8位MCU LED照明控制方案
发布时间：2011-10-13 13:14
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Renesas公司的78K0/Ix2 8位单片微控制器系列包括78K0/IY2、78K0/IA2和78K0/IB2，采用78K0 CPU内核，高速时钟可达10MHz，电源电压VDD为2.7V至5.5V，VDD为5V时的工作模式电流为350μA，STOP模式的电流为0.58μA，主要用于LED照明控制。本文介绍了78K0/Ix2 8位单片微控制器的主要特性、方框图，以及78K0/IB2 PFC LED照明评估板的主要特性、LED照明系统框图、电路图和相应的材料清单。 78K0/Ix2 8位单片微控制器的主要特性 78K0 CPU内核 • 低功耗（VDD = 5.0V） • 内部高速振荡工作模式：350μA（典型值）（工作在fCPU = 1MHz） 
图1 78K0/IY2方框图 • STOP模式：0.58μA（典型值）（工作在fIL = 30kHz） • 高速系统时钟，可从以下四种时钟源中选择 - 陶瓷/晶体振荡器：1MHz至10MHz - 外部时钟：1MHz至10MHz - 内部高速振荡器：4MHz±2 %（–20℃至+70℃）或8MHz ±5%（–40℃至+85℃） - 16位定时器X0和X1的时钟：40MHz（典型值）（使用PLL时） • 内部低速振荡器30kHz±10 % ，看门狗定时器，间歇操作中的定时器 时钟定时器 • 16位定时器X：PWM输出（40MHz（最大值）时钟工作），与外部信号联动操作，多达四个通道的同步输出，触发A/D转换 • 16位定时器/事件计数器：PPG输出，捕获输入，外部事件计数器输入 • 8位定时器H1：PWM输出，可工作于内部低速振荡时钟 • 8位定时器/事件计数器51：外部事件计数器输入 • 看门狗定时器：可在内部低速振荡时钟下工作 
串行接口 • UART6 ––异步2-线串行接口 • DALI––用于照明控制（从模式）的2-线串行接口 • IICA –– 时钟同步2-线串行接口，支持多主机通信，从模式下可通过地址匹配释放待机模式 • CSI11 –– 时钟同步3-线串行接口，从模式下可作为SPI 操作 
图2 用于LED恒流控制的反激转换器 乘法器（8位×8位=16位，16位×16位=32位，1个时钟工作） • 78K0/IY2：5通道 • 78K0/IA2：6通道 • 78K0/IB2：9通道 • 运算放大器（仅限于内置运算放大器的产品）：1通道 • 比较器：3通道 • 上电清零电路（POC） • 低电压检测电路（LVI）（当达到检测电压时产生中断/复位（可选择）） • 检测电压：可从2.84V到4.22V间的十个等级中选择在设置LVI默认开始后，仅当开启电源时使用1.91 V。 单电源Flash存储器 • 允许Flash自编程 • 软件保护功能：防止外部拷贝（没有Flash读取命令）安全功能 • 看门狗定时器独立于CPU的时钟工作，即使系统时钟停止时也可检测到 异常。 • 用LVI可检测供应电压下降，在供应电压降到低于工作电压前进行适当的处理。 • 具有选项字节功能，重要的系统操作在硬件中设置。 • 片上调试功能：用于目标器件的控制，以及引用内存。 • 支持汇编语言和C语言 • 提升开发环境（开发中） • 支持全功能仿真器（IECUBE）和简易仿真器（MINICUBE2） • 电源供应电压：VDD = 2.7V~5.5V • 运行环境温度：TA = –40℃~+105℃ 78K0/IB2 PFC LED照明评估板 照明约占家用电器功耗的16%。由于降低CO2排放量和节约能源的需要，近几年LED在照明中的应用越来越普遍，这是因为LED照明具有比传统白炽灯或荧光灯更高的发光效率和更长的使用寿命。为了节约系统能源，越来越需要最佳开/关控制和调光控制，需要利用微控制器实现照明系统控制。另一方面，越来越需要削减成本，以便推广LED照明。有很多利用电路板平台降低开发工时或者将模拟控制IC的功能内置到微控制器中的实例。 针对这些需求，本应用指南以采用PFC控制EZ-0011的LED照明评估板为例介绍了采用78K0/Ix2微控制器的LED照明系统的特性、系统配置和控制方法。 
图3 采用78K0/Ix2 MCU的LED照明系统外形图 78K0/Ix2 LED照明控制系统的主要特性 利用16位定时器X0、X1和00以及8位定时器H1的定时器输出功能为6条通道（最大值）实现了LED恒流/调光控制。这样就消除了对LED恒流控制IC的需求，从而削减了成本。 利用定时器重启功能和16位定时器X0的比较器实现了功率因数校正（PFC）控制。这样就消除了对PFC控制IC的需求，从而削减了成本。 在LED或PFC控制元件内检测到过流或过压情况时，通过使用高阻抗输出功能和16位定时器X0与X1的比较器，立即实现能够让PWM输出紧急停止（无CPU）的保护功能。这样就消除了对采用外部比较器的专用保护电路的需求，从而削减了成本。 并且可以通过软件控制紧急停止后的操作，实现符合系统需求的灵活保护功能。 通过使用串行接口UART6/DALI的DALI通信功能、利用内置式硬件传送和接收符合DALI通信标准要求的曼彻斯特码（传送：11位；接收：19位），降低了数据传送与接收期间的CPU负载。 串行接口UART6/DALI的接收引脚RxD6可连至外部中断引脚INTP0和微控制器内16 位定时器00的采入引脚TI000。能够在DMX512通信的断开周期接收（低电平，88μs~1s）期间取消待机模式和在断开周期内测量脉冲宽度。 在红外遥控信号接收期间，通过使用16位定时器00的脉冲宽度测量功能、利用硬件测量脉冲宽度，降低了数据接收期间的CPU负载。 在传感器检测期间，利用微控制器的软件处理功能灵活实现时间管理与控制。 详情请见： Renesas EZ－0011 8位MCU LED照明控制方案 GEC |
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