電源與電源管理技術發(fā)展趨勢
能源成本的驟增(也可以說是不可預期)促進了對節(jié)能技術的需求。無論是電子消費品還是商業(yè)應用,電機和照明在總能耗中都占相當大的比重。嵌入式單片機(MCU)及相關模擬外設具有高效的電源轉換功能,還提供可降低能耗的智能工作模式。
利用8位、16位和32位MCU可以實現廉價的電機控制方案。PIC16HV616等MCU包含PWM模塊及其他模擬外設,能對步進電機以及有刷和無刷電機進行控制。
Microchip Technology(美國微芯科技公司)的dsPIC33FJ12MC201 DSC提供了高度優(yōu)化、兼具成本效益的解決方案,能實現三相電機的高級控制。這款20引腳的DSC(數字信號控制器)器件包含一個快速模數轉換器(ADC)和一個電機控制PWM模塊,前者能夠同時采集多通道的信號,后者則具備管理三相電機功率控制級所需的功能。
許多國家如今已經貫徹了將逐步淘汰低能效白熾燈的規(guī)劃。目前,熒光燈是使用最廣泛的替代品。但是,LED在普通照明應用中的使用也與日俱增。LED的工作壽命非常長,最終能夠提供比熒光技術更高的效率。
LED需要高效的恒流驅動器。該驅動器結合智能控制技術,使LED很可能會成為一種非常獨特的光源。
可采用不同的策略將智能控制與LED驅動器相結合。首先,可將小型MCU與提供功率調節(jié)功能的外部模擬IC相連。PIC10F200(單片機)可向功率IC提供控制信號以調節(jié)LED的亮度或顏色。諸如MCP1631等器件可從MCU接收開關時鐘和參考信號以提供功率調節(jié)功能。同一個MCU可連接多個MCP1631器件,以對多個功率通道進行控制。
實現智能LED驅動器的另一個方法是將模擬外設與MCU功能相結合。PIC16HV785是一款8位的MCU,它集成有高速比較器、運放和一個參考電壓模塊。可使用模擬外設來構建所需的任何開關式或線性功率調節(jié)電路。
采用全數字方式也能實現智能LED驅動器功能。不采用模擬元件,而是使用ADC來測量LED電流并使用軟件算法對其進行調節(jié)也能實現功率調節(jié)。dsPIC30F1010 DSC具有特殊的PWM外設、高速ADC和其他旨在支持各種開關電源應用的模擬外設。
發(fā)熱是LED的一個不利因素,也可能是照明裝置設計人員所要解決的最關鍵的問題之一。必須限制LED的工作溫度以保證較長的使用壽命。電子溫度檢測是工作在惡劣環(huán)境(比如汽車或戶外)下的LED驅動器應用的理想之選。MCP9509是一款邏輯輸出溫度傳感器,可安裝在照明裝置中LED附近,以檢測其工作溫度。MCP9509的溫度跳變點可由一個電阻設定,其漏極開路輸出可直接輸入給模擬基準電路,以便根據比較結果切斷LED電流或將電流降至安全的工作水平。如果需要比例溫度控制,則可使用MCP9700溫度傳感器,該傳感器提供的線性電壓輸出信號可連接到MCU的ADC,或直接用來控制模擬基準信號。
所有類型的光源均能從通信網絡獲益以達到節(jié)能目的。諸如IEEE 802.15.4等網絡協議為傳感器、控制電路和光源間可靠的無線通信提供了一種經濟有效的途徑。Microchip的MRF24J40MA無線收發(fā)器模塊向設計人員提供了將低功耗2.4GHz無線控制技術集成到任何應用的簡便方法。該模塊提供經過認證的解決方案,使最終用戶無需進行RF設計。
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