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。

关于安森美半导体
安森美半导体(ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON)致力于推动高能效电子的创新,使客户能够减少全球的能源使用。安森美半导体领先于供应基于半导体的方案,提供全面的高能效电源管理、模拟、传感器、逻辑、时序、互通互联、分立、系统单芯片(SoC)及定制器件阵容。公司的产品帮助工程师解决他们在汽车、通信、计算机、消费电子、工业、医疗、航空及国防应用的独特设计挑战。公司运营敏锐、可靠、世界一流的供应链及品质项目,一套强有力的守法和道德规范计划,及在北美、欧洲和亚太地区之关键市场运营包括制造厂、销售办事处及设计中心在内的业务网络。更多信息请访问 http://www.onsemi.cn。
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