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在住宅用電中，照明用電占有相當大的比重。以家庭 用電為例，空調、冰箱、熱水器等用電大戶一直是大家關注 的焦點，而天天都在使用的照明反倒被認為是“小兒科” 了。其實，每一張電費賬單中都要為照明用電支付1／6的 費用。如何在中國推廣節能的照明產品，提高照明系統的 能源效率，降低照明用電量，已經成為擺在中國工程界面 前的最大挑戰，這使工程師們必須考慮采用節能器件來設 計自己的產品。 1 數控電子鎮流器應運而生 在鱗次櫛比的建筑物中，照明系統最普遍的形式是使用各種熒光燈管，以及采用簡單的感應器和啟輝器的鎮流器。據估算，這種傳統的方式可消耗建筑物用電量的 40％，既低效又浪費，而且成本昂貴。新的歐洲和國際立法要求從2005年開始增加效率和停用兩種最低效率的鎮流器。這些法規將對鎮流器設計者施加新的壓力，迫使他們改善已有設計的能效，開發有效的、成本低廉的電子照明鎮流器。隨著電子技術的發展，利用微控制器(MCU) 設計電子鎮流器已經不是什么稀罕的事情了。MCU為高能效鎮流器的開發提供了理想的低成本解決方案。圖1 是電子照鎮流器的框圖。 那么，采用電子鎮流器可以得到哪些好處呢?歸納起來有以下幾點：電子鎮流器比傳統的磁性鎮流器增加了系統效率，延長了熒光管的壽命；電子系統為可變亮度調整增加了控制級別；數字控制可實現大型照明網絡的遠程控制；數字可尋址照明接口(DALI)協議使智能建筑物自動化和成本經濟的大型照明網絡控制成為可能。 2 提高能源效率的動力 使用傳統的鎮流器要消耗大量的電能，而且實現對單一燈管的亮度控制一直是熒光燈照明系統設計者面對的難題。飛思卡爾(Freescale Semiconductor)新型單芯片 MCU HC908LB8的問世解決了這個問題，也使照明系統 能源效率的提高又上了一個臺階。 飛思卡爾的M(268H C908LB8 8位快閃微控制器是一 種高精度的半橋控制器，是專門為所有需要功率因數校正(PFC)或高精度脈寬調制(PWM)發生器(HRP)設計的。其高集成度的特點使之能簡化整體系統設計，也使其成為需要PFC及高精度PWM控制功能應用的優選方案。它可應用于單片智能型熒光燈照明系統，也可用于車燈控制、高強度放電照明系統，以及電動機控制。 由于HC908LB8內集成了高精度PWMHRP模塊，可以連續控制燈管的亮度變化，從而可實現熒光燈照明系統的暗光控制。它還支持數字DALI協議，從而為大型照明系統提供了智能化功能。例如，設計者可對基于DALI的照明系統進行編程，使靠近窗戶的照明光線關閉或調暗，從而充分利用自然光線。圖2是MC268HC908LB8的框圖。 MC68HC908LB8采用標準的5 V電壓供電，內部總 線工作頻率為8 MHz，采用20引腳PDIP和SOIC封裝。 其可微調的內部RC振蕩器在16 MHz運行時，可用作 CPU總線時鐘(4 MHz)的基礎，節省了外部元件成本。 設計者也能利用諸如外部RC或晶體振蕩器等的時鐘運行器件。其定時器接口模塊具有執行輸入捕獲的能力，輸出比較或脈寬調制具有低至125 ns的定時精度。 另外，MC68HC908LB8還包括一個帶有理想驅動半橋的互補輸出對的HRP模塊。可編程的空載時間插入和短路預防功能可保證最高的效率。當HRP執行定時頻率或工作周期抖動時，定時精度可減少到3．9 ns。如果 發現了問題，故障輸入安全特性可產生一個信號，進行迅速關機。它可對大多數參數自動計算，因而容易使用。 MC68HC2908LB8有一個2通道PWM模塊，具有故障輸入檢測和中斷功能。當PWM與運算放大器／比較器模塊一起使用時，該單元可實現低成本的PFC，為主要的功率應用提供一種理想的集成解決方案。 安全特性是MC68HC908LB8的另一個特色，包括完全計算機運行(COP)和低電壓抑制(LVI)，加上從一40～ +125℃的溫度范圍，為惡劣的應用環境提供了一個強大的解決方案。 HC908LB8基于飛思卡爾HC08 CPU內核，內部總 線頻率為8MHz，軟件精度為±2％。其主要特點包括： ◇8KB閃存，128B RAM； ◇高精度PWM HRP； ◇功率因數校正； ◇7通道、8位ADC； ◇1個帶有中斷功能的16位定時器； ◇帶有抗噪的低電壓抑制技術和確保軟件安全的計 算操作； ◇時鐘模塊可選擇RC振蕩電路、內部晶振和外部 晶振； ◇最多可有18個I／0接口(多路復用的外圍接口)； ◇7個I／0可用于鍵盤中斷； ◇大電流控制邏輯I／O(sink／source)，典型值為10 mA； ◇多種電氣安全特性。 值得一提的是，在有效的主電源供電應用中，作為關鍵要求的PFC可將輸入電流轉化為一個與輸入電壓保持同相的正弦波，從而提高效率、降低信號失真、降低運行成本和噪音。HC908LB8帶有成本經濟的PFC功能，為主電源供電應用提供了理想的集成方案。 3 節約成本，加速產品開發 在典型的鎮流器應用中，使用HC908LB8可將分立數字系統元件的數量減少50％。除了能節省空間，還可縮少PCB尺寸和降低生產成本，并有助于降低管理成本。 為了演示該器件的各種特點，飛思卡爾將通過提供價格適當的開發硬件(評估板和演示板)、免費的參考設計、應用指南、在線教程、配套軟件、系統框圖和材料清單，幫助設計者加速產品開發進程。系統仿真模塊FSICE- KITLB8 Freescale Complete FSICE是一個高性能的仿真 工具，包括仿真器、電纜、連接適配器(head adapter)和編 程適配器。另外，設計者還能得到第三方的支持，如 Metrowerks公司提供的Code Warrior IDE特別版。高度 集成的免費工具包括：編輯器、C編譯程序、調試程序、模擬器和Processor Expert代碼生成工具。 該參考設計為兩個并行連接的熒光燈提供了具有 PFC功能的完整數字減光型鎮流器設計，可以滿足能源保護及其相關立法對高效照明鎮流器設計的需求；同時，為能源保護和智能建筑物自動化所推動的控制照明網絡的DALI標準，尤其是熒光鎮流器的開發奠定了基礎。目前，全球主要照明制造商都承諾支持DALI接口，以實現低成本控制的大型照明網絡。該參考設計為用戶示范了如何在主從配置中利用飛思卡爾的68HC908KX8與簡單的協議進行通信。圖3是演示板的照片。 新的參考設計可以大幅度改善鎮流器的能效、減少系統復雜度，降低成本，并滿足日益苛刻的能效要求。與目前市場上的傳統技術相比，該解決方案可幫助設計者設計出具有更高能效和成本低廉的電子鎮流器。 總之，使用MC68HC908LB8的好處包括這樣幾個方面：利用PFC減少功率損耗和失真；利用高精度PWM信號實現精確控制；高度的集成可減少系統尺寸和成本；滿足熒光照明系統鎮流器的能量效率要求。 |
