CN109315036B - 用于发光二极管光源的负载控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于电负载(102)的负载控制装置(100)可以在正常模式和突发模式下操作以调整传送到电负载的功率量。该负载控制装置(100)包括控制电路(150)，该控制电路(150)在正常模式下操作以在最大额定电流和最小额定电流之间调节通过负载(102)传导的负载电流(ILOAD)的平均大小。在正常模式期间，控制电路(150)可以在高端操作周期和低端操作周期之间控制负载调节电路(140)的操作周期。控制电路(150)可以在突发模式下操作以将负载电流(ILOAD)的平均大小调节到最小额定电流以下。在突发模式期间，控制电路(150)可以将低端操作周期调整为小于或等于负载调节电路(140)的最小接通时间。

Description

用于发光二极管光源的负载控制装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年6月19日提交的美国临时专利申请No.62/182,110的权益。
背景技术
发光二极管(LED)光源(即，LED光引擎)经常代替传统白炽灯、荧光灯或卤素灯等或作为其替代品使用。LED光源可以包括安装在单个结构上并设置在合适的外壳中的多个发光二极管。与白炽灯、荧光灯和卤素灯相比，LED光源通常更高效并且提供更长的操作寿命。为了恰当地照明，LED驱动器控制装置(即，LED驱动器)必须耦合在交流(AC)源与LED光源之间，以用于调节供应给LED光源的功率。LED驱动器可以将提供给LED光源的电压调节为特定值，将供应给LED光源的电流调节为特定峰电流值，或者可以调节电流和电压二者。
LED光源通常被额定为经由两种不同的控制技术之一来驱动：电流负载(load)控制技术或电压负载控制技术。额定用于电流负载控制技术的LED光源还由额定电流(例如，大约350毫安)来表征，通过LED光源的电流的峰值大小应该被调节到该额定电流以确保LED光源被照亮到适当强度和颜色。相反，额定用于电压负载控制技术的LED光源由额定电压(例如，大约15伏)来表征，LED光源两端的电压应该被调节到该额定电压以确保LED光源的正确操作。通常，额定用于电压负载控制技术的LED光源中的每个LED串包括电流平衡调节元件以确保每个并联支路具有相同的阻抗，以使得在每个并联串中拉引相同的电流。
已知的是可以对LED光源的光输出进行调光。对LED进行调光的不同方法包括脉宽调制(PWM)技术和恒流减少(CCR)技术。对于以电流或电压负载控制模式/技术控制的LED光源，可以使用脉宽调制调光。在脉宽调制调光中，具有变化的占空比的脉冲信号被供应给LED光源。如果使用电流负载控制技术来控制LED光源，则在脉冲信号的占空比的接通(on)时间期间，供应给LED光源的峰值电流保持恒定。然而，随着脉冲信号的占空比变化，供应给LED光源的平均电流也变化，从而使LED光源的光输出的强度变化。如果使用电压负载控制技术来控制LED光源，则在脉冲信号的占空比的接通时间期间供应给LED光源的电压保持恒定以便实现期望的目标电压电平，并且负载电压的占空比变化以调整光输出的强度。恒流减少调光通常仅用在使用电流负载控制技术控制LED光源时。在恒流减少调光中，持续地向LED光源提供电流，然而，提供给LED光源的电流的DC大小变化，因此调整光输出的强度。在2010年7月23日公布的共同转让的美国专利No.8,492,987和2013年3月14日公开的美国专利申请公开No.2013/0063047中更详细地描述了LED驱动器的示例，其均题为“LOADCONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE”，其全部公开内容通过引用并入本文。
使用传统技术对LED光源进行调光可导致人类视觉可感知的光强度的改变。如果在LED光源接近其强度范围的低端(例如，最大强度的5％以下)的同时发生调光，则该问题可能更明显。因此，可能期望用于精细调节LED光源的强度的***、方法和手段。
发明内容
如本文所述，一种用于控制传送给电负载的功率量的负载控制装置能够调整通过电负载传导的负载电流的平均大小。该负载控制装置可以包括负载调节电路，该负载调节电路被配置为控制负载电流的大小以控制传送到电负载的功率量。负载控制装置可以包括由操作周期(period)表征的逆变器电路。负载控制装置还可以包括控制电路，该控制电路耦合到负载调节电路并被配置为调整逆变器电路的接通时间以控制负载电流的平均大小。控制电路可被配置为在正常模式和突发(burst)模式下操作。突发模式可以包括突发模式周期的活动(active)状态周期期间的活动状态和突发模式周期的非活动(inactive)状态周期期间的非活动状态。在正常模式期间，控制电路可被配置为通过保持突发模式周期的活动状态和非活动状态的周期恒定并调整目标负载电流来调节负载电流的平均大小。在突发模式期间，控制电路可被配置为通过调整突发模式周期的活动状态和非活动状态周期的长度来调节负载电流的平均大小。在突发模式期间，控制电路可被配置为通过调整逆变器电路的接通时间直到接通时间小于或等于最小接通时间来调整逆变器电路的操作周期。在正常模式期间，控制电路可被配置为例如作为负载电流的函数在调整的低端操作周期和高端操作周期之间控制逆变器电路的操作周期。
即使控制电路未被配置为在突发模式下操作，控制电路也可被配置为调整逆变器电路的操作周期。当目标负载电流接近或低端转变值以下时，控制电路可以通过调整逆变器电路的接通时间来调整逆变器电路的操作周期。该调整可以进行直到逆变器电路的接通时间小于或等于最小接通时间。当目标负载电流大于或等于低端转变值时，控制电路可以例如作为负载电流的函数在调整的低端操作周期和高端操作周期之间调整逆变器电路的操作周期。
附图说明
图1是用于控制LED光源的强度的发光二极管(LED)驱动器的简化框图。
图2是作为目标强度的函数的图1的LED驱动器的目标负载电流的示例图线。
图3是作为目标强度的函数的图1的LED驱动器的突发占空比的示例图线。
图4是图示当在突发模式下操作时图1的LED驱动器的负载调节电路的操作的示例状态图。
图5是LED驱动器的隔离正激转换器和电流感测电路的简化示意图。
图6是图示正激转换器的储能电感器的磁芯组的示例图。
图7示出图示当LED光源的强度接近高端强度时正激转换器和电流感测电路的操作的示例波形。
图8示出图示当LED光源的强度接近低端强度时正激转换器和电流感测电路的操作的示例波形。
图9示出图示当在突发模式下操作时LED驱动器的正激转换器的操作的示例波形。
图10是图示当负载调节电路在突发模式下操作时的负载电流的示例波形的图。
图11是示出当负载调节电路在突发模式下操作时相对平均光级可如何根据包括在活动状态周期中的逆变器循环的数量而改变的示例图线。
图12是示出当逆变器电路在两个不同的低端频率下操作时由于在活动状态周期中包括一个附加逆变器循环，突发占空比可如何改变的示例图线。
图13是作为目标强度的函数的LED驱动器的操作频率的示例图线。
图14示出图示在突发模式期间LED驱动器的控制电路和逆变器电路的操作的示例图线。
图15是用于在正常模式和突发模式下操作LED驱动器的正激转换器的示例程序的简化流程图。
图16是示例低端周期调整程序的简化流程图。
具体实施方式
图1是用于控制传送到诸如LED光源102(例如，LED光引擎)的电负载的功率量，并因此控制电负载的强度的例如为发光二极管(LED)驱动器100的负载控制装置的简化框图。LED光源102被示出为串联连接的多个LED，但是可以根据具体照明***包括单个LED或者并联连接的多个LED或其合适的组合。LED光源102可以包括一个或多个有机发光二极管(OLED)。LED驱动器100可以包括适于耦合到交流(AC)电源(未示出)的热端子H和中性端子。
LED驱动器100可以包括射频(RFI)滤波器电路110、整流器电路120、升压转换器130、负载调节电路140、控制电路150、电流感测电路160、存储器170、通信电路180和/或电源190。RFI滤波器电路110可以使AC电源上提供的噪声最小化。整流器电路120可以生成整流电压VRECT。
升压转换器130可以接收整流电压VRECT，并在总线电容器CBUS两端生成升压的直流(DC)总线电压VBUS。升压转换器130可以包括用于生成适当的总线电压的任何合适的功率转换器电路，例如反激转换器、单端初级电感转换器(SEPIC)、库克转换器或其它合适的功率转换器电路。升压转换器120可以作为功率因数校正(PFC)电路来操作以将LED驱动器100的功率因数朝着功率因数1调整。
负载调节电路140可以接收总线电压VBUS并控制传送到LED光源102的功率量，例如以在低端(即，最小)强度LLE(例如，大约1-5％)与高端(即，最大)强度LHE(例如，大约100％)之间控制LED光源102的强度。负载调节电路140的示例可以是隔离半桥正激转换器。在2013年7月5日提交的题为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHTSOURCE”的共同转让的美国专利申请No.13/935,799中更详细地描述了包括正激转换器的负载控制装置(例如，LED驱动器100)的示例，其全部公开内容通过引用并入本文。负载调节电路140可以包括例如降压转换器、线性调节器或者用于调整LED光源102的强度的任何合适的LED驱动电路。
控制电路150可以被配置为控制升压转换器130和/或负载调节电路140的操作。控制电路150的示例可以是控制器。控制电路150可以包括例如数字控制器或者任何其它合适的处理装置，例如微控制器、可编程逻辑器件(PLD)、微处理器、专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。控制电路150可以生成总线电压控制信号VBUS-CNTL，其可以被提供给升压转换器130以调整总线电压VBUS的大小。控制电路150可以从升压转换器130接收总线电压反馈控制信号VBUS-FB，其可以指示总线电压VBUS的大小
控制电路150可以生成驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2可以被提供给负载调节电路140以用于调整在LED光源102两端生成的负载电压VLOAD的大小和/或通过LED光源120传导的负载电流ILOAD的大小，例如以将LED光源120的强度控制为目标强度LTRGT。控制电路150可以调整驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的操作频率fOP和/或占空比DCINV(例如，接通时间TON)，以调整负载电压VLOAD和/或负载电流ILOAD的大小。
电流感测电路160可以接收由负载调节电路140生成的感测电压VSENSE。感测电压VSENSE可以指示负载电流ILOAD的大小。电流感测电路160可以从控制电路150接收信号斩波器控制信号VCHOP。电流感测电路160可以生成负载电流反馈信号VI-LOAD，其可以是指示负载电流ILOAD的平均大小IAVE的DC电压。控制电路150可以从电流感测电路160接收负载电流反馈信号VI-LOAD并相应地控制驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。例如，控制电路150可以控制驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2以将负载电流ILOAD的大小调整为目标负载电流ITRGT，因此将LED光源102的强度控制为目标强度LTRGT(例如，使用控制回路)。
负载电流ILOAD可以是通过LED光源120传导的电流。目标负载电流ITRGT可以是控制电路150在理想情况下需要通过LED光源120传导的电流(例如，至少基于负载电流反馈信号VI-LOAD)。控制电路150可被限制为它可以控制通过LED光源120传导的电流的特定粒度级别(例如，由于逆变器循环长度等)，因此控制电路150可能并不总是能够实现目标负载电流ITRGT。例如，图2和图13将通过LED光源传导的电流图示为线性图(至少部分地)并因此图示了目标负载电流ITRGT，因为负载电流ILOAD本身可能实际上不遵循真实的线性路径。此外，LED光源120的非理想反应(例如，负载电流ILOAD中的过冲，例如如图14A所示)可导致负载电流ILOAD偏离目标负载电流ITRGT。在理想情况下，负载电流ILOAD近似等于目标负载电流ITRGT。
控制电路150可以耦合到存储器170。存储器170可以存储LED驱动器100的操作特性(例如，目标强度LTRGT、低端强度LLE、高端强度LHE等)。通信电路180可以耦合到例如有线通信链路或无线通信链路，例如射频(RF)通信链路或红外(IR)通信链路。控制电路150可以被配置为响应于经由通信电路180接收到的数字消息来更新LED光源102的目标强度LTRGT和/或存储在存储器170中的操作特性。LED驱动器100可以可操作以从调光器开关接收用于确定LED光源102的目标强度LTRGT的相位控制信号。电源190可以接收整流电压VRECT并生成直流(DC)电源电压VCC以用于为LED驱动器100的电路供电。
图2是作为目标强度LTRGT的函数的目标负载电流ITRGT的示例图线。例如，由于负载调节电路140和控制电路150的硬件限制，负载电流ILOAD的大小可仅被调节为介于最大额定电流IMAX和最小额定电流IMIN之间的值。因此，可以仅在最大额定电流IMAX和最小额定电流IMIN之间调整目标负载电流ITRGT。当目标强度LTRGT介于高端强度LHE(例如，大约100％)和转变强度LTRAN(例如，大约5％)之间时，控制电路150可以在正常模式下操作负载调节电路140，其中负载电流ILOAD的平均大小IAVE被控制为等于目标负载电流ITRGT。在正常模式下，控制电路150可以例如使用闭环控制响应于负载电流反馈信号VI-LOAD将负载电流ILOAD的平均大小IAVE调整为目标负载电流ITRGT。例如，如图2所示，控制电路150可以在正常模式下在最大额定电流IMAX和最小额定电流IMIN之间调整目标负载电流ITRGT。
图3是作为目标强度LTRGT的函数的突发占空比DCBURST(例如，理想突发占空比DCBURST-IDEAL)的示例图线。当目标强度LTRGT介于高端强度LHE(例如，大约100％)和转变强度LTRAN(例如，大约5％)之间时，控制电路150可被配置为操作负载调节电路140以将突发占空比DCBURST设定为等于最大占空比DCMAX(例如，大约100％)。为了将目标强度LTRGT调整到转变强度LTRAN以下，控制电路150可被配置为在突发模式下操作负载调节电路140以将负载电流ILOAD的平均大小IAVE减小至小于最小额定电流IMIN。例如，为了将目标强度LTRGT调整到转变强度LTRAN以下，控制电路150可被配置为操作负载调节电路140以将突发占空比DCBURST减小至最大占空比DCMAX以下。例如，负载调节电路140可以在最大占空比DCMAX(例如，大约100％)和最小占空比DCMIN(例如，大约20％)之间调整突发占空比DCBURST。在突发模式下，负载电流ILOAD的峰值大小IPK可以等于目标电流ITRGT(例如，最小额定电流IMIN)。例如，负载电流ILOAD的峰值大小IPK可以等于突发模式的活动状态期间的最小额定电流IMIN。
参照图3，突发占空比DCBURST可以指理想突发占空比DCBURST-IDEAL，其可包括整数部分DCBURST_INTEGER和/或分数部分DCBURST_FRACTIONAL。整数部分DCBURST-INTEGER可由包括完整逆变器循环(即，逆变器循环的整数值)的理想突发占空比DCBURST-IDEAL的百分比表征。分数部分DCBURST-FRACTIONAL可由包括逆变器循环的一小部分的理想突发占空比DCBURST-IDEAL的百分比表征。如本文所述，控制电路150(例如，经由负载调节电路140)可被配置为仅根据整数数量(即，根据DCBURST_INTEGER)而不是分数量(即，DCBURST-FRACTIONAL)来调整逆变器循环的数量。因此，图3的示例图线可图示理想曲线，其示出当目标强度LTRGT在转变强度LTRAN以下时从最大占空比DCMAX到最小占空比DCMIN调整理想突发占空比DCBURST-IDEAL。然而，除非不同地限定，否则突发占空比DCBURST可以指理想突发占空比DCBURST-IDEAL的整数部分DCBURST-INTEGER，例如，如果控制电路150未被配置为以分数量操作突发占空比DCBURST的话。
图4是图示突发模式下的负载调节电路140的操作的示例状态图。在突发模式期间，控制电路150可以例如根据突发占空比DCBURST和突发模式周期TBURST(例如，大约4.4毫秒)周期性地将负载调节电路140控制为活动状态和非活动状态。例如，活动状态周期(TACTIVE)可以等于突发占空比(DCBURST)乘以突发模式周期(TBURST)，并且非活动状态周期(TINACTIVE)可以等于1减去突发占空比(DCBURST)再乘以突发模式周期(TBURST)。即，TACTIVE＝DCBURST*TBURST并且TINACTIVE＝(1-DCBURST)*TBURST。
在突发模式的活动状态下，控制电路150可以生成(例如，主动地生成)驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2以例如使用闭环控制调整负载电流ILOAD的大小(例如，峰值大小IPK)。例如，在突发模式的活动状态下，控制电路150可以响应于负载电流反馈信号VI-LOAD生成驱动信号VDRIVE1、VDRIVE2以将负载电流ILOAD的大小调整为等于目标负载电流ITRGT(例如，最小额定电流IMIN)。
在突发模式的非活动状态下，控制电路150可以冻结控制回路并且可以不生成驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2，例如使得负载电流ILOAD的大小下降到大约零安培。在控制回路被冻结(例如，处于非活动状态)的同时，控制电路150可以不响应于负载电流反馈信号VI-LOAD调整操作频率fOP和/或占空比DCINV的值(例如，即使控制电路150当前没有生成驱动信号VDRIVE1、VDRIVE2)。例如，控制电路150可以在冻结控制回路之前(例如，紧接在冻结控制回路之前)将驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的当前占空比DCINV(例如，当前接通时间TON)存储在存储器170中。因此，当控制回路被解冻时(例如，当控制电路150进入活动状态时)，控制电路150可以继续使用来自先前活动状态的操作频率fOP和/或占空比DCINV来生成驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。
控制电路150可以被配置为使用开环控制来调整突发占空比DCBURST。例如，控制电路150可以被配置为例如当目标强度LTRGT在转变强度LTRAN以下时根据目标强度LTRGT来调整突发占空比DCBURST。控制电路150可以被配置为在目标负载电流ITRGT恒定地保持在最小额定电流IMIN(例如，如图2所示)的同时，随着目标强度LTRGT减小到转变强度LTRAN以下(例如，如图3所示)线性地减小突发占空比DCBURST。由于控制电路150根据突发占空比DCBURST和突发模式周期TBURST在活动状态与非活动状态之间变化(例如，如图4的状态图所示)，所以负载电流ILOAD的平均大小IAVE可以是突发占空比DCBURST的函数(例如，IAVE＝DCBURST·IMIN)。在突发模式期间，负载电流ILOAD的峰值大小IPK可以等于最小额定电流IMIN，但是负载电流ILOAD的平均大小IAVE可以小于最小额定电流IMIN。
图5是LED驱动器(例如，图1所示的LED驱动器100)的正激转换器240和电流感测电路260的简化示意图。正激转换器240可以是图1所示的LED驱动器100的负载调节电路140的示例。电流感测电路260可以是图1所示的LED驱动器100的电流感测电路160的示例。
正激转换器240可以包括具有两个场效应晶体管(FET)Q210、Q212的半桥逆变器电路，以用于从总线电压VBUS生成高频逆变器电压VINV。响应于驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2，可使FET Q210、Q212导通和不导通。可以从控制电路150接收驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2可以经由栅极驱动电路214耦合到相应FET Q210、Q212的栅极(例如，其可以包括由ST Microelectronics制造的零件号L6382DTR)。控制电路150可以以恒定操作频率fOP(例如，大约60-65kHz)并因此以恒定操作周期TOP生成逆变器电压VINV。然而，可以在特定操作条件下调整操作频率fOP和/或操作周期TOP。例如，可以随着LED光源202的目标强度LTRGT朝着高端强度LHE调整来调整(例如，增大或减小)操作频率fOP(例如，如图13所示)。例如，可以随着LED光源202的目标强度LTRGT朝着转变强度LTRAN调整来调整(例如，增大或减小)操作频率fOP。控制电路150可以被配置为调整逆变器电压VINV的占空比DCINV以将LED光源202的强度朝着目标强度LTRGT控制。
在正常操作模式下，当LED光源202的目标强度LTRGT介于高端强度LHE与转变强度LTRAN之间时，控制电路150可调整逆变器电压VINV的占空比DCINV以将负载电流ILOAD的大小(例如，平均大小IAVE)朝着目标负载电流ITRGT调整。如先前所提及的，负载电流ILOAD的大小可以在最大额定电流IMAX与最小额定电流IMIN之间变化(例如，如图2所示)。例如，可以基于正激转换器240的半桥逆变器电路的最小接通时间TON-MIN来选择最小额定电流IMIN。最小接通时间TON-MIN的值可被设定为使得可以在正激转换器的硬件限制内维持半桥逆变器电路的接通时间。在最小额定电流IMIN下(例如，在转变强度LTRAN下)，逆变器电压VINV可以由低端操作频率fOP-LE和低端操作周期TOP-LE表征。
当LED光源202的目标强度LTRGT在转变强度LTRAN以下时，控制电路150可以被配置为在突发操作模式下操作正激转换器240。控制电路150可以使用功率(例如，转变功率)和/或电流(例如，转变电流)作为确定何时在突发模式下操作的阈值(例如，代替强度)。在突发操作模式下，控制电路150可以被配置为在活动模式(例如，其中控制电路150主动地生成驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2以将负载电流ILOAD的峰值大小IPK调节为等于最小额定电流IMIN)与非活动模式(例如，其中控制电路150冻结控制回路并且不生成驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2)之间切换正激转换器240，例如如图4的状态图所示。在突发模式下，控制电路150可以根据突发占空比DCBURST和突发模式周期TBURST在活动状态和非活动状态之间改变正激转换器240(例如，如图4所示)，并且根据在转变强度LTRAN以下的目标强度LTRGT来调整突发占空比DCBURST(例如，如图3所示)。在正常模式下和突发模式的活动状态下，正激转换器240可由导通时间TTURN-ON和截止时间TTURN-OFF表征。导通时间TTURN-ON可以是从驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2被驱动直到使相应FET Q210、Q212呈现导通的时间周期。截止时间TTURN-OFF可以是从驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2被驱动直到使相应FET Q210、Q212呈现不导通的时间周期。
逆变器电压VINV通过直流隔离电容器C216(例如，其可以具有大约0.047μF的电容)耦合到变压器220的初级绕组，使得在初级绕组两端生成初级电压VPRI。变压器220可以由匝数比nTURNS(即，N1/N2，可为大约115:29)表征。感测电压VSENSE可以在可与变压器220的初级绕组串联耦合的感测电阻器R222两端生成。FET Q210、Q212和变压器220的初级绕组可以分别由寄生电容CP1、CP2、CP3表征。变压器220的次级绕组可以生成次级电压。次级电压可以耦合到全波二极管整流桥224的AC端子以用于对次级绕组两端生成的次级电压进行整流。整流桥224的正DC端子可以通过输出储能电感器L226(例如，其可以具有大约10mH的电感)耦合到LED光源202，使得可以在输出电容器C228(例如，其可以具有大约3μF的电容)两端生成负载电压VLOAD。
电流感测电路260可以包括用于生成负载电流反馈信号VI-LOAD的平均电路。平均电路可以包括低通滤波器，其包括电容器C230(例如，其可以具有大约0.066μF的电容)和电阻器R232(例如，其可以具有大约3.32kΩ的电阻)。低通滤波器可以经由电阻器R234(例如，其可以具有大约1kΩ的电阻)接收感测电压VSENSE。电流感测电路160可以包括耦合在电阻器R232、R234的连接点与电路公共端之间的晶体管Q236(例如，如图5所示的FET)。晶体管Q236的栅极可以通过电阻器R238(例如，其可以具有大约22kΩ的电阻)耦合到电路公共端。晶体管Q236的栅极可以从控制电路150接收信号斩波器控制信号VCHOP。可在2013年3月15日提交的题为“FORWARD CONVERTER HAVING A PRIMARY-SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT”的共同转让的美国专利申请No.13/834,153中更详细地描述电流感测电路260的示例，其全部公开内容通过引用并入本文。
图6是图示储能电感器(例如，图5所示的正激转换器240的输出储能电感器L226)的磁芯组290的示例图。磁芯组290可以包括两个E芯292A、292B，并且可以包括由TDKCorporation制造的零件号PC40EE16-Z。E芯292A、292B可以包括相应外脚294A、294B和内脚296A、296B。每个内脚296A、296B可由宽度wLEG(例如，大约4mm)表征。第一E芯292A的内脚296A可以包括局部间隙298A(即，磁芯组290局部地间隔开)，使得内脚296A、296B通过间隙距离dGAP(例如，大约0.5mm)间隔开。局部间隙298A可以延伸间隙宽度wGAP(例如，大约2.8mm)，使得局部间隙298A延伸内脚296A的脚宽wLEG的大约70％。在一个或多个实施例中，内脚296A、296B二者可以包括局部间隙。局部间隔开的磁芯组290(例如，如图6所示)可以允许正激转换器240的输出储能电感器L226(例如，图5所示)在低负载条件下(例如，接近低端强度LLE)维持连续电流。
图7示出了图示例如图5所示的正激转换器240和电流感测电路260的正激转换器和电流感测电路的操作的示例波形。例如，当如本文所述在正常模式和突发模式的活动状态下操作时，正激转换器240可以生成图7所示的波形。如图7所示，控制电路(例如，控制电路150)可以在不同的时间将相应驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2驱动高至大约电源电压VCC以使得相应FET Q210、Q212在接通时间TON内导通(即，FET Q210、Q212在不同的时间导通)。当高侧FET Q210导通时，变压器220的初级绕组可以通过电容器C216和感测电阻器R222将初级电流IPRI传导到电路公共端。在使高侧FET Q210导通之后(例如，紧接在使高侧FET Q210导通之后)(在图7中的时间t1)，如图7所示，由于变压器220的寄生电容CP3，初级电流IPRI可以传导短暂的大小较高的电流脉冲。在高侧FET Q210导通的同时，电容器C216可以充电，使得在电容器两端产生大小为总线电压VBUS的大小的大约一半的电压。因此，变压器220的初级绕组两端的初级电压VPRI的大小可以等于总线电压VBUS的大小的大约一半(即，VBUS/2)。当低侧FET Q212导通时，变压器220的初级绕组可在相反方向上传导初级电流IPRI，并且电容器C216可耦合在初级绕组两端，使得初级电压VPRI可具有负极性，大小等于总线电压VBUS的大小的大约一半。
当高侧和低侧FET Q210、Q212中的任一个导通时，由输出电感器L226传导的输出电感器电流IL的大小和LED光源202两端的负载电压VLOAD的大小可以相对于时间增加。在FETQ210、Q212导通的同时(例如，在初始电流尖峰之后)，初级电流IPRI的大小可以相对于时间增加。当FET Q210、Q212不导通时，输出电感器电流IL和负载电压VLOAD的大小可相对于时间减小。例如，如图7所示，输出电感器电流IL可由峰值大小IL-PK和平均大小IL-AVG表征。控制电路150可以增加和/或减少驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON(例如，逆变器电压VINV的占空比DCINV)以相应增大和减小输出电感器电流IL的平均大小IL-AVG，并因此相应增大和减小LED光源202的强度。
当使FET Q210、Q212不导通时，初级电流IPRI的大小可朝着零安培下降(例如，如图7中的时间t2处使高侧FET Q210不导通时所示)。然而，由于变压器的磁化电感LMAG，磁化电流IMAG可以继续流过变压器220的初级绕组。当LED光源102的目标强度LTRGT接近低端强度LLE时，例如由于FET的寄生电容CP1、CP2、变压器220的初级绕组的寄生电容CP3和/或电路的任何其它寄生电容——例如，安装有正激转换器240的印刷电路板的寄生电容，在使FET Q210、Q212中的任一个不导通之后初级电流IPRI的大小可振荡。
初级电流IPRI的实数分量可以指示次级电流ISEC的大小，并因此指示LED光源202的强度。然而，磁化电流IMAG(即，初级电流IPRI的电抗分量)也可以流过检测电阻器R222。例如，如图7所示，磁化电流IMAG可以在高侧FET Q210导通时从负极性改变为正极性，在低侧FETQ210导通时从正极性改变为负极性，并且在初级电压VPRI的大小为零伏时保持恒定。磁化电流IMAG可以具有由以下等式定义的最大大小：
Figure BDA0001555821670000151
其中THC可以是逆变器电压VINV的半循环周期，即，THC＝TOP/2。如图7所示，区域250、252近似相等，使得在初级电压VPRI的大小大于大约零伏的时间周期期间，磁化电流IMAG的大小的平均值为零(例如，如图7所示，在接通时间TON期间)。
电流感测电路260可以在逆变器电压VINV的正循环期间，即，当高侧FET Q210导通时(例如，在接通时间TON期间)确定平均初级电流IPRI。可以由电流感测电路260生成的负载电流反馈信号VI-LOAD可以具有作为当高侧FET Q210导通时初级电流IPRI的平均值的DC大小。由于在高侧FET Q210导通的时间周期期间(例如，在接通时间TON期间)，磁化电流IMAG的大小的平均值近似为零，所以由电流感测电路生成的负载电流反馈信号VI-LOAD指示在接通时间TON期间初级电流IPRI的实数分量(例如，仅实数分量)。
当使高侧FET Q210导通时，控制电路150可将信号斩波器控制信号VCHOP低朝着电路公共端驱动以使电流感测电路260的晶体管Q236在信号斩波器时间TCHOP内不导通。例如，如图7所示，信号斩波器时间TCHOP可以近似等于高侧FET Q210的接通时间TON。电容器C230可以在信号斩波器控制信号VCHOP为低的同时通过电阻器R232、R234从感测电压VSENSE充电，使得负载电流反馈信号VI-LOAD的大小为初级电流IPRI的平均值，并且因此指示在高侧FET Q210导通的时间期间初级电流的实数分量。当高侧FET Q210不导通时，控制电路150将信号斩波器控制信号VCHOP驱动为高以使晶体管Q236导通。因此，由于磁化电流IMAG的影响，控制电路150能够从负载电流反馈信号VI-LOAD的大小精确地确定负载电流ILOAD的平均大小，并且初级电流IPRI关于负载电流反馈信号VI-LOAD的大小的振荡被减小或完全消除。
随着LED光源202的目标强度LTRGT朝着低端强度LLE减小和驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON变小，负载调节电路140的寄生电容(即，FET Q210、Q212的寄生电容CP1、CP2、变压器220的初级绕组的寄生电容CP3、和/或电路的其它寄生电容)可能导致在使FET Q210、Q212不导通之后初级电压VPRI的大小缓慢地朝着零伏减小。
图8示出了例示当目标强度LTRGT接近低端强度LLE时并且当正激转换器240在正常模式和突发模式的活动状态下操作时正激转换器和电流感测电路(例如，正激转换器240和电流感测电路260)的操作的示例波形。例如，如图8所示，初级电压VPRI的大小的逐渐下降可允许变压器220的初级绕组继续传导初级电流IPRI，使得在使FET Q210、Q212不导通之后变压器220可继续向次级绕组传送功率。在驱动控制信号VDRIVE1(例如，和/或驱动控制信号VDRIVE2)的接通时间TON之后，磁化电流IMAG的大小可以继续增加。因此，控制电路150可以将信号斩波器时间TCHOP增加到大于接通时间TON。例如，当LED光源202的目标强度LTRGT接近低端强度LLE时，控制电路150可以将信号斩波器时间TCHOP(例如，在信号斩波器控制信号VCHOP为低期间)增加偏移时间TOS。
图9示出了图示当在突发模式下操作时正激转换器(例如，图5所示的正激转换器240)的操作的示例波形。正激转换器240的逆变器电路可以在活动状态期间(例如，如图9所示，在活动状态周期TACTIVE的长度内)生成逆变器电压VINV，例如使得负载电流ILOAD的大小可被调节为最小额定电流IMIN。在非活动状态期间(例如，在非活动状态周期TINACTIVE内)，可以不生成逆变器电压VINV。活动状态可以按照突发模式周期TBURST(例如，大约4.4毫秒)周期性地开始。活动状态周期TACTIVE和非活动状态周期TINACTIVE可以由取决于突发占空比DCBURST的持续时间表征。例如，TACTIVE＝DCBURST·TBURST并且TINACTIVE＝(1-DCBURST)·TBURST。负载电流ILOAD的平均大小IAVE可以取决于突发占空比DCBURST。例如，负载电流ILOAD的平均大小IAVE可以等于突发占空比DCBURST乘以负载电流ILOAD(例如，IAVE＝DCBURST·ILOAD)，在一个示例中负载电流ILOAD可以是最小负载电流IMIN(例如，IAVE＝DCBURST·IMIN)。
可以控制突发占空比DCBURST以调整负载电流ILOAD的平均大小IAVE。例如，突发模式周期TBURST可以保持恒定并且活动状态周期TACTIVE的长度可以变化以调整占空比DCBURST，该占空比DCBURST又可以改变负载电流ILOAD的平均大小IAVE。例如，活动状态周期TACTIVE可以保持恒定并且突发模式周期TBURST的长度可以变化以调整突发占空比DCBURST，该突发占空比DCBURST又可以改变负载电流ILOAD的平均大小IAVE。因此，随着突发占空比DCBURST增加，负载电流ILOAD的平均大小IAVE可增加，并且随着突发占空比DCBURST减小，负载电流ILOAD的平均大小IAVE可减小。如本文所述，控制电路150可以使用开环控制响应于目标强度LTRGT来调整突发占空比DCBURST。控制电路150可以被配置为使用闭环控制(例如，响应于负载电流反馈信号VI-LOAD)来调整突发占空比DCBURST。
图10是示例波形1000的图，其图示了当负载调节电路(例如，负载调节电路140)在突发模式下操作时——例如，随着光源(例如，LED光源202)的目标强度LTRGT(例如，从低端强度LLE)增加——的负载电流ILOAD。控制电路(例如，图1所示的LED驱动器100的控制电路150和/或控制图5所示的正激转换器240和电流感测电路260的控制电路150)可以通过调整突发占空比DCBURST来调整突发模式周期TBURST的活动状态周期TACTIVE的长度。调整活动状态周期TACTIVE的长度可以调整负载电流ILOAD的平均大小IAVE，并继而调整光源的强度。
负载电流ILOAD的活动状态周期TACTIVE可具有取决于负载调节电路的逆变器电路的逆变器循环的长度(例如，操作周期TOP)的长度。例如，参照图9，活动状态周期TACTIVE可以包括六个逆变器循环，并且因此，可具有等于六个逆变器循环的持续时间的长度。控制电路可以通过调整活动状态周期TACTIVE中的逆变器循环的数量来调整(例如，增大或减小)活动状态周期TACTIVE。因此，控制电路可以按照各自与负载调节电路的逆变器电路的逆变器循环的长度对应的预定时间间隔来调整活动状态周期TACTIVE。例如，对活动状态周期TACTIVE的调整可以按照一步长(step)或多步长来进行(例如，每一步长中的调整量基本上相等)。所述基本上相等的调整量可以等于例如低端操作周期TOP-LE(例如，大约12.8微秒)。因此，活动状态周期TACTIVE可以由一个或多个逆变器循环表征，并且可以通过调整每活动状态周期TACTIVE的逆变器循环的数量来调整。因此，负载电流ILOAD的平均大小IAVE可被调整例如与由于每活动状态周期TACTIVE的逆变器循环的数量的增加或减少而导致的负载电流ILOAD的变化对应的预定量(例如，在图10所示的时间tl开始)。
负载调节电路的一个或多个突发模式周期TBURST可以由包括相同数量的逆变器循环的活动状态周期TACTIVE表征。在图10的示例中，三个突发模式周期TBURST 1002、1004、1006可以由相等的活动状态周期TACTIVE1(例如，具有相同数量的逆变器循环的活动状态周期TACTIVE1)和相等的非活动状态周期TINACTIVE1表征。突发模式周期TBURST 1008的活动状态周期TACTIVE2可以比其它突发模式周期TBURST1002、1004、1006的活动状态周期TACTIVE1大(例如，多了一个逆变器循环)。突发模式周期TBURST 1008的非活动状态周期TINACTIVE2可以比非活动状态周期TINACTIVE1小(例如，少了一个逆变器循环)。换句话说，与突发模式周期TBURST 1002、1004、1006期间的活动状态周期TACTIVE1相比，突发模式周期TBURST 1008期间的活动状态周期TACTIVE2可增加(例如，多了一个逆变器循环)。与突发模式周期TBURST1002、1004、1006期间的非活动状态周期TACTIVE1相比，突发模式周期TBURST 1008期间的非活动状态周期TACTIVE2可减小(例如，少了一个逆变器循环)。较大的活动状态周期TACTIVE2和较小的非活动状态周期TINACTIVE2可导致负载电流ILOAD的较大的占空比和对应较大的平均大小IAVE(例如，如突发模式周期1008期间所示)。负载电流ILOAD的平均大小IAVE的增加量可符合突发模式周期TBURST1008期间的活动状态周期TACTIVE2的附加长度(例如，就逆变器循环而言)。因此，控制电路可以通过调整活动状态周期TACTIVE(例如，按照一个或多个逆变器循环的增量或减量)来调整(例如，增大或减小)负载电流ILOAD的平均大小IAVE。
在较低光强度下(例如，更接近低端强度LLE或者当在突发模式下操作时)，用户的眼睛可能对相对光级的变化更敏感。图11图示了照明负载的相对平均光级可如何根据包括在活动状态周期TACTIVE中的逆变器循环的数量NINV而改变。如本文所述，TACTIVE可被表示为TACTIVE＝NINV·TOP-LE，其中TOP-LE可以表示逆变器电路的低端操作周期。如图11所示，如果控制电路将活动状态周期TACTIVE的长度从四个逆变器循环调整到五个逆变器循环，则相对光级可以改变大约25％。如果控制电路将活动状态周期TACTIVE的长度从五个逆变器循环调整到六个逆变器循环，则相对光级可以改变大约20％。控制电路可被配置为当目标强度LTRGT接近低端强度LLE时以精细粒度调整照明负载的光强度。能够在低端强度范围内精细调节照明负载的光强度的负载控制装置的示例在2016年1月26日公布的共同转让的美国专利No.9,247,608和2016年4月29日提交的美国专利申请No.15/142,876中有更详细的描述，二者均题为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE”，其完整公开整体通过引用并入本文。
当目标强度LTRGT接近光强度范围的低端时，逆变器电路可被控制为以调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ(或者以调整的低端操作周期TOP-LE-ADJ)来操作。应用这种控制的示例效果可以由图12图示。如所示，当逆变器电路以较低的频率fOP-LE1(例如，与较长的低端操作周期TOP-LE1对应)正在操作时，在保持突发操作周期不变的同时将活动状态周期的长度调整一个逆变器循环可导致突发占空比在50％和40％之间变化(因此，导致照明负载的光强度相应地变化)。当逆变器电路以较高的频率fOP-LE2(例如，与较短的低端操作周期TOP-LE2对应)正在操作时，在保持突发操作周期不变的同时将活动状态周期的长度调整一个逆变器循环可导致突发占空比在50％和43％之间变化。换句话说，随着逆变器电路的操作频率增大，控制电路精细调节照明负载的强度的能力可以相应地增加。因此，当控制电路在突发模式下操作时和/或当照明负载的目标强度LTRGT接近其强度范围的低端(例如，接近可为大约5％的低端转变强度LTRAN)时，控制电路可以将逆变器电路的低端操作频率fOP-LE调整为调整的值(例如，较高的值)，使得除了其它目标以外，可以实现照明负载的强度的精细调节。
可以基于逆变器电路的最小接通时间来调整逆变器电路的接近低端强度的操作频率fOP-LE(例如，逆变器电路是否被控制在突发模式下操作)。如本文所述，在突发模式的活动状态期间，控制电路可被配置为调整驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON以使用闭环控制(例如，响应于负载电流反馈信号VI-LOAD)将负载电流ILOAD的峰值大小IPK控制为最小额定电流IMIN。可以选择低端操作频率的值以确保控制电路不将驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON调整到最小接通时间TON-MIN以下。例如，可以通过假设最坏情况下的操作条件和组件公差来计算低端操作频率fOP，并将其存储在LED驱动器中的存储器中。由于LED驱动器可被配置为驱动多个不同的LED光源(例如，由多个不同的制造商制造的)和/或将负载电流ILOAD的大小和负载电压VLOAD的大小调整为多个不同的大小，所以对于许多设备，突发模式的活动状态期间的接通时间TON的值可大于最小接通时间TON-MIN。如果接近低端强度(例如，在突发模式的活动状态期间)的接通时间TON的值太大，则当接近低端强度(例如，在突发模式期间)调整目标强度LTRGT时，用户可能看见LED光源的强度发生阶跃。
因此，当接近低端强度(例如，在突发模式下)操作时，控制电路可被配置为使驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON最小化，直到实现最小接通时间TON-MIN。例如，控制电路可被配置为在维持逆变器电路的占空比恒定的同时周期性地调整低端操作周期TOP-LE(例如，减小低端操作周期TOP-LE或增大低端操作频率fOP-LE)，直到驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON等于或略在最小接通时间TON-MIN以下。控制电路可被配置为将调整的低端操作周期TOP-LE-ADJ和/或调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ存储在存储器中。随后，当目标强度LTRGT接近光强度范围的低端时(例如，在突发模式期间)，调整的低端操作周期TOP-LE-ADJ和/或调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ可以用作低端操作周期TOP-LE和/或低端操作频率fOP-LE。所存储的调整的低端操作周期TOP-LE和/或调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ也可以在正常模式期间使用。例如，在正常模式期间，控制电路可以在调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ和高端操作频率fOP-HE之间调整逆变器电路的操作频率fOP。可以根据调整的操作频率图线1300(例如，如图13所示)作为目标强度LTRGT的函数(例如，作为线性函数)来调整操作频率fOP。
图13是作为目标强度LTRGT的函数的逆变器电路的操作频率fOP的示例图线。如所示，当目标强度LTRGT接近或在低端转变值LTRAN-LOW以下时和/或当目标负载电流接近或在低端转变值ITRAN-LOW以下时，可以从默认低端操作频率朝着调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ(例如，大约58kHz)控制逆变器电路的低端操作频率。低端转变强度LTRAN-LOW可以与本文所描述的低端转变强度LTRAN相同或不相同。例如，低端转变强度LTRAN-LOW可以大于低端转变强度LTRAN。类似地，低端转变电流ITRAN-LOW可以与本文所描述的最小额定电流IMIN相同或不相同。例如，低端转变电流ITRAN-LOW可以大于最小额定电流IMIN。随着朝着高端强度LHE(或最大额定电流IMAX)调整目标强度LTRGT(或目标负载电流ITRGT)，可以调整(例如，线性地减小)逆变器电路的操作频率。当目标强度LTRGT达到高端转变值LTRAN-HIGH时(或者当目标负载电流ITRGT达到高端转变值ITRAN-HIGH时)，操作频率可被调整到高端操作频率fOP-HE(例如，大约32kHz)。目标强度的高端转变值可以小于或等于照明负载的最大强度LHE(例如，100％)。目标负载电流的高端转变值可以小于或等于照明负载的最大额定电流IMAX。
随着在照明负载的高端强度LHE之间控制目标强度LTRGT，可以朝着高端操作频率fOP-HE调整(例如，逐渐减小)逆变器电路的操作频率fOP。可以相应地调整(例如，逐渐增大)逆变器电路的操作周期。可以作为目标强度LTRGT(或目标负载电流ITRGT)的函数来执行操作频率的调整。例如，随着目标强度LTRGT或目标负载电流ITRGT增大，逆变器电路的操作频率可以成比例地(例如，作为目标强度LTRGT或目标负载电流ITRGT的线性函数)减小。一旦目标强度LTRGT或目标负载电流ITRGT达到本文所描述的高端转变值，操作频率就可以达到高端操作频率fOP-HE。高端转变值可为预定的(例如，在***配置期间确定并存储在存储器中)。例如,高端转变值可以对应于照明负载的最大强度(例如，100％)或最大额定电流。另选地，高端转变值可被设定为小于最大强度(例如，到90％)或小于照明负载的最大额定电流。
尽管图13中的示例图线示出当目标强度LTRGT等于或小于低端转变值LTRAN-LOW时，操作频率fOP被调整到并维持在调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ，本公开的范围不仅限于这种实现方式。在某些实施例中，在目标强度LTRGT被调整到低端转变值LTRAN-LOW以下之后，控制电路可被配置为继续调整低端操作频率。例如，控制电路可被配置为即使当目标强度LTRGT被调整到低端转变值LTRAN-LOW以下时，也作为目标强度LTRGT的函数(例如，线性函数)调整低端操作频率。换句话说，控制电路可被配置为只要目标强度LTRGT小于高端转变值LTRAN-HIGH，就作为目标强度LTRGT的函数(例如，线性函数)调整逆变器电路的操作频率。此外，尽管图13中的示例图线示出调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ高于高端操作频率fOP-HE，在一些实施例中可能是相反的。换句话说，在一些实施例中调整的低端操作频率fOP-LE-ADJ可低于高端操作频率fOP-HE，并且控制电路可被配置为随着从低端转变值LTRAN-LOW到高端转变值LTRAN-HIGH调整目标强度LTRGT而增大逆变器电路的操作频率。
图14示出示例图线，其图示了例如在突发模式期间为了使驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON最小化直到实现最小接通时间TON-MIN，LED驱动器的控制电路和逆变器电路(例如，正激转换器240的控制电路150和逆变器电路)的操作。可以响应于经由通信电路(例如，通信电路180)接收的数字消息来调整目标强度LTRGT。在目标强度LTRGT被控制为在转变强度LTRAN以下之后(例如，在图14的时间t1和/或当控制电路开始在突发模式下操作逆变器电路时)，接通时间TON可大于最小接通时间TON-MIN。控制电路可以将低端操作周期TOP-LE(例如，在时间t2)减小预定量ΔΤΟΡ(因此，增大低端操作频率fOP-LE)。控制电路可以在维持逆变器电路的占空比恒定的同时减小低端操作周期TOP-LE。例如，所述预定量ΔΤΟΡ可为大约42纳秒。然后，控制电路可以确定接通时间TON是否小于或等于最小接通时间TON-MIN。在示例中，控制电路可以在检查以确定接通时间TON是否小于或等于最小接通时间TON-MIN之前(例如，在时间t3)等待一等待周期TWAIT(例如，大约十秒)。如果在时间t3处接通时间TON仍大于最小接通时间TON-MIN，则控制电路可以再次将低端操作周期TOP-LE减小预定量ΔΤΟΡ(例如，在时间t3)。如图14所示，在低端操作周期TOP-LE中的这样减小之后，接通时间TON可减小到最小接通时间TON-MIN以下。如本文所描述的，最小接通时间TON-MIN的值可为预定的(例如，在配置期间设定并存储在存储器中)，使得逆变器电路的接通时间可以维持在相关电路的硬件限制内。一旦接通时间TON减小到或在最小接通时间TON-MIN以下，控制电路就可以停止减小低端操作周期TOP-LE。控制电路可以将低端操作周期TOP-LE的最终调整的值(和/或低端操作频率fOP-LE的最终调整的值)存储在存储器中。
图15和图16是可以由负载控制装置的控制电路(例如，图1所示的LED驱动器100的控制电路150和/或图5所示的控制正激转换器240和电流感测电路260的控制电路150)执行的示例过程的简化流程图。图15是例如当在1510处(例如，响应于经由通信电路180接收到的数字消息)调整目标强度LTRGT时可以由控制电路执行的示例目标强度过程1500的简化流程图。在1512，控制电路可以确定是否正接近或在转变强度LTRAN-LOW(或者LTRGT<LTRAN-LOW)以下和/或在突发模式下操作正激转换器。如果控制电路确定并非正在转变强度LTRAN-LOW以下或在突发模式下(例如，而是在正常模式下)操作正激转换器，则控制电路可以在1514处作为目标强度LTRGT的函数确定并设定操作频率fOP(例如，如图13所示)。然后，控制电路可以在1516处作为目标强度LTRGT的函数确定并设定目标负载电流ITRGT(例如，如图2所示)，和/或在目标强度过程1500退出之前在1518设定突发占空比DCBURST等于最大占空比DCMAX(例如，大约100％)(例如，如图3所示)。
如果控制电路确定正在突发模式下操作正激转换器和/或目标强度LTRGT接近或在转变强度LTRAN-LOW(例如，LTRGT<LTRAN-LOW)以下，则控制电路可以在步骤1520将操作频率fOP设定为低端操作频率fOP-LE，并且可以在1522将目标负载电流ITRGT设定为最小值(例如，最小额定电流IMIN)(例如，如图2所示)。然后，控制电路可以在1524(例如，如图3所示使用开环控制)作为目标强度LTRGT的函数确定并设定突发占空比DCBURST(如果控制电路正在突发模式下操作的话)，并且控制电路可以退出目标强度过程1500。
图16是在1610处可以由控制电路(例如，周期性地每十秒)执行的示例低端周期调整过程1600的简化流程图。如果在1612目标强度LTRGT在转变强度LTRAN-LOW以下和/或控制电路正在突发模式下操作，则控制电路可以在1614确定接通时间TON的当前值是否小于或等于最小接通时间TON-MIN(例如，大约500微秒)。如果否，则控制电路可以在1616(例如，在保持逆变器电路的占空比恒定的同时)将低端操作周期TOP-LE减小预定量ΔΤΟΡ，并且在示例低端周期调整过程1600退出之前在1618将低端操作周期TOP-LE的新的值存储在存储器中。控制电路可以继续周期性地执行示例低端周期调整过程1600(例如，每十秒)以在1616将低端操作周期TOP-LE减小预定量ΔΤΟΡ，直到在1614确定接通时间TON小于或等于最小接通时间TON-MIN。
除了提供照明负载的强度的精细调节调整之外，控制电路可以使用低端周期调整过程1600来调整低端操作周期TOP-LE。例如，控制电路可被配置为当目标强度LTRGT在转变强度LTRAN以下时在突发模式下操作，并且按照调整的低端操作频率来调整活动状态周期TACTIVE和/或非活动状态周期TINACTIVE的长度，以便精细调节照明负载的强度。尽管本文的公开在突发模式的背景下描述了低端操作周期调整过程1600，但是即使在控制电路未被配置为在突发模式下操作的情况下也可执行该过程。
本文所描述的一个或多个实施例(例如，如由负载控制装置执行的)可用于降低照明负载的强度和/或增加照明负载的强度。例如，本文所描述的一个或多个实施例可用于将照明负载的强度从开启调整到关闭，从关闭调整到开启，从较高强度调整到较低强度，和/或从较低强度调整到较高强度。例如，本文所描述的一个或多个实施例(例如，如由负载控制装置执行的)可用于使光源的强度从开启逐渐变到关闭(例如，低端强度LLE可以等于0％)和/或使光源的强度从关闭逐渐变到开启。
尽管参照LED驱动器进行了描述，但是本文所描述的一个或多个实施例可以随其它负载控制装置一起使用。例如，本文所描述的一个或多个实施例可以由被配置为控制各种电负载类型的各种负载控制装置执行，例如：用于驱动LED光源的LED驱动器(例如，LED光引擎)；包括调光器电路和白炽灯或卤素灯的旋入式灯具；包括镇流器和紧凑型荧光灯的旋入式灯具；包括LED驱动器和LED光源的旋入式灯具；用于控制白炽灯、卤素灯、电子低压照明负载、磁低压照明负载或另一类型的照明负载的强度的调光电路；电子开关、可控断路器或者用于接通和断开电负载或电器的其它开关装置；用于控制一个或多个***式电负载(例如，咖啡壶、空间加热器、其它家用电器等)的***式负载控制装置、可控电插座或者可控电源板；用于控制电机负载(例如，吊扇或排气扇)的电机控制单元；用于控制电动窗帘或投影屏幕的驱动单元；电动内部或外部百叶窗；用于加热和/或冷却***的恒温器；用于控制暖通空调(HVAC)***的温度控制装置；空调；压缩机；电散热器控制器；可控阻尼器；湿度控制单元；除湿机；热水器；水池泵；冰箱；冰柜；电视或计算机监视器；电源；音频***或放大器；发电机；诸如电动车辆充电器的充电器；以及替代能源控制器(例如，太阳能、风能或热能控制器)。单个控制电路可以耦合到和/或适于控制负载控制***中的多种类型的电负载。

Claims (34)

1.一种用于控制传送到电负载的功率量的负载控制装置，所述负载控制装置包括：
负载调节电路，所述负载调节电路被配置为控制通过所述电负载传导的负载电流的大小以控制传送到所述电负载的功率量，所述负载调节电路包括由操作周期和占空比表征的逆变器电路；以及
控制电路，所述控制电路耦合到所述负载调节电路并被配置为控制所述负载电流的平均大小，所述控制电路被配置为在正常模式和突发模式下操作，所述突发模式包括突发模式周期的活动状态周期期间的活动状态和所述突发模式周期的非活动状态周期期间的非活动状态；
其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为通过调整所述逆变器电路的接通时间来将所述负载电流的平均大小朝着目标负载电流调节；并且
其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为通过在保持所述逆变器电路的占空比恒定的同时将所述逆变器电路的接通时间调整为小于或等于最小接通时间的值来将所述逆变器电路的操作周期调整为低端操作周期，所述控制电路还被配置为通过调整所述活动状态周期的长度和所述非活动状态周期的长度来将所述负载电流的平均大小朝着所述目标负载电流调节。
2.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，所述控制电路被配置为将所述低端操作周期存储在存储器中。
3.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为在所述目标负载电流达到高端转变值之后将所述逆变器电路的操作周期维持在高端操作周期。
4.根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述高端转变值约等于所述电负载的最大额定电流。
5.根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述高端转变值小于所述电负载的最大额定电流。
6.根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述控制电路被配置为当所述目标负载电流在低端转变值和所述高端转变值之间时，在所述低端操作周期和所述高端操作周期之间调整所述逆变器电路的操作周期。
7.根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述低端操作周期比所述高端操作周期短。
8.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为周期性地将所述逆变器电路的操作周期减小预定量，直到所述逆变器电路的接通时间小于或等于所述最小接通时间。
9.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为从最大额定电流到最小额定电流调节所述负载电流的平均大小，并且其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为将所述负载电流的平均大小调节到所述最小额定电流以下。
10.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为按照取决于所述逆变器电路的所述低端操作周期的第一调整步长调整所述突发模式周期的所述活动状态周期的长度。
11.根据权利要求10所述的负载控制装置，其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为在保持所述突发模式周期的长度恒定的同时按照所述第一调整步长调整所述活动状态周期的长度。
12.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，所述负载调节电路包括用于LED光源的LED驱动电路。
13.根据权利要求1所述的负载控制装置，还包括：
电流感测电路，所述电流感测电路被配置为向所述控制电路提供指示所述负载电流的大小的负载电流反馈信号，
其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为响应于所述负载电流反馈信号将所述负载电流的平均大小调节到所述目标负载电流。
14.一种用于控制LED光源的强度的LED驱动器，所述LED驱动器包括：
LED驱动电路，所述LED驱动电路被配置为控制通过所述LED光源传导的负载电流的大小并控制所述LED光源的强度，所述LED驱动电路包括由操作周期和占空比表征的逆变器电路；以及
控制电路，所述控制电路耦合到所述LED驱动电路并被配置为控制所述负载电流的平均大小，所述控制电路被配置为在正常模式和突发模式下操作，所述突发模式包括突发模式周期的活动状态周期期间的活动状态和所述突发模式周期的非活动状态周期期间的非活动状态；
其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为通过调整所述逆变器电路的接通时间来将所述负载电流的平均大小朝着目标负载电流调节；并且
其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为通过在保持所述逆变器电路的占空比恒定的同时将所述逆变器电路的接通时间调整为小于或等于最小接通时间的值来将所述逆变器电路的操作周期调整为低端操作周期，所述控制电路还被配置为通过调整所述活动状态周期的长度和所述非活动状态周期的长度来将所述负载电流的平均大小朝着所述目标负载电流调节。
15.根据权利要求14所述的LED驱动器，其中，所述控制电路被配置为将所述低端操作周期存储在存储器中。
16.根据权利要求14所述的LED驱动器，其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为在所述目标负载电流达到高端转变值之后将所述逆变器电路的操作周期维持在高端操作周期。
17.根据权利要求16所述的LED驱动器，其中，所述高端转变值约等于所述LED光源的最大额定电流。
18.根据权利要求16所述的LED驱动器，其中，所述高端转变值小于所述LED光源的最大额定电流。
19.根据权利要求16所述的LED驱动器，其中，所述控制电路被配置为当所述目标负载电流在低端转变值和所述高端转变值之间时，在所述低端操作周期和所述高端操作周期之间调整所述逆变器电路的操作周期。
20.根据权利要求16所述的LED驱动器，其中，所述低端操作周期比所述高端操作周期短。
21.根据权利要求14所述的LED驱动器，其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为周期性地将所述逆变器电路的操作周期减小预定量，直到所述逆变器电路的接通时间小于或等于所述最小接通时间。
22.根据权利要求14所述的LED驱动器，其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为从最大额定电流到最小额定电流调节所述负载电流的平均大小，并且其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为将所述负载电流的平均大小调节到所述最小额定电流以下。
23.根据权利要求14所述的LED驱动器，其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为按照取决于所述逆变器电路的所述低端操作周期的第一调整步长调整所述突发模式周期的所述活动状态周期的长度。
24.根据权利要求23所述的LED驱动器，其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置为在保持所述突发模式周期的长度恒定的同时按照所述第一调整步长调整所述活动状态周期的长度。
25.根据权利要求14所述的LED驱动器，还包括：
电流感测电路，所述电流感测电路被配置为向所述控制电路提供指示所述负载电流的大小的负载电流反馈信号，
其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置为响应于所述负载电流反馈信号将所述负载电流的平均大小调节到所述目标负载电流。
26.一种用于控制传送到电负载的功率量的负载控制装置，所述负载控制装置包括：
负载调节电路，所述负载调节电路被配置为控制通过所述电负载传导的负载电流的大小以控制传送到所述电负载的功率量，所述负载调节电路包括由操作周期表征的逆变器电路；以及
控制电路，所述控制电路耦合到所述负载调节电路并被配置为调整所述逆变器电路的接通时间以将负载电流的平均大小朝着目标负载电流控制；
其中，在所述目标负载电流小于或等于低端转变值的条件下，所述控制电路被配置为通过将所述逆变器电路的接通时间调整为预定接通时间来将所述逆变器电路的操作周期调整为低端操作周期，并且
其中，在所述目标负载电流大于或等于所述低端转变值的条件下，所述控制电路被配置为在所述低端操作周期和高端操作周期之间调整所述逆变器电路的操作周期。
27.根据权利要求26所述的负载控制装置，其中，所述低端操作周期小于高端操作周期。
28.根据权利要求26所述的负载控制装置，其中，在所述目标负载电流大于或等于所述低端转变值的条件下，所述控制电路被配置为作为所述目标负载电流的函数调整所述逆变器电路的操作周期。
29.根据权利要求28所述的负载控制装置，其中，所述函数是线性函数。
30.根据权利要求26所述的负载控制装置，其中，所述负载调节电路包括用于LED光源的LED驱动电路。
31.根据权利要求26所述的负载控制装置，其中，所述控制电路被配置为当所述目标负载电流约等于高端转变值时，将所述逆变器电路的操作周期调整为所述高端操作周期。
32.根据权利要求31所述的负载控制装置，其中，所述高端转变值约等于所述电负载的最大额定电流。
33.根据权利要求31所述的负载控制装置，其中，所述高端转变值小于所述电负载的最大额定电流。
34.根据权利要求26所述的负载控制装置，还包括：
电流感测电路，所述电流感测电路被配置为向所述控制电路提供指示所述负载电流的大小的负载电流反馈信号，
其中，所述控制电路被配置为当所述目标负载电流大于所述低端转变值时响应于所述负载电流反馈信号将所述负载电流的平均大小调节到所述目标负载电流。
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