照明设计指南

电源设计

模组供电

智能照明无线模组正常工作的电压在3.0V-3.6V之间，超出此电压区间，模组有很大几率出现工作异常，并且无线模块在不同工作状态消耗的电流相差较大，因此设计电源时要充分考虑电源性能，以TYWE3L模组电气数据为例说明如下：
WIFI模块电压跌落到2.8V以下时模块发生重启现象

WIFI模块不同工作模式下电流消耗




由以上数据可以看出，在设计模块供电部分电源时，要充分考虑到纹波、带载能力和动态响应能力。确保模组在各种工作状态均不会发生电压跌落，导致工作异常。设计完成电路，基本功能确认无问题后，要在多种条件下对电源各项参数进行全面测试，确保各项参数均符合要求，方可进行批量生产。
在设计电源时，参考如下电源设计方案，并在设计完成后，按照第二章节内容对电源稳定性测试，基本能规避到绝大部分常见问题，确保产品电源性能无问题。

AC-DC恒压输出供电方案

模块正常工作电压范围为3.0-3.6V。
如果采用AD - DC - DC3.3V电源方案，模块供电输出电压高于3.3V，需考虑输出电压纹波及供给模块以外的输出功率。防止输出功率不足导致输出电压欠压，导致模块供电不足。电源供电需保证最大输出功率下，模块供电电压稳定。
AD-DC-DC架构，AC-DC输出RGB电压，RGB DC -DC输出模块电压。
如果输出电压为模块供电电压3.3V，设置输出电压中心值3.3V，电压纹波小于100mV。WIFI平均电流约80mA，ACDC需具有输出200mA平均电流能力。电源输出动态电流需达到峰值450mA，电压跌落不超过2.8V。3.3V WIFI模块供电管脚加0.1uF瓷片电容滤除干扰。而蓝牙和Zigbee供电，输出3.3V电压纹波小于100mV，DC/DC具有输出50mA平均电流能力，且动态条件输出电流100mA时，输出电压跌落不超过2.8V。
涂鸦照明方案进入配网状态的逻辑通常是开关三次，设计电源时，注意模块3.3V供电部分的掉电时间，保证关闭主电源时，3.3V供电电压掉电时间小于500ms。
在低待机功耗应用场合，需选择低待机功耗ACDC驱动芯片，配合使用低待机电流固件的模块。
AC-DC供电电路需使用二极管加电容与主功率部分隔开（下图红色圈注）。防止模块在工作时对主功率部分的影响。特别是线性恒流驱动电源，避免出现灯光抖动现象。

DC-DC恒压输出供电

如果DC电压供电给内置DC/DC降压电路的模块，DC电压不超过40V。
当DC电压超过3.3V，需使用降压型控制芯片降压至3.3V，推荐开关型降压控制芯片。
如下图所示

WIFI模块时，注意输出3.3V电压纹波小于100mV，DC/DC具有输出200mA输出电流能力。且动态条件下输出电流450mA时，输出电压跌落不超过2.8V。靠近3.3V WIFI模块供电管脚加0.1uF瓷片电容滤除干扰。而蓝牙和Zigbee供电，输出3.3V电压纹波小于100mV，DC/DC具有输出50mA平均电流能力。且动态条件输出电流100mA时，输出电压跌落不超过2.8V。
不推荐使用LDO供电给WIFI模块。如果使用LDO，则需要选用供电电流500mA以上的芯片，同时需要注意散热，输入电压高于5V时建议使用开关电源芯片。

主功率线性调光方案模组供电推荐（蓝牙，Zigbee模组方案优先选择）

当主功率选择线性调光方案时，一般选择输出电压和输入电压压差较小，此时效率较高。当输入关机后，输入电解电容电压低于输出电压时输出灯灭，输入电容仍有很大能量需要放电（主功率电容一般较大）。需要通过输入电容假负载和ACDC供电部分来放电。当选择蓝牙，Zigbee模块时，由于本身功耗小，3.3V输出电压维持电压就会比较长，不利于连续开关机对模组进行重置，影响体验效果。
为了改善此问题，优化了模组供电方案，将主功率线路与供电线路通过二极管隔开。通过二极管D1将C3（主功率电容）与C1,C2隔开，C1和C2使用小容量电容。输入关机后电容放电更快，3.3V掉电更快，D1一般选择M7（SMA）封装。
如下图所示

电源稳定性测试

注意模拟实际使用环境测试（装成整机测试）。

启动时间及输出电压过冲（测试输入电压Vin和输出电压Vout波形）

电源要求：

上电时间在300ms以内，时间太久会影响到模块的正常启动，上电不能有过冲电压超过模组的正常工作电压范围（3V-3.6V）。

测试目的：

满足光源类产品，上电到灯点亮时间小于500ms认证要求。
模块供电电压Vout在模块额定工作范围内，保证模组能正常工作。

测试注意：

各个地区电网电压有差异，应在不同电压（额定电压±10%）下测试多组数据综合查看。

示例：

以120V额定电压产品为例，测试108V 120V 132V三组数据

关机时输出电压波形

电源要求：

从输入电压关闭到输出电压开始掉电时间小于500ms。

测试目的：

保证关闭时模块供电快速掉电，防止快速开关三次不能重置灯进入配网状态。

测试注意：

测试发现，如果掉电时，未掉电完全，然后恢复供电，模块有一定几率挂掉，同时上电时，如果上电的慢，也会出现模块死掉的情况。综合两种情况，应该是模块在一定电压值（0.5V-0.7V）维持一小段时间时出现了芯片保护，导致模块后续虽然达到额定电压，也无法正常工作。
掉电要尽快掉到0.8V以下，电压掉的太慢，快速开关时，会导致模块出现死机现象。

示例：

以120V额定电压产品为例，测试108V 120V 132V三组数据

重置产品进入快闪&慢闪配网状态，测试输出电压及模块输出PWM波形

电源要求：

输出电压波形不能低于2.8V。

测试目的：

模块进入快闪/慢闪配网状态后，消耗的电流会增加，测试此种情况下模块的供电是否稳定。

测试注意：

要求电压向下波动不会低于2.8V。

示例：

以120V额定电压产品为例，测试108V 120V 132V三组数据

连接网络时测试输出电压及模块输出PWM波形

电源要求：

模块在连接网络时，模块供电电压不会跌落到2.8V以下。

测试目的：

模块工作在连接网络时，消耗的电流会达到峰值500mA左右,保证电源工作在此状态下，不会掉电到2.8V以下。

示例：

APP调节彩光至饱和度最低时，彩光供电电压及输出电压

电源要求：

彩光饱和度最低时，彩光供电电压无明显波动，输出电压不会跌落到2.8V以下。

测试目的：

APP调节彩光饱和度最低时，消耗电流为3路彩光电流之和，确保此时电路满足电流消耗，彩光供电电压不会产生大的波动导致彩光闪烁，并且通常模块供电电压是此电压经DC-DC芯片转换，要同时测试模块供电电压，保证电压不会跌落到2.8V以下。

示例：

电路主要元器件工作波形

电源要求：

主要元器件均正常工作，电感不可出现饱和现象。

测试目的：

保证电路运行稳定。

示例：

温升测试

测试项：

高温箱内测试电源各部分芯片温度。

要求：

芯片温升测试数据在芯片额定的工作范围内，模块芯片和晶振表面温度低于105℃。

测试目的：

保证产品在高温环境下，电路工作正常，产品控制正常，确保模块不会出现高温离线产品不受控问题。

测试注意：

测试多个环境温度下电源参数，确保电源性能。

示例：

待机功耗

光源类产品会涉及到相关认证，除以上电源稳定性测试外，通常还需要进行待机功耗测试。

测试注意：

测试时，应选择优异的网络条件测试，最好此网络只有一个待测设备连接，并且路由器和设备的距离较近(可以使用手机4G热点进行测试)，认证的功率要求为平均功耗，测试过程中出现某些时刻高于待机功耗要求无影响，一定时间内的平均功耗满足要求即可。

LED驱动方式的选择

一路W-AC/DC恒流驱动调光方案

开关型AC/DC恒流驱动调光方案：

优点：效率高，PF高，恒流特性好，线性度好，输出电压可调范围宽等。
缺点：EMI较差，成本高，PWM调光有噪音，PCB布局较难。
如下图所示，模组输出PWM信号。

线性AC/DC恒流驱动调光方案

优点：成本低，无EMI问题，PCB布局简单，PWM调光无噪声。
缺点：效率低，窄电压范围恒流特性差，线性度差，输出电压固定等。难以实现高PF。
如下图所示，模组输出PWM信号。

两路AC/DC恒流驱动调光方案

两路调光方案有两种控制方式，CW和CCT。
CW为两路PWM信号亮度和色温混合控制的一种调光调色方式。两路信号分别为CW和WW，CW控制白光（高色温），WW控制暖光（低色温）。单路调光时使用CW控制信号。
CCT为亮度和色温分别控制的一种实现方式，一路信号Bright控制亮度，一路信号CCT控制色温，详细见管脚配置。

CW控制AC/DC恒流驱动方案（开关）

优点：效率高，恒流特性好，线性度高，调光效果好。
缺点：EMI较差，电路有噪声，在小占空比下色温偏移比较严重。电路布局复杂，成本高。
模组输出CW和WW两路 PWM信号。

CW控制AC/DC恒流驱动方案（线性）

优点：成本低，无EMI问题，PCB布局简单，PWM调光无噪声。
缺点：效率低，窄电压范围恒流特性差，线性度差。输出电压固定，在小占空比下色温偏移比较严重等。
模组输出CW和WW两路PWM信号。

CCT控制AC/DC恒流驱动方案

优点：效率高，恒流特性好，线性度高，调光效果好。亮度控制可以选择模拟方式，无噪音。
缺点：EMI较差，色温偏移基本不变。电路布局相对简单，成本较低（相比线性CW控制，成本高）。
模组输出Bright和CCT两路PWM信号。

RGB驱动恒流调光方案

DC/DC PWM控制线性恒流驱动

模组输出PWMR，PWMG，PWMB三路PWM信号。线性恒流驱动可以实现RGB电流的恒定输出。

DC/DC I2C控制线性恒流驱动

I2C控制只需DAT和CLK两个信号即可实现三路或者五路灯的控制，控制管脚相对减少。减少了模块管脚的负担。模组输出DAT和CLK I2C信号给驱动芯片从而控制RGB电流恒流。使用I2C方案控制需要注意PCB布局走线。I2C信号容易受到开关信号（来自ACDC驱动电路）的干扰。如果干扰比较严重，可以考虑在PCB布局时DAT和CLK加滤波电容（10pf-50pf）做滤波来改善。

注意I2C信号需要在模组外围DAT和CLK信号上加上拉电阻。电阻阻值一般选择4.7K（可根据实际应用选择）。

DC/DC PWM控制BJT/MOS开关驱动

使用BJT或者MOS通过PWM信号开关控制RGB，RGB不恒流，离散性较大。且同样输入条件下，由于红光二极管电压低，需要在控制红光一路加电阻来限流，增加了不必要的损耗。注意灯珠电压与输入电压压差不要太大。

五路AC/DC I2C线性恒流驱动调光方案

优点：方案简单，外围参数简单，成本低，控制只需DAT和CLK两个信号。
缺点：线性恒流驱动，DAT和CLK信号容易被干扰。
注意：RGB需单独供电，且推荐使用AC/DC+DC/DC方案供电给模组。