摘要
　　LED 的M16/AR111 射燈作為替換型燈具，其驅(qū)動電源設(shè)計除了要滿足高效、可靠、經(jīng)濟的要求外，還要兼容原有MR16/AR111 鹵素?zé)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>供電架構(gòu)中的電子變壓器。本文首先從電子變壓器的工作機理出發(fā)，闡述了電子變壓器兼容性問題的由來，并結(jié)合TI 公司的新一代MR16/AR111 LED 射燈專用驅(qū)動芯片TPS92560，給出了驅(qū)動電源的設(shè)計注意事項，最后給出樣機的實驗數(shù)據(jù)。
　　1. 引言
　　MR16/AR111 射燈由于可自由變換照射角度且體積小巧，既可作為整體照明起主導(dǎo)作用，又可作為局部照明用來制造效果和點綴氣氛。故在商業(yè)照明和家居照明中得到了廣泛的使用。LED 的MR16/AR111 射燈與原先的鹵素?zé)粝啾龋哂泄?jié)能、壽命長、顏色豐富、發(fā)熱量低等優(yōu)點，近年來成為LED 燈泡替換工程的熱點。作為一種替換性燈泡，必須要兼容原有鹵素?zé)艄╇娂軜?gòu)中的電子變壓器。而市面上的電子變壓器品牌型號又極其繁多，這就要求一個出色的MR16/AR11 LED 射燈驅(qū)動電源方案必須能夠完美兼容足夠多品牌型號的電子變壓器。
　　2. 電子變壓器原理與LED 驅(qū)動電源拓撲架構(gòu)分析
　　電子變壓器是一種小型的變頻器，可以把市電的110V 或220V 交流電壓變換成12V 交流電壓。具有體積小、重量輕、價格低等優(yōu)點。圖1 是某型電子變壓器的電路圖。二極管D1~D4 構(gòu)成了整流橋，把市電變成直流電，三極管Q1、Q2 與電容C2、C3 組成了半橋式變換器，耦合繞組T1、T2、T3 為自激驅(qū)動變壓器。電阻R1、電容C1 和雙向觸發(fā)二極管DIAC 構(gòu)成了啟動觸發(fā)電路。AC 正半波時，經(jīng)過R1、C1 的延時，Q2 導(dǎo)通。電流由C2、C3 的中點經(jīng)過繞組T4、T3、Q2 形成回路。此時T3 繞組上感應(yīng)左負右正電壓，T1 繞組感應(yīng)上正下負電壓，T2 繞組感應(yīng)上負下正電壓。這給Q1 的開通與Q2 的關(guān)斷創(chuàng)造條件。當(dāng)Q1 開通后，電流由Q1 經(jīng)過T3、T4 流到C2 與C3 的中點。Q1、Q2 的開關(guān)頻率即為電子變壓器的工作頻率。AC 負半波期間線路的工作原理類似。當(dāng)電子變壓器負載是鹵素?zé)魰r，鹵素?zé)羰且环N純阻性負載，自激驅(qū)動變壓器繞組有足夠的勵磁電流流過，可以保證Q1、Q2 能夠正常地開關(guān)動作。
　　
　　目前市面上常見MR16/AR111 LED 驅(qū)動電源是降壓Buck 架構(gòu)的（圖2）。由于電子變壓器的輸出是一個工頻交流脈絡(luò)電壓，為了保證輸出端LED 電流連續(xù)，Buck 驅(qū)動電路的整流橋后通常會放一顆大容量的儲能電解電容。這就使得作為負載的LED 燈泡只在工頻周期內(nèi)極短的時間內(nèi)從變壓器取電流，而大部分時間是不從電子變壓器取電流的。這樣對前級的電子變壓器而言，保證其內(nèi)部自激振蕩線路正常工作所需的最小電流在變壓器工頻周期的大部分時間是不能滿足的。我們稱電子變壓器的這種工作狀態(tài)為不穩(wěn)定狀態(tài)，輸出LED 燈的閃爍現(xiàn)象與變壓器此工作模態(tài)有很大關(guān)系。
　　既然降壓拓撲架構(gòu)的電容性輸入特性會引起電子變壓器的不穩(wěn)定工作，我們希望一個好的MR16 LED 燈泡應(yīng)該像鹵素?zé)粢粯樱憩F(xiàn)出一個純阻性的負載特性，讓電子變壓器可以穩(wěn)定連續(xù)工作。圖3 分別是Buck、Boost、Buck-Boost 的輸入電流波形。不難發(fā)現(xiàn)，只有Boost 的輸入電流為連續(xù)的，容易實現(xiàn)接近純阻性的高PF 值。而Buck 與Buck-Boost 的輸入電流在開關(guān)管TOFF 期間都會斷續(xù)，前面分析我們知道，這段時間內(nèi)電子變壓器是停止工作的。