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(多图) 为多个LED组成的MR16代替灯减少组件实现紧密的参考设计

2009年07月30日 ?? 收藏0

  引言

  MR16 灯属于多面向反射器灯的一种,通常以卤素灯丝囊作为光源。它们适用于很多零售和消费性应用,借着独特的尺寸、可配置性、聚光能力和美观性,发挥实用性和创意。不过,低效率、热量产生和卤素囊处理问题往往成为了这种技术的缺点。MR16 灯一般采用 12V DC 或 12V AC 通用电磁式变压器工作。

  LED 是一个替代卤素灯的理想选择,因为它具有更高效能及无热辐射。

  这款参考设计可以装设于 MR16 型 LED 射灯的标准连接器空间。它经过了优化,在零件数量以至热性能方面,都更臻完善。这款设计一般可在镜面部分配合 3 个 1W LED 使用,更可以作出调整,满足照明系统设计人员的要求。

采用 ZXLD1350 的 MR16 应用

图 1 采用 ZXLD1350 的 MR16 应用

  描述

  图 2 是利用 ZXLD1350 和 ZXSBMR16T8 实现的 MR16 灯解决方案的系统接线图,表 1 则提供了元件清单。

ZXLD1350 MR16 灯解决方案的系统接线图

图 2 ZXLD1350 MR16 灯解决方案的系统接线图

表1 元件清单

  ZXLD1350 是为 350mA 或以下的 LED 电流驱动应用而设计。这款单片式 NMOSFET 大小适中,提供具有成本效益的芯片尺寸,额定电流为 400mA,在迟滞工作模式下 (电流波形从标称电流设定点约升降 +/-15%)提供足够的裕度。ZXLD1350 的主要特点包括:

  •   高至 380mA 的输出电流
  •   宽阔的输入电压范围:7V 至 30V
  •   内部 30V 400mA NDMOS 开关
  •   高效率 (高于 90%)
  •   高至 1MHz 的开关频率

  ZXSBMR16T8 是一款能够节省空间又具有热效率,并且特别为满足 MR16 应用的关键要求设计的器件。它包含一个全桥和一个续流二极管,以低泄漏的 1A、40V 肖特基二极管来实现标称 12V AC 输入工作。相比于采用一体式设计的标准硅式二极管,这种肖特基桥与嵌入式续流二极管的组合有助于提升系统的效率。参考设计中具备旁路焊接点,可以省略桥式整流器,最终的电灯设计亦适用于纯 DC工作。

  由于 ZXLD1350 采用了迟滞式转换电路拓朴,因此转换效率取决于几项因素 – 输入电压、目标电流和 LED 数量。当中还设有以 Excel 为基础的计算器,用于系统的初始评测和决定零件选择。系统效率和 LED 电流测量皆包含在设计中, ADJ引脚保持浮动,以测量器件中的电流额定值。ADJ引脚的阻抗输入较高 (200K),容易受到其它来源的泄漏电流所影响。任何从这个引脚载下的电流,都会减低输出电流。为了避免出现任何电磁耦合情况,引脚的周遭设有保护线轨。

  从图 2 中的电路原理图可见,只需要使用 0? 电阻器,便可运用跳线连接,实现纯 DC 操作。

  由于系统并没有反极性保护,所以用户要特别小心。

  图 3 为电路布线设计,说明了节省空间和紧凑设计的优点。底层及顶层皆清楚显示,高效器件布置清晰可见。

电路设计

图 3 电路设计

  主要布线设计建议如下:

  •   所有薄器件设于同一边
  •   以星形联结作为接地线轨
  •   以接地环保护 ADJ引脚

  请检查:

  •   把 R1 连接至 ZXLD1350 愈短愈好 (感应线轨);
  •   滤波电容器 C3 应连接至最接近 Vin 引脚的地方;
  •   续流电流路径愈短愈好,以保障系统的精密度和效率。

  电路板顶层和底层图示于图4。

电路板一览

图4 电路板一览

  电路性能

  电路的性能根据两项主要的参数进行评测,包括系统效率和电流精度。

  参考电路的电流设定于 300mA 的标称值,但只须根据以下公式改变感应电阻器 Rsense,电流便可调整至350mA 或下的水平。

Iref = 0.1 / R1 [A]

  当使用 R1 = 0.33Ω--> Iref = 300mA

  表 2 列出了 12V 至 15V DC 供电系统的相关数据,有关测试采用了肖特基二极管桥。最重要的参数包括系统效率及额定 LED 电流 (300mA) 和实际 LED 电流之间的误差。在 DC 环境下,频率介于 150kHz 和 300kHz 之间,视输入电压而定。不论输入电压多少,效率皆高于 87%,误差少于 2%。

表 2 DC 输入电压

DC 输入电压

  表 3 列出了以一个采用 SMD 钽电容器及AC 电磁变压器供电系统的相关数据。系统以节省空间为设计目标,同时避免使用体积更大、可靠性更低的电解电容器。对于体积、可靠性、成本及平均LED电流都有取舍,一般标定 12V AC 的变压器输出电压会变化±10%,三个 LED 的压降约 10V,在图8 可以看到,如电容值少于200 μF ,AC 输入的波形扭歪了。当整流后电压没有被有效地平滑,谷低电压有可能低于 LED 电压,在这情况下,开关电路停止运作, LED 平均电流下降,最后 LED 输出流明也下降。

表3 AC 输入电压

AC 输入电压


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电流驱动? LED? MR16? 电感器?

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