2019年07月12日 | 技术文章—超低功耗蓝牙控制可调光智能照明方案

2019-07-12 来源：EEWORLD

物联网正高速增长，在其细分领域智能家居和楼宇自动化应用中，智能照明发挥着举足轻重的作用，实现节能省电，降低用电成本，并方便人们的生活。要设计出具竞争优势的智能照明方案，需从LED驱动、通信、能效等多方面考量。安森美半导体提供基于蓝牙低功耗的智能照明方案，集成可扩展功率的线性LED交流直接驱动器NCL30170、行业最低功耗的蓝牙5系统单芯片(SoC) RSL10和高压线性稳压器NCP786A，省去开关电源(SMPS) ，模拟调光范围从5%至100%，功率因数(PF)达0.99，满载条件下的总谐波失真(THDi)仅11%，待机功耗低于200 mW，有助于设计人员以高性价比实现超低功耗蓝牙控制的可调光智能照明方案。

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

如何驱动智能调光？

交流直接驱动拓扑的一个明显优势是省去传统的开关电源，降低物料单(BoM)成本，减小占板空间，改善EMI性能，并使LED使用寿命更长。

安森美半导体的NCL30170交流直接驱动LED驱动器，集成高压启动电流源，实现快速启动，用于智能照明和切相调光应用，该控制器管理多个串联的LED电流，采用安森美半导体专有的自动整流(auto-commutation)拓扑，产生平滑的正弦波电流，使LED恒流精度达±1%，THD低于10%，从而确保LED亮度保持不变，并提供领先行业的功率因数(0.99)。

图2：NCL30170实现高精度恒流

图3：NCL30170提供极佳的PF和THD

NCL30170还是市场上首个能够驱动多个外部MOSFET开关从而支持连接多个LED串的产品，功率可从5 W扩展到300 W，连接的LED串的总数和外部开关仅受最高功率水平的限制。

NCL30170可以实现模拟调光，调光范围从5%到100%，并能在整个调光范围内保持稳压，从而确保即使在低功率下，从LED亮度仍然保持不变。对于使用TRIAC的切相调光，NCL30170可实现良好的可控硅兼容性。

此外，NCL30170还集成输入过压保护、Rcs短路保护、热关断等保护特性，从而确保高可靠性。

通过蓝牙低功耗控制智能照明

RSL10是蓝牙5认证的无线电系统单芯片，支持蓝牙低功耗和2.4 GHz专有/定制协议，数据速率达2 Mbps，采用不同的封装可为多领域IoT应用提供行业最低蓝牙功耗，深度睡眠模式下功耗仅62.5 nW，峰值接收功耗仅7 mW，其高能效获行业最高的EEMBC® ULPMark™评分，并支持1.1 V至3.3 V的宽电源电压范围，采用 384 kB 闪存，双核处理器 ( ARM Cortex-M3 处理器、32 位 Dual-Harvard DSP 系统 )，还支持CEVA蓝牙堆栈。在无高压电源时，RSL10联接间隔(connection interval) 50 ms，在与用户交互时提供快速响应，峰值电流8 mA，平均电流仅42 µA。

图4：RSL10框图

可调输出的降压稳压器

NCP786A是高性能的高压线性稳压器，输入电压范围55 V 至 450 VDC，输出电流达10 mA，输出电压可通过电阻分压器设定，范围为1.27V至15V，极其适用于高输入电压应用。提供超低静态电流(典型值10 µA)，超高电源抑制比(PSRR：70 dB@60 Hz，90 dB@100 kHz)，自耗电不超过25 µA，功耗仅8 mW，大大低于通常所用的开关电源降压稳压器。

RSL10 + NCP786A用于调光应用的功耗

在输入300 VDC时，我们测得RSL10 + NCP786A调光器在未联接时的平均电流为38 µA，联接的平均电流为57 µA至67 µA，功耗仅22 mW。

图5：调光器功耗 – Vin 300 VDC

待机功耗

在230 V交流输入时测得的待机功耗(NCL30170 + RSL10)约140 mW至150 mW，其中NCL30170约消耗125 mW。整个方案的待机功耗低于200 mW。

总结

该蓝牙低功耗可调光智能照明方案采用创新的交流直接驱动拓扑，无需传统的SMPS，具备成本、体积、使用寿命和可靠性等多方面优势，并可根据需要灵活扩展功率范围，基于安森美半导体专有的有源恒定功率调光控制技术，调光范围从5%至100%，功率因数达0.99，全功率时的THDi仅11%，即使在调光时也能保持均匀的照明亮度，集成行业最低功耗的蓝牙5 SoC RSL10，提供先进的无线功能而不影响系统尺寸，通过高压线性稳压器NCP786A提供超高PSRR，提高无线应用性能，以高性价比实现高性能、超低功耗蓝牙控制的可调光智能照明方案。

蓝牙智能照明

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