基于MCU和基于ASIC的LED可控硅調(diào)光方案對比與解析
世強電訊提出的基于MCU控制恒流的方案整體框圖如圖3.1所示。方案由兩級組成,第一級為FLYBACK,采用閉環(huán)控制以輸出一個穩(wěn)定的電壓給第二級供電,第二級采用MCU控制,組成一個BUCK恒流控制電路。其中MCU要完成的功能包括;1:根據(jù)可控硅導通角的大小,給出相應的調(diào)光信號。2:根據(jù)可控硅斬波后波形的畸變情況決定是否需要改變調(diào)光信號。3:通過檢測LED的電流反饋,給出相應的占空比,穩(wěn)定流經(jīng)LED的電流,達到恒流控制。
圖3.1 基于MCU控制恒流的方案整體框圖
3.1 理論依據(jù)
恒流控制電路拓撲結(jié)構(gòu)為BUCK電路,BUCK用于恒壓輸出時候,輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系為:
式中:
為輸出電壓;
D為占空比;
為輸入電壓。
從式3.1中可以看出,輸出電壓與占空比和輸入電壓都成正比。在閉環(huán)控制中,取輸出電壓反饋信號 與預設基準電壓 比較,當輸入電壓一定時,如果 大于 ,則減小占空比D,相反當 小于 時,增大D,以達到穩(wěn)壓的效果。
所以,當BUCK電路用于恒流控制時,只要把電壓反饋信號改成電流反饋信 號就可以達到恒流的效果。
3.2 優(yōu)缺點
由于MCU控制恒流方案由于采用恒流控制,針對恒功率控制方案中出現(xiàn)的問題都能很好的解決;
首先,針對由于 的偏差對LED的使用壽命和顯色性的影響問題。采用恒流控制方案,當有偏差或者隨著溫度和工作時間的變化而變化時,只要D不變,輸出給LED的電流并不會發(fā)生太大的變化。雖然LED的正向電流也會隨著溫度和工作時間的變化而變化,但每個LED的偏差都都不會太大,對于用多個LED串連起來組成的大功率LED燈,并不會對LED的使用壽命和顯色性造成任何的影響。
其次,由于采用閉環(huán)控制,可以達到很高的輸出電流的精度。能保證燈的一致性。
再次,功率兼容性問題。MCU恒流控制方案能兼容額定功率以下的LED燈。對于串聯(lián)的LED燈,改變輸出功率的大小,只是改變了LED燈的數(shù)目n和輸出給 LED燈的電壓 ,并不會改變輸出電流的大小。當輸出功率比額定功率小時,加在LED燈上的箝位電壓 變小,而輸出給LED的電壓此時依然為額定值,所以流經(jīng)LED的電流會變大,使得電流反饋信號 大于基準電壓 ,那么占空比會變小,輸出電壓變小,流經(jīng)LED的電流也變小,直到額定電流值。所以可以兼容額定功率以下的LED燈。
而針對空載損耗問題,可以用MCU檢測是否有負載接入,當檢測到?jīng)]有LED接入時,可以關(guān)閉后級的BUCK電路,減小空載損耗。
最后,可控硅的兼容性問題。恒功率控制方案中,采用純硬件模式來穩(wěn)定可控硅的導通,對調(diào)光器的適應性還是有限。在MCU控制恒流方案中,除了有硬件穩(wěn)定電路,還有軟件對可控硅斬波后的波形進行辨別處理??梢酝ㄟ^軟件設置,判斷斬波后的波形是畸變還是真的在調(diào)光,從而決定要不要改變相應的調(diào)光信號。所以 MCU控制恒流方案提高了對調(diào)光器的適應性。
當然,由于MCU恒流控制采用兩級閉環(huán)控制方案,相對于ASIC的恒功率單級控制方案,也存在一些不足之處,首先就是在結(jié)構(gòu)上要比恒功率控制方案復雜,成本上略高1~2RMB,另外就是效率比恒功率方案要低,但完全能滿足“能源之星”的要求。
4總結(jié)
表1兩種方案的優(yōu)劣對比
通過上述的分析比較,不難看出,在一致性、功率兼容性、調(diào)光器的兼容性和對LED的使用壽命和顯色性的影響等關(guān)鍵指標方面,MCU控制恒流方案都要比ASIC控制恒功率方案有絕對的優(yōu)勢。
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