原标题：基于ST LUX385A的100W LED路灯电源应用方案

　　道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源，因此，LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。

　　LED路灯与常规路灯不同的是，LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于道路。外罩可用制作，耐高温达135度，耐低温达-45度。

　　LED照明的效率和稳定性重点是要依靠LED电源的性能。本解决方案基于STLUX385A，单芯片实现PFC+DC-DC，该方案把PFC和DC-DC的控制集成在一个芯片内完成，并且STLUX385A内部集成了一个STM8，可以做命令的收发和逻辑的控制，可以实现调光的功能。

　　场景应用图

　　产品实体图

　　展示板照片

　　方案方块图

　　核心技术优势

　　1. 宽输入电压范围：符合IEC61000-3-2标准的90 V至265 V AC(50或60 Hz);

　　2. 单路输出，输出电压范围(硬件可配置)：

　　- 标准版：30 V至90 V.

　　- 高压版本(硬件修改)：60 V至180 V.

　　- 最大输出功率：100 W;

　　- 初级侧控制，提高效率(满载时为92%);

　　3. 输出电流和可调光范围：

　　- 标准版：从10 mA到1000 mA

　　- 高压范围(硬件修改)：5 mA至500 mA

　　- 输出分辨率：11位;

　　方案规格

　　1. 安全可靠/保护功能全：故障检测和保护：短路或开路;隔离的通讯接口;温度保护和限制;

　　2. 高精度的输出电流电压控制;

　　3. 待机功耗低：待机功耗：<250 mW;

　　4. CLO功能可补偿LED寿命周期内不同的亮度

　　5. 开发工具套件与开发软件(开发套件可以自行购买，软件官网可下载)

　　6. 体积小、电路简单，芯片集成度高，成本低;

　　技术文档

　　【STLUX385A】

　　Digital controllers for lighting and power conversion applications with up to 6 programmable PWM generators, 96 MHz PLL, DALI

　　The STLUX™ family of controllers is a part of the STMicroelectronics®digital devices tailored for lighting and power conversion applications. The STLUX controllers have been successfully integrated in a wide range of architectures and applications, starting from simple buck converters for driving multiple LED strings, boost for power factor corrections, half-bridge resonant converters for high power dimmable LED strings and up to full bridge controllers for HID lamp ballasts.

　　Key Features

　　Up to 6 programmable PWM generators (SMEDs - “State Machine Event Driven”)

　　10 ns event detection and reaction

　　Max.1.3 ns PWM resolution

　　Single, coupled and two coupled operational modes

　　Up to 3 internal/external events per SMED

　　DALI (digital addressable lighting interface)

　　Interrupt driven hardware encoder

　　Bus frequency: 1.2, 2.4 or 4.8 kHz

　　IEC 60929 and IEC 62386 compliant plus 24-bit frame extension

　　Configurable noise rejection filter

　　Reverse polarity on Tx/Rx lines

　　4 analog comparators

　　4 internal 4-bit references

　　1 external reference

　　Less than 50 ns propagation time

　　Continuous comparison cycle

　　ADCs (up to 8 channels)

　　10-bit precision, with operational amplifier to extend resolution to 12-bit equivalent

　　Sequencer functionality

　　Input impedance: 1 MΩ

　　Configurable gain value: x1 and x4

　　Integrated microcontroller

　　Advanced STM8®core with Harvard architecture and 3-stage pipeline

　　Max. fCPU: 16 MHz

　　Multiple low power modes

　　Memories

　　Flash and E2PROM with read while write (RWW) and error correction code (ECC)

　　Program memory: 32 Kbytes Flash; data retention 15 years at 85 °C after 10 kcycles at 25 °C

　　Data memory: 1 Kbyte true data E2PROM; data retention:15 years at 85 °C after 100 kcycles at 85 °C

　　RAM: 2 Kbytes

　　Clock management

　　Internal 96 MHz PLL

　　Low power oscillator circuit for external crystal resonator or direct clock input

　　Internal, user-trimmable 16 MHz RC and low power 153.6 kHz RC oscillators

　　Clock security system with clock monitor

　　Basic peripherals

　　System and auxiliary timers

　　IWDG/WWDG watchdog, AWU, ITC

　　I/O

　　GPIO with highly robust design, immune against current injection

　　Fast digital input DIGIN, with configurable pull-up

　　Communication interfaces

　　UART asynchronous with SW flow control and boot loader support

　　I2C master/slave fast-slow speed rate

　　Operating temperature: -40 °C up to 105 °C

　　STLUX385A：革命性的照明数字控制器

　　LED灯是在上个世纪30年代中期高压钠灯问世后近80年来最具颠覆性的照明技术，LED灯引起广泛关注的原因不只是能效高、寿命长、节能环保，还因为LED灯比白炽灯或氙灯更好控制。

　　“数字”控制器已步入功率转换时代的主流，在很多情况下，LED驱动器采用微控制器控制供电时序以及跟踪、检测、保护和通信功能。但是，这并不是真正的数字控制器解决方案，而是数字式检测和电源管理。只有以数字方法实现控制回路，才能称为真正的数字控制器。图1所示是经典数字控制结构框图1。

　　图1： 经典数字控制器结构框图

　　这个经典数字控制方法让经典模拟过程实现数字化，确保转换器稳压精确，工作稳定，但是需要微控制器或数字信号处理器执行复杂的计算，以适应模拟转换器的动态性能变化。通常情况下，数学传递函数计算是在Z区完成，该区对数字控制器的处理能力要求很高。此外，数字控制器还需要新的设计经验，而模拟工程师掌握的模拟控制法则稳定性标准并不能直接用到数字控制器。因此，经典数字控制器的成本较高，而且积累数字控制器设计经经验是一个很长的过程。

　　意法半导体采用一个与经典方法完全不同的创新方法，引入一个状态机概念来解决数字控制问题，利用事件、电流、电压或时间驱动功率转换器开关，无需执行传递函数计算。事件驱动式状态机模块(SMED)就是这个概念的实现形式，每个状态机有4种状态，通过96MHz时钟驱动。在状态机的3个输入中，每个输入都可指定为1个条件，代表一种状态变化，如图 2所示。

　　图 2. SMED结构框图

　　下面示例是一个基于状态机(SMED)的过渡模式恒定导通时间升压PFC电路。

　　图3. 基于事件驱动式状态机(SMED)的升压功率因数校正器

　　图4. 恒定导通时间升压功率校正器状态变化

　　共计有4种状态：S0， S1， S2， S3。空闲是上电期间的一种变化状态，复位后，空闲状态过渡至导通时间最短的S0状态。在S0状态，栅信号是高电平，MOSFET导通，内部定时器将开始计时，在最短导通时间(Ton-min)到时后，S0状态过渡到导通时间正常的S1状态，如果操作正常，栅信号保持高电平直到Ton到时为止，若在Ton到时前出现任何过流情况，事件0(检测电流Is送来的过流)触发状态机过渡到关断时间最短的S2状态。在S2状态，栅信号为低电平，MOSFET关断。在最短关断时间到时后，状态机从S2过渡到关断时间正常的S3状态，在这个状态，过零信号(ZCD)或最大关断时间触发状态机从S3过渡到S0状态。这个状态变化过程周而复始，无需微控制器干预。

　　SMED状态机的设置非常灵活，适用于升压、降压、半桥、全桥转换器等所有拓扑，设计人员可以按照自己的控制算法随意定义状态。

　　SMED功率转换器控制概念彻底颠覆了功率转换器数字控制方法，基于SMED的控制器STLUX385A荣获了2014年消费电子展创新奖。

　　STLUX385A[2]集成6个SMED和1个低成本的8位微控制器，低成本微控制器可执行低速控制、检测和通信功能，下图所示是STLUX385A结构框图：

　　图5：STLUX385A结构框图

　　我们使用STLUX385A开发出一个100 W LED路灯参考设计，在这个参考设计内，STLUX385A芯片处理一个次侧控制式功率转换级，以及所有的通信连接。功率转换级包括PFC稳压器、零压开关(ZVS)和LC谐振级。控制高精度变光是使用一个一次侧调整(PSR)控制方法。

　　演示板提供所有的重要的物理通信接口，例如， DALI (数字寻址照明接口)，所有的通信都是由STLUX385A管理。STLUX385A的灵活性还让演示板轻松连接其它接口，例如，Wi-Fi、电力线调制解调器、Bluetooth® 和ZigBee®。

　　STLUX385A是世界首个照明和功率转换通用数字控制器，为经济型高能效家用、办公和路灯照明系统铺平了道路。