MR11/16 LED非隔离PFC降压驱动方案

MR11/16灯是一种典型的卤素灯，其普通型的额定功率为20W、35W和50W。输入电压可以是DC 12V或24V，或者直接插接到120V或230V AC市电电源。12V或24V电压可以来自一个简单变压器，该变压器使用主电源AC电压并输出12 V/24V AC作为灯座输入。LED替代产品需要作为一个恒流源来控制。

如果输入电压是12V或24V DC，LED驱动器DC-DC拓扑可以选用升压或降压拓扑。如果LED总的灯串正向电压高于整流后输入电压，则使用升压拓扑，否则就使用降压拓扑。DC- DC功率级效率很高，通常可以高达90%。然而，镇流变压器效率很差。镇流变压器并非开关模式电源，仅仅只是将110V/220Vac转换为12V /24Vac的变压器。虽然DC-DC功率级的效率高，但AC-DC变压器+DC-DC拓扑的总系统效率却较低。
 
AC-DC MR灯把LED驱动器集成在灯罩内，而无需镇流变压器。在此结构中，总功率效率有可能超过80%。通常，在小型灯罩内组建一个AC-DC LED驱动板并同时满足PF和THD要求是不容易的。首选不使用电解电容器，因其使用寿命短于其它半导体器件或无源电子元件，比如电阻、陶瓷电容和电感。 AC-DC MR型LED灯的设计是一种新的设计挑战。


飞兆半导体提出一个新的LED驱动器件来解决AC-DC问题，如图1所示的FL7701。它是一个智能型非隔离PFC降压LED驱动器解决方案。直接使用AC线路输入电压，有可能实现可用于MR灯罩的小型PCB尺寸。此LED驱动器设计省去了所有的电解电容器：通常用于输入、输出和IC Vcc电压。省去电解电容器，可以延长产品寿命，并减少PCB空间，同时降低BOM成本。通过仅使用少量外部元件，可以满足PF和THD要求，同时实现超 过80%的高效率。相对于升压设计，降压拓扑还具有连续输出电流(减少纹波电流)的优势，因为电感与输出串联，对于LED负载，降压拓扑看起来像恒流源。 升压拓扑的输出电流是不连续的，除非使用输出电容器来过滤纹波电流，波形比较如图1所示。
 
对于MR LED灯驱动器设计人员，需要在有限的小型PCB空间内提高系统效率和满足PFC及THD需求。当前使用AC-DC变压器+ DC-DC拓扑的解决方案是采用当前已安装的基础设施：卤素灯插座和镇流变压器。可以节省安装投资成本，但牺牲了电气效率。此基础设施趋于被更有效率的结 构替代。制造商正向市场推出AC-DC MR灯。