基于T5L1芯片的可调功率LED电源设计方案

引言

随着LED技术的不断发展，其在照明领域的应用越来越广泛。为了提高电源利用率、减少电源谐波、降低LED工作中存在的频闪和功率因数低等问题，设计一款高效、稳定的可调功率LED电源显得尤为重要。本文基于迪文T5L1芯片，设计了一款可调功率LED电源方案，详细介绍了主控芯片的型号、作用以及设计过程。

主控芯片型号及作用

T5L1芯片简介

T5L1是迪文公司推出的一款高性能嵌入式主控芯片，适用于多种智能设备的控制和显示。该芯片具备高频率运行能力，AD模拟采样稳定，误差小，支持多种接口和通信协议，是设计复杂电子系统的理想选择。

型号：T5L1

作用：

1. 核心控制：T5L1作为整机控制核心，负责接收并处理触控、ADC采集、PWM控制信息，驱动液晶屏实时显示当前状态。

2. 高速运行：高频率运行能力保证了系统的高效运行，提高了处理速度。

3. 稳定采样：AD模拟采样稳定，误差小，保证了数据采集的准确性。

4. 多种接口：支持TYPE C直连PC机进行调试、程序烧录，支持高速OS核接口、16bit并口，UI核PWM口、AD口引出，方便设计应用。

硬件电路设计

1. MCU逻辑供电和模拟供电

MCU逻辑供电和模拟供电分别使用3.3V电源，其中C18, C26, C27, C28, C29, C31, C32, C33为逻辑供电电容，C35为模拟供电电容。

• 逻辑供电：MCU逻辑供电通过多个电容并联，确保供电稳定。

• 模拟供电：MCU模拟供电通过独立电容C35，确保模拟电路的供电稳定，减少干扰。

2. AD模拟信号采集电路

AD模拟信号采集电路用于采集模拟信号，并将其转换为数字信号进行处理。CP1为AD模拟输入滤波电容，为了减少采样误差，MCU的模拟地和数字地独立分开，CP1的负极必须最小阻抗连接到MCU模拟地，晶振的2颗并联电容接到MCU模拟地。

• 滤波电容：CP1用于滤除输入信号的噪声，提高采样精度。

• 模拟地和数字地：独立分开，减少干扰，提高采样稳定性。

3. 蜂鸣器电路

蜂鸣器电路用于声音报警，C25为蜂鸣器供电电容。蜂鸣器是电感器件，工作时会有尖峰电流，为了降低尖峰，需把蜂鸣器MOS驱动电流调小，使MOS管工作在线性区域，并设计电路让它工作在开关模式。注意R18需并联在蜂鸣器两端，用于调节蜂鸣器声音品质，使蜂鸣器声音清脆悦耳。

• 供电电容：C25提供蜂鸣器所需的供电电压。

• 调节电阻：R18用于调节蜂鸣器的声音品质。

4. WiFi电路

WiFi电路用于实现远程触控调节LED光源亮度和数据通信。WiFi芯片采用ESP32-C，支持WiFi、Bluetooth和BLE。布线上，射频功率地和信号地分开，确保通信质量。

• WiFi芯片：ESP32-C，支持多种通信协议。

• 射频功率地和信号地：分开布线，减少干扰。

5. 背光LED供电电路

背光LED供电电路用于提供背光LED所需的供电电压。SOT23-6LED驱动芯片采样，DC/DC给LED供电独立构成回路，DC/DC的地接到3.3V LOD地。由于PWM2口内核已经做专用化了，输出600K的PWM信号，增加一个RC把PWM输出当作一个ON/OFF控制。

• 驱动芯片：SOT23-6LED，提供稳定的供电电压。

• PWM控制：通过PWM信号控制LED的亮度和开关。

6. 电压输入范围

设计2个DC/DC降压电路，支持5~12V DC宽电压宽范围输入，方便外部供电。注意DC/DC电路中R13, R17电阻不能省，2个DC/DC芯片支持最高18V输入。

• 降压电路：2个DC/DC降压电路，确保输入电压稳定。

• 宽电压范围：支持5~12V DC输入，提高系统的适应性。

7. USB TYPE C调试口

TYPE C可正反插拔，正向插入和WIFI芯片ESP32-C通讯，以便给WIFI芯片烧录代码；反向插入和XR21V1410IL16通讯，以便给T5L烧录代码。TYPE C支持5V供电。

• 调试接口：支持正向和反向插拔，方便调试和程序烧录。

• 供电电压：支持5V供电，确保调试过程中供电稳定。

8. 并口通讯

T5L OS核有很多IO口空闲，可以设计16bit并口通讯。结合ST ARM FMC并口协议，支持同步读写。

• 并口通讯：16bit并口通讯，提高数据传输速度。

• 同步读写：支持同步读写，提高数据传输的可靠性。

9. LCM RGB高速接口设计

T5L RGB输出直连LCM RGB，中间加缓冲电阻，降低LCM水纹波干扰。布线时，降低RGB接口连线长度，特别是PCLK信号，增加RGB接口PCLK, HS, VS, DE测试点；屏SPI口连接到T5L的P2.4~P2.7口，方便自由度设计屏驱动。引出RST、nCS、SDA、SCI测试点，便于底层软件开发。

• 高速接口：LCM RGB高速接口，提高显示速度。

• 缓冲电阻：加缓冲电阻，降低LCM水纹波干扰。

软件设计

DGUS界面设计

DGUS界面设计用于实现用户界面的显示和控制。通过OS主要程序，设置数据变量显示控件，包括电压采样显示等。

• 数据变量显示控件：用于显示电压等参数。

• DGUS读写格式：定义数据变量的读写格式，确保数据传输的准确性。

OS主要程序

OS主要程序包括数据变量显示控件的设置、数据变量显示SP指针结构初始化等。通过初始化，定义电压采样数据变量的描述指针和属性，实现数据的显示和控制。

• 数据变量初始化：定义数据变量的描述指针和属性。

• 数据显示和控制：实现数据的实时显示和控制。

LED驱动电源设计

主电源设计

主电源采用经典的单端反激结构，输入端由保护电路和EMI电路组成，输入电压经过EMI滤波器和DB107整流桥，经C2和L2组成的差分低通滤波器滤除由高频开关产生的电流纹波，得到VCC。结合MOS管的开通和关断，通过变压器耦合到副边，利用副边电容，将半正弦波滤成较为平滑的直流电。

• 单端反激结构：经典的主电源结构，实现电压转换。

• EMI滤波器和整流桥：滤除高频噪声和整流。

• 差分低通滤波器：滤除高频开关产生的电流纹波。

功率因数校正电路

采用UCC28810构成的功率因数校正电路，实现高功率因数和高效率。通过EAOUT引脚的输入电压和VINS引脚的输入电压相乘，与电流采样输入引脚ISENSE的电压进行比较，决定MOS管的关断时刻。

• 功率因数校正电路：提高功率因数，减少谐波。

• UCC28810：功率因数校正电路的核心芯片。

恒流驱动电路

恒流驱动电路采用CC2530可编程微处理器和高效率LED驱动芯片SN3350组成，利用INA193采样流过负载LED的实时电流，并送CC2530进行处理，实现恒流输出。

• 恒流驱动电路：实现LED的恒流驱动，提高稳定性和寿命。

• CC2530和SN3350：恒流驱动电路的核心芯片。

测试与验证

系统测试

对LED驱动电源进行整体测试，包括输入电压范围、功率因数、输出电压和电流的稳定性等。通过测试，验证系统的性能和稳定性。

• 输入电压范围测试：验证系统在不同输入电压下的工作性能。

• 功率因数测试：测试系统的功率因数，确保达到设计要求。

• 输出电压和电流稳定性测试：测试输出电压和电流的稳定性，确保系统正常工作。

验证结果

通过测试，系统在不同输入电压下均能正常工作，功率因数高，输出电压和电流稳定，达到了设计要求。

结论

本文基于迪文T5L1芯片，设计了一款可调功率LED电源方案。通过详细的硬件电路设计和软件设计，实现了LED的恒流驱动和远程触控调节。测试结果表明，系统性能稳定，功率因数高，达到了设计要求。该方案具有较高的实用价值和应用前景。