CN103621179B - 用于简化形状因数固态光源灯的驱动电路 - Google Patents
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Abstract
提供了一种固态光源驱动电路、系统和方法。该驱动电路包括整流器电路、与其耦合的能量存储元件、与其耦合的电流泄放电路以及开关。该整流器电路接收AC输入并提供未调节DC电压。该开关闭合以将该未调节DC电压中的一些耦合到该能量存储元件，以及打开以传输能量来驱动该光源。功率因数控制器电路提供输出信号来控制该开关。该电流泄放电路将电源电压提供给在一个范围内的功率因数控制器电路并维持与该AC输入关联的超过预定阈值的电流流动。恒定断开时间控制器电路将开关频率控制信号提供给该功率因数控制器电路。EMI滤波器减少产生的EMI噪声。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年5月12日提交的美国临时申请系列号61／485,430的优先权，其全部内容通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明涉及照明，并且更特别地涉及用于固态光源灯的驱动电路。
背景技术
诸如但不限于发光二级管(LED)等等的高亮度固态光源的发展已经导致这样的器件使用在各种照明器材中。一般地，基于固态光源的灯以与白炽灯或气体放电灯根本上不同的方式运行并，因此可能不可以连接到为那些灯类型所设计的现有照明器材。然而，可以使用驱动电路用于允许使用基于固态光源的灯作为现有照明器材的复古拟合(retro-fit)。
用于基于固态光源的灯的驱动电路通常将诸如120V／60Hz线路输入或来自调光开关的输入的交流电流(AC)输入转换成用于驱动该基于固态光源的灯的稳定的直流电流(DC)电压。这样的电路可包含用于接收该AC输入的整流器和DC-DC转换器电路。该DC-DC转换器电路可接收来自该整流器的未调节DC输出并提供稳定的、已调节DC输出给该基于固态光源的灯。
发明内容
允许使用基于固态光源的灯作为现有照明器材的复古拟合的驱动电路的传统技术遭受各种问题。一是在现有器材的形状因数之内的可用的有限空间中安装所需要的驱动电路的能力。现有照明器材通常遵守关于灯泡尺寸、基座尺寸、连接方法等许多个标准中的一个。一些照明器材，例如B10和B11型的树枝形装饰灯泡以及其他类型的装饰灯，提供了相对小的形状因数，在其中必须安装该驱动电路。在满足诸如高功率因数、低的总谐波失真和低电磁干扰的其他设计约束的同时将驱动电路安装在这个空间中可能是困难的。
各种DC-DC转换器配置是众所周知的。诸如降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器等的特定已知类型的DC-DC转换器配置，通常归类为开关调节器。这些器件包括开关，例如晶体管，其被选择性地运行以允许能量将被存储在例如电感器的能量存储器件中，并然后传输到一个或多个滤波电容器。该(一个或多个)滤波电容器提供了相对平滑的DC输出电压给负载并提供基本上连续的能量给介于能量存储循环之间的负载。
开关调节器配置的一个问题是它们涉及以导致小于最佳功率因数(PF)的方式从AC电源汲取的脉冲电流。系统的功率因数被定义为流动到负载的实际功率与表观功率的比率，并且是介于0和1之间的数(或表示成百分数，例如0.5PF=50％PF)。实际功率是由负载汲取的有效功率。表观功率是施加到负载的电流和电压的乘积。
对于具有单纯电阻负载的系统，电压和电流的波形是同相的，在每个循环中的相同时刻变换极生。这样的系统具有1.0的功率因数，其被称为“单位功率因数”。这里存在电抗性负载，诸如具有包括电容器、电感器或变压器的负载，在负载中的能量存储导致介于电流和电压波形之间的时差。这个存储的能量返回到电源并且不能用于在负载处做功。具有电抗性负载的系统通常具有小于单位功率因数的功率因数。与具有高功率因数的电路相比，具有低功率因数的电路将使用更高的电流以传输给定数量的实际功率。
为了提供改进的功率因数，一些灯驱动电路配置被提供为具有功率因数控制器电路。例如，该功率因数控制器电路可被用作控制器，用于在诸如快速回零转换器的DC-DC转换器配置中控制晶体管开关的运行。在这样的配置中，功率因数控制器可监控整流的AC电压、由负载汲取的电流以及给负载的输出电压，并提供输出控制信号给该晶体管以切换电流给具有与整流的AC电压基本上匹配且同相的波形的负载。
开关调节器配置的另一个问题是它们可在返回到该AC电源的电压信号上引入波纹形式的谐波失真。这些波纹在AC行频的谐波下产生。当这些波纹反馈回电力线时，波纹中的一些，特别是在AC行频的第三级谐波下的那些波纹，可能在电力公司拥有的三相变压器的中线上建立电压电平并且可能损坏电力公司拥有的设备。当基于固态光源的灯变得更广泛地使用时，减少总谐波失真(THD)进而变得日益重要。事实上，在遵守诸如THD不超过百分之20的加利福尼亚州要求的更严格的调节要求下，减少THD且增加功率因数可能是重要的。
不幸地，在包括调光控制电路的基于固态光源的灯中THD可能被恶化。该调光控制器电路可接收例如来自102VAC／60Hz电源的行电压，并提供修正的输出信号给整流器用于控制灯的照明水平的目的。在一个配置中，该调光控制电路可以是被称为“相位控制”调光器或“舍相”调光器的电路。在相位控制调光器中，输入电压正弦波的片断在波形的每个周期中在波形的前缘或在波形的后缘被舍弃(cut)。在电压被切断时的切断时间间隔或“停滞时间(dead time)”期间，该相位控制调光器的输出可以基本上为零。电压不同于零的剩余的时间间隔被称为“调光器传导时间”。该调光器传导时间和该停滞时间二者都是可变的，但是该输入电压波形的时间周期是恒定的，例如在美国是1／60秒。正如本文使用的，“调光器设定”指的是该调光器传导时间与输入波形的时间周期的比率。相位控制调光器的该调光器设定可由使用者控制。在一个配置中，该调光器设定可以从大约0.78到大约0.25变化。在该调光器的最低调光器设定处的该停滞时间期间，该功率因数控制器电路的电源电压可减少到低于其额定的运行范围的水平。这可能影响该功率因数控制器电路的性能，并且可能导致THD的增加以及降低的功率因数。
本发明的实施例提供了将诸如120V／60Hz输入的AC输入转换成用于基于固态光源的光源的电流源的固态光源驱动电路和系统。该电路可使用单个集成电路功率因数控制器来控制耦合由整流器提供的未调节DC电压到诸如电感器的能量存储元件的开关。该开关在一个频率处的打开和闭合导致可被设置非常接近于单位功率因数的输入功率因数。在输入处的总的谐波失真可以非常低，并且任意传导的EMI可由EMI滤波器部件和电感器的磁性屏蔽减轻。该电路可被设置在诸如PCB的电路板上，其安装在B10或B1型的树枝形灯泡或其他类型的装饰灯中。由电容器部件的振动造成的声频噪声可通过去除在那些电容器部件之下的PCB的焊接掩膜层的部分来减小。该电路可以因此提供将与调光器开关一起工作的非常高的功率因数、高效率和小尺寸，包括正相和逆相调光器二者，而在固态光源中没有闪烁。
在实施例中，提供了驱动固态光源的驱动电路。该驱动电路包括：配置为接收AC输入电压且提供未调节DC电压的整流器电路；耦合到该整流器电路的能量存储元件；开关，在其中该开关配置为闭合以便于将该未调节DC电压的部分耦合到该能量存储元件，并且其中该开关配置为打开以便于从该能量存储元件传输能量以提供DC输出电压来驱动该固态光源；配置为提供输出信号以控制该开关的功率因数控制器电路；耦合到该整流器电路的电流泄放电路，该电流泄放电路配置为提供电源电压给在额定运行范围内的该功率因数控制器电路并维持与AC输入电压相关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值；配置为提供开关频率控制信号给该功率因数控制器电路的恒定断开时间控制器电路；以及配置为减少由该驱动电路生成的电磁干扰(EMI)噪声的EMI滤波器。
在有关实施例中，该预定阈值可基于调光器电路的额定运行电流要求以减少该固态光源的闪烁。在另一个有关实施例中，该驱动电路可进一步包括可将该驱动电路设置在其上的印刷电路板(PCB)。在进一步的相关实施例中，该PCB可具有不超过1.25英寸的直径。在另一个进一步的相关实施例中，可将该能量存储元件和该EMI滤波器放置在PCB上以使得提供在该能量存储元件和该EMI滤波器之间的距离可以超过预设阈值。
在又另一个相关实施例中，该能量存储元件可以是电感器，并且该电感器可用铁氧体材料屏蔽。
在另一个实施例中，提供了固态光源灯组件。该固态光源灯组件包括：外壳；放置在该外壳中的固态光源；以及放置在该外壳中的驱动器，该驱动器包括：配置为接收AC输入电压且提供未调节DC电压的整流器电路；耦合到该整流器电路的能量存储元件；开关，其中该开关配置为闭合以便于将该未调节DC电压的部分耦合到该能量存储元件，并且其中该开关配置为打开以便于从该能量存储元件传输能量以提供DC输出电压来驱动该固态光源；配置为提供输出信号以控制该开关的功率因数控制器电路；耦合到该整流器电路的电流泄放电路，该电流泄放电路配置为提供电源电压给在额定运行范围内的该功率因数控制器电路并维持与AC输入电压想关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值；配置为提供开关频率控制信号给该功率因数控制器电路的恒定断开时间控制器电路；以及配置为减少由该驱动电路生成的电磁干扰(EMI)噪声的EMI滤波器。
在有关实施例中，该预定阈值可基于调光器电路的额定运行电流要求以减少该固态光源的闪烁。在另一个有关实施例中，该固态光源灯组件可进一步包括可将该驱动电路设置在其上的印刷电路板(PCB)。在进一步的相关实施例中，该PCB可具有不超过1.25英寸的直径。在另一个进一步的相关实施例中，可将该能量存储元件和该EMI滤波器放置在PCB上以使得提供在该能量存储元件和该EMI滤波器之间的距离可以超过预设阈值。
在又另一个相关实施例中，该能量存储元件可以是电感器，并且该电感器可用铁氧体材料屏蔽。
在另一个实施例中，提供了驱动固态光源的方法。该方法包括：接收AC输入信号；维持与该AC输入信号相关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值；将该AC输入信号转换成已调节DC输出；使用功率因数控制器电路控制该已调节DC输出的功率因数；由该转换生成滤波EMI；以及将该已调节DC输出耦合到该固态光源。
在相关实施例中，转换可包括运行开关以激励电感器，该电感器配置成将耦合到该固态光源，并且其中控制该功率因数可包括控制该开关。
在进一步的相关实施例中，转换可包括运行开关以激励电感器，该电感器配置成将耦合到该固态光源，其中该电感器可用铁氧体材料屏蔽。
在另一个相关实施例中，维持可包括维持电流流动，该电流流动与该AC输入信号相关联，其中该电流流动超过基于调光器电路的额定运行电流要求的预定阈值以减少该固态光源的闪烁。
附图说明
本文公开的前述和其他目标、特征和优点将从接下来描述的本文公开的特定实施例而变得显而易见，正如附图图解的，其中贯穿不同视图中的相同附图标记指代相同部分。该图不必须按比例绘制，重点反而放在图解本文所公开的原理上。
图1是根据本文公开的实施例的系统的方块图。
图2是根据本文公开的实施例的固态光源驱动电路的方块图。
图3是根据本文公开的实施例的固态光源驱动电路的电路图。
图4是根据本文公开的实施例的方法的方块流程图。
具体实施方式
通常，实施例提供了用于实现诸如但不限于基于LED的灯的可调光的基于固态光源的灯的固态光源驱动的电路、系统和方法。如可交换地遍及全文使用的术语“基于固态光源的灯”、“基于LED的灯”和“LED灯”，指代包括不论LED、有机发光二级管(OLED)、聚合物发光二级管(PLED)等的一个或多个固态光源的灯和／或灯系统中的任意类型。类似地，如可交换地遍及全文使用的术语“固态光源驱动器”、“固态光源驱动电路”、“LED驱动器”和“LED驱动电路”指代驱动不论LED、有机发光二级管(OLED)、聚合物发光二级管(PLED)等的一个或多个固态光源的任意电路和／或多个电路和／或电子部件和／或硬件和软件的组合。类似地，术语“固态光源”和“基于LED的光源”指代包括不论LED、有机发光二级管(OLED)、聚合物发光二级管(PLED)等的一个或多个固态光源的任意光源。该可调光的基于固态光源的灯具有减少的形状因数，诸如但不限于B10或B11型的树枝形灯泡或其他类型的装饰灯的形状因数。该驱动器包括以降压转换器拓扑配置的DC-DC转换器，进一步包括功率因数控制器(PFC)电路、电流泄放电路和恒定断开时间控制器(COTC)电路。该电流泄放电路配置为维持自AC输入汲取的电流，在阈值值之上以满足诸如TRIAC调光器的调光器电路的电流要求并减少闪烁的可能性。该电流泄放电路还提供了电源电压给该COTC电路和PFC电路。该COTC电路能使得PFC电路在具有增加的效率和减少的开关损耗的固定频率下运行，在维持低THD和高功率因数的同时其可导致减少的驱动器尺寸。
当使用在基于变压器的开关调节器中时，降压转换器拓扑的使用消除了回扫变压器的需要。这可进一步减少该驱动器尺寸。根据实施例的固态光源驱动器还可以或可替换地包括用来减弱电磁干扰(EMI)传导噪声的EMI滤波器。
现在返回到图1，提供了根据本文描述的实施例的系统100的简化的方块图。通常，该系统100包括用于直接或通过已知的调光器电路104接收交流电流(AC)输入ACin的发光二级管(LED)驱动电路102，并且其提供了用于驱动基于LED的光源106的已调节直流电流(DC)输出DCout。该基于LED的光源106可配置为占据空间，诸如但不限于由B10或B11型的树枝形灯泡(即灯)或其他类型的装饰灯占据的空间。该基于LED的光源106可包括单个LED或以串联和／或并联配置互连的多个LED。尽管在一些实施例中示出的单个基于LED的灯组件110耦合到该调光器电路104，多个基于LED的灯组件110可被耦合到单个调光器电路104。在一些实施例中，ACin可被直接提供来自例如但不限于120VAC／60Hz线源(line source)。然而，应当理解根据本文描述的实施例的系统可根据诸如在50-60Hz下的220-240VAC的任意类型的(一个或多个)AC源运行。
在包括调光器电路104的实施例中，该调光器电路104可采用任意已知的调光器电路配置，诸如但不限于提供在壁开关中的标准的正或逆“相位控制”或“相位舍弃”调光器，其运行是众所周知的。如上所述，在相位控制调光器电路配置中该调光器电路104剪切了该波形的每个周期中的输入电压正弦波ACin的一小部分以提供AC输入给具有关联调光器设置的LED驱动电路102。
该LED驱动电路102可将AC输入电压ACin转换成具有高功率因数、低THD、高效率和小尺寸的已调节DC输出电压DCout。该LED驱动电路102和该基于LED的光源106可因此提供在如遍及全文所述的基于LED的灯组件110之内。该基于LED的灯组件110可提供用于现有照明器材的便利的复古拟合，所述现有照明器材被配置来激励包括例如白炽灯、荧光灯和／或气体放电光源的非基于LED的光源的灯和特别是诸如B10或B11型的树枝形灯泡或其他类型的装饰灯的具有减少的形状因数的灯。正如遍及全文所述的基于LED的灯组件110可直接插入到这样的照明器材中以运行那里的AC输入，并且可运行包括正相控制和逆相控制调光器电路的已知的调光器电路104。相比于包括非基于LED的光源的那些，包括基于LED的光源106的灯可提供长寿命和低功率消耗。
图2是概念地图解如图1中的方块形式示出的LED驱动电路102的功能的方块图。正如图2中所示，LED驱动电路102包括电磁干扰(EMI)滤波器202(其在一些实施例中可能不存在)、整流器电路204、电流泄放电路206、用于耦合该整流器电路204的输出到输出级210的开关208、电压感测电路212、恒定断开时间控制器(COTC)电路216、和功率因数控制器(PFC)电路214。
通常，该AC输入电压ACin可直接地或通过调光器电路104耦合到该EMI滤波器202或该整流器电路204。该EMI滤波器202可配置为减少EMI噪声和抑制与诸如基于三端双向可控硅调光器的正相控制调光器关联的振铃。在一些实施例中，可选择该EMI滤波器202的部件值以调整介于该输入电压和该输入电流之间的相位角度以实现更低的THD。在一些实施例中，可选择该EMI滤波器202的部件值以减少EMI噪声谐振峰值，例如但不限于在150kHz到700kHz和／或基本上150kHz到700kHz的范围内。
配置该整流器电路204来整流ACin以提供紧随着AC输入电压中的瞬变的未调节DC输入电压DCin。各种整流器电路配置在本领域中是众所周知的。在一些实施例中，例如，该整流器电路204可以包括已知的桥式整流器。整流器电路204的输出在该PFC电路214的控制下通过该开关208耦合到输出级210。该开关208可以但不限于是已知的晶体管开关，如普遍在已知的开关调节器配置中使用的。通常，该开关208控制该输出级210是否耦合到该整流器电路204的输出。该开关208因此控制输送到该输出级210的能量的数量，并且该能量的数量可通过开关208的接通时间和断开时间而调节。该输出级210可包括诸如但不限于电感器的能量存储元件，由耦合自该开关208的能量充电并且通过基于LED的光源106放电以驱动光源。该输出级210还可包括用来平滑提供给该基于LED的光源106的DCout电压的电容器。
该PFC电路214可包括并且在一些实施例中确实包括已知的功率因数控制器，其被配置为提供输出给开关208用于响应于代表来自该整流器电路204的电压的第一信号、代表用于该功率因数控制器的期望的恒定断开时间的第二信号、以及代表通过开关208的电流流动的第三信号来控制开关208。来自该功率因数控制器的输出控制开关208以使得给该基于LED的光源106的电流具有与该整流器电路204基本上匹配和同相的波形，由此提供高功率因数和低THD。
可被用作根据遍及全文描述的实施例的LED驱动配置中的功率因数控制器的已知的LED控制器集成电路(IC)包括诸如但不限于目前可向加利福尼亚州圣克拉拉市的美国国家半导体公司购买的型号LM3445控制器的已知的LED控制器IC。例如，该LM3445控制器可被用作降压DC-DC转换器实施方式中的控制器。LM3445控制器的这种或相关的可替换的应用的详情在美国国家半导体公司的LM3445数据表中讨论，“LM3445Triac Dimmable Offline LED Driver”，2010年9月，其可在http：／／www.national.com处得到并以引用的形式结合到本文。
在根据遍及全文描述的实施例的LED驱动电路102中，该电流泄放电路206配置为维持汲取自AC输入的电流在阈值值之上以满足于调光器电路104的电流汲取要求。诸如TRIAC调光器的调光器电路典型地要求遍及整个AC电压波形循环的最小电流流动。如果该电流流动下降到这个最小值之下，该调光器可暂时关闭，至少直到电流增加，其可导致该基于LED的光源106的明显的闪烁。在该调光器电路104的最低的调光器设置处的停滞时间期间，该电流泄放电路还可提供电源电压给该COTC电路216和该PFC电路214以维持在额定运行范围的电源电压。这可避免该COTC电路216和该PFC电路214的性能上的不利影响，其可导致THD的增加和功率因数的减少。正如本文使用的，使用的术语“额定”或“额定的”在指代意味着可根据实际数量而变化的指定的或理论上的数量的数量。
在LED驱动电路102中，该电压感测电路212感测由整流器电路204提供的未调节DCin电压并产生参考电压，代表未调节DCin电压，将其提供给PFC电路214。该参考电压可被PFC电路214使用，与通过开关208的感测的电流相比来控制电平，在该电平下该PFC电路214切换该开关208以提供电流波形给该基于LED的光源106，其与该整流器电路204的输出基本上匹配和同相。这个特征提供了具有减少的THD的高功率因数驱动器。
该COTC电路216提供了恒定断开时间信号给PFC电路214，其使得该PFC电路214能够运行在具有增加的效率和减少的开关损耗的固定开关频率处，其可在维持低THD和高功率因数的同时导致减少的驱动器尺寸。该PFC电路214具有接通时间和断开时间。该接通时间是当该PFC电路214促使开关208“闭合”并因此将整流器电路204耦合到该输出级210时的时间周期。该断开时间是当该PFC电路214促使开关208“打开”并因此将整流器电路204从该输出级210去耦合时的时间周期。降压转换器的转换比率可被定义为：VOUT/VIN=接通时间／(接通时间+断开时间)。因此，对于给定转换比率VOUT／VIN和给定的固定断开时间，接通时间被设定且可被定义为该接通时间和断开时间的总和的倒数的该开关频率也被固定。
图3是图解了基于示出在图1和2中的LED驱动电路102的LED驱动电路102a的实施例的示意图。该LED驱动电路102a包括输入电压浪涌保护电路218，EMI滤波器202、桥式整流器电路204、电流泄放电路206、用于将该整流器电路204的输出耦合到输出级210的开关208、电压感测电路212、COTC电路216和PFC电路214。该PFC电路214包括LM3445LED控制器IC U1，其运行是已知的并且描述在美国国家半导体公司的LM3445数据表中，参考上文。然而，本领域普通技术人员将认识到其他已知的LED控制器可用来替换在图3的实施例中示出的LM3445控制器。
在运行中，电路的AC输入ACin通过该浪涌保护电路218和该EMI滤波器202耦合到整流器电路204。该浪涌保护电路218包括熔断器(fuse)F1和金属氧化物压敏电阻(MOV)，其保护该LED驱动电路102a不受输入电压浪涌。该EMI滤波器202包括电感器L1和L2、电容器C2、C5和C6以及电阻器R17、R3、R6和R5，以PI网络拓扑排列。该电阻器R17限制到该驱动电路102a的峰值和涌入电流，其可允许在不损害单个调光器电路104的情况下由单个调光器电路104供电的LED驱动电路102a的数量增加。该电阻R17还形成为减少EMI传导噪声的RC滤波器网络的部分。可以选择EMI滤波器202的部件值以减少在接近150kHz到700kHz的范围内的EMI噪声谐振峰值。该EMI滤波器202可使得LED驱动电路102a遵守FCC部分15分类B的EMI限制要求。
该整流器电路204包括已知的桥式整流器。该整流器电路204整流AC输入以提供整流的未调节DC电压DCin。该整流器电路DCin的输出通过二极管D1耦合到输出级210的电感器L3和电容器C7和C3，其用于阻塞逆向电流流动且抑制可由开关208产生的电压浪涌。该电容器C1提供了沿着这个耦合路径的额外的EMI降噪。
开关208(也指的是与图3有关的开关Q2)控制该输出级210是否耦合到整流器电路204的输出。当开关Q2的栅极驱动接通时，该开关Q2是在导通状态并且来自整流器电路204的电流流动通过输出级210，提供电力给基于LED的光源106且激励用作能量存储元件的电感器L3。当开关Q2的栅极驱动断开时，该开关Q2是在非导通状态并且整流器电路204从输出级210去耦合。当在这个非导通状态中时，来自放电电感器L3的电流流动通过二极管D3以提供电力给该基于LED的光源106。该电容器C3和C7减少基于LED的光源106的噪声和波纹电流。
在一些实施例中，电感器L3可被屏蔽以减少磁场辐射并减少介于该电感器和可以是金属化的灯／灯组件／灯系统的外壳之间的交互作用。该屏蔽可包括具有用于减少辐射的磁场的合适的特性的铁氧体材料。
开关Q2的栅极驱动由LED控制器IC U1提供。通常，LED控制器IC U1使用代表整流器电路204DCin的输出的电压作为参考来控制电平，在该电平下LED控制器IC U1使用通过R12耦合到该Q2的栅极的栅极驱动输出切换该开关Q2的接通和断开。这个特征允许非常高的功率因数驱动器。开关频率由COTC电路216部分地确定，其被耦合到LED控制器IC U1的COFF输入，与作为由电阻器R14感测的LED驱动电路输出电流的表示组合并耦合到LED控制器IC U1的ISNS输入。
特别地，DCin电压的部分被耦合到LED控制器IC U1的FLTR2输入来提供参考电压给LED控制器IC U1，其表示未调节DC电压DCin。该FLTR2输入在该电阻器R2和R15之间耦合。选择R2和R15的值考虑由LED控制器IC U1建立的输出电压DCOUT中的波纹和功率因数修正之间的权衡。该LED控制器ICU1将这个参考电压与表示在ISNS输入处的电流感测的电压相比较，并且当该两者基本上相等时，该LED控制器IC U1关闭该开关Q2的栅极驱动持续由COTC电路216确定的恒定断开时间。因此，该LED控制器IC U1用作功率因数控制器并提供电流波形给基于LED的光源106，其基本上与整流器电路204的输出匹配且同相来提供具有增加的功率因数和减少的THD的驱动器。
电源电压通过电流泄放电路206被供应给LED控制器IC U1的电源电压输入VCC。因为泄放电路206维持汲取自AC输入的电流在阈值值之上以满足该调光器电路104的电流要求，所以这个配置可确保电源电压维持在额定运行范围，包括贯穿与调光器电路104的最低调光器设置关联的停滞时间的持续时间。该泄放电路206包括在一系列通过调节器配置中的电阻器R1、齐纳二极管D7以及晶体管Q1，其将未调节DC电压DCin转化为可在BLDR输入处被LED控制器IC U1感测的电平。电阻器R8从可以存在于电路中的任何寄生电容泄放电荷并提供用于与调光器电路104关联的阈值电流汲取要求的电流路径。当在BLDR输入处的电压下降时，该二极管电容器网络D8和C4将该LED控制器IC U1电源电压VCC维持在额定运行电平。
正如本文描述的LED驱动电路102中，电路部件可以以允许该PCB布置在诸如但不限于B10或B11型树枝形灯泡或其他类型装饰灯的减少尺寸的照明器材中的方式放置在印刷电路板(PCB)上。B10或B11型树枝形灯泡可包括具有分别在最宽点处的1.25英寸和1.375英寸的额定直径的大体圆形的外壳。该PCB可由此具有小于1.25英寸的直径以安装在外壳内。
在一些实施例中，可以定位所述部件以使得EMI滤波器202和输出级210通过增加的距离而被物理分离以进一步减少EMI发射。在一些实施例中，该PCB可具有焊接掩膜层并且该焊接掩膜层的部分在陶瓷电容器之下，诸如图3中示出的电容器C1、C2和C5，其可被去除以减少由背靠下面的焊接掩膜的电容器的振动造成的声频噪声。可替换地，可去除电容器下面的PCB的整个部分。
可配置驱动电路102用于基于其各种电路部件的适当选择在各种输入电压的情况下运行。下面的表1标识了在配置图3中图解的用于在120V RMS／60HzAC输入信号(用欧姆表示的电阻值)下运行的LED驱动电路102a中有用的电路元件的一个示例：
表1
| 部件 | 描述符号／值 | 部件 | 描述符号／值 | 部件 | 描述符号／值 |
| ACin | 120VAC／60Hz | D6 | 5.1V | R3 | 49.9 |
| C1 | 68nF | D7 | 12V | R4 | 开路 |
| C2 | 68nF | D8 | 200V-0.25A | R5 | 10K |
| C3 | 开路 | DCout | LED连接 | R6 | 10K |
| C4 | 22uF | F1 | 5A | R8 | 49.9K |
| C5 | 68nF | L1 | 5.6mH | R9 | 100K |
| C6 | 开路 | L2 | 5.6mH | R12 | 4.7 |
| C7 | 22uF | L3 | 1.0mH | R14 | 1.87 |
| C11 | 2.2nF | MOV | 470V | R15 | 3.48K |
| C12 | 330pF | Q1 | 240V-0.26A | R16 | 215K |
| C14 | 470nF | Q2 | 600V-1A | R17 | 24.9 |
| D1 | 200V-1A | Q4 | 40V-0.2A | R20 | 30.1K |
| D2 | 600V-0.5A | R1 | 390K | R22 | 40.2 |
| D3 | 200V-1A | R2 | 620K | U1 | LM3445 |
在一些实施例中，该驱动电路102a在120V(RMS)的输入电压、29.05mA(RMS)的输入电流、0.91的功率因数、19.07％的输入电流THD下具有3.17瓦特的输入功率；11.33VDC的输出电压、201.68mA DC的输出电流和74.05％的效率。
图4是用于驱动基于LED的光源的方法400的方块流程图。本领域普通技术人员将会意识到除非本文以其他方式指示，描述的特定顺序的步骤仅仅是说明性的并且可以在不脱离本发明精神的情况下变化。因而，除非以其他方式说明，下面描述的步骤是无序的，意味着在可能时，该步骤可以任意便利的或期望的顺序执行。
首先，步骤401，接收AC输入信号。接着，步骤402，维持与该AC输入信号关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值。在一些实施例中，步骤410，维持与该AC输入信号关联的电流流动，其中该电流流动超过基于调光器电路的额定运行电流要求的预定阈值以减少该固态光源的闪烁。步骤403，将该AC输入信号转换成已调节DC输出。步骤404，使用功率因数控制器电路控制该已调节DC输出的功率因数。步骤405，对由该转换产生的EMI进行滤波。步骤406，将该已调节DC输出耦合到该固态光源。
在一些实施例中，步骤403，当AC输入信号转换成已调节DC输出时，步骤407，运行开关以激励配置为耦合到该固态光源的电感器，并且步骤404，在使用功率因数控制器电路控制该已调节DC输出的功率因数时，步骤408，控制该开关。
在一些实施例中，步骤403，当该AC输入信号转换成已调节DC输出时，步骤409，运行开关以激励配置为耦合到该固态光源的电感器，其中该电感器用铁氧体材料屏蔽。
如在本文任何实施例中所使用的，“电路”可以包括例如单独地或者以任何组合的硬接线电路、可编程电路、状态机电路和／或存储由可编程电路执行的指令的固件。
在本文使用的术语“耦合”指代通过由一个系统元件载送的信号给予该“耦合”元件的任意连接、耦合、链接或类似。这样的“耦合”器件，或信号和器件，不必直接地彼此连接并且可由可操控或修正该信号的中间部件或器件分离。同样地，关于机械或物理连接或耦合的在本文中使用的术语“连接”或“耦合”是相对的术语并且不要求直接的物理连接。
除非以其他方式说明，使用的词语“基本上”可以解释为包括精确关系、条件、布置、定向和／或其他特性以及它们的如本领域普通技术人员理解的衍生，这样的衍生未在本质上到达影响公开的方法和系统的程度。
遍及本公开的全文，使用冠词“一个”和／或“一种”和／或“该”修饰名词除非另有明示则可以理解为出于方便而使用并且包括一个或多于一个所修饰的名词。术语“包括”、“包含”和“具有”意欲包括或意味着除了列出的元件存在额外的元件。
通过附图描述和／或以其他方式描绘的元件、部件、模块和／或其部分与别的东西通信、相关联和／或基于别的东西可以被理解成以直接和／或间接方式这样通信、相关联和／或基于，除非本文中以其他方式规定。
虽然已经相对于特定实施例描述了方法和系统，但是它们不限于此。显然，许多修改和变化可以按照上文教导而变得显而易见。本领域技术人可以进行本文描述和说明部分的细节、材料和布置上的许多附加的改变。
Claims (16)
1.一种用于驱动固态光源的驱动电路，包括：
配置为接收AC输入电压且提供未调节DC电压的整流器电路；
耦合到该整流器电路的能量存储元件；
开关，其中该开关配置为闭合以便于将该未调节DC电压的部分耦合到该能量存储元件，并且其中该开关配置为打开以便于从该能量存储元件传输能量以提供DC输出电压来驱动该固态光源；
配置为提供输出信号以控制该开关的功率因数控制器电路；
耦合到该整流器电路的电流泄放电路，该电流泄放电路配置为将电源电压提供给在额定运行范围内的功率因数控制器电路并且维持与该AC输入电压关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值；
配置为将开关频率控制信号提供给该功率因数控制器电路的恒定断开时间控制器电路；以及
配置为减少由该驱动电路产生的电磁干扰EMI噪声的EMI滤波器。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中该预定阈值基于调光器电路的额定运行电流要求来减少该固态光源的闪烁。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，进一步包括在其上设置有该驱动电路的印刷电路板PCB。
4.根据权利要求3所述的驱动电路，其中该PCB具有不超过1.25英寸的直径。
5.根据权利要求3所述的驱动电路，其中该能量存储元件和该EMI滤波器放置在该PCB上以使得在该能量存储元件和该EMI滤波器之间提供超过预设阈值的距离。
6.根据权利要求1所述的驱动电路，其中该能量存储元件是电感器，并且其中该电感器用铁氧体材料屏蔽。
7.一种固态光源灯组件，包括：
外壳；
放置在该外壳中的固态光源；以及
放置在该外壳中的驱动器，该驱动器包括：
配置为接收AC输入电压且提供未调节DC电压的整流器电路；
耦合到该整流器电路的能量存储元件；
开关，其中该开关配置为闭合以便于将该未调节DC电压的部分耦合到该能量存储元件，并且其中该开关配置为打开以便于从该能量存储元件传输能量以提供DC输出电压来驱动该固态光源；
配置为提供输出信号以控制该开关的功率因数控制器电路；
耦合到该整流器电路的电流泄放电路，该电流泄放电路配置为将电源电压提供给在额定运行范围内的功率因数控制器电路并且维持与该AC输入电压关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值；
配置为将开关频率控制信号提供给该功率因数控制器电路的恒定断开时间控制器电路；以及
配置为减少由该驱动电路产生的电磁干扰EMI噪声的EMI滤波器。
8.根据权利要求7所述的固态光源灯组件，其中该预定阈值基于调光器电路的额定运行电流要求来减少该固态光源的闪烁。
9.根据权利要求7所述的固态光源灯组件，进一步包括在其上设置有该驱动电路的印刷电路板PCB。
10.根据权利要求9所述的固态光源灯组件，其中该PCB具有不超过1.25英寸的直径。
11.根据权利要求9所述的固态光源灯组件，其中该能量存储元件和该EMI滤波器放置在该PCB上以使得在该能量存储元件和该EMI滤波器之间提供超过预设阈值的距离。
12.根据权利要求7所述的固态光源灯组件，其中该能量存储元件是电感器，并且其中该电感器用铁氧体材料屏蔽。
13.一种驱动固态光源的方法，该方法包括：
接收AC输入信号；
维持与该AC输入信号关联的电流流动，其中该电流流动超过预定阈值；
将该AC输入信号转换成已调节DC输出；
使用功率因数控制器电路控制该已调节DC输出的功率因数；
对由该转换产生的EMI进行滤波；以及
将该已调节DC输出耦合到该固态光源。
14.根据权利要求13所述的方法，其中转换包括运行开关以激励配置为耦合到该固态光源的电感器；以及其中控制该功率因数步骤包括控制该开关。
15.根据权利要求14所述的方法，其中转换包括运行开关以激励配置为耦合到该固态光源的电感器，其中该电感器用铁氧体材料屏蔽。
16.根据权利要求13所述的方法，其中维持包括维持与该AC输入信号关联的电流流动，其中该电流流动超过基于调光器电路的额定运行电流要求的预定阈值以减少该固态光源的闪烁。
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