应用于智能家居Renesas MCU智能照明平台的设计方案

1、78K0/Ix2系列MCU介绍

78K0/Ix2系列MCU是瑞萨（Renesas）电子面向照明应用领域精心设计的高性能8位MCU。该系列MCU定位于用于满足目前照明市场高分辨率调光控制、异常检出保护、智能化节能控制等热门需求，依靠单MCU实现低成本、高性能的绿色节能照明系统。

78K0/Ix2系列MCU内置丰富的硬件资源，为灵活的照明电源驱动设计和调光控制提供了优秀的硬件支持。具体表现在：

a. 16 bit PWM计时器最大计数时钟频率40MHz，输出和比较器连动，进行PFC 控 制，带2路控制的PWM输出，适合驱动半桥/全桥电路，实现变频控制；

b. 内置运放、多路高速10bit A/D和比较器等模拟电路，简化了外围电路

c. 定时器能触发A/D采样，精准捕捉信号

d. 比较器/外部中断能实现硬件的禁止输出功能，反应快速，保证安全

e. 定时器遥控接口和UART功能，面向红外和无线遥控的应用，有DALI总线接口的通讯模块，适用于智能照明控制

f. 多个保护模块：窗口型看门狗、时钟监控、低压报警等，工作可靠

2、78K0/Ix2系列MCU典型应用

图2是LED驱动控制应用的参考方案，在该方案中，只需利用比较器、PWM输出连动功能，就能够独立进行3路恒流控制；通过改变内部参考电压或PWM输出设置即可实现调光；并且MCU支持各种传感器和DALI、DMX512、模拟量输入等多种通信接口，可根据外部环境选择合适的通讯控制方案，实现最佳控制。



下面就Flyback电路举例说明通过比较器进行恒流控制的过程。



 对于开关电源，PWM占空比决定输出电压，如图2，电路开始工作后，LED电流经采样后加到MCU内置比较器端口，和参考值进行比较，产生中断信号，来调整PWM的占空比，其变化过程见图4，如当电流大于参考值时，降低占空比；反之，提高占空比，最终达到一个负载电流动态稳定的状态。

对于调光，78K0/Ix2系列MCU有多种方式来实现，通过改变比较器参考电压或者利用定时器TMH1和PWM输出连动功能。




图4是嵌入DALI协议的智能照明平台方案，该方案利用MCU内置DALI总线接口的通讯模块，利用单个MCU完成灯具调光、组网，实现高性能的DALI绿色节能照明系统。DALI从机系统主要分为通讯模块和LED驱动控制模块两部分，外围电路设计简单。


采用BOOST电源拓扑结构，输入电压经过升压后直接驱动LED灯；负载电流采样，通过嵌入算法实现恒流控制； MCU内置DALI通讯接口，通过总线和DALI 主机连接，实现和主机的相互通讯，完成上位机发出的操作控制指令；灯具温度、光照度传感器信号加到MCU端口，实现异常检测保护。

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