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超低功耗藍牙控制的高性價比可調光智能照明方案

2019-07-11 16:18:58 安森美

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物聯網正高速增長，在其細分領域智能家居和樓宇自動化應用中，智能照明發揮著舉足輕重的作用，實現節能省電，降低用電成本，并方便人們的生活。要設計出具競爭優勢的智能照明方案，需從LED驅動、通信、能效等多方面考量。安森美半導體提供基于藍牙低功耗的智能照明方案，集成可擴展功率的線性LED交流直接驅動器NCL30170、行業最低功耗的藍牙5系統單芯片(SoC) RSL10和高壓線性穩壓器NCP786A，省去開關電源(SMPS) ，模擬調光范圍從5%至100%，功率因數(PF)達0.99，滿載條件下的總諧波失真(THDi)僅11%，待機功耗低于200 mW，有助于設計人員以高性價比實現超低功耗藍牙控制的可調光智能照明方案。

圖1：藍牙低功耗智能照明方案演示NCL30170 + RSL10 + NCP786A

如何驅動智能調光？

交流直接驅動拓撲的一個明顯優勢是省去傳統的開關電源，降低物料單(BoM)成本，減小占板空間，改善EMI性能，并使LED使用壽命更長。

安森美半導體的NCL30170交流直接驅動LED驅動器，集成高壓啟動電流源，實現快速啟動，用于智能照明和切相調光應用，該控制器管理多個串聯的LED電流，采用安森美半導體專有的自動整流(auto-commutation)拓撲，產生平滑的正弦波電流，使LED恒流精度達±1%，THD低于10%，從而確保LED亮度保持不變，并提供領先行業的功率因數(0.99)。

圖2：NCL30170實現高精度恒流

圖3：NCL30170提供極佳的PF和THD

NCL30170還是市場上首個能夠驅動多個外部MOSFET開關從而支持連接多個LED串的產品，功率可從5 W擴展到300 W，連接的LED串的總數和外部開關僅受最高功率水平的限制。

NCL30170可以實現模擬調光，調光范圍從5%到100%，并能在整個調光范圍內保持穩壓，從而確保即使在低功率下，從LED亮度仍然保持不變。對于使用TRIAC的切相調光，NCL30170可實現良好的可控硅兼容性。

此外，NCL30170還集成輸入過壓保護、Rcs短路保護、熱關斷等保護特性，從而確保高可靠性。
通過藍牙低功耗控制智能照明

RSL10是藍牙5認證的無線電系統單芯片，支持藍牙低功耗和2.4 GHz專有/定制協議，數據速率達2 Mbps，采用不同的封裝可為多領域IoT應用提供行業最低藍牙功耗，深度睡眠模式下功耗僅62.5 nW，峰值接收功耗僅7 mW，其高能效獲行業最高的EEMBC® ULPMark™評分，并支持1.1 V至3.3 V的寬電源電壓范圍，采用 384 kB 閃存，雙核處理器 ( ARM Cortex-M3 處理器、32 位 Dual-Harvard DSP 系統 )，還支持CEVA藍牙堆棧。在無高壓電源時，RSL10聯接間隔(connection interval) 50 ms，在與用戶交互時提供快速響應，峰值電流8 mA，平均電流僅42 µA。

圖4：RSL10框圖

可調輸出的降壓穩壓器

NCP786A是高性能的高壓線性穩壓器，輸入電壓范圍55 V 至 450 VDC，輸出電流達10 mA，輸出電壓可通過電阻分壓器設定，范圍為1.27V至15V，極其適用于高輸入電壓應用。提供超低靜態電流(典型值10 µA)，超高電源抑制比(PSRR：70 dB@60 Hz，90 dB@100 kHz)，自耗電不超過25 µA，功耗僅8 mW，大大低于通常所用的開關電源降壓穩壓器。

RSL10 + NCP786A用于調光應用的功耗

在輸入300 VDC時，我們測得RSL10 + NCP786A調光器在未聯接時的平均電流為38 µA，聯接的平均電流為57 µA至67 µA，功耗僅22 mW。

圖5：調光器功耗 – Vin 300 VDC

待機功耗

在230 V交流輸入時測得的待機功耗(NCL30170 + RSL10)約140 mW至150 mW，其中NCL30170約消耗125 mW。整個方案的待機功耗低于200 mW。

總結

該藍牙低功耗可調光智能照明方案采用創新的交流直接驅動拓撲，無需傳統的SMPS，具備成本、體積、使用壽命和可靠性等多方面優勢，并可根據需要靈活擴展功率范圍，基于安森美半導體專有的有源恒定功率調光控制技術，調光范圍從5%至100%，功率因數達0.99，全功率時的THDi僅11%，即使在調光時也能保持均勻的照明亮度，集成行業最低功耗的藍牙5 SoC RSL10，提供先進的無線功能而不影響系統尺寸，通過高壓線性穩壓器NCP786A提供超高PSRR，提高無線應用性能，以高性價比實現高性能、超低功耗藍牙控制的可調光智能照明方案。

關鍵詞：藍牙智能照明