TWI594657B

TWI594657B - 具有攔截器開關的調光驅動器

Info

Publication number: TWI594657B
Application number: TW102112675A
Authority: TW
Inventors: 勞倫斯Ｐ賽德維克
Original assignee: 英諾系統公司
Priority date: 2013-02-17
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2017-08-01
Also published as: TW201444400A

Description

具有攔截器開關的調光驅動器

本發明係關於具有攔截器開關的調光器驅動器。

電力係以交流電(AC)之形式產生及散佈，其中電壓在一正值與一負值之間呈正弦波曲線的形式變動。然而，許多電氣裝置需要具有一固定電壓位準的直流電(DC)電力供應，或者即便位準允許有某種程度的變動，但至少維持正值之供電。舉例而言，發光二極體(light emitting diode；LED)及諸如有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)的類似裝置正日益增加地被考慮用來做為住家、商業和公眾應用上的光源。然而，概括而言，與白熾光源不同，LED和OLED無法直接自一AC電源供電，除非，舉例而言，LED被组構成某種背對背的型態。電流僅在一個方向能夠容易地流過個別的LED，且如果一個超過LED逆向崩潰電壓(reverse breakdown voltage)的負電壓施加其上，則LED可能受損或毀壞。此外，標準的、額定的住宅電壓位準通常是諸如120 V或240 V的交流電，二者往往均高於一高效能LED燈具之所需。另一方面，商業和公眾電壓位準可能遠超過240 VAC而上達480 VAC或更高。因此對於諸如LED燈具的負載，可能必需或高度需要將可用之電力進行某種轉換。

在一種對於諸如LED之負載通常使用的電源之中，一傳入的AC電壓連接至負載，而電流僅在正弦曲線波形的特定部分期間被汲取。舉例而言，使用波形的每一個半周期的片段部分的方式可以是在每次傳入的電壓上升至一特定位準或抵達一特定相位之時，將傳入的AC電壓連接至負載，而每次傳入的電壓再次跌回零點之時，切斷傳入的AC電壓與負載之連接，或者，使用於電源電路中的電容，舉例而言，可以僅充電至接近整流後的AC輸入電壓的峰值。以此方式，其可以提供一個正值但已縮減之電壓給負載。此種轉換機制通常被控制成使得一固定電流被提供給負載，即使傳入的AC電壓有所變動亦然。然而，若具有電流控制的此種電源以及，通常而言，他種電源被使用於一LED照明器具或燈具之中，則傳統的調光器往往無效。對於許多LED電源而言，電源將試圖使通過LED的電流維持固定，儘管藉由增加傳入AC波形之每一周期期間的導通時間讓傳入之電壓下降亦然。

本說明書揭示的驅動器提供電力給任何類型的諸如LED之燈具及其他負載，利用一開關之脈衝控制以調整負載電流及/或電壓。其提供一攔截器開關(stealer switch)以迅速地切斷開關。

此概要僅提供一些特別實施例的概括描述。許多其他的目的、特徵、優點以及其他實施例，經由以下的詳細說明，將變得更加清楚。

10‧‧‧具有攔截器開關的調光驅動器

12‧‧‧AC輸入

14‧‧‧整流器

16‧‧‧電力輸出

20‧‧‧可變脈衝產生器

22‧‧‧輸出/可變脈衝產生器

24‧‧‧負載電流偵測器

26‧‧‧負載

30‧‧‧輸出驅動器

40‧‧‧攔截器電路

100‧‧‧具有攔截器開關的調光驅動器

112‧‧‧AC輸入

114‧‧‧整流器

116‧‧‧DC電源

120‧‧‧開關

122‧‧‧負載

124‧‧‧電容

126‧‧‧負載電流感測電阻

130‧‧‧電感

132‧‧‧二極體

134‧‧‧可變脈衝產生器

136‧‧‧輸出

140‧‧‧反相器

142‧‧‧攔截器開關

144‧‧‧接地

150‧‧‧附隨電感

400‧‧‧調光驅動器

402‧‧‧反相器

404‧‧‧攔截器開關

406‧‧‧可變脈衝產生器

410‧‧‧脈衝信號

412‧‧‧BJT/主開關

414‧‧‧二極體

500‧‧‧上拉電阻

502‧‧‧下拉BJT

504‧‧‧脈衝控制信號

506‧‧‧電阻

510‧‧‧閘極

512‧‧‧二極體

600‧‧‧具有攔截器開關的調光驅動器

602‧‧‧負載

604‧‧‧輸出驅動器

606‧‧‧AC輸入

610‧‧‧保險絲

612‧‧‧電磁干擾(EMI)濾波器

614‧‧‧整流器

616‧‧‧負載電流偵測器

620‧‧‧可變脈衝產生器

622‧‧‧控制信號

624‧‧‧電阻

626‧‧‧電阻

630‧‧‧電路接地

632‧‧‧區域接地

634‧‧‧參考電流源

636‧‧‧參考電流信號

640‧‧‧電阻

642‧‧‧負載電流信號

644‧‧‧脈衝輸出

646‧‧‧位準偏移控制信號

650‧‧‧開關

652‧‧‧負載路徑

654‧‧‧電容

656‧‧‧電感

660‧‧‧電流感測電阻

662‧‧‧二極體

664‧‧‧電流過載防護

670‧‧‧電流測定信號

672‧‧‧反相器

674‧‧‧攔截器開關

680‧‧‧位準偏移器

700‧‧‧具有攔截器開關的調光驅動器

702‧‧‧AC輸入

704‧‧‧電阻

706‧‧‧整流器

710‧‧‧供電軌線

712‧‧‧電容

716‧‧‧可變脈衝產生器

720‧‧‧通道

722‧‧‧脈衝輸出

724‧‧‧負載電流偵測器

726‧‧‧運算放大器

730‧‧‧參考電流

732‧‧‧負載電流

734‧‧‧雙載子接面電晶體(BJT)

736‧‧‧電阻

740‧‧‧電阻/分壓器

742‧‧‧電阻/分壓器

744‧‧‧電路接地

746‧‧‧中央節點

750‧‧‧基極

752‧‧‧電容

754‧‧‧區域接地

756‧‧‧負載

760‧‧‧電容

762‧‧‧齊納二極體

764‧‧‧感測電阻

766‧‧‧電容

770‧‧‧負載電流感測電阻

772‧‧‧電流測定

774‧‧‧非反相輸入端

776‧‧‧串聯電阻

780‧‧‧分流電容

782‧‧‧反相輸入端

784‧‧‧輸出

786‧‧‧輸入電阻

790‧‧‧回授電阻

792‧‧‧電容

794‧‧‧輸出電阻

796‧‧‧位準偏移器

800‧‧‧齊納二極體

802‧‧‧串聯電阻

804‧‧‧開關

806‧‧‧電阻

810‧‧‧電感

812‧‧‧電流感測電阻

814‧‧‧二極體

816‧‧‧電流回授信號

820‧‧‧上拉電阻

822‧‧‧下拉BJT

824‧‧‧電阻

826‧‧‧閘極

830‧‧‧攔截器開關

832‧‧‧二極體

834‧‧‧二極體

其可以藉由對圖式之參照達到各種實施例的進一步理解，此描述於本說明書的其餘部分之中。在例圖之中，相似的參考編號可以在許多圖式之中被採用以指示類似的元件。

圖1描繪依據本發明一些實施例之具有攔截器開關之一調光驅動器(dimming driver)之一方塊圖；圖2描繪依據本發明一些實施例之具有攔截器開關之一調光驅動器之一示意圖；圖3描繪依據本發明一些實施例之具有攔截器開關之一調光驅動器之一示意圖，其中內部組件自一附隨電感(tag-along inductor)取得電力；圖4描繪依據本發明一些實施例之包含一反相器與攔截器開關之一調光驅動器的一部分；圖5描繪依據本發明一些實施例之一反相器與攔截器開關；圖6描繪依據本發明一些實施例之具有攔截器開關之一調光驅動器之一方塊圖；而圖7描繪依據本發明一些實施例之具有攔截器開關之一調光驅動器之一示意圖。

本說明書揭示之照明驅動器提供電力給任何類型的諸如LED之燈具及其他負載。該照明驅動器可以被調光或以其他方式自外部控制，例如藉由控制供應該照明驅動器之線電壓，或自內部控制，例如利用一無線控制器以管控內部調光電路，等等。其利用一個讓輸入電流通過或將其阻擋且受一可變脈衝信號控制之開關，調整通往負載之電流及/或電壓。提供一攔截器開關迅速地切斷開關以阻擋輸入電流，其中該攔截器開關在一些實施例之中係受控於該可變脈衝信號之一反相形式。

具有攔截器開關的調光驅動器可以包含驅動器電路及應用，諸如揭示於編號12/422,258、提申於2009年4月11日的美國專利申請案"Dimmable Power Supply(可調光電源)"之中，以及揭示於編號12/776,409、提申於2010年5月9日的美國專利申請案"LED Lamp with Remote Control(具遠端控制之LED燈具)"之中的各種可調光LED驅動器及其變異形式，該等內容透過引用納入本文做為所有用途之參考。

以下參見圖1，其例示依據本發明許多實施例的一個具有攔截器開關之調光驅動器10之一方塊圖。具有攔截器開關之調光驅動器10在一些實施例之中係由一AC輸入12供電，例如一50或60 Hz正弦曲線波形之120 V或240 V均方根(RMS)或更高，諸如由公眾電力公司供應給商業及住宅設施者。然而，重要的是，其應注意，具有攔截器開關之調光驅動器10並未受限於任何特別的電力輸入。此外，施加至AC輸入12的電壓可以是由外部控制的，諸如在一降低電壓的外部調光器(圖中未顯示)之中。該AC輸入12連接至一整流器14，以對來自AC輸入12的任何負電壓成分進行整流及反相。雖然整流器14必要時可以進行濾波並平滑化電力輸出16以產生一DC信號，但此並非絕對必要，且電力輸出16之頻率可以是位於AC輸入12處之頻率加倍，例如位於100或120 Hz處的一連串經過整流的半正弦波。一可變脈衝產生器20由來自AC輸入12與整流器14的電力輸出16供電，以在輸出端22產生一連串脈衝。位於輸出端22的脈衝的脈衝寬度係在可變脈衝產生器20之中由負載電流偵測器24根據負載電流位準加以控制。脈衝寬度控制的各種實施方式包含藉由頻率的脈衝寬度調變(pulse width modulation；PWM)，類比及/或數位控制均可被用以實現脈衝寬度控制。若被認為有需要、有必要、及/或有用處的話，諸如軟啟動(soft start)、延遲啟動(delayed start)、即時操作(instant on operation)等其他功能亦可以被納入。輸出驅動器30產生一電流通過負載26，其電流位準係由位於可變脈衝產生器20的輸出端22處的脈衝寬度加以調整。負載電流由負載電流偵測器24監測且亦可以受一主負載電流偵測器感測器監測。此一感測器可以是，但不限於，一感測電阻、一感測變壓器、位於一變壓器或電感上之一線圈、經由被動及/或主動元件感測、等等。

一攔截器電路40被提供，以增加輸出驅動器30改變狀態或者開啟及關閉的速度，將電流從電力輸出16傳送至負載26。

以下參見圖2，其依據本發明的一些實施例例示一個具有攔截器開關之調光驅動器100之一實施例之示意圖。一AC輸入112被整流器114轉換成一DC電源116。如同上述，具有攔截器開關的調光驅動器100並未限於此特別的範例電力組態。一開關120控制從DC電源116到一負載122之電流。舉例而言，負載122並聯一電容124，該電容124在本發明的一些實施例之中係選擇性的，且具有一選擇性的負載電流感測電阻126串聯負載122。一電感130串聯負載122與電容124，以在開關120導通之時，在電流自DC電源116流過負載122時儲存能量。一個二極體132被連接，以構成一個包含負載122和電感130的迴路，允許能量儲存於電感130之中，以在開關120切斷之時，產生一電流通過負載122。

開關120係由來自一可變脈衝產生器134的脈衝所控制，例如根據通過負載122之電流及/或通過開關120之電流調整脈衝的導通時間及/或切斷時間，以提供預定之負載電流及/或電壓。可變脈衝產生器134之輸出136亦提供給反相器140和攔截器開關142。當可變脈衝產生器134的輸出136係關閉之時，攔截器開關142將開關120的控制輸入下拉至接地144，迅速地切斷開關120。

以下參見圖3，內部組件的電力可以是汲取自一附隨電感150，如編號61/558,512、提申於2011年11月11日的美國專利申請案"Dimmable LED Driver with Multiple Power Sources(具有多個電源的可調光LED驅動器)"之中所述，該等內容透過引用納入本文做為所有用途之參考。

以下參見圖4，其依據本發明的一些實施例描繪具有反相器402與攔截器開關404之一調光驅動器400的一部分。一可變脈衝產生器406產生一脈衝信號410，驅動主開關412之控制輸入。主開關412可以等同於圖2及圖3的實施例中的開關120，且可以包含，舉例而言，一雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor；BJT)，其基極連接至脈衝信號410做為控制輸入。當脈衝信號410導通之時，主開關412導通，允許電流從一電力輸入流至一負載。當脈衝信號410切斷之時，主開關412切斷，阻絕來自電力輸入的電流，並且在一些實施例之中允許電流在一內部迴路迴流而通過負載，如前所述。當脈衝信號410切斷之時，反相器402導通攔截器開關404，將BJT主開關412之基極下拉，並迅速地關閉BJT 412。一二極體414連接於主開關412的基極與射極之間，允許主開關412的基極在其切斷時進行放電。

以下參見圖5，其依據本發明的一些實施例描繪一反相器與攔截器開關。該反相器包含一上拉電阻500和下拉BJT 502彼此串聯並經由電阻506受控於脈衝控制信號504，然而該反相器可以是由任何種類的電路、結構、技術所構成，包含但不限於，場效電晶體(field effect transistor； FET)，包含但不限於MOSFET、JFET、NMOS、PMOS、CMOS、BiCMOS、DMOS、EMOS、BCD等等，由任何適當的材料製成或以該等材料為基礎，包括矽(silicon；Si)、碳化矽(silicon carbide；SiC)、矽鍺(silicon germanium；SiGe)、絕緣體上矽(silicon on insulator；SOI)、砷化鎵(gallium arsenide；GaAs)、磷化銦(indium phosphide；InP)、氮化鎵(gallium nitride；GaN)、及該等物質之組合、等等，若有必要的話，搭配任何種類和數目的被動元件。當脈衝控制信號504導通之時，下拉BJT 502係導通狀態，此將攔截器開關404之閘極510(或者，舉例而言，基極，若使用BJT的話)下拉而將其切斷。當脈衝控制信號504切斷之時，下拉BJT 502切斷，透過上拉電阻500將攔截器開關404之閘極510上拉而導通攔截器開關404。一二極體414連接於主開關412的基極與射極之間，允許並輔助主開關412的基極在其切斷時進行放電。一二極體512連接於主開關412的基極與集極之間，做為一貝克電路(Baker circuit)或去飽和電路(desaturation circuit)及/或相關電路的一部分，使主開關412維持脫離深度飽和之狀態而V_BE>V_CE。其亦可以使用一貝克電路的其他元件並納入本發明之中。此外，其他貝克元件或包含額外二極體、電容、電阻、電感等的去飽和電路可以被採用並納入本發明之中，以及諸如，舉例而言，緩衝器(snubber)、箝位(clamp)、峰值偵測器、限制器(limiter)、速率限制器、包含電流及電壓速率限制器等保護電路。

反相器及攔截器開關使得其能夠使用一BJT 412做為一調光驅動器中之主開關，此大幅地改進逆向回復時間及效率，並降低開關耗損。

以下參見圖6，其依據本發明的一些實施例描繪一個具有攔截器開關之調光驅動器600之一方塊圖。在圖6的示意圖之中，負載602 被顯示成位於輸出驅動器604的內部，以利描述示意圖中的連接。具有攔截器開關的調光驅動器600從一AC輸入606透過一保險絲610和一電磁干擾(EMI)濾波器612供電。其亦可以使用一DC輸入。保險絲610可以是適於保護具有攔截器開關的調光驅動器600使其免於過電壓或過電流狀況的任何裝置，諸如一傳統之可熔保險絲或其他裝置(例如一小型低功率表面承載電阻)、一斷路器、等等。EMI濾波器612可以是適於防止EMI進入或離開具有攔截器開關的調光驅動器600的任何裝置，諸如一線圈、電感、電容、及/或該等元件之任何組合，或者概括而言，一濾波器、等等。AC輸入606被於一整流器614之中進行整流。在此實施例之中，具有攔截器開關的調光驅動器600可以概括地被分成包含一負載電流偵測器616的高側部分以及包含一可變脈衝產生器620的低側部分，而輸出驅動器604擴及或者包含該高側及低側部分。此例中，其可以在高側的負載電流偵測器616與低側的可變脈衝產生器620之間使用一位準偏移器(level shifter)680以將控制信號622傳送給可變脈衝產生器620。可變脈衝產生器620與負載電流偵測器616二者均由來自整流器614之輸入電壓608供電，例如，分別透過電阻624與626為之，然而其可以如前所述地從一附隨電感或者以任何其他方式供電。包含負載電流偵測器616的高側浮接於一低於輸入電壓608而高於電路接地630之高電位處。一區域接地632因而建立，且被負載電流偵測器616使用做為一參考電壓。

一參考電流源634供應一參考電流信號636給負載電流偵測器616，且一諸如電阻640之電流感測器提供一負載電流信號642給負載電流偵測器616。參考電流源634可以根據所需使用如例示於圖6之中的電路接地630、或區域接地632、或二者、或一些其他參考電壓位準。負載電流偵測器616比較參考電流信號636與負載電流信號642，使用一時間常數以有效地將源於輸入電壓608處之任何波形和來自可變脈衝產生器620之脈衝的電流波動平均去除並予以略去，且產生控制信號622給可變脈衝產生器620。可變脈衝產生器620根據來自負載電流偵測器616的位準偏移控制信號646，調整可變脈衝產生器620的脈衝輸出644處的一連串脈衝之脈衝寬度。位準偏移器680將來自負載電流偵測器616的控制信號622偏移成一位準偏移控制信號646，其中控制信號622係相對於負載電流偵測器616中的區域接地632，而位準偏移控制信號646係相對於可變脈衝產生器620之中所用的電路接地630。位準偏移器680可以包含用以偏移控制信號622之電壓的任何適當裝置，諸如一光隔離器(opto-isolator)或光耦合器(opto-coupler)、電阻、變壓器、等等。

來自可變脈衝產生器620之脈衝輸出644驅動輸出驅動器604中之諸如BJT之一開關650。當一個來自可變脈衝產生器620之脈衝有作用之時，開關650被導通，自輸入電壓608汲取電流，通過負載路徑652(以及一個並聯負載602之選擇性電容654)、通過負載電流感測電阻640、輸出驅動器604中之一電感656、開關650、以及一電流感測電阻660，而後通往電路接地630。當來自可變脈衝產生器620的脈衝消失之時，開關650被切斷，阻絕來自輸入電壓608之電流通往電路接地630。電感656反抗電流變化而使電流重新迴流通過輸出驅動器604中之一二極體662，通過負載路徑652和負載電流感測電阻640並返回電感656。因此負載路徑652在脈衝自可變脈衝產生器620發出之時透過開關650被交替地供應電流，而在脈衝消失之時被供應由電感656驅動之電流。

可變脈衝產生器620之脈衝相較於輸入電壓608之變動具有遠遠較高之頻率。注意其可以根據需要對可變脈衝產生器620之脈衝選擇任何適當之頻率，並據以選擇負載電流偵測器616中的時間常數，以在追蹤輸入電壓608上的變化之時，忽略源於可變脈衝產生器620之脈衝的負載電流變化，其中輸入電壓608上的變化比輸入電壓608上的波形變化慢或是同一個等級。源於可變脈衝產生器620脈衝的通過負載602的電流的變化可以在選擇性電容654之中被平滑化，或者若負載係能夠接受高頻率變化者，則可以忽略之。例如，若負載602係一LED或LED之陣列，則因每秒數千周期之脈衝而產生的任何閃爍均將不被人眼查覺。在圖6的實施例之中，一電流過載防護664被包含於可變脈衝產生器620之中，且係根據串聯開關650之電流感測電阻660之一電流測定信號670。若通過開關650和電流感測電阻660之電流超過在電流過載防護664之中設定的一個臨限值，則可變脈衝產生器620之脈衝輸出644處之脈衝寬度將被縮減或消除。本發明被顯示為實施於不連續模式；然而，經過適當的修改動作，在連續或臨界傳導或包含諧振模式的任何其他模式亦可以達成。

當開關650係一BJT之時，藉由包含反相器672與攔截器開關674以在可變脈衝產生器620的脈衝信號消失之時將做為開關650的BJT的基極迅速地放電，而調光驅動器600之效率得以增進，如同前述。

以下參見圖7，其依據本發明的一些實施例描繪具有攔截器開關700之一調光驅動器之一示意圖。很明顯地，數個選擇性元件被納入具有攔截器開關的範例調光驅動器700之中，該等元件可被略去，而並未脫離本說明書所揭示的原創性概念。具有攔截器開關的調光驅動器700從一AC輸入702透過一做為保險絲的電阻704和一做為整流器的二極體電橋706供電。如前所述，在其他的實施例之中可以使用其他的電力來源。一電容712可以對供電軌線710上的電壓提供一些平滑化，雖然其並非必要，如前所述。電容712係選擇性的，且可以被移除或縮減至一微小的數值，且如前所述，根據所需或必要時方將其納入。

一可變脈衝產生器716產生脈衝於脈衝輸出722，藉由以下揭示的一或多個回授信號或其他方式變動其脈衝寬度。可變脈衝產生器716產生的脈衝可以具有任何適當之形狀，諸如大致正方形之脈衝、半正弦曲線、三角形、等等，但正方形或矩形可能在驅動場效電晶體上最為普遍。脈衝之頻率亦可以藉由一時脈或多相位時脈被設定於任何所需之速率，諸如，舉例而言，30kHz或100kHz。

脈衝之寬度可以由負載電流偵測器724控制，然而其可以根據需要建立一最大寬度。負載電流偵測器724包含一運算放大器(operational amplifier；op-amp)726，充當一誤差放大器(error amplifier)，以比較一參考電流730與一負載電流732。運算放大器726可以是由適合於比較參考電流730與負載電流732的任何元件實施而成，包含主動元件與被動元件。

例如，參考電流730可以是由一電晶體供應，諸如串聯電阻736而連接至供電軌線710的雙載子接面電晶體(BJT)734。電阻740與742串聯於供電軌線710與電路接地744之間，構成一分壓器(voltage divider)，其中央節點746連接至BJT 734的基極750。BJT 734與電阻736充當一固定電流源，隨分壓器740與742之中央節點746上的電壓而變化，該電壓又取決於供電軌線710上的輸入電壓。一電容752可以連接於供電軌線710與中央節點746之間，以針對中央節點746上的電壓變化形成一時間常數。具有攔截器開關的調光驅動器700因此係反應供電軌線710的平均電壓而非瞬間電壓，然而照明驅動器可以被設計成反應瞬間電壓及/或瞬間與平均電壓二者或其任意組合，等等。其他實施例可以使用的分壓器包含單純的電阻式電路分壓器、電容式分壓電路以及其他主動和被動電路、技術、結構、電晶體類型、電路、電子元件、等等。

在一特別的實施例之中，區域接地754浮接於大約10V處，低於供電軌線710由負載756建立之一位準。一電容760可以連接於供電軌線710與區域接地754之間以根據所需使得供電予負載電流偵測器724的電壓平滑化。一齊納二極體(Zener diode)762亦可以連接於供電軌線710與中央節點746之間，以藉由箝夾BJT 734能夠提供給電阻764的參考電流730而設定一最大負載電流732。在其他的實施例之中，負載電流偵測器724可以使其電流參考由一單純的電阻式分壓器導出，利用適當的AC輸入電壓感測、位準偏移、以及最大箝夾，而非BJT 734。

負載電流732(在此實施例之中係表示通過負載756以及通過並聯負載756之電容766的電流)係利用負載電流感測電阻770測得，然而任何電流感測元件，包含但不限於一變壓器或位於一變壓器或電感上之線圈，均可用以取代感測電阻770或附加其外。電流測定772被提供至運算放大器726之一輸入端，此例中係提供至非反相輸入端774。一時間常數利用任何適當之元件套用於電流測定772，諸如連接於運算放大器726之非反相輸入端774處之RC低通濾波器，由串聯電阻776與通往區域接地754的分流電容780所構成。

如上所述，其可以使用建立所需時間常數的任何適當元件，使得負載電流偵測器724忽略可變脈衝產生器716的脈衝與供電軌線710上的任何正常波形在負載電流732上所造成的快速變動。負載電流偵測器724因此大致濾除源於脈衝的負載電流732上的變化，對負載電流732加以平均，使得負載電流偵測器輸出784大致不被可變脈衝產生器輸出716的個別脈衝所改變。

參考電流730係利用一連接於BJT 734與區域接地754之間的感測電阻764測定，且被提供至運算放大器726的反相輸入端782。運算放大器726被連接成一個具有負回授的差分放大器，放大負載電流732與參考電流730之間的差異。一輸入電阻786串聯於反相輸入端782。一回授電阻790連接於運算放大器726的輸出端784與反相輸入端782之間。一電容792串聯運算放大器726輸出端784與反相輸入端782之間的回授電阻790。一輸出電阻794串聯於運算放大器726之輸出端784以在負載電流偵測器724進一步建立一時間常數。同樣地，負載電流偵測器724可以是以任何適當的方式實施以測定負載電流732與參考電流730之間的差異。

一位準偏移器796，此例中係一光隔離器，連接至負載電流偵測器724之輸出電阻794以使得輸出信號參照電路接地744而非區域接地754。在其他的實施例之中，不需要一位準偏移器及/或光隔離器。在其他的實施例之中，可以是使用一PNP電晶體。

一齊納二極體800與串聯電阻802可以連接於供電軌線710與輸出電阻794的輸出端之間以供過電壓防護。同樣地，以上僅係例示用途之示範性實施例，並非表示任何方式或形式之限制。

可變脈衝產生器716產生之脈衝透過一電阻806通往一開關804之基極而導通開關804，開關804在此例中係一BJT。此允許電流732流過負載756和電容766，通過負載電流感測電阻770、電感810、開關804及一電流感測電阻812而通往電路接地744。在脈衝與脈衝之間，開關804被切斷，而當開關804導通之時，儲存於電感810(或者，在其他的實施例之中，一變壓器)之中的能量被釋出以抗拒電流之改變。電感810之電流從而流過二極體814，並透過負載756和負載電流感測電阻770返回至電感810。由於負載電流偵測器724的時間常數，負載電流偵測器724所監測之負載電流732係脈衝期間通過開關804的電流與脈衝與脈衝之間通過二極體814的電流的一個平均值。例如，額外的元件、電容、基本線圈及/或電感、額外的電阻、等等，均可以被加入與電阻806結合，例如並聯或串聯電阻806；實例之一係一電容並聯電阻806。

通過具有攔截器開關的調光驅動器700的通道720的電流由電流感測電阻812監測，其中一電流回授信號816返回至可變脈衝產生器716。若電流超過一臨限值，則在可變脈衝產生器716之中，脈衝寬度被縮減或者脈衝被關閉。

一個包含彼此串聯的上拉電阻820與下拉BJT 822之反相器透過電阻824連接至脈衝輸出722。當脈衝輸出722發出脈衝之時，下拉BJT 822導通，將攔截器開關830之閘極826(或者，舉例而言，基極，若使用BJT的話)下拉而將其切斷。當脈衝輸出722關閉之時，下拉BJT 822被切斷，透過上拉電阻820將攔截器開關830之閘極826上拉而使攔截器開關830導通，迅速地使開關804之基極放電。一二極體832連接於BJT 804的基極與射極之間，允許BJT 804的基極在其切斷時進行放電。一二極體834連接於BJT 804的基極與集極之間，做為一貝克電路或去飽和電路的一部分，使BJT 804維持脫離深度飽和之狀態而V_BE>V_CE。其亦可以採用其他類型的反相器，包含但不限於CMOS、NPN-PNP反相器、BCD、BiCMOS、等等。

反相器及攔截器開關使得其能夠使用一BJT 804做為調光驅動器700中之主開關，大幅地改善逆向回復時間及效率，並降低開關耗損。

本發明可以被使用於具有或不具有調光的高功率因子(power factor；PF)電路之中，調光包括雙向交流三極體(triac)、正向及逆向調光器、0至10 V調光、電力線調光、無線及其他有線調光、DALI調光、PWM調光、DMX、等等，以及任何其他調光及控制協定、介面、標準、電路、配置、硬體、等等。

本文所揭示的範例實施例例示本發明的特定特徵，其並未在任何方式、形式或功能上限制本發明。其應注意，線性或切換式電壓或電流調控器或其任何組合均可以使用於本發明，且其他元件/組件可被用以取代二極體，等等。本發明亦可以包含被動及主動元件及電路，其對本發明之運作及功能有所輔助、支持、促進、等等。該等元件可以包含諸如電阻、電容、電感、濾波器、變壓器、二極體、其他磁性體等被動式元件、及該等元件之組合，以及諸如開關、電晶體、積體電路，包含特殊用途積體電路、微控制器(microcontroller)、微處理器(microprocessor)、FPGA、CLD、可編程邏輯、數位及/或類比電路等主動式元件、及該等元件之組合，以及如下所述者。

本發明可以被使用於電源、驅動器、安定器(ballast)、等等，具有或需要具有或不具有調光的高功率因子(PF)及/或較低THD電路之中，調光包括雙向交流三極體、正向及逆向調光器、0至10 V調光、電力線調光、無線及其他有線調光、DALI調光、PWM調光、DMX、等等，以及任何其他調光及控制協定、介面、標準、電路、配置、硬體、等等。

同樣地，本發明並未受限於材料選擇，包含半導體材料，諸如，但不限於，矽(Si)、碳化矽(SiC)、絕緣體上矽(SOI)、其他矽化合物及合金，諸如矽鍺(SiGe)等等、鑽石、石墨烯(graphene)、氮化鎵(GaN)及GaN類之材料、砷化鎵(GaAs)及GaAs類之材料、等等。本發明可以包含任何類型之開關元件，包含但不限於場效電晶體(FET)，諸如金氧半導體場效電晶體(MOSFET)，包含p通道或n通道MOSFET、接面場效電晶體(JFET)、金屬射極半導體場效電晶體(metal emitter semiconductor field effect transistor)、等等，同樣地，p通道或n通道或二者皆含、雙載子接面電晶體(BJT)、異質接面雙載子電晶體(heterojunction bipolar transistor；HBT)、高電子移動性電晶體(high electron mobility transistor；HEMT)、單接面電晶體(unijunction transistor)、調變摻雜場效電晶體(modulation doped field effect transistor；MODFET)、等等，同樣地，基本上，n通道或p通道或二者皆含、真空管，包含二極管(diode)、三極管(triode)、四極管(tetrode)、五極管(pentode)、等等，以及任何其他類型之開關、等等。舉例而言，本發明可以配合連續傳導模式(continuous conduction mode；CCM)、臨界傳導模式(critical conduction mode；CRM)、非連續傳導模式(discontinuous conduction mode；DCM)、等等之運作使用，搭配任何類型之電路結構，包含但不限於降壓、升壓、降壓-升壓、升壓-降壓、庫克式(cuk)、 SEPIC、返馳式(flyback)、等等。此外，本發明不需要任何額外的特殊隔離或者使用一獨立之電源，等等。本發明適用於所有類型之電力供應及來源，且所適用的電源可以是固定頻率、可變頻率、固定導通時間、固定切斷時間、可變導通時間、可變切斷時間、等等。其他形式之電力來源包含熱能、光學、太陽能、輻射能、機械能源、振動能源、熱離子、等等，亦包含於本發明之下。本發明可以實施於多樣的以及眾多的形式及類型，包含用到積體電路(IC)及離散組件者及/或二者皆含。本發明可以局部或全部被納入一IC之中，等等。本發明本身亦可以是非隔離或隔離式的，例如使用一附隨電感或變壓器線圈或其他隔離技術，包含但不限於，包含信號、閘、隔離等之轉換器、變壓器、光隔離器、光耦合器、等等。

本發明包含具有各種其他控制電路的其他實施方式，包含但不限於，線性、平方、平分根、冪次(power-law)、正弦、餘弦、其他三角函數、對數、指數、立方、立方根、雙曲線、等等，以及誤差、差異、加總、積分、微分、等等類型之運算放大器。此外，邏輯，包含數位及布林邏輯，諸如及閘、反閘(反相器)、或閘、互斥或閘等、複雜邏輯元件(CLD)、場可程式邏輯閘陣列(FPGA)、微控制器、微處理器、特殊用途積體電路(ASIC)、等等，包含類比及數位之組合，均可單獨或組合使用於本發明。本發明可以被納入一積體電路之中，或者本身即是一積體電路，等等。

本發明亦可以在一或多個適當之位置處納入一或多個熱敏電阻(thermistor；意即，一負溫度係數[NTC]或一正溫度係數[PTC])以提供基於溫度的負載電流限制。本發明可以針對，舉例而言，一調光LED驅動器，提供熱控制或其他類型之控制。舉例而言，圖1及圖2之電路或其變形亦可以被調構成過電壓或過電流防護、對例如一調光LED驅動器提供短路防護、或者根據任何任意的外部信號及/或刺激，消除及截止調光LED驅動器的相位及電力。本發明亦可以包含斷路器，包含固態斷路器及其他裝置、電路、系統、等等。其在一過載狀況/情境之事件中進行限制或跳脫。本發明亦可以包含，舉例而言，類比或數位控制，包含但不限於有線(意即，0到10 V、RS232、RS485、IEEE標準、SPI、I2C、其他串列及平行標準及介面、等等)、無線、電力線、等等，且可以被實施成本發明的電路的任何部分。本發明可以使用於降壓、降壓-升壓、升壓-降壓及/或升壓、返馳、或順向轉換器(forward-converter)等之設計、結構、實施方式等。

其他實施例可以使用比較器、其他運算放大器組態及電路，包含但不限於誤差放大器、加總放大器、對數放大器、積分放大器、平均放大器、微分及差分放大器、等等，及/或其他數位及類比電路、微控制器、微處理器、複雜邏輯元件、場可程式邏輯閘陣列、等等。

本發明包含可以具有各種其他控制電路的實施方式，該等電路包含，但不限於，線性、平方、平分根、冪次、正弦、餘弦、其他三角函數、對數、指數、立方、立方根、雙曲線、等等，以及誤差、差異、加總、積分、微分、等等類型之運算放大器。此外，邏輯，包含數位及布林邏輯，諸如及閘、反閘(反相器)、或閘、互斥或閘等、複雜邏輯元件(CLD)、場可程式邏輯閘陣列(FPGA)、微控制器、微處理器、特殊用途積體電路(ASIC)、等等，均可單獨或組合使用於本發明，包含類比及數位之組合。本發明可以被納入一積體電路之中，或者本身即是一積體電路，等等。

雖然本發明的一或多個實施例已詳述於上，但各種變更、修改、及等效結構對於熟習相關技術者應顯而易見，其並未脫離本發明之精神。因此，以上之說明不應被認為係對本發明範疇之限制，其範疇界定於後附的申請專利範圍之中。

100‧‧‧具有攔截器開關的調光器驅動器