MR11/16 LED驅動設計
在當今低功率LED照明趨勢的解決方案系列的第二部分中，我們列舉了設計師需要參考的各種規範和行業標準，以便瞭解任何既定項目中關於LED驅動減少功耗、功率因數校正和低THD的設計限制。除了相關規範和標準，還需考慮很多其它可能影響設計的因素。包括：
MR11和MR16（MR表示「多面反射鏡」外罩）燈泡通常是鹵素燈，常見類型的額定值有20W、35W和50W。典型的現有鹵素燈設計如圖1所示。
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| 圖 1. 現有的傳統鹵素燈基本結構 |
輸入電壓可以是 DC 12V 或 24V 或直接插入到 120V 或 230V AC 電源。12V或24V電壓也可來自簡單變壓器，後者接受電網AC電壓並輸出12V/24V AC輸入至燈具插座。LED 替代產品需要恆流控制。4W led MR燈相當於20W鹵素燈設計。某些型號具有調光特性，同時調光的目的是為增加可用性。
MR11/16 燈 LED 驅動設計挑戰
MR11/16設計的最大難題在於缺乏燈架、燈泡形狀、功率因數、總諧波失真要求的標準（能源之星要求在>5W時LED照明產品≧0.9，集成燈具≧0.7），同時系統功效低。必須考慮燈的尺寸來設計LED驅動器的小巧空間，因為驅動器必須容納在圖. 2的燈具內。
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| 圖 2. MR 燈的尺寸 |
有兩種印刷電路板外觀形狀。圖. 3所示產品是圓形的，以適應LED模組的背面形狀。圓形直徑應小於 30 毫米，較高的元件位於距中心接頭 5 毫米範圍內。圖. 4所示產品是垂直的；必須小於30 x 20 mm。
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| 圖 3. MR 燈圓形印刷電路板設計 |
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| 圖 4. MR 燈立式印刷電路板設計 |
MR11/16 飛兆半導體公司解決方案
合適的LED驅動器拓撲可以實現最佳成本解決方案。如果輸入電壓為 12V 或 24V DC，可選擇升壓或降壓拓撲結構作為 LED 驅動器 DC-DC 拓撲結構。如果 LED 燈串的總正向電壓高於整流輸入電壓，則使用升壓拓撲結構。否則，使用降壓拓撲結構。DC-DC 功率級效率較高。一般情況下，該功率可高達 90%。然而，鎮流器變壓器效率很差。鎮流器變壓器不是開關模式電源(SMPS)，而是將110V/220Vac轉換為12V/24Vac的變壓器。雖然 DC-DC 功率級效率高，但 AC-DC 變壓器及 DC-DC 拓撲結構的系統總效率較低。
對於 MR LED 燈驅動器，需要解決系統效率低、功率因數校正和總體諧波失真要求，以適合有限的小型印刷電路板空間。目前使用 AC-DC 變壓器加 DC-DC 拓撲結構的解決方案是當前已經安裝的結構： 鹵素燈插座和鎮流器變壓器。這可以節省安裝投資成本，但會犧牲電力效率。這種基礎設施將被更有效的結構所取代。製造商也開始將 AC-DC MR 燈推向市場。
AC-DC MR 燈把 LED 驅動器集成到燈殼體，而不需要鎮流器變壓器。在此結構中，總功率效率可能達到 80% 以上。一般情況下，既將 AC-DC LED 驅動電路板構建到小的燈殼體內，又同時滿足應用場景的功率因數和總體諧波失真要求並非易事。還有一種首選方法，就是不使用壽命時間小於其他半導體元件或無源電氣元件（如電阻、陶瓷電容器和電感器）的電解電容器。AC-DC MR 型 LED 燈的設計是一個新的設計挑戰。
Fairchild建議採用新的LED驅動器來解決AC-DC問題；如圖. 5所示的FL7701。它是「智慧」非隔離PFC降壓LED驅動器解決方案。利用直接AC線路輸入電壓，可能獲得適應MR燈具的較小PCB外形。此LED驅動設備避免了常用於輸入、輸出和IC Vcc電壓的電解電容。省去電解電容可延長產品壽命並減少印刷電路板空間，同時降低材料清單成本。使用幾個外部元件便可滿足功率因數 (PF) 和總體諧波失真要求，同時實現 80% 以上的效率。相對於升壓設計，降壓拓撲結構還具有恆定輸出電流（降低紋波電流）的優勢，因為電感器與輸出串聯放置，即降壓拓撲結構看起來像是 LED 負載的恆定電流源。升壓拓撲結構的輸出電流是不連續的，除非使用輸出電容來過濾紋波電流。波形比較如圖 6 所示。
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| 圖 5. 智慧非隔離式功率因數校正降壓 LED 驅動解決方案 |
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| 圖 6. 降壓和升壓拓撲比較 |
來源：電子工程博客 Fairchild
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