随着1W和3W大功率LED技术的成熟和成本的降低，LED在E27、GU10、PAR灯和MR16等领域广泛应用。然而，在电子变压器驱动的LED-MR16应用中，却存在一些问题。本文就电子变压器驱动的LED-MR16恒流驱动电源问题进行系统分析，并介绍国星光电M7-MR16所使用的两级架构电源解决方案。

　　电子变压器在驱动LED时的工作问题

　　为了更多了解电子变压器驱动LED的MR16射灯，这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：

　　其工作原理简单可以简述为：上电后，通过R1,R2给C3充电。当Vc3>VDb1+VbeQ2时，Q2导通。此时会产生电流Imag1从M点→T1→T2_a→Q2→R6→GND。Imag1很快将T2磁化至饱和，使Q2关断。同时在退磁时打开Q1，产生电流Imag2从C4→Q1→R4→T2_a→T1→M点。之后重复以上工作。也就是说，在电路开启后其工作是依靠T2不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，磁化电流（Imag）的大小正比于输出功率。对于卤素灯通常的功率范围为10~50W，输出电压通常为12Vac，其负载等效模型为一纯阻。

　　那对于输出负载变成LED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LED的MR16灯杯通常的功率只有1~3W，而原先的电子变压器是按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为目前应用最为广泛的MR16灯杯中由BUCK电路构成的LED恒流驱动电源的原理图。从图中可以看出在整流桥(D1-D4)之后有一个很大的电解电容CE1（100~220uF）。对于电子变压器来说相当于负载由原来的纯组性负载变成了一个很大的容性负载。

　　第三，在输出功做到3*1W时，恒流电路中的储能电容CE1就需要最大的容量。比如：3颗LED正向电压为3*3.3=9.9V，电子变压器输出峰值电压约为（12V-1V(整流桥压降)）*1.414=15.5V，在100Hz的周期内需要滤波电容CE1给输出提供能量的时间最长约为td=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ΔVCE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Icd=Pout/Vin/Eff=3/12/0.9=280mA。

　　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。

　　第四，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，大多数带有输出短路保护功能的电子变压器，在输出电容(CE1)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。

　　第五，电子变压器输出的电压并不是正弦波，是一个类过零点的三角波形，电子变压器通过整流滤波出来的波形如图3所示VCE，最高电压15.8V，最低5.6V，平均值11.5V。LED-MR16输出电流IOUT最高值380mA，最小值200mA，平均值328mA。

　　图3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），这就对驱动芯片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LED输出电流就会在VCE低于芯片工作电压时降为零，就可能会出现100Hz的低频闪烁或者经由IC的COMP脚外围元件所决定的时间间隔的有规律闪烁。

　　针对以上行业的现状以及闪烁产生的原因分析，国星M7-MR16采用了国际大厂RICHTEK8479方案，此方案为Two-StageTopology(Boost+Buck)架构，并且具有很宽的工作电压4.5Vto36V，可以轻松应对和解决目前闪灯现象，实现稳定的输出电流和光照。图4为此电源的典型应用电路：

　　此电源方案采用2级架构，即先升压后降压架构。从电子变压器输进来的电压经过快恢复整流以后，先把此电压作升压处理，把电压提升到约20V左右的恒定电压，然后通过第二级电路，并以降压恒流方式作降压转换，使输出电流在一定输出电压范围内保持恒定。此方案的电路原理框图如图5所示。

　　由于此IC内置了两个MOS管，使得外围电路变得紧凑而简洁，并且由于此方案采用升压架构，输入端不需采用大容量的电解电容使输入电压稳定，十分适合应用在MR16底座等空间狭小的场合。此电源的产品实物以及尺寸如图6所示。

　　对于电子变压器而言，此负载不再是一个庞大的容性负载，而是类似于卤素灯等的纯阻性负载。由于前级采用升压架构，产生了一个大约20V的Vbus电压，从而使得后面的降压恒流电路轻易的实现很好的恒流效果。

　　LED-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，LED-MR16射灯代替卤素射灯将是大势所趋。当然，如何解决LED-MR16射灯跟电子变压器兼容等问题将会影响LED-MR16射灯的发展。本文介绍了电子变压器驱动的国星光电M7-MR16射灯驱动电源的问题及其解决方案，为国星光电M7-MR16兼容电子变压器探索了一种兼容性很好的驱动电源的实现方法。