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【STM32垂直应用挑战第七周+智能家居之RGB调光】

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STM32垂直应用挑战第七周,我学习了使用B-G474E-DPOW1探索套件实现高亮度RGB LED控制。
https://www.stmcu.com.cn/ecosystem/app/digital_power
    智能家居的调光产品已经渐渐开始渗透家庭的灯光系统了,很多的RGB调光灯泡、灯带和各种各样的调光氛围灯,可以营造出很好的环境氛围。各种情景模式,比如娱乐模式、回家模式、影视模式、起夜模式……从此让灯光系统不再单调。
B-G474E-DPOW1套件使用STM32G474RE单片机,是基于Cortex-M4内核,内部的资源非常适合于数字电源转换的应用。今天我学习的这份文档,就是用这颗MCU做例子参考。这个应用程序演示了如何使用一些片上外设:高分辨率定时器(HRTIM),数模转换器(DAC)和比较器(COMP)。
RGB LED由三个独立的LED组成:红、绿、蓝。每一个都是受控的。下图为高亮度红色LED调光框图和不同的单片机在此应用程序中使用的资源。

其中一个高分辨率定时器的输出连接到用来驱动LED的MOSFET,采用降压变换器拓扑结构,电路图如下所示:


    高分辨率定时器的PWM频率设置为250khz,驱动LED的最大周期是4us,当计时器触发功率管,并导通LED时,R Sense采样电路电压上升,到达比较器设置的最大值
高亮度LED此时就关闭。LED亮度调节与高分辨率定时器发送的脉冲数成比例。为了防止人眼可能察觉到的任何闪烁效应,驱动脉冲被设置为频率为400hz的突发模式。

   



图像灰度校正:
     在低正向电流时,任何微小的电流增加都会对LED的亮度产生明显的影响。在高正向电流时,电流增加的幅度就比较大,LED亮度产生的影响才会明显。
      



     倾斜补偿:通过使用电流模式buck变换器拓扑,在每个PWM脉冲时产生的电感的能量通过R感应电阻转换并反馈给微控制器作为电流调节控制回路。
当另一个比较器输入由DAC输入时,这个电压电平直接连接到一个比较器输入端,能够提供一个线性斜坡,创造坡度补偿。
     



高亮度LED电流调节软启动:
在这个RGB LED演示中实现的另一种技术是用一个渐进开关来启动和停止LED调节控制回路中的电流阈值并进行调整。



RGB彩色光谱扫描:
正如前面所说的,在HRTIM脉冲的数量是所有三个RGB led的共同决定的。但用户必须能够分别区分每个RGB LED亮度,才能做到改变颜色。为了实现这一点,每个LED的电流阈值分别进行调整。每个LED的锯齿阈值决定个别LED的亮度。
早期我有做过的调光产品是用可控硅来调节白炽灯和日光灯的亮度,后来市场上开始流行LED灯,简单的项目直接用pwm来直接驱动大功率Mosfet管来直接控制LED。有一些是带0-10V控制器的LED灯具,只要用单片机的DA加运放产生10v的可变电压就可以实现无级调光。看了ST这一期介绍的高亮度LED调光方案,很有信心在以后的项目中采用。
附上早期的作品原理图:


可控硅调光:


附上这一期的学习资料:
en.DM00624818.pdf (346.96 KB)







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沙发
yangjiaxu| | 2021-1-2 22:12 | 只看该作者
感觉不错 顶一下

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板凳
凯复Kane| | 2021-1-2 23:33 | 只看该作者
挺不错的应用 现在很多智能家居应该有用到这个

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地板
Jobs的梨子| | 2021-1-2 23:41 | 只看该作者
用到的时哪个芯片

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x史可法| | 2021-1-2 23:53 | 只看该作者
总结得挺好的

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