用LED替代低效率的MR16卤素灯
图1所示5W MR16 LED灯驱动器，包括整流桥(D1–D4)、100µF滤波电容(C1和C2)以及buck转换电路。该buck LED转换器由MAX16820、buck电感(L1)、功率MOSFET (Q1)、续流二极管(D5)以及检流电阻(R1)组成。
5W高亮度LED (HB LED)需要1A的驱动电流。Buck LED驱动器设计可提供1A的直流输出电流。驱动器采用滞回控制方案，控制buck电感的电流，提供LED所需的1A电流。MAX16820的滞回控制有助于构建简单、高度可靠的驱动器，并具有5%的LED电流精度。
为了保证5W HB LED在整个电源、频率范围内提供固定的1A电流，应在直流总线上连接滤波电容，以限制直流电源线的电压纹波。总电容至少为200µF，可使用标称值为220µF/25V的钽电容或电解电容，以降低成本。
为了保证足够的输出电流精度，电感电流的最大ΔI/ΔT应低于0.4A/µs。如图1所示，电感的最大压降为VL1MAX，电感L1的大小可由下式计算：
若VAC_IN = 12V，δ = 10%、VO = 3.6V，电感L1应大于37µH。由此，这里L1选则了39µH的标准电感，而δ是所允许的交流输入电压波动百分比，VO是LED的正向导通电压。
该设计利用LedEngin 5W、基于WLED的MR16灯进行了测试，装置如图2所示。图3至图6所示为该设计的测试波形。输入电压为12VAC (标称值)，输出电流纹波约为10%。
图2. LedEngin基于LED的MR16灯有一个独特的散热片，用于向空中散热。基于MAX16820的灯驱动器电路板放置在散热片后面。
图3. 第一个MR16参考设计平台测试的输入交流电流如CH1所示，输出直流电流如CH2所示。
图4. CH2输出电流纹波的细节。
图5. 测试平台中，CH1所示为MOSFET栅极驱动器电压包络，CH2所示为漏-源电压包络。
图6. CH1所示为MOSFET栅极驱动波形，CH2所示为漏-源电压波形。
如图4所示，当采用200µF的直流滤波电容时，直流电源总线的电压纹波为8.5V。基于MAX16820的滞回控制模式具有良好的电源调整率，由于输入总线电压纹波很小，因此减少了输出LED电流的变化。对于5W MR16 LED灯驱动器，测试结果表明交流输入电压的纹波和变化量会超过8.5V，但输出LED电流仍稳定在1A。
图7所示MR16灯驱动器的PCB有两层。顶层和低层放置了所有元件和两个交流输入连接焊盘、两个直流输出连接焊盘(标记为LED+和LED-)。
图7. 在5W MR16 LED灯驱动器的PCB丝网印刷层(顶层和底层)上可以看到直流输出的连接焊盘LED+和LED-。
在HB LED应用中，如果想要在100khr后仍能长期保持90%的流明效率，最好把5W LedEngin LED的结温限制在+120°C以内。作为一个低成本散热方案，散热片可把LED结产生的热量耗散到空气中。5W MR16 LED灯的散热片可耗散5W的LED功率，5W MR16 LED灯驱动器的PCB安装在散热片的背面。
值得注意的是5W MR16 LED灯的独特散热槽设计，与卤素灯中把灯管产生的热量直接辐射到周围空气不同，在基于LED的设计中，热量首先被传导到散热片(如图2中所示)，然后再通过对流方式耗散到空中。
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