用于MR16 LED燈的簡單、可配置LED驅動器應用設計

MR16燈屬于多面向反射燈的一種，廣泛用于商業零售和家居的裝飾性照明，由于它通常以鹵素燈絲作為光源，故有諸多缺點如低效率、產生較多熱量和鹵素囊處理等問題.。但當前的LED技術提供了與MR16兼容、高度可靠、具有高性價比的鹵素燈替代方案。例如，安森美半導體能驅動3顆串聯LED的驅動器CAT4201就為設計MR16 LED燈的工程師提供了一個新的選擇。以下將結合MR16燈的特點，介紹用替代MR16鹵素燈的高能效MR16 LED燈驅動器解決方案。

鹵素燈與LED的特性
MR16鹵素燈憑借其獨特的尺寸、可配置性、聚光能力、美觀性和實用性，應用于很多零售和消費性應用的創意照明。常見的MR16鹵素燈的光通量范圍為150流明(lm)至800 lm，光效約為15 lm/W，或15%的發光效率。低效率、產生熱量和鹵素囊處理問題是這種技術的缺點。另外，典型的鹵素燈泡壽命約為2,000小時。還可能由于猛烈的振動導致燈絲斷路使燈泡過早損壞。

相比較，LED具有節能環保的優點，耗電相當低，一般LED的工作電壓是2至3.6 V。LED是一種冷發光技術，發熱量比普通照明光源低很多；LED完全封裝在環氧樹脂中，燈體內也沒有松動部分，不易損壞，在恰當的電流和電壓下，LED的使用壽命可達5至10萬小時；LED由無毒的材料制成，沒有污染。LED目前的不足是價格相對較貴，發熱量的處理有一定難度，因此驅動電源是LED燈整體壽命的一個關鍵要素。

用LED MR16燈替代低效MR16鹵素燈
安森美半導體的CAT4201是一款能驅動3顆串聯LED的300 mA LED驅動器，可應用于MR-16 LED燈設計。由于器件經過了優化，因此在外部元件數量和熱性能方面都更臻完善。

· 電路特點
CAT4201采用降壓拓撲結構，不要求輸入/輸出(I/O)電氣隔離，輸入電壓為12 Vac，輸出功率為2.7 W；其他規格包括：輸出電壓為9.1 V，額定輸入功率3.4 W，額定平均電流為300 mA，最大平均電流310 mA，最小平均電流295 mA，典型能效為83％。圖1是采用CAT4201的MR16燈電路。

圖1：采用CAT4201的MR16燈電路

CAT4201是一款降壓型、易于配置的可調光LED驅動器。該器件采用5引腳SOT-23封裝；分立元件不到10個(其中大部分是表面貼裝元件)，整個電路板可小到足以放入MR16燈的燈座內。VBAT、CTRL和SW引腳的額定電壓為40 V，所以可以用足夠的電壓驅動12個LED。RSET引腳決定輸出直流電流；CTRL用于調光信號輸入。SW是內部MOSFET的輸出引腳。

· 工作原理
該應用電路的工作原理并不復雜，是一個簡單的降壓轉換器。在交流應用情況下，輸入經整流橋進行整流。VBAT和GND直接連接至大容量電容C1的兩個端點，從而降低了電流紋波。在第一開關相位期間，內部MOSFET隨線性上升電流對電感器充電，直到MOSFET關閉；在第二相位期間，MOSFET被關斷，而儲存在電感器中的電流將通過肖特基二極管(D5)放電，同時電流衰減，直至下一個開關周期。輸出電容用來減少LED中的電流紋波。RSET引腳的電壓被調節在1.2 V，因此連接至RSET的電阻決定RSET電流。RSET電流與CAT4201的恒流輸出大致成正比。