LED MR16燈替代低效MR16鹵素?zé)舻脑O(shè)計實例
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2013-11-26
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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,，故有諸多缺點如低效率,、產(chǎn)生較多熱量和鹵素囊處理等問題。但當(dāng)前的LED技術(shù)提供了與MR16兼容,、高度可靠,、具有高性價比的鹵素?zé)籼娲桨浮＠�,，安森美半�?dǎo)體能驅(qū)動3顆串聯(lián)LED的驅(qū)動器CAT4201就為設(shè)計MR16 LED燈的工程師提供了一個新的選擇,。以下將結(jié)合MR16燈的特點，介紹用替代MR16鹵素?zé)舻母吣苄R16 LED燈驅(qū)動器解決方案,。
鹵素?zé)襞cLED的特性
MR16鹵素?zé)魬{借其獨特的尺寸,、可配置性、聚光能力,、美觀性和實用性,，CE認證，應(yīng)用于很多零售和消費性應(yīng)用的創(chuàng)意照明。常見的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題是這種技術(shù)的缺點,。另外，典型的鹵素?zé)襞輭勖s為2,，000小時,。還可能由于猛烈的振動導(dǎo)致燈絲斷路使燈泡過早損壞。
相比較,，LED具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點,，耗電相當(dāng)?shù)停话鉒ED的工作電壓是2至3.6V,。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)氧樹脂中,，燈體內(nèi)也沒有松動部分,，不易損壞，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合�,，LED的使用壽命可達5至10萬小時,；LED由無毒的材料制成，沒有污染,。LED目前的不足是價格相對較貴,，發(fā)熱量的處理有一定難度，因此驅(qū)動電源是LED燈整體壽命的一個關(guān)鍵要素,。
用LED MR16燈替代低效MR16鹵素?zé)?/p>
安森美半導(dǎo)體的CAT4201是一款能驅(qū)動3顆串聯(lián)LED的300 mAled驅(qū)動器,，可應(yīng)用于MR-16 led燈設(shè)計。由于器件經(jīng)過了優(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
CAT4201采用降壓拓撲結(jié)構(gòu)，不要求輸入/輸出(I/O)電氣隔離,，輸入電壓為12Vac,，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3.4W,，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)動器,。該器件采用5引腳SOT-23封裝;分立元件不到10個(其中大部分是表面貼裝元件)，整個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12個LED,。RSET引腳決定輸出直流電流;CTRL用于調(diào)光信號輸入,。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,，是一個簡單的降壓轉(zhuǎn)換器,。在交流應(yīng)用情況下,，輸入經(jīng)整流橋進行整流,。VBAT和GND直接連接至大容量電容C1的兩個端點，從而降低了電流紋波,。在第一開關(guān)相位期間,，內(nèi)部MOSFET隨線性上升電流對電感器充電，直到MOSFET關(guān)閉;在第二相位期間,，MOSFET被關(guān)斷,，而儲存在電感器中的電流將通過肖特基二極管(D5)放電，同時電流衰減,，直至下一個開關(guān)周期,。輸出電容用來減少LED中的電流紋波。RSET引腳的電壓被調(diào)節(jié)在1.2V,，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。
·電路配置
在電路配置方面,，VBAT的額定電壓為-0.3至+40 V,，因此整流橋上的輸入電壓高達24 Vac也是安全的。要保持較高輸入電壓水平就需要一個大容量的C1,。大幅波動的經(jīng)整流的AC電流將在雙倍AC線路頻率條件下把輸出電流拉至零,，因此減少了輸出電流。220 μF的電容對這個設(shè)計已經(jīng)足夠了,。對于12 Vac輸入,，C1額定電壓應(yīng)該是25V。由于需要較低的正向電壓,，整流橋選用了MBR0520L表面貼裝肖特基二極管,。
RSET引腳用來配置輸出電流值。RSET電壓調(diào)節(jié)在1.2V,。在RSET和GND之間增加一個電阻可以決定RSET電流,，該電流與輸出恒壓為近似的線性關(guān)系：
計算得出，對于300 mA輸出,，IRSET = 0.12 mA,。RSET電阻值應(yīng)該是10kΩ。較小的RSET電阻可能會增加輸出電流,，為了穩(wěn)定運行建議使用至少8.0 kΩ的電阻,。如果輸入電壓足夠高(如15 Vac)，可以設(shè)置RSET為8.2kΩ,，因此可保證至少350 mA的輸出電流,。CTRL經(jīng)R2從LED的陰極獲得電壓。R2的值并不重要,。
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