙低功耗無(wú)線(xiàn)應用的原型平臺

藍牙低功耗(BLE)具備優(yōu)化的功耗且易于聯(lián)接到智能手機，是短距聯(lián)接設備的首選協(xié)議。B-IDK基于行業(yè)最低功耗的藍牙5無(wú)線(xiàn)電RSL10，并結合IDK能力，提供現成的示例代碼，易于連接到其它IDK子板以擴展傳感和控制功能。

FL7760子板兼容B-IDK板 (BDK-GEVK)，可通過(guò)PMOD連接器或Arduino連接器連接到基板。多個(gè)傳感器和致動(dòng)器子板可連接到BDK-GEVK以擴展功能和實(shí)現各種藍牙低功耗IoT應用開(kāi)發(fā)。

圖4：B-IDK板 (BDK-GEVK)

FL7760：寬模擬+PWM混合調光，無(wú)頻閃、無(wú)可聞噪聲

調光是智能LED照明的一個(gè)重要功能，也是許多LED驅動(dòng)器支持的特性。這通常使用模擬電平設置光輸出或脈寬調制(PWM)信號來(lái)實(shí)現。FL7760是一款高能效的降壓控制器，用于中高功率照明應用，以連續導通模式(CCM)運行，提供8至60 V的寬輸入電壓范圍，同時(shí)支持模擬調光和PWM調光。雖然PWM調光因快速開(kāi)關(guān)可能會(huì )出現不理想的頻閃和可聞噪聲，但提供寬調光范圍能力，FL7760支持1%至100%的全PWM調光范圍。模擬調光沒(méi)有PWM調光的缺陷，但通常調光范圍僅能達到15-100％，而FL7760的模擬調光范圍顯著(zhù)擴寬到5%至100%，這個(gè)范圍令模擬調光首次成為照明設計師的一個(gè)實(shí)用的選擇。FL7760的一個(gè)主要差異化創(chuàng )新在于，它能夠在需要低于5％模擬調光下限進(jìn)行調光時(shí)，無(wú)縫地結合模擬和PWM，提供混合調光，從而能夠提供全范圍調光功能，消除頻閃和可聞噪聲問(wèn)題。

FL7760提供2 MHz的高開(kāi)關(guān)頻率，有利于縮減外形，且待機功耗低，還集成熱關(guān)斷、過(guò)流保護、欠壓鎖定等豐富的保護特性。

通過(guò)BLE無(wú)線(xiàn)電聯(lián)接APP進(jìn)行調光控制：靈活、超低功耗

RSL10是超低功耗、極靈活的多協(xié)議2.4 GHz無(wú)線(xiàn)電，采用雙核處理器(ARM? Cortex?-M3處理器、32位Dual-Harvard數字信號處理DSP系統)，支持BLE技術(shù)和2.4 GHz專(zhuān)有協(xié)議棧，深度睡眠模式下功耗僅62.5 nW，峰值接收功耗僅7 mW，其高能效獲行業(yè)最高的EEMBC^? ULPMark?評分。

RSL10評估板用于評估和開(kāi)發(fā)基于BLE的應用，兼容Arduino，支持PMOD接口，具有板載J-Link用于簡(jiǎn)單的調試，備用的板載串行線(xiàn)或JTAG(SWJ-DP)用于A(yíng)RM? Cortex? -M3處理器調試，通過(guò)標準的0.1英寸header接入RSL10的所有外設，板載的4位電平轉換器將RSL10的I/O信號電平轉換為3.3 V數字邏輯電平，具有天線(xiàn)匹配和濾波網(wǎng)絡(luò )并集成PCB天線(xiàn)。

測試裝置

經(jīng)測試，該方案提供超低功耗，滿(mǎn)足嚴格的能效標準，且達2 MHz的高開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現較小外形，PWM調光范圍1%至100%，模擬調光范圍5%至100%，通過(guò)PWM+模擬的混合調光消除頻閃和可聞噪聲。

圖5：智能照明雙輸出調光方案測試裝置

總結

設計人員在開(kāi)發(fā)智能照明調光方案時(shí)面臨能效、頻閃和可聞噪聲等挑戰，且需具備相應的通信技術(shù)專(zhuān)知。安森美半導體的該方案基于模塊化、可配置的原型平臺，簡(jiǎn)化和加快開(kāi)發(fā)，采用高能效的混合調光降壓控制器FL7760提供全調光范圍功能，配合行業(yè)最低功耗的BLE無(wú)線(xiàn)電評估板RSL10-002GEVB，解決上述挑戰，輕易實(shí)現高能效、超低功耗、無(wú)頻閃、無(wú)可聞噪聲的智能照明雙輸出調光方案。欲了解關(guān)于該方案的更多信息，請聯(lián)系安森美半導體高性能電源轉換及工業(yè)現場(chǎng)應用工程經(jīng)理莊偉君：W.K.Chong@onsemi.com。