BCCU助力 MCU打造智能化LED灯泡

MCU可助力实现智慧化LED灯泡。LED照明系统商借重内建BCCU功能的MCU，大幅缩短开发出智慧化高功率LED灯泡的时程，并协助终端使用者达成轻松且精准调光的目的，同时不会出现闪烁的问题。

　　人类若想要永续生存，就必须更有效率地使用有限的能源资源。全球约有20%的电力消耗在照明，因此人们希望照明系统能更节能、更聪明且外型更美观，而发光二极体(LED)因具备能源效率、可调光及能以高品质的方式控制色彩，故愈来愈受欢迎。LED有两个特别引人注意的应用，亦即智慧型街道照明和建筑照明，这两种高功率的户外应用通常都使用高电流和高亮度的LED。

　　达成灯泡控制调变LED开关切换速度成关键

　　户外型LED灯泡的控制装置内包含电源供应器和驱动器，其中，标准电源供应器的重要元件包括桥接整流器、功率因数校正器(PFC)及半桥谐振(LLC)谐振转换器的降压转换器(图1)。

　　图1四通道LED照明引擎范例

　　LED电流系透过线性或切换式LED驱动器，固定为仔细选定的值，选定的LED电流则取决于系统元件和所需的最高亮度，如350毫安培(mA)或700毫安培。一般街灯的LED都以相同的电流驱动；建筑照明经常使用的多色灯泡，则可能使用完全不同的LED通道电流。调光时，通常是透过通讯，如数位可定址照明介面(DALI)或感测器输入(如环境光源)触发；灯泡的亮度和/或颜色则是透过调变驱动器的输入(EnableInput)加以控制。

　　调变指的是能够快速开关LED，若切换速度够快，人眼便无法辨识，看到的亮度将取决于LED开启的平均时间。最常见的调变方式为脉冲宽度调变(PWM)和脉冲密度调变(PDM)(图2)，其中，PDM能在对等的系统时脉下达到更高的解析度，电磁干扰(EMI)特性更佳，且因为本身切换速率高，因此不容易发生闪烁。

　　图2大约25%亮度下的PWM和PDM调变

　　产业界所开发适用于LED照明的微控制器(MCU)包含亮度及色彩控制单元(BCCU)，能在最多九个通道上产生PDM讯号。高功率调光灯泡的特殊挑战在于，LED驱动器需要最短的停留时间，LED驱动器EnableInput的调变讯号必须在最短的时间间隔内保持恒定。从经验法则得知，功率越高，需要的最短停留时间就越长，才能保持稳定且准确的LED电流。但在高解析度和高位元速率下，尤其是在低亮度的情况下，调变讯号却可能违反此要求。

　　目前产业界开发适用于LED照明的MCU可适时稍微重新排列调变讯号内的脉冲，自动解决此问题。脉冲会在分组电路内重新分组(图3)，产生新的脉冲，拥有所需的最短宽度并兼顾解析度，同时又能保持不闪烁。

　　图3未分组PDM与已分组PDM范例比较

　　另一项需求则是将电源供应器的负载变动降到最低(使负载变流畅)，尤其LLC谐振转换器对于高负载变动极为敏感。BCCU内的分组电路能够在不同的相对通道调变讯号间加入相移，确保讯号在不同的时间点变更状态。