电子变压器驱动LED-MR16射灯电源的问题及其BP1361.docx

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1、电子变压器驱动1.EDMR16射灯电源的问题及其BP1361虹变压器驱动1.ED-MR16射灯电源的问题及其BP1361解决方案概述随着1.ED技术的发展，带来了照明界的一场革命。尤其是IW和3W大功率I-ED技术的成熟和成本的降低，1.ED在E27、GUI0、PAR灯和MRI6等领域广泛应用。然而，在电子变压器驱动的3*1W的1.ED-MR16应用中，也存在一些问题.本文就电子变压器驱动3*1W的1.EDMRI6恒流驱动电源问题进行系统分析，并介绍BP1361构成的B2(Buck-Boost)解决方案。电子变压器在驱动1.ED时的工作问题为了更多了解电子变压器驱动1.ED的YR1.6射灯,这

2、里先介绍电子变压器(以市场上买的飞利浦电子变压器为例的工作原理以及在驱动MR16卤素灯的工作情况。图1为目前市场最为常用的电子变压器的原理图：图1常用电子变压器原理图其工作原理简单可以简述为：上电后，通过R1,R2给C3充电.当Vc3YDb1.+YbeQ2时，Q2导通此时会产生电流IInaRI从M点-T1.T2a-Q2-R6-GND,ImUg1.很快将T2碳化至饱和，使Q2关断。同时在退磁时打开Q1.,产生电流IinaX2从C4-Q1.-R4-T2_a-T1.-51.。之后重更以上工作。也就是说，在电路开启后其工作是依独T2木断的磁化与退磁来维持，通常工作频为25“50KHZ左右.在这里需要说

3、明的是T2的磁化是建立在一定的磁化电流(Imag)的基础上的，在电路的各个参数设计完成后，碳化电流(Imag)的大小正比于输出功率。对于卤素灯通常的功率范围为1050W,输出电压通常为12V盛，其负载等效模型为一纯阴。那对于输出负载变成1.ED的MR16灯杯时，电子变压器的工作状就发生了变化。这主要由两个原因引起。第一、对于1.ED的HR16灯杯通常的功率只有3W,而原先的电子变压潺是按10、50W设计的，也就是说输出功率只有不到原来的1/10,在半桥回路中产生的磁化电流Imag已经不能使T2饱和，使电子变压器工作在不正常状态。第二、图2为目前应用域为广泛的MR16灯杯中由BUCK电路构成的1

4、.ED恒流驱动电源的原理图。从图中可以看出在磁(D1.-D4)之后有个很大的虫解电容CE1.VDb1.+VbeO2后，Q2导通工作,产生破化电流（Imag）使整个半桥电路开始工作，并给1.ED驱动电源中的电解电容CE1.及为1.ED提供能址（如图4-B中的A区）当CE1.中的电压被充至与电子变压器的输出电压相等时，电子变压器中的TI输出绕组中的电流为零，Imaf?也卜降到零，从而使挖个整流桥电路停振（如图4-B的B区）。停振后，RhR2再次给C3充电，之后直重复上面的工作（如图4-A）。通常不同生产厂家的电子变压器的间歇频率也不一样，这主要是R1.,R2及C3的设计值不一样导致.图4-A放大后

5、图4-B放大后图4电子变压器为MR161.ED灯的供电时的工作情况BP1361在直流电压输入和单颗1.ED在MR16中的应用虽然电子变压耦在1.ED-MR16射灯里的工作状态不是很理想，但并不会对其可苑性产生太大的影响，这也是目前1.EKMR16灯杯大盘出货的基础。目前市场上也有很多的针对1.ED-MR16的专用恒流IC,上海晶丰明源半导体BPScmi)推出的BP1361系列就是其中做得较好的一款IC4图5是BP1361的应用原理图。图5BP1361应用原理图从图5中可以看出，其应用电路只有很少的外围元件。除此外，还可以做到很宽的输入电用范用从5V到30V：宽输入电年输出精度达到3%：很高的系

6、统效率,最高达97%：开路/短路/过温保护：P淤I或模拟调光。对于直流电压输入或者电子变压罂驱动单颗1.ED的MRI6灯杯应用中,降压恒流基本可以满足需耍。图6与图7是BP1361在驱动IW及3W的1.ED在降压恒流应用中的输出特性。可以看到在输入电压很宽的范围其恒流精度可以做到2.5%以内.图6aIW1.ED输出电流与输入电压图6bIW1.ED输出电流变化率与输入电压图7a3W1.ED输出电流与输入电图7b3W1.ED输出电流变化率与输入电乐BP1361在3*1.W的1.ED-MR16灯杯里的应用正如本文开头所说的，虽然BUCK电路在单颗1.ED-MR16灯杯中的应用可以做到很好的恒流。但在

7、多颗串联的应用中就成了问题。主要是因为以卜几个原因（结合图1和图2来说明）：1 .在输出功做到3*1W时，恒流电路中的储能避CE1.就需要最大的容ft.比如：3颗1.ED正向电压为3*3.3=9.9Y,电子变压器输出峰值电乐约为（12VTV（整流桥压降）*1.414-15.5V,在100HZ的周期内需要泄波电容CEI给输出提供能量的时间最长约为1.d=8mS,就算Buck电路工作于90%的占空比9.9*1.1=10.9V,忽略采样电压（100mV）.开关管和电感引起的压降，那么在8mS的时间内VCE只有15.5-10.9=4.6V.在输出电流为Iout=350mA时，电容的放电平均电流为1.c

8、d=PoutVinEff=3/12/0.9=28OmA,则CE1.的容员就需要：由此可看出在3*1W的应用中需要一个大于487（UF）的电容才能使BUCk电路正常工作，这么大容量的电容放在体积要求很苛刻的MR16灯杯中是不可能的。2 .另外,市场上很多的电子变压器都带有输出短路保护功能。实验证明,大多数带仃输出短路保护功能的电了变质器，在输出电容（CED加大到500UF左右时，就会被电子变压器误认为输出短路而使电子变压器出现保护不工作由此可说明BUCk电路用于3*1W的1.ED-MR16不是很合适。那有没有一些好的办法，在牺牲一定的恒流精度，也不用这么大的电解电容CE1）来实现驱动3颗IW的1

9、.ED呢？针对这种情况，目前市面上出现的一些方案，比如Cuk方案，如图8。我们以市场上买来的一款CUk作对比测试，数据仅供参考。图8Cuk电路组成的3*IMMRI6灯杯电路这款电路的利用了CUk电路的升降压原理解决了前面提到的需要个很大的傩入电容CE1）的情况。但从市场反应以及在实验室里的测试情况，发现它还是存在一些不足的地方。首先，由TCUk电路对网路中的互感器（图8中的T1.,应用蹂集成技术）要求很高，除了价格比较货外，也不是通用器件。这对于用客户而言不是一件什么好事。其次,从实验室里的测试数据来看。对于3*11,输出电潦为350m时，所测试到的数据也并不是太好。如图9、图10及图11。图

10、9输出电流随输入电压变化曲线图图10输出电流的变化率随输入电压变化曲线图图11系统效率随输入电压变化的曲线图从图9中可以看出，在输入电压为7V以下时，电路基本不工作，且1.ED灯出现闪烁现象.在7Y到17V的区间内输出电流变化有230mA,达到输出电流的65%,图10可以很清楚的看出输出电流的变化率与输入电压的变化关系。另外其系统效率也不是很好，温升比较厉害,如图11。针对CUk电路存在以上的问题，上海晶丰明源半导体(BPSemi)利用BP1361开发出了针对3颗IW串联，性能更为优越的B2(Buck-Boost)方案。图12是其应用原理图。图12B2(BUCk-BOoS1.)原理图从图12中

11、可以看出，由B2构成的3颗IW串联方案，其电路更为简单.只需用很少的外围元件，同之前的BUCk电路中应用的元件基本一样（采用电阻由0.3欧姆换成0.15欧姆，输出并联一个电容）。更玳要的是没有CUk电路里面那个复杂的电感。从实魄室的测限数据来看，B2方案同样也比CUk电路更好性能。如图13、图14及图15。图13输出电流随输入电压变化曲线图图14输出电流的变化率随辘入电压变化曲线图图15系统效率随输入电压变化的曲线图从图13可以看出，BP1361的B2方桌可做到更低的工作电压（图中红线部分，BP1361从4.8V开始工作）。在7Y到17V的区间内输出电流变化为输出电流的58%,比CUk方案低7

12、%,图M为输出电流的变化率与输入电压的变化关系。其系统效率也要比CUk方案好，在7Y时，B2方案为62.5%,CUk方案为52.5%,高10%.通过以上的分析以及实险发现通过降压DC-DC改造的Cuk和B2方案都不是真正意思上的升降压型的恒潦控制，但是我们发现针对于3*1M的1.EDMRI6应用，B2方案很好地满足了大多数客户应用的需要。因为电子变压冠通过整流滤波出来的波形如图16所示VCE,最高电压15.8丫，最低5.6V,平均值11.5V。1.ED-MR16输出电流IOUT最高值380mA,最小值200tn.平均值328mA。这对于1.ED其亮度和寿命主要由输出电流平均值决定的来说，BP1

13、361的B2方案好正是一种性价比极好的解决方案。图16B2方案用电子变压器带动3*1W时的工作波形图16中我们发现VCE的电压最低到5.6V（不同电子变压器VCE值会有差异），这就对町圜i的工作电压的范围就提出了要求，如果工作电压不能到达5.6V或更低，则需要更大的滤波电容（这对灯杯体积提出了更高的要求）.否则1.ED输出电流就会在VCE低丁芯片工作电压时降为零,就可能公出现100IIz的低频闪烁，如图17所示3*IW的1.ED-MR16射灯在输出电压低于驱动芯片工作电压时工作波形。图17输出电压低于.驱动芯片工作电压时工作波形总结1.ED-MR16射灯相比卤素灯具有功耗低、热量小、寿命长和不用处理卤素等优势，1.ED71R16射灯代替卤素射灯将是大势所趋。当然，如何解决1.ED-MR16射灯跟电子变压器兼容等问题将会影响1.EDTRI6射灯的发展。本文介绍了电子变质罂驱动3*1W的1.ED-MR16射灯驱动电源的问题及其解决方案，为1.EDfR1.6兼容电子变压器探索了一种性价比很好的驱动电源的实现方法。