高效能MCU助陣 LED照明系統增添智能功能
開發人員也可運用無線射頻(RF)技術,以無線方式連接裝置。透過模組化架構,裝置可採用任何最適合客戶的連線技術。無論是PLC或無線區域網路(Wi-Fi)連結,都可透過標準I2C或串列周邊介面(SPI)連接埠將資料傳送至MCU。
提供高彈性LED產品設計 Piccolo MCU支援多電源拓撲
Piccolo MCU架構是專為數位電源控制所設計,能夠彈性支援多種電源拓撲。此一領先業界的PWM系列具備高解析度負載週期(Duty-cycle)控制及高解析度停滯帶(Deadband),能以高效率有效控制功率級。同樣地,進階的PWM亦能夠運用照明控制,產生極為精確的色彩輸出及調光亮度。此外,Piccolo MCU可透過多達十六個PWM輸出,個別控制十六個LED燈串。
12位元高解析度類比數位轉換器(ADC)可補強PWM,并且達到快速取樣,其轉換速度高達每秒四百六十萬次。PWM及ADC模組能讓工程人員建立準確的回饋迴路(Feedback Loop),迅速因應變化的系統以及環境運作狀況。
內建的故障防護機制可確保系統能夠處理過流及過壓狀況。PWM故障跳脫區能夠讓系統避開中央處理器(CPU),在系統受損前,以非預期之系統狀況中的預先設定狀態快速改動PWM訊號。使用立即可用的韌體驅動程式與整合式I2C、SPI、通用異步收發器(UART)、通用序列匯流排(USB)及控制器區域網路(CAN)周邊能夠讓Piccolo滿足各種應用的連線需求。
為降低系統成本,開發人員須要MCU提供足夠的處理能力,以實作功率級、LED控制、感測器輸入以及單一MCU的遠端連線。此高整合度能夠大幅度地降低照明設計的成本。
Piccolo MCU供應商提供一個可支援包括入門級裝置到使用PLC的復雜多燈串系統的32位元MCU。透過核心處理器可提供MCU裝置的數位訊號處理器(DSP)效能,并處理功率級計算、LED燈串控制,以及DMX512等所有照明通訊協定。Piccolo提供優化的數學運算、即時控制的中斷驅動架構,以及因應事件變化的可程式彈性,對照明應用而言是最理想的選擇。
現今新款MCU亦整合控制律加速器(CLA)。該獨立處理核心可進行雙核心運算,不須要因第二個MCU耗費額外成本或固定開支。CLA可在DSP核心之外獨立執行,達到有效的平行處理效果。透過劃分核心及CLA核心之間的照明系統功能,Piccolo MCU可在單一晶片執行完整的智能型LED控制器。例如,CLA可用來執行PLC演算法,而核心可進行數位電源轉換及LED燈串控制。對于需要進階或較高頻寬PLC的應用而言,整合式Viterbi復雜運算法(Viterbi Complex Math Unit, VCU)可用于32位元MCU中,而這個裝置專為PLC演算法所設計,可加快PLC處理速度,與未使用VCU的裝置相比快七倍。
值得注意的是,一般而言,整合系統所有控制器的單晶片設計,所需的成本比需要多個MCU的設計成本低。不過,在某些照明系統中,高電壓及低電壓通常須要使用隔離邊界(Isolation Boundary),在此邊界的不同側進行PFC及DC-DC轉換(圖4)。由于跨越此隔離邊界相當不易,所以可能使單一MCU架構的設計難度提高。因此,利用兩個MCU,使用I2C或SPI介面跨越隔離邊界進行通訊,可能為較簡單的方式。如果設計屬于非隔離式,則在同一個MCU執行PFC及DC-DC轉換功能的方式較為直接。
圖4 LED照明系統結構圖
事實上,目前已有許多半導體公司推出各種開發軟硬體,協助工程人員評估和設計LED照明應用,從低電壓輔助電源系統到具備遠端連線的高電壓完整AC供電系統,一應俱全。例如AC LED照明及通訊開發人員套件即提供完整平臺,有助于加速設計AC供電的智能型照明產品(圖5),達到高運作效率,并完整支援DALI、DMX512、KNX及PLC等遠端連線及照明通訊協定。
圖5 以AC供電的智能型照明產品
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