為MR16燈提供電流的低頻交流變壓器和電子變壓器的操作存在差異，MR16鹵素?zé)艉蚆R16 LED燈的電流消耗也存在差異。這些對比通常會阻止MR16 LED燈與大多數(shù)電子變壓器配合使用。本文介紹了針對MR16燈優(yōu)化的高亮度（HB）LED驅(qū)動器如何使LED燈與大多數(shù)電子變壓器兼容。

介紹

本文討論了低頻交流變壓器和為MR16燈提供電流的電子變壓器之間的操作差異。它還解釋了MR16鹵素?zé)艉蚆R16 LED燈的電流消耗差異。這些差異很重要，因為電流消耗通常會阻止MR16 LED燈與大多數(shù)電子變壓器配合使用。本文將展示針對MR16燈優(yōu)化的高亮度（HB）LED驅(qū)動器如何使LED燈與大多數(shù)電子變壓器兼容。但是，本文不深入探討LED MR16燈的調(diào)光器和電子變壓器組合的無閃爍操作。

阻性負(fù)載和電子變壓器的重要性

MR16鹵素?zé)敉ǔＳ傻蛪航涣?a target="_blank">電源工作，通常由低頻交流變壓器或高頻電子變壓器產(chǎn)生。在大多數(shù)MR16應(yīng)用中，電力公司提供的高壓交流電通過高頻電子變壓器或低頻磁變壓器轉(zhuǎn)換為低壓交流電。高頻電子變壓器的初級繞組直接連接到 120VAC/230VAC。它使用高開關(guān)頻率來提供應(yīng)用于MR12鹵素?zé)舻牡碗妷海?6VAC）。

低頻交流變壓器體積大、重量大，占用空間大。相比之下，電子變壓器體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計用于為典型功率需求超過20W的阻性負(fù)載供電。當(dāng)電子變壓器由 120VAC/230VAC 供電時，如果輸出上的阻性負(fù)載設(shè)置為小于 20W，則大多數(shù)變壓器將無法工作。

傳統(tǒng)的鹵素MR16燈在正常工作條件下從交流電源消耗超過20W的功率，因此它們與電子變壓器配合使用時運行良好。然而，LED MR16 燈只需要 7W 的功率即可提供與 35W MR16 鹵素?zé)粝嗤墓廨敵觥?/p>

阻性負(fù)載和亮度

MR16鹵素?zé)粲米鞣蔷€性電阻負(fù)載。當(dāng)燈冷時，電阻低，它會吸收高電流，支持電子變壓器的運行。一旦燈亮起，燈絲就會變熱，電阻就會增加。當(dāng)由電子或磁性變壓器供電時，典型的 35W 鹵素?zé)粼?35VAC/120VAC 時將消耗 230W 的功率。由于鹵素?zé)羰亲栊载?fù)載，如果線路電壓從標(biāo)稱值下降，亮度會降低;當(dāng)線路電壓從標(biāo)稱值上升時，亮度會增加。

亮度增加，亮度降低 - 這不是當(dāng)今大多數(shù)應(yīng)用程序所需的一致操作。但是，當(dāng)線路在標(biāo)稱輸入電壓附近變化時，可以保持MR16 LED燈的亮度恒定。但LED MR16燈不是電阻負(fù)載，這是電子變壓器所需要的。因此，需要調(diào)整LED MR16燈的負(fù)載行為，以便它可以吸收提供所需光輸出所需的功率并保持電子變壓器運行。

針對恒流負(fù)載優(yōu)化 LED 燈

MR16 LED燈的驅(qū)動電路可以調(diào)節(jié)，使其從電子變壓器的輸出端吸收恒流負(fù)載。電子變壓器的輸出不能增加電容，因為這會阻止MR16 LED燈充當(dāng)恒流負(fù)載。此外，MR16 LED燈吸收的電流需要以非常快的速度上升到編程電流。具體來說，它需要在3μs或4μs內(nèi)跳轉(zhuǎn)到編程值。如果它比這慢，那么電子變壓器可能會停止開關(guān)。

HB LED驅(qū)動器的新設(shè)計將使大多數(shù)電子變壓器在MR16 LED燈下平穩(wěn)運行。MR16燈吸收的電流通過施加到燈上的RMS電壓進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)電壓較低時，MR16燈會消耗一定的電流。為了保持輸入功率恒定，當(dāng)RMS輸入電壓增加時，該電流將減小。

這款 HB LED 驅(qū)動器集成了一個 0.2Ω、48V MOSFET，適合大多數(shù)應(yīng)用。它可以配置為 6V 至 40V 的 LED 燈串電壓。如果串中的 LED 數(shù)量大于 6，則可以在升壓配置中使用驅(qū)動器。對于少于 6 個 LED，應(yīng)在 SEPIC 配置中使用。在本文中，我們只討論升壓配置。圖1顯示了升壓配置的原理圖。

圖1.MAX16840 HB LED驅(qū)動器在MR16 LED燈升壓配置中的原理圖這種配置提供了與電子變壓器的良好兼容性。

使 LED MR16 燈與電子變壓器兼容

MAX16840采用平均電流模式控制來控制輸入電流。檢流電阻R3上的電壓由REFI引腳上的電壓控制;電阻R3上的平均電壓在每個開關(guān)周期由REFI引腳上的電壓調(diào)節(jié)。開關(guān)頻率在內(nèi)部設(shè)定為 300kHz。R3上的最大電壓鉗位為200mV，因此電流不能超過0.2/R3。橋式整流器在二極管橋D3的引腳2上提供整流輸入電壓。該整流電壓現(xiàn)在由R7和C7取平均值。C7上的直流電壓通過電阻R8轉(zhuǎn)換為電流。由Q2、R10和R19組成的電流鏡電路將在REFI引腳上產(chǎn)生一個吸電流，其中Q2B = V吸收的電流C7/R8.因此，REFI 引腳上的電壓將為 （50μA - VC7/R8） × R4，其中 50μA 是 REFI 引腳上的內(nèi)部電流源。調(diào)整R8和R4的值，使輸入電壓的輸入功率變化在±5%以內(nèi)，而輸入電壓又在標(biāo)稱值的±10%以內(nèi)變化。這種設(shè)計使輸入功率在線路電壓變化±10%時幾乎保持不變。

升壓電感設(shè)置為100μH，以提供低輸入電流紋波，從而提高與電子變壓器的兼容性。在二極管橋引腳3上出現(xiàn)的整流電壓的每個半周期內(nèi)，當(dāng)來自電子變壓器的電壓接近零時，輸入電流將變?yōu)榱?。為了正常工作，重要的是，在電子變壓器的一個開關(guān)周期中，MR16燈吸收的電流上升到REFI引腳上的編程電流值。如果燈吸收的電流遠(yuǎn)低于保持電子變壓器運行所需的電流，則LED燈將開始閃爍。使用此處使用的100μH電感器時，電流需要一些時間才能從零上升。因此，一些電子變壓器可能會停止開關(guān)，然后重新啟動，從而產(chǎn)生閃爍。

為了解決這個問題，該電路設(shè)計具有一個額外的負(fù)載，包括R18、D7、C14、Q4、D8、R17、R11、R13和Q3。該電路向電子變壓器增加5Ω，但整流交流正弦波每半周期僅增加約80μs至90μs，其頻率通常為100Hz/120Hz。一旦電感中的電流上升到足夠高以保持變壓器運行，負(fù)載就會被移除。這種額外負(fù)載消耗的功率很小。

還有另一種方法可以解決這個問題：將升壓電感減小到10μH，在高開關(guān)頻率下工作，并消除額外的負(fù)載。高開關(guān)頻率將導(dǎo)致更高的開關(guān)損耗，但不需要額外的負(fù)載。上述兩種方法均為Maxim Integrated專有。

MAX16840具有EXT引腳，用于在IN引腳上的電壓小于5V時驅(qū)動外部晶體管。內(nèi)部 MOSFET 將處于關(guān)斷狀態(tài)。EXT引腳導(dǎo)通Q5，5Ω負(fù)載加至橋式整流器的輸出端。一旦IN引腳上的電壓超過5V，該負(fù)載將關(guān)斷。當(dāng)電子變壓器使用后沿調(diào)光器運行時，這種方法很有用。對于某些電子變壓器和調(diào)光器組合，當(dāng)調(diào)光器設(shè)置為最小光輸出時，變壓器無法正確切換。當(dāng)交流電源施加到變壓器并將調(diào)光器設(shè)置為最小值時，就會發(fā)生這種情況。MAX5的Q20、R16840和EXT引腳電路通過向電子變壓器增加5Ω負(fù)載來克服這一問題。一旦LED打開并提供照明，該負(fù)載就會被移除，因為IN引腳直接連接到升壓輸出電壓。

展示與電子變壓器的兼容性

此處顯示了由不同電子變壓器供電時 6W 升壓、MR16 LED 燈的性能數(shù)據(jù)。升壓 MR16 在輸出端使用 7 個 LED 進(jìn)行了測試。表1和表2總結(jié)了不同變壓器的性能。

調(diào)光性能（圖 2 至 11）使用 LET75 和路創(chuàng) SELV-303P 調(diào)光器進(jìn)行了測試。?

圖2.由 LET75 供電時的輸入電流，不帶 120VAC 調(diào)光器。

圖3.由 LET75 在 120VAC 下供電時輸入電流，無需調(diào)光器。該波形以40μs時基獲取，清楚地顯示了由Q3和Q4組成的電路增加的額外負(fù)載。該負(fù)載在交流波形的每個半周期的前80μs后被移除。

圖4.由 LET16 在 75VAC 下供電時 MR120 板的輸入電壓波形。

圖5.MR16 板的輸入電壓波形由 LET75 在 120VAC 下供電。

圖6.由 LET75 在 120VAC 下供電時的 LED 電流波形。

圖7.LED 電流波形，由帶有 75VAC 后沿調(diào)光器的 LET120 供電。調(diào)光器設(shè)置為最大光輸出。

圖8.調(diào)光器設(shè)置在靠近調(diào)光器中間時的LED電流波形。

圖9.調(diào)光器設(shè)置在靠近調(diào)光器中間時的輸入電流波形。

圖 10.調(diào)光器設(shè)置為最小光輸出時的 LED 電流波形。

圖 11.調(diào)光器設(shè)置為最小光輸出時的輸入電流波形。

結(jié)論

通過使用針對 MR16 和其他 12VAC 燈優(yōu)化的 HB LED 驅(qū)動器，您可以使 MR16 LED 與電子變壓器兼容。這里演示的LED驅(qū)動器是MAX16840。然而，應(yīng)該注意的是，必須測試每個不同的電子變壓器和調(diào)光器組合的性能。

測試表明，一些后沿調(diào)光器和電子變壓器組合工作令人滿意。三端雙向可控硅調(diào)光器不能與電子變壓器正常工作，因為它們不是為在容性負(fù)載下工作而設(shè)計的。電子變壓器中的EMI濾波器與電子變壓器輸入端的其他電容器相結(jié)合，在使用調(diào)光器運行時會產(chǎn)生振鈴。反過來，當(dāng)電子變壓器的輸出端連接到LED燈時，這種振鈴在當(dāng)前配置中使用MAX16840時會引起閃爍。

審核編輯：郭婷