基于PWM的LED照明功率控制系統設計

當前峰值電平由比較器檢測，該比較器饋入SMED。該比較器接收電流輸入檢測信號并將其與內部DAC值進(jìn)行比較。當比較器引腳上的電壓高于DAC值時(shí)，比較器輸出引腳的輸出變?yōu)楦唠娖�。在其他時(shí)候，輸出保持低電平。

可以使用第二層PWM控制來(lái)處理調光。但是，可以使用軟件來(lái)處理循環(huán)，因為它涉及比當前管理PWM算法所需的控制回路明顯更慢的控制回路。為了使顯著(zhù)的閃爍最小化，200Hz的切換速率就足夠了，將每秒切換為5ms周期。允許在每個(gè)插槽內運行PWM周期的時(shí)間長(cháng)度決定了LED串的整體亮度。

對于獨立的LED串，調光周期可以在相位上偏移。這有助于平衡功耗，并進(jìn)一步有助于最小化整個(gè)照明陣列的明顯閃爍。通過(guò)這種相移，LED串在不同時(shí)間接通和斷開(kāi)。為了驅動(dòng)調光控制，STMR內部定時(shí)器可用于定期產(chǎn)生中斷。該算法通過(guò)其LED串列表，計算所需亮度，激活或停用SMED單元，然后設置定時(shí)器以等待下一個(gè)調光事件。在非常低的占空比下，可以使用WFI指令使內部MCU內核進(jìn)入休眠狀態(tài)。這會(huì )阻止內核運行，直到收到中斷為止。

雖然照明單元可能設計為獨立運行，但智能照明的好處還是支持遠程或網(wǎng)絡(luò )控制。照明鎮流器和控制器網(wǎng)絡(luò )允許高度靈活性。例如，當辦公室或倉庫環(huán)境中的分區發(fā)生變化時(shí)，控制器可以輕松地重新編程，將照明鎮流器分成不同的組。

廣泛接受的控制照明系統的國際標準是數字可尋址照明接口（ DALI）。 DALI的主要優(yōu)勢包括簡(jiǎn)單的布線(xiàn)拓撲結構，以及單獨或作為組的一部分尋址照明單元的能力。因此，DALI適用于較舊的1 - 10伏模擬接口和復雜的基于網(wǎng)絡(luò )的照明控制系統之間的利基。 DALI的使用并不排除集成到網(wǎng)絡(luò )中。然而，大型系統通常通過(guò)將燈具組合在DALI鏈接組中來(lái)構建，這些組通過(guò)IoT網(wǎng)絡(luò )（例如6LowPAN，以太網(wǎng)或線(xiàn)程）以宏觀(guān)規�；ミB。

通常，DALI組將包括一個(gè)DALI控制單元，該控制單元鏈接到本地控制面板和各種能夠檢測存在和環(huán)境光水平的傳感器。然后，DALI控制單元使用IoT類(lèi)型協(xié)議與建筑物管理系統通信�？梢允褂眯切位虼�行拓撲連接DALI單元。串行拓撲在需要覆蓋長(cháng)線(xiàn)性距離的系統（例如街道照明）以及諸如倉庫的安裝方面具有優(yōu)勢。在串行連接方案中，每個(gè)DALI單元通過(guò)串行鏈路連接到其最近的鄰居。命令沿著(zhù)串行總線(xiàn)傳遞，以便每個(gè)DALI單元可以通過(guò)廣播命令尋址。

最大電纜長(cháng)度由沿其長(cháng)度的電壓降決定，該標準在標準中定義為最大2伏。對于橫截面為1.5 mm 2 的電纜，這相當于約300 m。 DALI控制電纜可與主電源電纜并列，因為該方案未被分類(lèi)為分離的超低電壓（SELV）。

DALI協(xié)議控制從關(guān)閉到最大的254步的照明。預計照明單元遵循對數亮度曲線(xiàn)。為了支持照明級別的逐漸變化，該協(xié)議允許控制器以秒為單位設置淡入淡出時(shí)間。然后，控制器可以發(fā)出命令，使各個(gè)鎮流器逐步增加或減少照明，直到達到設定點(diǎn)。為了便于維護，鎮流器可以使用狀態(tài)信息向控制器報告缺少燈泡等問(wèn)題。

在光線(xiàn)收集場(chǎng)景中，控制器可以使用自己的傳感器完全控制照明，以確定最佳狀態(tài)。每個(gè)鎮流器的亮度等級，在這種情況下由基于STLUX的模塊操作，發(fā)送適當的升壓或降壓命令�；蛘�，STLUX內的MCU可以獲得更大的自主權。在這種情況下，DALI命令設置最佳照明級別，但本地STLUX控制器使用本地連接的環(huán)境光傳感器來(lái)確定所需的調光級別。一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制算法可以將調光水平調整到本地傳感器拾取的感應光水平。

由于8個(gè)ADC和4個(gè)比較器通道可用于SMED的電壓和電流測量單元，傳感器可以使用STLUX的內置I 2 C接口連接。具有I 2 C接口的環(huán)境光傳感器包括德州儀器的OPT3001和Vishay半導體的VML6030。

其他傳感器可以連接到I 2 C接口或由控制器用來(lái)確定何時(shí)發(fā)送DALI命令以支持更高級的控制策略。例如，在街道或停車(chē)場(chǎng)照明網(wǎng)絡(luò )中，運動(dòng)傳感器可用于在汽車(chē)或人員經(jīng)過(guò)之前增加照明，然后再設置為最小的不活動(dòng)設置。

結論

謝謝STLUX系列設備支持基于網(wǎng)絡(luò )的控制，連接傳感器的能力以及使用先進(jìn)的狀態(tài)機策略來(lái)管理LED輸出，為先進(jìn)的照明系統提供了非常合適的基礎。