意法半导体：真正实现照明和功率转换通用的数字控制器STLUX385A

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