用LED替代低效率的MR16鹵素燈
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圖1所示5W MR16 LED燈驅動(dòng)器，包括整流橋(D1–D4)、100μF濾波電容(C1和C2)以及buck轉換電路。該buck LED轉換器由MAX16820、buck電感(L1)、功率MOSFET (Q1)、續流二極管(D5)以及檢流電阻(R1)組成。
5W高亮度LED (HB LED)需要1A的驅動(dòng)電流。Buck LED驅動(dòng)器設計可提供1A的直流輸出電流。驅動(dòng)器采用滯回控制方案，控制buck電感的電流，提供LED所需的1A電流。MAX16820的滯回控制有助于構建簡(jiǎn)單、高度可靠的驅動(dòng)器，并具有5%的LED電流精度。
為了保證5W HB LED在整個(gè)電源、頻率范圍內提供固定的1A電流，應在直流總線(xiàn)上連接濾波電容，以限制直流電源線(xiàn)的電壓紋波?？傠娙葜辽贋?00μF，可使用標稱(chēng)值為220μF/25V的鉭電容或電解電容，以降低成本。
為了保證足夠的輸出電流精度，電感電流的最大ΔI/ΔT應低于0.4A/μs。如圖1所示，電感的最大壓降為VL1MAX，電感L1的大小可由下式計算：
若VAC_IN = 12V，δ = 10%、VO = 3.6V，電感L1應大于37μH。由此，這里L(fēng)1選則了39μH的標準電感，而δ是所允許的交流輸入電壓波動(dòng)百分比，VO是LED的正向導通電壓。
該設計利用LedEngin 5W、基于WLED的MR16燈進(jìn)行了測試，裝置如圖2所示。圖3至圖6所示為該設計的測試波形。輸入電壓為12VAC (標稱(chēng)值)，輸出電流紋波約為10%。
圖2. LedEngin基于LED的MR16燈有一個(gè)獨特的散熱片，用于向空中散熱?；贛AX16820的燈驅動(dòng)器電路板放置在散熱片后面。
圖3. 第一個(gè)MR16參考設計平臺測試的輸入交流電流如CH1所示，輸出直流電流如CH2所示。
圖4. CH2輸出電流紋波的細節。
圖5. 測試平臺中，CH1所示為MOSFET柵極驅動(dòng)器電壓包絡(luò )，CH2所示為漏-源電壓包絡(luò )。
圖6. CH1所示為MOSFET柵極驅動(dòng)波形，CH2所示為漏-源電壓波形。
如圖4所示，當采用200μF的直流濾波電容時(shí)，直流電源總線(xiàn)的電壓紋波為8.5V?；贛AX16820的滯回控制模式具有良好的電源調整率，由于輸入總線(xiàn)電壓紋波很小，因此減少了輸出LED電流的變化。對于5W MR16 LED燈驅動(dòng)器，測試結果表明交流輸入電壓的紋波和變化量會(huì )超過(guò)8.5V，但輸出LED電流仍穩定在1A。
圖7所示MR16燈驅動(dòng)器的PCB有兩層。頂層和低層放置了所有元件和兩個(gè)交流輸入連接焊盤(pán)、兩個(gè)直流輸出連接焊盤(pán)(標記為L(cháng)ED+和LED-)。
圖7. 在5W MR16 LED燈驅動(dòng)器的PCB絲網(wǎng)印刷層(頂層和底層)上可以看到直流輸出的連接焊盤(pán)LED+和LED-。
在HB LED應用中，如果想要在100khr后仍能長(cháng)期保持90%的流明效率，最好把5W LedEngin LED的結溫限制在+120°C以?xún)?。作為一個(gè)低成本散熱方案，散熱片可把LED結產(chǎn)生的熱量耗散到空氣中。5W MR16 LED燈的散熱片可耗散5W的LED功率，5W MR16 LED燈驅動(dòng)器的PCB安裝在散熱片的背面。
值得注意的是5W MR16 LED燈的獨特散熱槽設計，與鹵素燈中把燈管產(chǎn)生的熱量直接輻射到周?chē)諝獠煌?，在基于LED的設計中，熱量首先被傳導到散熱片(如圖2中所示)，然后再通過(guò)對流方式耗散到空中。
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