效率高達(dá)95%的5W MR16 LED燈驅(qū)動(dòng)解決方案

鹵素MR16燈(MR16代表燈的杯口徑為50mm)廣泛應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)和室內(nèi)裝飾照明。常用的鹵素MR16燈的功耗在10-50W之間，輸出光通量為150-800lm(流明)，等效的發(fā)光效率為15lm/W(流明/瓦)。鹵素?zé)舻牡湫蛪勖鼮?,000小時(shí)。此外，鹵素?zé)舻臒艚z應(yīng)避免出現(xiàn)大幅度的震動(dòng)，以免燈泡過(guò)早失效。

LED技術(shù)提供了一個(gè)更具有成本效益的替代方案。比如，LedEngin公司的最新5W高亮度LED(一個(gè)芯片，4×4mm封裝)和10W高亮度LED(4個(gè)芯片，7×7mm封裝)的典型發(fā)光效率為45lm/W(@1,000mA/Tj＝120℃)。在實(shí)際應(yīng)用中，5W LED可輸出155lm(@1,000mA/Tj＝120℃)，10W LED輸出345lm(@700mA/Tj=120℃)?？梢钥闯?，當(dāng)輸出光通量相同時(shí)，LED燈的功耗僅為鹵素?zé)舻?0%。此外 ，當(dāng)LED工作結(jié)溫不超過(guò)120℃時(shí)，LED工作50,000個(gè)小時(shí)后仍保持90%的輸出光通量。

作為鹵素?zé)舻蛪赫彰鞯囊环N替代技術(shù)，LED照明日益風(fēng)行。與鹵素?zé)襞莶煌氖?，LED沒(méi)有效率低、可靠性差以及使用壽命短問(wèn)題的困擾。本文描述了一種在直流照明系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)大功率LED的新方法，這種解決方案能提供95%的效率、更長(zhǎng)的使用壽命，并能承受更高的電氣和機(jī)械沖擊。

在MR16燈的參考設(shè)計(jì)中，立锜選用LedEngin公司的5W LED來(lái)演示RT8450高達(dá)1A的電流驅(qū)動(dòng)能力。在大部分MR16的應(yīng)用中，輸入電壓為交流12V±10%。

RT8450被專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用在MR16 LED燈的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，采用了非常小的TDFN封裝。RT8450具有4.5~40V輸入電壓范圍，這使得采用RT8450的驅(qū)動(dòng)電路能提供很寬的驅(qū)動(dòng)電流范圍。此外，RT8450的工作溫度高達(dá)125℃，可以在MR16燈具內(nèi)的高溫環(huán)境中安全地工作。其1MHz的開(kāi)關(guān)頻率使驅(qū)動(dòng)電路可以采用小尺寸的電感和電容，這樣便可以將驅(qū)動(dòng)電路放置在MR16燈具中。

5W的高亮度LED需要1A的驅(qū)動(dòng)電流，因此降壓型LED驅(qū)動(dòng)電路被設(shè)計(jì)成可以提供1A的直流輸出電流。這里采用滯環(huán)電流控制方法來(lái)控制降壓電感電流(即LED電流)。RT8450所采用的滯環(huán)電流控制方法使驅(qū)動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單，且具有很高的魯棒性，從而保證7%的LED電流精度。

圖2：信道一為交流輸入電流，通道二為直流輸出電流。

為保證5W LED在整個(gè)交流電源線(xiàn)頻率周期內(nèi)正常工作，在整流橋輸出端并聯(lián)了濾波電容來(lái)限制輸出電壓的波紋。該電容的電容值不小于200uF，可以選用220uF/25V的鉭電容或電解電容。

圖3：通道二為輸出電流紋波。[!--empirenews.page--]

為保證足夠高的輸出電流精度，電感電流的最大變化率di/dt要小于0.4A/us。在圖1中，電感上的最大電壓為VLMAX，電感值可通過(guò)下式計(jì)算得到：

若VAC_IN=12V、δ=10%、VO=3.6，則電感值大于37uH，其標(biāo)準(zhǔn)值為39uH。這里，δ為輸入交流電壓的允許波動(dòng)百分比、VO為L(zhǎng)ED正向電壓。實(shí)際測(cè)試波形如圖2至圖5所示，這里的輸出電流紋波百分比為10%。

圖4：信道一為MOSFET柵級(jí)驅(qū)動(dòng)包絡(luò)波形，通道二為MOSFET漏極到源極壓差的包絡(luò)波形。

RT8450被專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用在MR16 LED燈的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，采用了非常小的6引腳TDFN封裝。RT8450具有4.5~28V輸入電壓范圍，能驅(qū)動(dòng)具有成本效益的外部MOSFET，這使得采用RT8450的驅(qū)動(dòng)電路能提供很寬的驅(qū)動(dòng)電流范圍。此外，RT8450的工作溫度高達(dá)125℃，可以在MR16燈具內(nèi)的高溫環(huán)境中安全地工作。雖然RT8450可以控制的輸出功率達(dá)到25W，甚至更高，但其2MHz的開(kāi)關(guān)頻率使驅(qū)動(dòng)電路可以采用小尺寸的電感和電容，這樣便可以將驅(qū)動(dòng)電路放置在MR16燈具中。