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基于PWM的LED照明功率控制系统设计

时间:2019-01-17 15:33:44来源:网络 作者:电子爱好者 点击:
发光二极管(LED)已迅速成为许多照明应用的首选。 LED制造商对效率和亮度的改进意味着从汽车前照灯到仓库和工厂照明等应用几乎没有其他同等选择。 LED相对于其他选项的一个

当前峰值电平由比较器检测,该比较器馈入SMED。该比较器接收电流输入检测信号并将其与内部DAC值进行比较。当比较器引脚上的电压高于DAC值时,比较器输出引脚的输出变为高电平。在其他时候,输出保持低电平。

可以使用第二层PWM控制来处理调光。但是,可以使用软件来处理循环,因为它涉及比当前管理PWM算法所需的控制回路明显更慢的控制回路。为了使显着的闪烁最小化,200Hz的切换速率就足够了,将每秒切换为5ms周期。允许在每个插槽内运行PWM周期的时间长度决定了LED串的整体亮度。

对于独立的LED串,调光周期可以在相位上偏移。这有助于平衡功耗,并进一步有助于最小化整个照明阵列的明显闪烁。通过这种相移,LED串在不同时间接通和断开。为了驱动调光控制,STMR内部定时器可用于定期产生中断。该算法通过其LED串列表,计算所需亮度,激活或停用SMED单元,然后设置定时器以等待下一个调光事件。在非常低的占空比下,可以使用WFI指令使内部MCU内核进入休眠状态。这会阻止内核运行,直到收到中断为止。

虽然照明单元可能设计为独立运行,但智能照明的好处还是支持远程或网络控制。照明镇流器和控制器网络允许高度灵活性。例如,当办公室或仓库环境中的分区发生变化时,控制器可以轻松地重新编程,将照明镇流器分成不同的组。

广泛接受的控制照明系统的国际标准是数字可寻址照明接口( DALI)。 DALI的主要优势包括简单的布线拓扑结构,以及单独或作为组的一部分寻址照明单元的能力。因此,DALI适用于较旧的1 - 10伏模拟接口和复杂的基于网络的照明控制系统之间的利基。 DALI的使用并不排除集成到网络中。然而,大型系统通常通过将灯具组合在DALI链接组中来构建,这些组通过IoT网络(例如6LowPAN,以太网或线程)以宏观规模互连。

通常,DALI组将包括一个DALI控制单元,该控制单元链接到本地控制面板和各种能够检测存在和环境光水平的传感器。然后,DALI控制单元使用IoT类型协议与建筑物管理系统通信。可以使用星形或串行拓扑连接DALI单元。串行拓扑在需要覆盖长线性距离的系统(例如街道照明)以及诸如仓库的安装方面具有优势。在串行连接方案中,每个DALI单元通过串行链路连接到其最近的邻居。命令沿着串行总线传递,以便每个DALI单元可以通过广播命令寻址。

最大电缆长度由沿其长度的电压降决定,该标准在标准中定义为最大2伏。对于横截面为1.5 mm 2 的电缆,这相当于约300 m。 DALI控制电缆可与主电源电缆并列,因为该方案未被分类为分离的超低电压(SELV)。

DALI协议控制从关闭到最大的254步的照明。预计照明单元遵循对数亮度曲线。为了支持照明级别的逐渐变化,该协议允许控制器以秒为单位设置淡入淡出时间。然后,控制器可以发出命令,使各个镇流器逐步增加或减少照明,直到达到设定点。为了便于维护,镇流器可以使用状态信息向控制器报告缺少灯泡等问题。

在光线收集场景中,控制器可以使用自己的传感器完全控制照明,以确定最佳状态。每个镇流器的亮度等级,在这种情况下由基于STLUX的模块操作,发送适当的升压或降压命令。或者,STLUX内的MCU可以获得更大的自主权。在这种情况下,DALI命令设置最佳照明级别,但本地STLUX控制器使用本地连接的环境光传感器来确定所需的调光级别。一个简单的闭环控制算法可以将调光水平调整到本地传感器拾取的感应光水平。

由于8个ADC和4个比较器通道可用于SMED的电压和电流测量单元,传感器可以使用STLUX的内置I 2 C接口连接。具有I 2 C接口的环境光传感器包括德州仪器的OPT3001和Vishay半导体的VML6030。

其他传感器可以连接到I 2 C接口或由控制器用来确定何时发送DALI命令以支持更高级的控制策略。例如,在街道或停车场照明网络中,运动传感器可用于在汽车或人员经过之前增加照明,然后再设置为最小的不活动设置。

结论

谢谢STLUX系列设备支持基于网络的控制,连接传感器的能力以及使用先进的状态机策略来管理LED输出,为先进的照明系统提供了非常合适的基础。

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