用于MR16 LED燈的簡(jiǎn)單、可配置LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用設(shè)計(jì)

MR16燈屬于多面向反射燈的一種，廣泛用于商業(yè)零售和家居的裝飾性照明，由于它通常以鹵素?zé)艚z作為光源，故有諸多缺點(diǎn)如低效率、產(chǎn)生較多熱量和鹵素囊處理等問(wèn)題.。但當(dāng)前的LED技術(shù)提供了與MR16兼容、高度可靠、具有高性?xún)r(jià)比的鹵素?zé)籼娲桨?。例如，安森美半?dǎo)體能驅(qū)動(dòng)3顆串聯(lián)LED的驅(qū)動(dòng)器CAT4201就為設(shè)計(jì)MR16 LED燈的工程師提供了一個(gè)新的選擇。以下將結(jié)合MR16燈的特點(diǎn)，介紹用替代MR16鹵素?zé)舻母吣苄R16 LED燈驅(qū)動(dòng)器解決方案。

鹵素?zé)襞cLED的特性
MR16鹵素?zé)魬{借其獨(dú)特的尺寸、可配置性、聚光能力、美觀(guān)性和實(shí)用性，應(yīng)用于很多零售和消費(fèi)性應(yīng)用的創(chuàng)意照明。常見(jiàn)的MR16鹵素?zé)舻墓馔糠秶鸀?50流明(lm)至800 lm，光效約為15 lm/W，或15%的發(fā)光效率。低效率、產(chǎn)生熱量和鹵素囊處理問(wèn)題是這種技術(shù)的缺點(diǎn)。另外，典型的鹵素?zé)襞輭勖s為2,000小時(shí)。還可能由于猛烈的振動(dòng)導(dǎo)致燈絲斷路使燈泡過(guò)早損壞。

相比較，LED具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，耗電相當(dāng)?shù)?，一般LED的工作電壓是2至3.6 V。LED是一種冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明光源低很多；LED完全封裝在環(huán)氧樹(shù)脂中，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)部分，不易損壞，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢琇ED的使用壽命可達(dá)5至10萬(wàn)小時(shí)；LED由無(wú)毒的材料制成，沒(méi)有污染。LED目前的不足是價(jià)格相對(duì)較貴，發(fā)熱量的處理有一定難度，因此驅(qū)動(dòng)電源是LED燈整體壽命的一個(gè)關(guān)鍵要素。

用LED MR16燈替代低效MR16鹵素?zé)?br />安森美半導(dǎo)體的CAT4201是一款能驅(qū)動(dòng)3顆串聯(lián)LED的300 mA LED驅(qū)動(dòng)器，可應(yīng)用于MR-16 LED燈設(shè)計(jì)。由于器件經(jīng)過(guò)了優(yōu)化，因此在外部元件數(shù)量和熱性能方面都更臻完善。

· 電路特點(diǎn)
CAT4201采用降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不要求輸入/輸出(I/O)電氣隔離，輸入電壓為12 Vac，輸出功率為2.7 W；其他規(guī)格包括：輸出電壓為9.1 V，額定輸入功率3.4 W，額定平均電流為300 mA，最大平均電流310 mA，最小平均電流295 mA，典型能效為83％。圖1是采用CAT4201的MR16燈電路。

圖1：采用CAT4201的MR16燈電路

CAT4201是一款降壓型、易于配置的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器。該器件采用5引腳SOT-23封裝；分立元件不到10個(gè)(其中大部分是表面貼裝元件)，整個(gè)電路板可小到足以放入MR16燈的燈座內(nèi)。VBAT、CTRL和SW引腳的額定電壓為40 V，所以可以用足夠的電壓驅(qū)動(dòng)12個(gè)LED。RSET引腳決定輸出直流電流；CTRL用于調(diào)光信號(hào)輸入。SW是內(nèi)部MOSFET的輸出引腳。

· 工作原理
該應(yīng)用電路的工作原理并不復(fù)雜，是一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓轉(zhuǎn)換器。在交流應(yīng)用情況下，輸入經(jīng)整流橋進(jìn)行整流。VBAT和GND直接連接至大容量電容C1的兩個(gè)端點(diǎn)，從而降低了電流紋波。在第一開(kāi)關(guān)相位期間，內(nèi)部MOSFET隨線(xiàn)性上升電流對(duì)電感器充電，直到MOSFET關(guān)閉；在第二相位期間，MOSFET被關(guān)斷，而儲(chǔ)存在電感器中的電流將通過(guò)肖特基二極管(D5)放電，同時(shí)電流衰減，直至下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。輸出電容用來(lái)減少LED中的電流紋波。RSET引腳的電壓被調(diào)節(jié)在1.2 V，因此連接至RSET的電阻決定RSET電流。RSET電流與CAT4201的恒流輸出大致成正比。