在一些一、二線大城市中隨處可見智能的LED燈,主要用于廣告,城市美化,家居燈光控制當(dāng)中,美輪美奐引人注目,與傳統(tǒng)的燈光照明不同,LED燈是一種智能產(chǎn)品,需要用到多種電子元器件,貼片晶振和32.768K是LED照明系統(tǒng)中,起到關(guān)鍵和主導(dǎo)作用的頻率元件.隨著LED燈越來越智能化,變得更多功能和高要求,普通的石英晶振無法單獨(dú)支持其設(shè)計(jì)要求,因此許多廠家和工程師,尋求更高性能的振蕩器.

過去十年中LED照明已從概念發(fā)展到大規(guī)模生產(chǎn),現(xiàn)在正在快速取代傳統(tǒng)照明解決方案.LED照明提供各種好處,如能源效率,極端沖擊和抗振性,緊湊的尺寸,長(zhǎng)壽命和有效的調(diào)光.LED也是環(huán)保的,因?yàn)樗鼈儾缓瑹晒鉄襞葜械墓扔泻ξ镔|(zhì).許多LED照明系統(tǒng)像計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣構(gòu)建,包括控制單元,自動(dòng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器/定時(shí)器單元,調(diào)光器和其他通過有線串行接口(如DALI或低速無線接口)相互通信的模塊.此功能需要微控制器(MCU)或?qū)Ｓ?/span>IC芯片組,這些芯片組通常需要外部時(shí)鐘.目前有各種類型的定時(shí)裝置.基于硅MEMS的OSC振蕩器具有高性能,可靠性和靈活性,以及供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì),是許多照明系統(tǒng)的首選解決方案.

MEMS振蕩器性能有益于LED系統(tǒng)

大多數(shù)MCU可以使用晶振(XTAL),內(nèi)置低穩(wěn)定性振蕩器或外部時(shí)鐘作為時(shí)序參考.內(nèi)置振蕩器可節(jié)省空間和成本,但性能非常差,限制了其應(yīng)用.XTAL具有布局限制,必須非常靠近MCU的XTAL輸入,如圖1所示.這可能會(huì)使某些設(shè)計(jì)中的元件放置變得困難.由于振蕩器具有標(biāo)準(zhǔn)CMOS輸出,因此可以驅(qū)動(dòng)更長(zhǎng)的走線,因此在其位置上更靈活.

圖1:XTAL組件放置

缺乏驅(qū)動(dòng)能力是XTAL限制的另一個(gè)例子.XTAL不能用于需要相同參考時(shí)鐘(相位和頻率)的多點(diǎn)應(yīng)用.SiTime MEMS振蕩器提供靈活的輸出驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度選項(xiàng),可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)60pF的容性負(fù)載,因此可以使用單個(gè)器件為3個(gè)或4個(gè)IC提供時(shí)鐘,這不僅可以實(shí)現(xiàn)同步目的,還可以節(jié)省空間和成本.商業(yè)建筑和辦公室中使用的LED照明是其中XO是優(yōu)選的應(yīng)用示例.某些位置的建筑規(guī)范需要至少兩個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器,并為大房間內(nèi)的每個(gè)房間或區(qū)域提供單獨(dú)的開/關(guān)開關(guān)控制,如圖2所示.單個(gè)MEMS振蕩器可為多個(gè)LED控制單元提供參考時(shí)鐘.

圖2:XO為多個(gè)LED控制單元提供同步時(shí)鐘源

LED照明系統(tǒng)不包含玻璃部件,并且非常耐沖擊和振動(dòng).這種優(yōu)勢(shì)不能完全用于基于石英的參考,因?yàn)樗鼈儽旧韺?duì)沖擊和振動(dòng)敏感.基于MEMS振蕩器具有10倍以上的沖擊和振動(dòng)性能,是惡劣機(jī)械環(huán)境的首選.

MEMS振蕩器的另一個(gè)性能優(yōu)勢(shì)是溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性更好.隨著照明裝置從簡(jiǎn)單的電力網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c通信接口相連的復(fù)雜分布式系統(tǒng)(包括電力線通信(PLC)和無線接口,如ZigBee,WPAN和藍(lán)牙等需要穩(wěn)定的低噪聲參考),這一因素變得非常重要時(shí)鐘.石英振蕩器難以在工業(yè)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)于±25PPM的穩(wěn)定性,初始公差較差并且需要額外的測(cè)試以增加成本.圖3a顯示了石英振蕩器在很寬的溫度范圍內(nèi)的缺點(diǎn).MEMS振蕩器,例如來自SiTime的MEMS振蕩器,可以在任何溫度,電源電壓和輸出頻率下輕松提供±10至50PPM的穩(wěn)定性.圖3b顯示了SiTime MEMSXO,可在-40°C至+85°C溫度范圍內(nèi)保證<±10PPM的頻率穩(wěn)定性.SiTime的MEMS振蕩器在-40°C至125°C的汽車溫度范圍內(nèi)具有±25PPM的頻率穩(wěn)定性,可為工業(yè)和汽車照明應(yīng)用以及戶外照明系統(tǒng)提供優(yōu)勢(shì).更好的頻率穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為更好的系統(tǒng)時(shí)序裕度和可靠性.

LED照明系統(tǒng)通常使用DC-DC開關(guān)驅(qū)動(dòng)器,其向電源網(wǎng)絡(luò)注入高水平的噪聲.這種噪聲會(huì)轉(zhuǎn)換為振蕩器時(shí)鐘輸出的抖動(dòng),并可能影響系統(tǒng)的性能,尤其是通信接口.MEMS SiTime晶振使用內(nèi)部穩(wěn)壓器,并且具有比石英振蕩器低得多的電源噪聲靈敏度.

圖3a和3b:石英穩(wěn)定性與MEMS穩(wěn)定性(注意圖3b中的刻度:±5PPM)

硅MEMS振蕩器具有可編程架構(gòu),與石英振蕩器相比具有出色的靈活性.可以對(duì)輸出頻率,電源電壓和許多其他功能進(jìn)行編程,從而簡(jiǎn)化庫存并縮短交付周期.某些MEMS振蕩器的輸出驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度選項(xiàng)既可用于提高驅(qū)動(dòng)能力,也可通過減慢邊沿來降低EMI.另一個(gè)可用于降低EMI的選項(xiàng)是擴(kuò)頻,它可以分配載波的能量和諧波.頻帶.

MEMS技術(shù)以更低的成本和更短的交付周期提供更好的可靠性

憑借LED照明的所有優(yōu)勢(shì),其高昂的價(jià)格仍然是最受關(guān)注的問題.在總成本計(jì)算中,LED照明的長(zhǎng)使用壽命有助于抵消較高的初始成本,但為此設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的可靠性非常重要.SiTimeMEMS振蕩器在20年內(nèi)提供小于3.5ppm的老化,這是LED照明系統(tǒng)的平均預(yù)期壽命.基于石英和MEMS的振蕩器之間的成本和可靠性存在差異.MEMS硅晶振通常比石英便宜,彈性高達(dá)40倍.

LED照明具有許多優(yōu)點(diǎn),正在迅速取代傳統(tǒng)照明解決方案.LED技術(shù)已達(dá)到批量生產(chǎn)有利可圖的關(guān)鍵點(diǎn),從而推動(dòng)了更高的產(chǎn)量和更低的成本.與硅MEMS晶振一樣,LED照明是一種迅速取代傳統(tǒng)技術(shù)的新技術(shù).MEMS定時(shí)裝置和LED都是半導(dǎo)體裝置.兩者都具有出色的沖擊和振動(dòng)性能以及以前業(yè)內(nèi)無法提供的其他功能.照明設(shè)計(jì)師不再需要接受并解決基于晶體的定時(shí)的許多固有限制.基于新MEMS技術(shù)的參考時(shí)鐘提供低成本解決方案,具有解決石英限制的靈活性.MEMS振蕩器提供以下功能.

•1至220MHz之間的任何頻率

•低EMI輸出選項(xiàng),擴(kuò)頻和輸出邊沿速率控制

•溫度非常穩(wěn)定,長(zhǎng)期老化

•出色的沖擊和振動(dòng)性能

•小尺寸

SiTime可編程振蕩器具有更高的性能,可靠性和靈活性,可為LED照明應(yīng)用提供有價(jià)值的參考時(shí)鐘替代方案.選擇振蕩器時(shí),可用性幾乎與性能和靈活性同等重要.許多供應(yīng)商提供許多不同的振蕩器;但是,由于每個(gè)石英振蕩器配置必須單獨(dú)制造,因此通常有不到5％的庫存.相反,SiTime硅振蕩器隨時(shí)可用并按需交付.SiTime使用批量生產(chǎn)和半導(dǎo)體行業(yè)流程.此外,SiTime能夠在庫存中保存庫存并完成空白包裝形式.因此,樣品可以在幾分鐘內(nèi)輕松配置為任何頻率,電壓,PPM或封裝(在器件范圍內(nèi)).用于生產(chǎn)的定制產(chǎn)品將在兩到四周內(nèi)交付.

SiTime亦可被稱之為STM晶振,是世界知名的硅MEMS振蕩器研發(fā)制造者,除了為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品之外,SiTime公司還為智能手機(jī),汽車,基礎(chǔ)設(shè)備,物聯(lián)網(wǎng),消費(fèi)電子,工業(yè)產(chǎn)業(yè)等上百種行業(yè)用戶提供合理的解決方案.如需SiTime可編程晶體振蕩器更詳細(xì)的資料,或者產(chǎn)品相關(guān)的信息,請(qǐng)聯(lián)系金洛鑫電子0755-27837162.