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硬件设计参考

更新时间:2021-04-23 04:09:49下载pdf

Step1 选择模组

Wi-Fi

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蓝牙 mesh(Tuya)

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蓝牙 mesh(SIG)

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Zigbee

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Step2 选择模组供电方式

AC-DC恒压输出供电

  • 模组正常工作电压范围为3.0-3.6V;
  • 如果输出电压高于3.3V,需考虑输出电压纹波及供给模组以外的输出功率。防止输出功率不足导致输出电压欠压。导致模组供电不足。电源供电需保证最大输出功率下,模组供电电压稳定;
  • 如果输出电压为模组供电电压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模组供电管脚加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;
  • 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的模组;
  • 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)。防止模组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。

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DC-DC恒压输出供电

  • 如果DC电压供电给内置DC/DC降压电路的模组,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模组时,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模组供电管脚加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。

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  • 不推荐使用LDO供电给WIFI模组。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。

Step3 模组安放/天线位置

可以把无线信号的传输看成光线传输,在传输路径上如果遇到金属,信号会被阻挡。并且如果天线贴在金属面上,那么模组基本不能正常工作。

球泡灯需要将模组的天线从铝基板开槽伸出,且板载天线部分都需要高于铝基板。在不影响光源效果和不产生阴影前提下,尽可能把天线伸出灯杯的屏蔽环境。

在全金属外壳,尤其是筒射灯、户外应用,一定需要考虑天线射频的设计,甚至需要采用外置天线。

驱动器中,模组的需要远离变压器,电感等器件。

Step4 选择LED驱动方式

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

如下图所示。

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等。

缺点:EMI较差,成本高。PWM调光有噪音。PCB布局较难。

模组输出PWM信号。

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  • 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。

模组输出PWM信号。

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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。
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  • 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。
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  • 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。
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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。
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  • 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。减少了模组管脚的负担。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。
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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)。

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  • 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。
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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。

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Step5 模组引脚定义

CW脚在配网状态时,会输出高低电平指示配网状态。

若只有1路光时,需要使用CW脚来控制。若有冷暖灯时,CW控制方式使用CW接冷光,WW接暖光。CCT控制方式Bright接亮度控制,CCT接色温控制。

管脚定义如下:

WIFI:

乐鑫模组:

TYWE3S TYWE3L TYWE5P

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO5 W CW Bright
IO13 WW CCT
IO4 R SCL
IO12 G
IO14 B SDA
IO16 低功耗

TYWE3SE

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO22 W CW Bright
IO13 WW CCT
IO5 R SCL
IO25 G
IO14 B SDA
IO33 低功耗

TYWE1S TYLC4

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO5 W CW Bright
IO13 WW CCT
IO4 R SCL
IO12 G 低功耗
IO14 B SDA

TYWE2S TYWE2L

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO14 W CW Bright
IO12 WW CCT
IO5 R SCL
IO4 G 低功耗
IO13 B SDA

TYLC5

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO14 W CW Bright R SCL
IO12 WW CCT B SDA
IO4 G 低功耗

TYLC6 TYLC8

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO14 W CW Bright R SCL
IO12 WW CCT B SDA
IO13 G 低功耗

TYLC6E

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO4 W CW Bright
IO5 WW CCT R
IO12 G SDA
IO14 B SCL
IO13 低功耗

TYLC2V

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
IO5 W CW Bright
IO12 WW CCT R
IO14 G SDA
IO4 B SCL
IO13 低功耗

Realtek模组:

WR1(与TYWE1S硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_5 W CW Bright
GPIOA_18 WW CCT
GPIOA_22 R SCL
GPIOA_15 G 低功耗
GPIOA_14 B SDA

WR3 WR3L (与TYWE3S TYWE3L 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_12 W CW Bright
GPIOA_0 WW CCT
GPIOA_5 R SCL
GPIOA_15 G
GPIOA_14 B SDA
GPIOA_19 低功耗

WR3E WR3LE (与TYWE3S TYWE3L 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_12 W CW Bright
GPIOA_22 WW CCT
GPIOA_5 R SCL
GPIOA_15 G
GPIOA_14 B SDA
GPIOA_29 低功耗

WR5P(与TYWE5P 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_12 W CW Bright
GPIOA_5 WW CCT
GPIOA_14 R SCL
GPIOA_15 G
GPIOA_0 B SDA
GPIOA_22 低功耗

RLC2V RLC7V(与TYLC2V 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_5 W CW Bright
GPIOA_12 WW CCT R
GPIOA_14 G SDA
GPIOA_15 B SCL
GPIOA_0 低功耗

RLC4(与TYLC4 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_5 W CW Bright
GPIOA_12 WW CCT
GPIOA_19 R SCL
GPIOA_15 G 低功耗
GPIOA_14 B SDA

WR2L(与TYWE2L 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_15 W CW Bright
GPIOA_14 WW CCT
GPIOA_19 R SCL
GPIOA_12 G 低功耗
GPIOA_5 B SDA

WR2E(与TYWE2S 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_15 W CW Bright
GPIOA_24 WW CCT
GPIOA_12 R SCL
GPIOA_19 G 低功耗
GPIOA_5 B SDA

WR2(与TYWE2S 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_15 W CW Bright
GPIOA_14 WW CCT
GPIOA_12 R SCL
GPIOA_0 G 低功耗
GPIOA_5 B SDA

蓝牙 mesh(Tuya)模组:

TYBY3

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_15 W CW Bright
GPIOA_14 WW CCT
GPIOA_12 R SCL
GPIOA_0 G 低功耗
GPIOA_5 B SDA

TYBT4L(与TYWE3S硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIOA_15 W CW Bright
GPIOA_14 WW CCT
GPIOA_12 R SCL
GPIOA_0 G
GPIOA_5 B SDA
GPIOA_5 低功耗

TYBT8(与TYLC5硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
PWM1 W CW Bright R SCL
PWM0 WW CCT B SDA
PWM4 G 低功耗

蓝牙 mesh(SIG)模组:

BT3L(与TYWE3S硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
TL_B5 W CW Bright
TL_C2 WW CCT
TL_B4 R SCL
TL_C3 G
TL_D2 B SDA
TL-D7 低功耗

BT8C(与TYLC5,TYBT8硬件管脚兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
PWM1 W CW Bright R SCL
PWM0 WW CCT B SDA
PWM4 G 低功耗

Zigbee模组:

TYZS3 TYZS1L(与TYWE3S硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
GPIO3 W CW Bright
PWM1 WW CCT
PWM2 R SCL
PWM3 G
SWO B SDA
GPIO0 低功耗

TYZS15(与TYLC5,TYBT8,BT8C硬件管脚兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
PWM3 W CW Bright R SCL
PWM1 WW CCT B SDA
PWM2 G 低功耗

TYZS9V(与TYLC2V 硬件脚位兼容)

IO名称 单色 冷暖 cct RGB(PWM) RGB(I2C)
PWM2 W CW Bright
GPIO2 WW CCT R
PWM3 G SDA
PWM1 B SCL
GPIO0 低功耗

下列为部分模组管脚图:

硬件设计参考
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由于乐鑫8266芯片在上电瞬态,部分IO不稳定初始化为弱输出,会有(持续180ms)高脉冲,使高电平点亮的灯闪亮。为避免这种情况,可以把这些IO外接下拉电阻,阻值 ≤ 3.3K。(根据外围电路的差异或需要改更低的阻值) 详见如下引脚初始状态表。

引脚初始状态表:

管脚 初始化状态 建议
IO2 上拉输出 外部下拉
IO4 高阻 外部下拉
IO5 高阻 外部下拉
IO12 上拉输出 外部下拉
IO13 上拉输出 外部下拉
IO14 上拉输出 外部下拉
IO15 输出置低
IO16 输出置高