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内容描述：	MR16灯属于多面向反射灯的一种，广泛用于商业零售和家居的装饰性照明，由于它通常以卤素灯丝作为光源，故有诸多缺点如低效率、产生较多热量和卤素囊处理等问题.。但当前的LED技术提供了与MR16兼容、高度可靠
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* 所属类别： (不超过20项)	电源产品分类： UPS电源稳压电源 EPS电源变频电源净化电源特种电源发电机组开关电源(AC/DC) 逆变电源(DC/AC) 模块电源(DC/DC) 电源应用分类：通信电源电力电源车载电源军工电源航空航天电源工控电源 PC电源 LED电源电镀电源焊接电源加热电源医疗电源家电电源便携式电源充电机(器) 励磁电源电源配套分类：功率器件防雷浪涌测试仪器电磁兼容电源IC 电池/蓄电池电池检测变压器传感器轴流风机电子元件连接器及端子散热器电解电容 PCB/辅助材料新能源分类：太阳能(光伏发电) 风能发电潮汐发电水利发电燃料电池其他类：其他
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* 内容：	<P>    MR16灯属于多面向反射灯的一种，广泛用于商业零售和家居的装饰性照明，由于它通常以卤素灯丝作为光源，故有诸多缺点如低效率、产生较多热量和卤素囊处理等问题.。但当前的LED技术提供了与MR16兼容、高度可靠、具有高性价比的卤素灯替代方案。例如，安森美<A href="http://www.cps800.com/news/25717.htm" target=_blank><STRONG>半导体</STRONG></A>能驱动3颗串联LED的驱动器CAT4201就为设计MR16 LED灯的工程师提供了一个新的选择。以下将结合MR16灯的特点，介绍用替代MR16卤素灯的高能效MR16 LED灯<A href="http://www.cps800.com/news/2011-9/2011920171648.html" target=_blank><STRONG>驱动器</STRONG></A>解决方案。 </P> <P>    <STRONG>卤素灯与LED的特性</STRONG> </P> <P>    MR16卤素灯凭借其独特的尺寸、可配置性、聚光能力、美观性和实用性，应用于很多零售和消费性应用的创意照明。常见的MR16卤素灯的光通量范围为150流明(lm)至800 lm，光效约为15 lm/W，或15%的发光效率。低效率、产生热量和卤素囊处理问题是这种技术的缺点。另外，典型的卤素灯泡寿命约为2,000小时。还可能由于猛烈的振动导致灯丝断路使灯泡过早损坏。 </P> <P>    相比较，LED具有节能环保的优点，耗电相当低，一般LED的工作电压是2至3.6 V。LED是一种冷发光技术，发热量比普通照明光源低很多；LED完全封装在环氧树脂中，灯体内也没有松动部分，不易损坏，在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达5至10万小时；LED由无毒的材料制成，没有污染。LED目前的不足是价格相对较贵，发热量的处理有一定难度，因此驱动电源是LED灯整体寿命的一个关键要素。 </P> <P>    <STRONG>用LED MR16灯替代低效MR16卤素灯</STRONG> </P> <P>    安森美半导体的CAT4201是一款能驱动3颗串联LED的300 mA LED驱动器，可应用于MR-16 LED灯设计。由于器件经过了优化，因此在外部元件数量和热性能方面都更臻完善。 </P> <P>    <STRONG>· 电路特点</STRONG> </P> <P>    CAT4201采用降压拓扑结构，不要求输入/输出(I/O)电气隔离，输入电压为12 Vac，输出功率为2.7 W；其他规格包括：输出电压为9.1 V，额定输入功率3.4 W，额定平均电流为300 mA，最大平均电流310 mA，最小平均电流295 mA，典型能效为83％。图1是采用CAT4201的MR16灯电路。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110927104628962.jpg" border=0></P> <P align=center>图1：采用CAT4201的MR16灯电路 {$page$}</P> <P>    CAT4201是一款降压型、易于配置的可调光LED驱动器。该器件采用5引脚SOT-23封装；分立元件不到10个(其中大部分是表面贴装元件)，整个<A href="http://www.cps800.com/news/2011-3/201131516462.html" target=_blank><STRONG>电路板</STRONG></A>可小到足以放入MR16灯的灯座内。VBAT、CTRL和SW引脚的额定电压为40 V，所以可以用足够的电压驱动12个LED。RSET引脚决定输出直流电流；CTRL用于调光信号输入。SW是内部MOSFET的输出引脚。 </P> <P>    <STRONG>· 工作原理</STRONG> </P> <P>    该应用电路的工作原理并不复杂，是一个简单的降压转换器。在交流应用情况下，输入经整流桥进行整流。VBAT和GND直接连接至大容量电容C1的两个端点，从而降低了电流纹波。在第一开关相位期间，内部MOSFET随线性上升电流对电感器充电，直到MOSFET关闭；在第二相位期间，MOSFET被关断，而储存在电感器中的电流将通过肖特基二极管(D5)放电，同时电流衰减，直至下一个开关周期。输出电容用来减少LED中的电流纹波。RSET引脚的电压被调节在1.2 V，因此连接至RSET的电阻决定RSET电流。RSET电流与CAT4201的恒流输出大致成正比。 </P> <P>    <STRONG>·电路配置</STRONG> </P> <P>    在电路配置方面，VBAT的额定电压为-0.3至+40 V，因此整流桥上的输入电压高达24 Vac也是安全的。要保持较高输入电压水平就需要一个大容量的C1。大幅波动的经整流的AC电流将在双倍AC线路频率条件下把输出电流拉至零，因此减少了输出电流。220 μF的电容对这个设计已经足够了。对于12 Vac输入，C1额定电压应该是25 V。由于需要较低的正向电压，整流桥选用了MBR0520L表面贴装肖特基二极管。 </P> <P>    输出电容C2建议至少为4.7 μF，以减少输出纹波。较大容量的C2将有效抑制输出纹波，同时可提高几毫安的输出电流。不过，由于其对总能效的贡献微不足道，且人眼无法感知高频波动，没有必要使用大于10 μF的电容。L的值建议为22 μH，以将开关频率设置在约为150 kHz。LED电流范围为0至350 mA，所以800 mA左右的电感有效额定电流就足够了。 </P> <P>    流经整流器的总连续电流始终低于400 mA，即使提供的输出电流为350 mA。因此，对整流器来说0.5 A的连续额定电流就足够了。仔细观察续流二极管D5两端的电压可以发现，尽管有12 Vac输入，也会出现超过20 V的电压尖峰。较高的输入电压(如15 V)进一步加大了二极管的应力，增加了故障风险。所以D5上的额定电压应为30 V或40 V。安森美半导体的肖特基整流器MBR0540可用作D5。 </P> <P>    RSET引脚用来配置输出电流值。RSET电压调节在1.2 V。在RSET和GND之间增加一个电阻可以决定RSET电流，该电流与输出恒压为近似的线性关系： </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110927104723595.jpg" border=0></P> <P>    计算得出，对于300 mA输出，IRSET = 0.12 mA。RSET电阻值应该是10kΩ。较小的RSET电阻可能会增加输出电流，为了稳定运行建议使用至少8.0 kΩ的电阻。如果输入电压足够高(如15 Vac)，可以设置RSET为8.2 kΩ，因此可保证至少350 mA的输出电流。CTRL经R2从LED的阴极获得电压。R2的值并不重要。 {$page$}</P> <P>    <STRONG>性能及特点</STRONG> </P> <P>    从以下图2至图4显示的波形可以了解电路的基本性能及特点。其测试设备包括：Global Specialties 1506 AC隔离型电压可变AC线路电源；Voltech PM1000电源分析仪；泰克TDS754D数字荧光示波器；泰克TCP202电流探头；安捷伦34401A万用表。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110927104748907.jpg" border=0></P> <P align=center>图2：输入电压、输出电流与效率的关系 </P> <P>    在根据图1的电路图配置的电路中，Vin=12 Vac 50Hz。由于AC线路输入，LED电流出现了很轻微的低频(AC频率的两倍，2 × 50HZ)波动。使用较大容量的C1或较高的Vin将进一步平稳与AC相关的纹波电流。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110927104809859.jpg" border=0></P> <P align=center>图3：LED电流波形 </P> <P>    在根据图1的电路图配置的电路中，启动和断电瞬态如图4所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110927104825956.jpg" border=0></P> <P align=center>图4：启动和断电瞬态 {$page$}</P> <P>    <STRONG>设计紧凑</STRONG> </P> <P>    CAT4201驱动器的优势是紧凑的电路和高能效，使得它非常适合替代基于灯丝的灯泡，如射灯应用。这款超小设计可以放进MR16型LED射灯的标准连接器(灯座)空间内，将这些对温度敏感的元件与发热的LED尽量分隔开。 </P> <P>    由于经过了优化，该设计在元件数量和热性能方面都更臻完善。这款设计一般可在镜面部分使用3个1 W LED，还可以做出调整，满足照明系统设计人员的要求。在最终的解决方案中，LED电流及电容器的大小都要有所取舍，以达致最理想的能效、精度、尺寸及元件数量。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110927104842748.jpg" border=0></P> <P align=center>图5：微型LED驱动板可以嵌入灯座内 </P> <P>    <STRONG>总结</STRONG> </P> <P>    该设计中提供了使用CAT4201设计驱动3颗LED的MR-16灯所需的各种要素。CAT4201有助于实现MR-16兼容适配器更小的尺寸和更少的元件。 </P> <P>    减少电容器和电感值，或不使用CTRL电阻有可能进一步降低成本和缩小PCB尺寸。使用小容量电容器会导致平均输出电流的大幅下降，因此不推荐这样做，但适用于亮度较低的(200至250 mA)的应用。选择较小正向电压的高品质LED对实现更大输出电流的设计非常重要。<SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>