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一种超低功耗、无频闪、无可闻噪声的中高功率智能照明双输出调光方案

时间:2019-08-29 作者:安森美 阅读:
智能照明是智能家居、智能建筑等物联网(IoT)细分领域中的关键构建块,通过智能地按需照明实现节能省电,涉及LED驱动、智能调光、通信等技术。本文介绍了针对中高功率应用的、能够实现高能效、超低功耗、无频闪、无可闻噪声的智能照明双输出调光方案。

智能照明是智能家居、智能建筑等物联网(IoT)细分领域中的关键构建块,通过智能地按需照明实现节能省电,涉及LED驱动、智能调光、通信等技术。本文将介绍安森美半导体针对中高功率应用的一个智能照明双输出调光方案,采用宽输入、混合调光的高能效FL7760降压控制器,结合行业最低功耗的蓝牙低功耗(BLE)无线电系统单芯片(SoC)评估板RSL10-002GEVB,基于可配置的快速原型平台物联网开发套件(IDK)或蓝牙IDK(B-IDK),轻易实现高能效、超低功耗、无频闪、无可闻噪声的智能照明双输出调光方案。

可配置的模块化IDK:加快和简化应用开发

IDK是可配置的、节点到云的模块化平台,曾多次获媒体奖项并广受行业好评,使设计人员在尽可能短的时间内评估、开发和推出高度差异化的IoT系统,应用于广泛的行业领域,包括智能照明、环境监测、医疗保健、家居/楼宇自动化、工业控制和可穿戴式电子产品等。IDK集成硬件、软件平台和通用系统接口,提供宽广的联接、感知和控制配置选项,和基于Eclipse的集成开发环境(IDE),采用ARM mbed处理器,获亚马逊网络服务(AWS)和微软Microsoft Azure云认证,提供增强的灵活性和安全性,设计人员可将IDK主板与不同的扩展板(感知/互联/致动)进行扩展配置,如本文介绍的智能照明双输出调光方案基于IDK,采用两颗FL7760降压控制器用于调光,配以RSL10评估板以联接APP进行调光控制。

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图1:IDK是可配置的、节点到云的模块化平台。

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图2:采用两个FL7760降压控制器用于调光。

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图3:RSL10评估板联接APP以实现LED调光。

B-IDK:快速构建蓝牙低功耗无线应用的原型平台

蓝牙低功耗(BLE)具备优化的功耗且易于联接到智能手机,是短距联接设备的首选协议。B-IDK基于行业最低功耗的蓝牙5无线电RSL10,并结合IDK能力,提供现成的示例代码,易于连接到其它IDK子板以扩展传感和控制功能。

FL7760子板兼容B-IDK板(BDK-GEVK),可通过PMOD连接器或Arduino连接器连接到基板。多个传感器和致动器子板可连接到BDK-GEVK以扩展功能和实现各种蓝牙低功耗IoT应用开发。

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图4:B-IDK板(BDK-GEVK)

FL7760:宽模拟+PWM混合调光,无频闪、无可闻噪声

调光是智能LED照明的一个重要功能,也是许多LED驱动器支持的特性。这通常使用模拟电平设置光输出或脉宽调制(PWM)信号来实现。FL7760是一款高能效的降压控制器,用于中高功率照明应用,以连续导通模式(CCM)运行,提供8至60V的宽输入电压范围,同时支持模拟调光和PWM调光。虽然PWM调光因快速开关可能会出现不理想的频闪和可闻噪声,但提供宽调光范围能力,FL7760支持1%至100%的全PWM调光范围。模拟调光没有PWM调光的缺陷,但通常调光范围仅能达到15-100%,而FL7760的模拟调光范围显著扩宽到5%至100%,这个范围令模拟调光首次成为照明设计师的一个实用的选择。FL7760的一个主要差异化创新在于,它能够在需要低于5%模拟调光下限进行调光时,无缝地结合模拟和PWM,提供混合调光,从而能够提供全范围调光功能,消除频闪和可闻噪声问题。

FL7760提供2MHz的高开关频率,有利于缩减外形,且待机功耗低,还集成热关断、过流保护、欠压锁定等丰富的保护特性。

通过BLE无线电联接APP进行调光控制:灵活、超低功耗
RSL10是超低功耗、极灵活的多协议2.4GHz无线电,采用双核处理器(ARM® Cortex®-M3处理器、32位Dual-Harvard数字信号处理DSP系统),支持BLE技术和2.4GHz专有协议栈,深度睡眠模式下功耗仅62.5nW,峰值接收功耗仅7mW,其高能效获行业最高的EEMBC® ULPMark™评分。

RSL10评估板用于评估和开发基于BLE的应用,兼容Arduino,支持PMOD接口,具有板载J-Link用于简单的调试,备用的板载串行线或JTAG(SWJ-DP)用于ARM® Cortex®-M3处理器调试,通过标准的0.1英寸header接入RSL10的所有外设,板载的4位电平转换器将RSL10的I/O信号电平转换为3.3V数字逻辑电平,具有天线匹配和滤波网络并集成PCB天线。

测试装置

经测试,该方案提供超低功耗,满足严格的能效标准,且达2MHz的高开关频率实现较小外形,PWM调光范围1%至100%,模拟调光范围5%至100%,通过PWM+模拟的混合调光消除频闪和可闻噪声。

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图5:智能照明双输出调光方案测试装置。

总结

设计人员在开发智能照明调光方案时面临能效、频闪和可闻噪声等挑战,且需具备相应的通信技术专知。安森美半导体的该方案基于模块化、可配置的原型平台,简化和加快开发,采用高能效的混合调光降压控制器FL7760提供全调光范围功能,配合行业最低功耗的BLE无线电评估板RSL10-002GEVB,解决上述挑战,轻易实现高能效、超低功耗、无频闪、无可闻噪声的智能照明双输出调光方案。

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