EZ-0011：8位MCU LED照明控制方案

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內核，高速時(shí)鐘可達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照明評估板的主要特性、LED照明系統框圖、電路圖和相應的材料清單。

78K0/Ix2 8位單片微控制器的主要特性

78K0 CPU內核

? 低功耗（VDD = 5.0V）

? 內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)）

? 內部低速振蕩器30kHz±10 % ，看門(mén)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），與外部信號聯(lián)動(dòng)操作，多達四個(gè)通道的同步輸出，觸發(fā)A/D轉換

? 16位定時(shí)器/事件計數器：PPG輸出，捕獲輸入，外部事件計數器輸入

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

? 8位定時(shí)器/事件計數器51：外部事件計數器輸入

? 看門(mén)狗定時(shí)器：可在內部低速振蕩時(shí)鐘下工作



串行接口

? UART6 ––異步2-線(xiàn)串行接口

? DALI––用于照明控制（從模式）的2-線(xiàn)串行接口

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

? CSI11 –– 時(shí)鐘同步3-線(xiàn)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

? 運算放大器（僅限于內置運算放大器的產(chǎn)品）：1通道

? 比較器：3通道

? 上電清零電路（POC）

? 低電壓檢測電路（LVI）（當達到檢測電壓時(shí)產(chǎn)生中斷/復位（可選擇））

? 檢測電壓：可從2.84V到4.22V間的十個(gè)等級中選擇在設置LVI默認開(kāi)始后，僅當開(kāi)啟電源時(shí)使用1.91 V。

單電源Flash存儲器

? 允許Flash自編程

? 軟件保護功能：防止外部拷貝（沒(méi)有Flash讀取命令）安全功能

? 看門(mén)狗定時(shí)器獨立于CPU的時(shí)鐘工作，即使系統時(shí)鐘停止時(shí)也可檢測到

異常。

? 用LVI可檢測供應電壓下降，在供應電壓降到低于工作電壓前進(jìn)行適當的處理。

? 具有選項字節功能，重要的系統操作在硬件中設置。

? 片上調試功能：用于目標器件的控制，以及引用內存。

? 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）

? 電源供應電壓：VDD = 2.7V~5.5V

? 運行環(huán)境溫度：TA = –40℃~+105℃

78K0/IB2 PFC LED照明評估板

照明約占家用電器功耗的16%。由于降低CO2排放量和節約能源的需要，近幾年LED在照明中的應用越來(lái)越普遍，這是因為L(cháng)ED照明具有比傳統白熾燈或熒光燈更高的發(fā)光效率和更長(cháng)的使用壽命。為了節約系統能源，越來(lái)越需要最佳開(kāi)/關(guān)控制和調光控制，需要利用微控制器實(shí)現照明系統控制。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降低開(kāi)發(fā)工時(shí)或者將模擬控制IC的功能內置到微控制器中的實(shí)例。

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


圖3 采用78K0/Ix2 MCU的LED照明系統外形圖

78K0/Ix2 LED照明控制系統的主要特性

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)現了LED恒流/調光控制。這樣就消除了對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)現了功率因數校正（PFC）控制。這樣就消除了對PFC控制IC的需求，從而削減了成本。

在LED或PFC控制元件內檢測到過(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)現能夠讓PWM輸出緊急停止（無(wú)CPU）的保護功能。這樣就消除了對采用外部比較器的專(zhuān)用保護電路的需求，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)現符合系統需求的靈活保護功能。

通過(guò)使用串行接口UART6/DALI的DALI通信功能、利用內置式硬件傳送和接收符合DALI通信標準要求的曼徹斯特碼（傳送：11位；接收：19位），降低了數據傳送與接收期間的CPU負載。

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）期間取消待機模式和在斷開(kāi)周期內測量脈沖寬度。

在紅外遙控信號接收期間，通過(guò)使用16位定時(shí)器00的脈沖寬度測量功能、利用硬件測量脈沖寬度，降低了數據接收期間的CPU負載。

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

詳情請見(jiàn)：

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

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