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效率高达95%的5W MR16 LED灯驱动解决方案

发布时间:2017-03-07 06:34:56  来源:大电流电感厂家   查看:

卤素MR16灯(MR16代表灯的杯口径为50mm)广泛应用于专业仓储和室内装饰照明。常用的卤素MR16灯的功耗在10-50W之间,输出光通量为150-800lm(流明),等效的发光效率为15lm/W(流明/瓦)。卤素灯的典型寿命为2,000小时。此外,卤素灯的灯丝应避免出现大幅度的震动,以免灯泡过早失效。

LED技术提供了一个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(一个芯片,4×4mm封装)和10W高亮度LED(4个芯片,7×7mm电感器生产封装)的典型发光效率为45lm/W(@1,000mA/Tj=120℃)。在实际应用中,5电感器电压W LED可输出155lm(@1,000mA/Tj=120℃),10W LED输出345lm(@700mA/Tj=120℃)。可以看出,当输出光通量相同时,LED灯的功耗仅为卤素灯的50%。此外 ,当LED工作结温不超过120℃时,LED工作50,000个小时后仍保持90%的输出光通量。


作为卤素灯低压照明的一种替代技术,LED照明日益风行。与卤素灯泡不同的是,LED没有效率低、可靠性差以及使用寿命短问题的困扰。本文描述了一种在直流照明系统中驱动大功率LED的新方法,这种解决方案能提供95%的效率、更长的使用寿命,并能承受更高的电气和机械冲击。


在MR16灯的参考设计中电感厂家,立锜选用LedEngin公司的5W LED来演示RT8450高达1A的电流驱动能力。在大部分MR16的应用中,输入电压为交流12V±10%。

效率高达95%的5W MR16 LED灯驱动解决方案
RT8450被专门设计用在MR16 LED灯的驱动应用中,采用了非常小的TDFN封装。RT8450具有4.5~40V输入电压范围,这使得采用RT8450的驱动电路能提供很宽的驱动电流范围。此外,RT8450的工作温度高达125℃,可以在MR16灯具内的高温环境中安全地工作。其1MHz的开关频率使驱差模电感器动电路可以采用小尺寸的电感和电容,这样便可以将驱动电路放置在MR16灯具中。


5W的高亮度LED需要1A的驱动电流,因此降压型LED驱动电路被设计成可以提供1A的直流输出电流。这里采用滞环电流控制方法来控制降压电感电流(即LED电流)。RT8450所采用的滞环电流控制方法使驱动电路非常简单,且具有很高的鲁棒性,从而保证7%的LED电流精度。

效率高达95%的5W MR16 LED灯驱动解决方案
图2:信道一为交流输入电流,通道二为直流输出电流。


为保证5W LED在整个交流电源线频率周期内正常工作,在整流桥输出端并联了滤波电容来限制输出电压的波纹。该电容的电容值不小于200uF,可以选用220uF/25V的钽电容或电解电容。

效率高达95%的5W MR16 LED灯驱动解决方案
图3:通道二为输出电流纹波。


为保证足够高的输出电流精度,电感电流的最大变化率di/dt要小于0.4A/us。在图1中,电感上的最大电压为VLMAX,电感值可通过下式计算得到:

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若VAC_IN=12V、δ=10%、VO=3.6,则电感值大于37uH,其标准值为39uH。这里,δ为输入交流电压的允许波动百分比、VO为LED正向电压。实际测试波形如图2至图5所示,这里的输出电流纹波百分比为10%。

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图4:信道一为MOSFET栅级驱动包络波形,通道二为MOSFET漏极到源极压差的包络波形。


RT8450被专门设计用在MR16 LED灯的驱动应用中,采用了非常小的6引脚TDFN封装。RT8450具有4.5~28V输入电压范围,能驱动具有成本效益的外部MOSFET,这使得采用RT8450的驱动电路能提供很宽的驱动电流范围。此外,RT8450的工作温度高达125℃模压电感,可以在MR16灯具内的高温环境中安全地工作。虽然RT8450可以控制的输出功率达到25W,甚至更高,但其2MHz的开关频率使驱动电路可以采用小尺寸的电感和电容,这样便可以将驱动电路放置在MR16灯具中。

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