未來的20年中，亞洲發(fā)展中國家的用電量將位居全球前列，中國也將成為第一大電力消耗國。節(jié)約能源已經(jīng)成為全球范圍的一個熱門話題。國際社會對能源效率日益重視，推動了《京都儀定書》和“能源之星”等新的能源法規(guī)和協(xié)定的誕生。目前，工業(yè)化國家紛紛承諾在未來十年內(nèi)改善能源效率，減少溫室氣體排放。在某些情況下，這一承諾意味著通過制訂法規(guī)強制性地提高傳統(tǒng)用電系統(tǒng)的效率，因此，新的創(chuàng)新方案的設計和實施已迫在眉睫。 在住宅用電中，照明用電占相當大的比重。以家庭用電為例，空調、冰箱、熱水器等耗電量高的電器一直是大家關注的焦點。而每天都在使用的照明電反倒被忽視。其實，每張電費帳單都要為照明用電支付1/6的費用。如何在中國推廣節(jié)能的照明產(chǎn)品，提高照明系統(tǒng)的能源效率、降低照明用電量已成為中國工程界面臨的最大挑戰(zhàn)，促使工程師們必須考慮采用節(jié)能器件來設計自己的產(chǎn)品。 1 數(shù)控電子鎮(zhèn)流器應運而生 在鱗次櫛比的建筑物中，照明系統(tǒng)最常見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(zhèn)流器。據(jù)估算，這種傳統(tǒng)的方式可消耗建筑物用電量的40%，既低效又浪費，且成本高。新的歐洲和國際立法的引入要求從2005年開始增加效率并停用二種最低效率的鎮(zhèn)流器。這種法規(guī)將對鎮(zhèn)流器設計得施加新的壓力，迫使他們改善已設計的能效，開發(fā)有效的、成本低廉的電子照明鎮(zhèn)流器。隨著電子技術的發(fā)展，利用微控制器（MCU）設計電子鎮(zhèn)流器已經(jīng)不是稀罕的事情了。MCU為高能效鎮(zhèn)流器的開發(fā)提供了理想的低成本解決方案。圖1是電子鎮(zhèn)流器的框圖。采用電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)點：電子鎮(zhèn)流器比傳統(tǒng)的磁性鎮(zhèn)流器增加了系統(tǒng)效率，延長了工業(yè)區(qū)光管的壽命；電子系統(tǒng)為可變亮度調整增加了控制級別；數(shù)字控制可實現(xiàn)大型照明網(wǎng)絡的遠程控制；數(shù)字可尋址照明接口（DALI）協(xié)議使智能建筑物自動化和成本經(jīng)濟的大型照明網(wǎng)絡控制成為可能。圖12 提高能源效率的器件 使用傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器要消耗大量電能，且對單一燈管的亮度控制一直是熒光燈照明系統(tǒng)設計者的難題。傳統(tǒng)上，燈管要么全開，要么全關。飛思卡爾（Freescale Semiconductor）新型單芯片MCU HC908LB*的問世解決了該問題，也使照明系統(tǒng)能源效率的提高又上了一個臺階。 飛思卡爾的MC68HC908LB8 8位快閃微控制器是一種高精度的半橋控制器，專門為所有需要功率因數(shù)校正（PFC）或高精度脈寬調制（PWM）發(fā)生器（HRP）設計。它具有高集成度的特點，能簡化整體系統(tǒng)設計，是需要PFC和/或高精度PWM控制功能應用的優(yōu)選方案。它可應用于單片智能型熒光燈照明系統(tǒng)，也可用于車燈控制、高強度放大電照明系統(tǒng)以及電動機控制。 HC908LB8內(nèi)集成了高精度PWM HRP模塊，可以連續(xù)控制燈管的亮度變化，因而可實現(xiàn)熒光燈照明系統(tǒng)的暗光控制。它還支持了數(shù)字DALI協(xié)議，從而為大型照明系統(tǒng)提供了智能化功能。例如，設計者可對基于DALI的照明系統(tǒng)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MC68HC908LB8的框圖。 MC68HC908LB8采用標準的5V電壓供電，內(nèi)部總線工作頻率為8MHz，采用20引腳PDIP和SOIC封裝。其可微調的內(nèi)部RC振蕩器在16MHz運行時，可用作CPU總線時鐘（4MHz）的基礎，節(jié)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(zhí)行輸入捕獲的能力，輸出比較或脈寬調制具有低至125ns的定時精度。 另外，MC68HC908LB8還包括一個帶有理想驅動半橋互補輸出對的HRP模塊?？删幊痰目蛰d時間插入和短路預防功能可保證最高的效率。當HRP執(zhí)行定時頻率或工作周期抖動時，定時精度可減少到3.9ns。如果發(fā)現(xiàn)了問題，故障輸入安全特性可產(chǎn)生一個信號，進行迅速關機。它可對大多數(shù)參數(shù)自動計算，因而容易使用。 MC68HC908LB8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(xiàn)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。
MC68HC908LB8具有良好的安全特性，包括完全計算機運行（COP）和低電壓抑制（LVI），-40℃～+125℃的溫度工作范圍，為惡劣的應用環(huán)境提供了一個強大的解決方案。 HC908LB8基于飛思卡爾HC08 CPU內(nèi)核，內(nèi)部總線頻率為8MHz，軟件精度為%26;#177;2%。其主要特點包括： （1）8KB閃存，128B RAM。 （2）高精度PWM HRP。帶有停滯時間（空載時間）插入的雙PWM輸出；關斷輸入；通過頻率抖動技術，使輸出的精度達3.9ns；可變頻率和可變負載周期模式。 （3）功率因數(shù)校正。2通道PWM模塊，帶有故障輸入檢測和關斷功能；集成了運放/模擬比較器模塊，可實現(xiàn)片上PFC。 （4）7通道、8位ADC。 （5）1個帶有中斷功能的16位定時器。 （6）帶有抗噪的低電壓抑制技術和確保軟件安全的計算操作。 （7）時鐘模塊可選擇RC振蕩電路、內(nèi)部晶振和外部晶振。 （8）最多可有18個I/O接口（多路復用外圍接口）。 （9）7個I/O可用于鍵盤中斷。 （10）大電流控制邏輯I/O（sink/osurce），典型值為10mA。 （11）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(jīng)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(jié)約成本 加速產(chǎn)品開發(fā) 在典型的鎮(zhèn)流器應用中使用HC908LB8，可將分立數(shù)字系統(tǒng)元件的數(shù)量減少50%。除了能節(jié)省空間，還可縮少PCB尺寸，降低生產(chǎn)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?shù)拈_發(fā)硬件（評估板和演示板）、免費的參考設計，以及應用指南和在線教程、配套軟件、系統(tǒng)框圖和材料清單，幫助設計者加速產(chǎn)品開發(fā)進程。系統(tǒng)仿真模塊FSICEKITLB8 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 TM IDE特別版。高度擬器和Processor Expert TM代碼生成工具。 該參考設計為2個并行連接的熒光燈提供了具有PFC功能的完整的數(shù)字減光型鎮(zhèn)流器設計，可以滿足能源保護及其相關立法對高效照明鎮(zhèn)流器設計的需求；同時也為控制照明網(wǎng)絡的DALI標準，尤其是熒光鎮(zhèn)流器的開發(fā)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(xiàn)低成本控制的大型照明網(wǎng)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(xié)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(zhèn)流器的能效，減少系統(tǒng)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(tǒng)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(zhèn)流器。 總之，使用MC68HC908LB8的好處包括如下幾個方面：利用PFC減少功率損耗和失真；利用高精度PWM信號實現(xiàn)精確控制；高度的集成可減少系統(tǒng)尺寸和成本；滿足熒光照明系統(tǒng)鎮(zhèn)流器的能量效率要求。 飛思卡爾認為，未來驅動工業(yè)市場發(fā)展的趨勢是對無處不在的連接和能量的有效管理。作為全球半導體工業(yè)的領導者，飛思卡爾是最大的汽車IC供應商，在8位和32位MCU市場也名列第一，在整個MCU市場位居第二。飛思卡爾可以為不同的應用提供完整的MCU產(chǎn)品線。今天，設計者終于可以通過使用飛思卡爾半導體先進的具有汽車應用嵌入式能力的8位MCU，來設計性能優(yōu)越的電子鎮(zhèn)流器，同時降低產(chǎn)品的成本，縮短產(chǎn)品進入市場的時間。
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