PIC12HV752 MCU解決LED驅動器的十大問題

PIC12HV752是一款小型且經濟的類比數位信號混合微控制器，提供LED照明設計人員創新的固態照明(SSL)解決方案。

PIC12HV752是一款小型且經濟的類比數位信號混合微控制器，提供LED照明設計人員創新的固態照明(SSL)解決方案，以獲得更高的效能。

無論是透過提供通訊功能、高階感測功能、觸控輸入或是更多的靈活性來為照明增加智慧，其關鍵是透過小型微控制器程式設計上的彈性，來賦予照明產品智慧性。以下將介紹智慧型照明方案中主要的設計需求，您會發現，在不影響性能及功耗下，如何降低電路的成本及尺寸，將會是重要的議題。

直流高電壓電源

在考慮將微控制器添加到(類比)直流？直流轉換器電路時，應先瞭解這些MCU對自己的電源有多麼挑剔。使用PIC12HV752則不必擔心需要提供良好的穩壓5V電源軌。這一特性在元件編號中以「HV」表示，該元件整合了晶片內建分流穩壓器。您只需串聯一個電阻並將其直接連接到高電壓輸入端。必要時，分流穩壓器將調整吸收電流的總量，使電阻上的壓降能保證其端子上始終存在不超過5V(+/-10%)的電壓。

產生良好穩壓電源所需的電流總量有一最小的電流值：在-40到+85攝氏度的溫度範圍內為1 mA。除此之外，可自由使用歐姆定律來決定所需的最小電阻及電源。為確保不需要其他外部元件，PIC12HV752包含了保證正確上電順序的上電重置電路，以及保證掉電再上電時仍能安全工作的掉電檢測電路。

監視電源電壓

除了上電和掉電再上電的情況，還有許多需要參考電壓的因素。PIC12HV752包含了一組1.2V的固定參考電壓(FVR)輸出，該電壓無需外部連接即可直接輸入至10位元類比數位轉換器(ADC)的輸入通道和？或類比比較器的輸入端。

微控制器能夠將Vdd與絕對電壓進行比較，使用電池電源時可用來檢測電池低電量狀態，或在返馳應用中說明穩壓輔助電源的電壓輸出。後項用途提高了電路的效率，可適度控制成本。

高頻工作

PIC12HV752提供的類比比較器模組，並不是微控制器中常見的典型元件。此模組具有低於30 ns的響應時間，是用來控制降壓轉換器(工作速度最高500 kHz)峰值電流的最佳選擇。大多數低成本直流？直流轉換器在150-250 kHz的頻率下，才能順暢工作並實現最佳成本？尺寸平衡。

將比較器切換到低功耗模式時，會造成元件運行速度降低；若將響應時間控制在200 ns範圍內，低功耗模式會顯著降低模組的功耗。

降低感測損耗

PIC12HV752可提供5位元「有限量程」的DAC模組，將其設計為與比較器配合工作，並採用典型降壓或返馳式轉換器拓撲。在內部連接正常時，可用作回饋電路中的峰值電流檢測器。

基於效率原因，檢測電流(峰值)的方式是在負載(LED串)上串聯盡可能小的電阻。為了符合實際，應選擇能提供300mV回饋的電阻值，高於該值會浪費能源，低於該值會導致信噪比不佳。

如果將該信號施加到比較器的輸入端，同時將DAC的輸出連接到比較器的另一個輸入端，以設定臨界變化點。則DAC模組應提供0到300 mV範圍內的最大解析度。這正是PIC12HV752「有限量程」模式的工作原理，為您提供相當於9位元DAC所能提供的有效解析度(10 mV@5V)，但無需增加額外的成本。

降低開關損耗

將同步開關拓璞用於直流？直流轉換器設計，以便在輸出電壓相對較低(短串聯或單個LED)時提高效率，並降低所謂的開關損耗。為降低耗損，我們可以使用同步切換方式，使用一主動元件來增加系統的效率。代價是要增加一個MOSFET和一小部分電路。

PIC12HV752可以輕鬆地補償開關損耗，因為比較器(或PWM模組)的輸出可饋入互補輸出發生器(COG)的小型模組，如此兩個互補的輸出信號便能驅動MOSFET。COG模組提供了對兩個輸出信號的額外控制，以保護Dead-Band。這是防止兩個MOSFET閘極電容短路的保護措施。COG還有許多特性可確保安全控制同步輸出，在提供靈活性的同時，也實現元件數量、成本和效率之間的理想平衡。

驅動MOSFET

在組成完整的直流？直流轉換器所需的元件中，至少會有一個MOSFET元件。PIC微控制器因其強大的輸出汲入、推動性能(25 mA)而為人所知，但要確保MOSFET避開X線性區域，還需要更多元件協助。MOSFET驅動器很常見而且也不是特別昂貴，但這始終是一個相對的考量。

PIC12HV752可在兩個選定I/O接腳上提供大小為50 mA的(汲、推)電流，幫助您降低成本。儘管與某些分離式MOSFET驅動器IC提供的電流相距甚遠，但MOSFET驅動器需要額外的成本和空間；另一方面，則存在可導致轉換器效率降低的損耗。如何選擇將取決於設計細節。

功耗

PIC12HV752設計為一混合解決方案，其中處於LED驅動器設計核心的直流？直流轉換，是在MCU執行完簡單的初始設置後，以類比方式幾乎完全獨立執行的。設計人員可使用MCU的所有「計算能力」來提供「智慧」，而困難工作由比較器(或PWM)、DAC和COG模組的巧妙組合在後台完成。

許多採用智慧解決方案的照明應用，是在圍繞發光元件未啟動的狀態下設計的。在這種情況下，MCU在工作的同時必須警惕其功耗會成為整個應用功耗預算的主要組成部分。而PIC12HV752的有效功耗非常低，低於45 μA/MHz(2V時)；在元件處於非工作狀態的情況下，內核功耗將降10 nA。其表現在市售的嵌入式微控制器中名列前茅。

揮發性

PIC12HV752是快閃記憶體微控制器，其程式記憶體內容可重寫幾十萬次，產品壽命較長，安裝後也可以注入新的程式代碼。該微控制器還可使用其程式記憶體的參數。PIC12HV752快閃記憶體可保證10萬次擦？寫以及40年的資料保存時間，對許多照明應用綽綽有餘。

空間

PIC12HV752為8接腳封裝形式，其高整合度和靈活的內部連接，使這樣的封裝形式成為可能。其中包括一些相對較大的封裝，如DIP8和SOIC8，以及極小的封裝，如3×3 mm DFN選項。將小尺寸與相對較大的接腳間距(0.6 mm)結合在一起，易於使用且裝配成本低。

成本

PIC12HV752不僅是BOM上成本最低的元件，且實現完整的解決方案只需要其他少量元件。

以上10點能幫助您理解，選擇PIC12HV752微控制器來設計高性價比的小型高效LED驅動器，具相當優勢。同時，任何需要微控制器的智慧和靈活性，以及類比開關易用性的直流？直流轉換應用(如小型電源和電池充電器等)，都將從相同的類比整合和簡化性組合中受益。