CN109196952A - 用于发光二极管光源的负载控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制从电源传送到电负载的电力的负载控制装置可包括控制电路，所述控制电路被配置成控制所述负载调节电路以控制传送到所述电负载的电力。所述控制电路可被配置成当输入电压是AC电压时在AC模式下操作并且当所述输入电压是DC电压时在DC模式下操作。所述控制电路可被配置成在所述DC模式下禁用所述功率转换器。所述控制电路可被配置成致使可控开关电路在所述AC模式下导通而在所述DC模式下不导通。所述整流器电路可被配置成当所述输入电压是AC电压时对所述输入电压进行整流以生成整流电压，并且当所述输入电压是DC电压时使所述输入电压通过。

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
本申请要求于2016年4月25日提交的美国临时专利申请No.62/327，198的优先权。
背景技术
发光二极管(LED)光源(诸如，例如，LED光引擎)经常被用来代替传统的白炽灯、荧光灯或卤素灯等或者被用作其替代品。LED光源可包括安装在合适壳体中的单个结构上的多个发光二极管。与白炽灯、荧光灯和卤素灯相比，LED光源通常更有效并且提供更长的操作服务。为了适当地照明，通常将LED驱动器耦合在交流(AC)源和LED光源之间，以便调节供应到LED光源的电力。LED驱动器可将提供到LED光源的电压调节成特定值，将供应到LED光源的电流调节成特定峰值电流值，或者调节电流和电压二者。在其名称均为LOAD CONTROLDEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE(用于发光二极管光源的负载控制装置)的共同受让的于2010年7月23日授权的美国专利No.8，492，987和于2014年3月25日授权的美国专利No.8，680，787中，更详细地描述了LED驱动器的示例，在此其全部公开内容通过引用并入本文。
随着电力基础设施变化以适应可再生能源(例如，风力发电、光伏太阳能发电、燃料电池等)，由于这是用于许多这些技术的发电的当前形式，有可能趋向于DC电力分配。例如，光伏太阳能阵列产生DC电力，并且通常将其直接储存在电池中。据此，可直接由电池提供电力，或者可将电力转换成交流电，以供电器使用。随着这种趋向于DC移动电源的预期，将会期望将电力直接作为DC电力提供，而非将其转换成AC电力。许多AC电负载实际上使用DC电力来执行其功能，并且传统上，需要进行整流并且通常需要进行有源功率因子校正(PFC)，以使AC电力可用于电负载。然而，整流和有源功率因子校正操作引入效率损失。
发明内容
如本文中描述的，一种用于控制从电源传送到电负载的电力的负载控制装置可包括：功率转换器，其被配置成生成跨母线(bus)电容器的母线电压；负载调节电路，其被配置成接收所述母线电压并且控制传送到所述电负载的电力；以及控制电路，其被配置成控制所述负载调节电路以控制传送到所述电负载的电力。所述控制电路可被配置成当输入电压是AC电压时在AC模式下操作，并且当所述输入电压是DC电压时在DC模式下操作。所述控制电路可被配置成例如当所述负载所需的功率低于阈值量时在所述DC模式下禁用所述功率转换器。另外，所述控制电路可被配置成控制所述功率转换器电路，以将所述母线电压的幅度调节成趋向于目标母线电压，并且在所述DC模式下当所述负载所需的功率大于阈值量时，根据负载所需的功率调节所述目标母线电压。另外，或可供选择地，所述控制电路可被配置成在所述DC模式下减小所述目标母线电压。
负载控制装置可包括与母线电容器串联电耦合的可控开关电路。所述控制电路可被配置成致使可控开关电路在所述AC模式下导通而在所述DC模式下不导通。所述控制电路可包括整流器电路，所述整流器电路包括输入端子和DC检测电路。所述整流器电路还可包括多个(例如，两个)可控开关电路。所述DC检测电路可电耦合在所述整流器电路的输入端子之间。所述DC检测电路可被配置成当跨所述DC检测电路的电压是DC电压时，致使整流器电路的可控开关电路导通(例如，并且当跨所述DC检测电路的电压是AC电压时，致使它们不导通)。所述负载控制装置还可包括波纹检测电路(例如，AC波纹检测电路)，波纹检测电路被配置成接收整流电压并且生成波纹检测信号，所述波纹检测信号指示在所述整流电压中是否存在AC波纹。所述波纹检测电路可将波纹检测信号提供到所述控制电路，并且所述控制电路可被配置成基于所述波纹检测信号来确定所述输入电压是AC电压还是DC电压。
所述整流器电路可被配置成当所述输入电压是AC电压时对所述输入电压进行整流以生成整流电压，并且当所述输入电压是DC电压时使所述输入电压通过。所述整流器电路可包括：(1)第一输入端子和第二输入端子(例如，AC输入端子)；(2)第一输出端子和第二输出端子(例如，DC输出端子)；(3)第一二极管，其被配置成将电流从所述第一输入端子传导到所述第一输出端子；(4)第二二极管，其被配置成将电流从所述第二输出端子传导到所述第二输入端子；(5)第三二极管，其被配置成将电流从所述第二输入端子传导到所述第一输出端子；(6)第四二极管，其被配置成将电流从所述第二输出端子传导到所述第一输入端子；(7)第一可控开关电路(例如，MOSFET)，其与所述第一二极管并联耦合；(8)第二可控开关电路(例如，MOSFET)，其与所述第二二极管并联耦合。当跨所述输入端子的电压是AC电压时，致使所述第一开关电路和所述第二开关电路不导通，而当跨所述输入端子的电压是DC电压时，致使所述第一开关电路和所述第二开关电路导通。所述整流器电路还可包括可电耦合在所述输入端子之间的DC检测电路，DC检测电路，并且当跨所述DC检测电路的电压是DC电压时致使所述第一可控开关电路和所述第二可控开关电路导通。
附图说明
图1是用于控制LED光源强度的示例发光二极管(LED)驱动器的简化框图。
图2是根据电负载所需的功率量调节目标母线电压的示例图表。
图3是用于LED驱动器的AC波纹检测电路的示例图。
图4是LED驱动器的示例隔离的半桥正向转换器和电流感测电路的简化示意图。
图5是示例整流器电路的简化示意图。
图6是例示图5的整流器电路的操作的示例波形。
图7是用于LED驱动器的DC检测电路的示例图。
图8是由负载控制装置(例如，LED驱动器)的控制电路执行的示例控制过程的简化流程图。
具体实施方式
图1是负载控制装置(例如，发光二极管(LED)驱动器100)的简化框图，该负载控制装置用于控制传递到诸如LED光源102(例如，LED光引擎)的电负载的电力量，进而控制电负载的强度。LED光源102被示出为串联连接的多个LED，但是可包括单个LED或并联连接的多个LED或其合适的组合，这取决于特定的照明系统。LED光源102可包括一个或多个有机发光二极管(OLED)。LED驱动器100可包括适于与诸如(例如)交流(AC)电源或直流(DC)电源的电源(未示出)耦合的第一输入端子104(例如，热端子)和第二输入端子106(例如，中性端子)。第一输入端子104和第二输入端子106可被配置成接收输入电压VIN，例如，AC干线输入电压或DC输入电压。
LED驱动器100可包括射频(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172和/或电源180。RFI滤波器电路110可使AC干线上提供的噪声最小化。整流器电路120可以是动态整流器电路，其被配置成响应于在输入端子104、106处存在AC电压还是DC电压而改变其操作(如以下将参照图4和图5更详细地描述的)。整流器电路120可被配置成当输入端子连接至AC电源并且在输入端子104、106处存在AC电压时，对输入电压VIN整流，以生成整流电压VRECT。整流器电路120可被配置成当输入端子连接至DC电源并且在输入端子104、106处存在DC电压时，使输入电压VIN通过(例如，不对输入电压VIN进行整流)。
升压转换器130可接收整流电压VRECT，并且跨母线电容器CBUS(诸如，例如，电解电容器)生成升压直流(DC)母线电压VBUS。升压转换器130可包括诸如(例如)反激转换器、单端初级电感转换器(SEPIC)、转换器或其他合适的功率转换器电路的用于生成适宜的母线电压的任何合适的功率转换器电路。升压转换器130可作为功率因子校正(PFC)电路操作，以将LED驱动器100的功率因子朝向功率因子1调节。LED驱动器100可包括跨升压转换器130的输入端耦合的输入电容器CIN(诸如，例如，薄膜电容器)。在其名称均为LOAD CONTROLDEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE的共同受让的于2013年7月23日授权的美国专利No.8，492，987和于2014年3月25日授权的美国专利No.8，680，787中，更详细地描述了具有升压转换器的LED驱动器的示例，在此其全部公开内容通过引用并入本文。
负载调节电路140可接收母线电压VBUS，并且控制传递到例如LED光源102的电力量，以控制LED光源102的强度在低端(即，最小)强度LLE(例如，大致1-5％)和高端(即，最大)强度LHE(例如，大致100％)之间。负载调节电路140的示例可以是隔离的半桥正向转换器。在其名称为LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE的共同受让的于2015年2月2日授权的美国专利No.9，253，829中，更详细地描述了包括正向转换器的负载控制装置(例如，LED驱动器100)的示例，在此其全部公开内容通过引用并入本文。负载调节电路140可包括例如降压转换器、线性调节器或用于调节LED光源102的强度的任何合适的LED驱动电路。
控制电路150可被配置成控制升压转换器130和/或负载调节电路140的操作。控制电路150可包括例如数字控制器或诸如(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)的任何其他合适的处理装置。控制电路150可生成母线电压控制信号VBUS-CNTL，母线电压控制信号VBUS-CNTL可被提供到升压转换器130，用于将母线电压VBUS的幅度调节成趋向于目标母线电压VBUS-TARGET。控制电路150可从可指示母线电压VBUS的幅度的升压转换器130接收母线电压反馈控制信号VBUS-FB。
控制电路150可生成驱动控制信号VDR1、VDR2。驱动控制信号VDR1、VDR2可被提供到负载调节电路140，例如，用于调节跨LED光源102生成的负载电压VLOAD的幅度，和/或通过LED光源120传导的负载电流ILOAD的幅度，以将LED光源120的强度控制成目标强度LTRGT。控制电路150可调节驱动控制信号VDR1、VDR2的操作频率fop和/或占空比DCINV(例如，占周期T中的百分比的导通时间TON)，以调节负载电压VLOAD和/或负载电流ILOAD的幅度。控制电路150可接收由负载调节电路140产生的负载电压反馈信号VV-LOAD。负载电压反馈信号VV-LOAD可指示负载电压VLOAD的幅度。
电流感测电路160可接收由负载调节电路140产生的感测电压VSENSE。感测电压VSENSE可指示负载电流ILOAD的幅度。电流感测电路160可从控制电路150接收信号斩波控制信号VCHOP。电流感测电路160可生成负载电流反馈信号VI-LOAD，负载电流反馈信号VI-LOAD可以是指示负载电流ILOAD的平均幅度IAVE的DC电压。控制电路150可从电流感测电路160接收负载电流反馈信号VI-LOAD，并且相应地控制驱动控制信号VDR1、VDR2。例如，控制电路150可控制驱动控制信号VDR1、VDR2，以将负载电流ILOAD的幅度调节成目标负载电流ITRGT，从而将LED光源102的强度控制成目标强度LTRGT(例如，使用控制回路)。控制电路150可被配置成使用负载电压反馈信号VV-LOAD和负载电流反馈信号VI-LOAD来确定LED光源102当前正在消耗的负载功率PLOAD。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理想地将会致使通过LED光源120传导的所期望的电流(例如，至少基于负载电流反馈信号VI-LOAD)。
控制电路150可耦合至存储器170。存储器170可存储LED驱动器100的操作特征(诸如，例如，目标强度LTRGT、低端强度LLE、高端强度LHE等)。通信电路172可耦合至例如有线通信链路或诸如射频(RF)通信链路或红外(IR)通信链路的无线通信链路。控制电路150可被配置成响应于经由通信电路172接收的数字消息，更新LED光源102的目标强度LTRGT和/或存储在存储器170中的操作特征。LED驱动器100可进行操作，以从调光开关接收相位控制信号，以确定LED光源102的目标强度LTRGT。电源180可接收整流电压VRECT并且生成用于为LED驱动器100的电路供电的直流(DC)电源电压Vcc。
LED驱动器100还可包括可接收整流电压VRECT的波纹检测电路190，并且可生成可指示在整流电压VRECT中是否存在AC波纹(即，AC电压是否耦合至输入端子104、106)的波纹检测信号VRIP-DET。控制电路150可接收波纹检测信号VRIP-DET，并且如果AC电压被耦合至输入端子104、106，则可在AC模式下操作，或者如果DC电压被耦合至输入端子，则可在DC模式下操作。波纹检测电路190还可被耦合，以接收输入电压VIN和/或母线电压VBUS。LED驱动器100还可包括与母线电容器CBUS串联电耦合的用于断开母线电容器的可控开关电路192(例如，包括MOSFET)，如以下将更详细描述的。
当在AC模式下操作时，控制电路150可使升压转换器130的操作能够跨母线电容器CBUS生成母线电压VBUS。控制电路150可致使可控开关电路192导通，并且可将母线电压VBUS的幅度控制成最大幅度VBUS-MAX(例如，大致465伏)。控制电路150还可使升压转换器130在AC模式期间作为PFC电路操作，以将LED驱动器100的功率因子朝向功率因子1调节。
当在DC模式下操作时，控制电路150可被配置成禁用升压转换器130的操作，以减少例如由于在启用时升压转换器中的功率损耗而导致的LED驱动器100中的功率损耗。当被禁用时，升压转换器130可使来自输入端子104、106的DC电压通过，并且母线电压VBUS可具有最小幅度VBUS-MIN(例如，大致380伏)。当在DC模式下操作时，控制电路150可被配置成在LED驱动器100的启动例程期间启用升压转换器130，并且在正常操作期间禁用升压转换器。
控制电路150可在DC模式下致使可控开关电路192不导通以断开母线电容器CBUS，因为当在输入端子104，106处存在DC电压时，可能不需要母线电容器CBUS。LED驱动器100还可包括跨负载调节电路140的输入端耦合的电容器CFILM(例如，薄膜电容器)，以便供应会需要循环通过负载调节电路的高频电流。因为母线电容器CBUS可包括一个或多个电解电容器，所以断开母线电容器CBUS可使LED驱动器100的寿命延长。另外，断开母线电容器CBUS可减小当电力首次施加到输入端子104、106时由LED驱动器100传导的浪涌电流。
当LED光源102所需的功率PLOAD超过阈值量PTH(例如，大致80％)时，控制电路150还可使升压转换器130能够在DC模式下操作。另外，控制电路150还可被配置成根据LED光源102所需的功率PLOAD控制目标母线电压VBUS-TARGET，例如，如图2中所示。控制电路150可被配置成当LED光源102所需的功率PLOAD高于阈值量PTH时，将目标母线电压VBUS-TARGET在最小幅度VBUS-MIN和最大幅度VBUS-MAX之间线性地调节。控制电路150可被配置成使用开环控制，例如，通过使用查找表响应于目标强度LTRGT和/或目标负载电流ITRGT而确定目标母线电压VBUS-TARGET来控制目标母线电压VBUS-TARGET。控制电路150还可被配置成使用闭环控制，例如，通过使用负载电压反馈信号VV-LOAD和负载电流反馈信号VI-LOAD确定LED光源102所需的功率PLOAD来控制目标母线电压VBUS-TARGET。控制电路150可被配置成获知LED光源102所需的功率PLOAD超过阈值量PTH处(例如，在启动例程期间)的目标强度LTRGT和/或目标负载电流ITRGT。
控制电路150可被配置成在瞬态事件期间(例如，当增大和/或减小目标强度LTRGT和/或目标负载电流ITRGT时)临时增大母线电压VBUS的幅度。
控制电路150还可缩减升压转换器的操作(例如，减小目标母线电压VBUS-TARGET)而非在DC模式中禁用升压转换器130，以便减少升压转换器中的损耗。
图3是用于LED驱动器的AC波纹检测电路300的示例图。AC波纹检测电路300可以是图1中示出的LED驱动器100的AC波纹检测电路190的示例。AC波纹检测电路300可包括电阻器R310、R312、电容器C314和二极管D316、D318。AC波纹检测电路300可接收整流电压VRECT并且可生成波纹检测信号VRIP-DET。控制电路150可接收波纹检测信号VRIP-DET，并且可确定是AC电压还是DC电压被连接至输入端子(例如，输入端子104、106)。例如，控制电路150可接收波纹检测信号VRIP-DET并且确定在整流电压VRECT中是否存在AC波纹。
如果在输入端子104、106处存在AC电压，则可在电阻器R310处存在全波整流电压。全波整流电压可以是正常线路频率的两倍。可经由电阻器R310、R312将全波整流电压分压，并且分压可对电容器C314进行充电并且通过二极管D318馈送，以生成波纹检测信号VRIP-DET。如果在输入端子104、106处存在DC电压，则存在于电阻器R310处的电压不会由显著的AC频率分量表征。如此，电容器C314将不被充电，从而导致波纹检测信号VRIP-DET具有比在输入端子104、106处存在AC电压的情形更低的值(例如，0伏)。因此，控制电路150可接收波纹检测信号VRIP-DET，并且如果AC电压被耦合至输入端子104、106，则可在AC模式下操作，或者如果DC电压被耦合至输入端子，则可在DC模式下操作。波纹检测电路300还可被耦合，以接收输入电压VIN和/或母线电压VBUS。
图4是LED驱动器(例如，图1中示出的LED驱动器100)的隔离的半桥正向转换器440和电流感测电路460的简化示意图。正向转换器440可以是图1中示出的LED驱动器100的负载调节电路140的示例。电流感测电路460可以是图1中示出的LED驱动器100的电流感测电路160的示例。
正向转换器440可包括具有两个场效应晶体管(FET)Q410、Q412的半桥逆变器电路，以便从母线电压VBUS生成高频逆变器电压VINV。响应于驱动控制信号VDR1、VDR2，可致使FETQ410、Q412成为导通和不导通。可从控制电路150接收驱动控制信号VDR1、VDR2。驱动控制信号VDR1、VDR2可经由栅极驱动电路414(例如，其可包括由ST Microelectronics制造的编号为L6382DTR的部件)耦合至相应FET Q410、Q412的栅极。控制电路150可以以恒定的操作频率fop(例如，大致60-65kHz)进而恒定的操作周期TOP生成逆变器电压VINV。然而，可在某些操作条件下调节操作频率fop。例如，在高端强度LHE附近，操作频率fop会降低。控制电路150可被配置成调节逆变器电压VINV的占空比DCINV，以将LED光源402的强度控制为趋向于目标强度LTRGT。控制电路150可调节逆变器电压VINV的占空比DCINV，以将负载电流ILOAD的幅度(例如，平均幅度IAVE)调节成趋向于目标负载电流ITRGT。负载电流ILOAD的幅度可在最大额定电流IMAX和最小额定电流IMIN之间变化。
逆变器电压VINV可通过DC阻塞电容器C416(例如，其可具有大致0.047μF的电容)耦合至变压器420的初级绕组，使得跨初级绕组生成初级电压VPRI。变压器420可用可以是大致115:29的匝数比nTURNS(即，N1/N2)来表征。可跨感测电阻器R422产生感测电压VSENSE，所述感测电阻器R422可与变压器420的初级绕组串联耦合。变压器420的次级绕组可生成次级电压，该次级电压可耦合至全波二极管整流器桥424的输入端子，以便整流跨次级绕组生成的次级电压。整流器桥424的正输出端子可通过输出能量储存电感器L426(例如，其可具有大致10mH的电感)耦合至LED光源402，使得可跨输出电容器C428(例如，可具有大致3nF的电容)生成负载电压VLOAD。
电流感测电路460可包括用于生成负载电流反馈信号VI-LOAD的平均电路。平均电路可包括低通滤波器，该低通滤波器包括电容器C430(例如，其可具有大致0.066μF的电容)和电阻器R432(例如，其可具有大致3.32kΩ的电阻)。低通滤波器可经由电阻器R434(例如，其可具有大致1kΩ的电阻)接收感测电压VSENSE。电流感测电路460可包括耦合在电阻器R432、R434的结和电路公共端之间的晶体管Q436(例如，如图4中所示的FET)。晶体管Q436的栅极可通过电阻器R438(例如，可具有大致22kΩ的电阻)耦合至电路公共端。晶体管Q436的栅极可从控制电路150接收信号斩波控制信号VCHOP。在其名称为FORWARD CONVERTER HAVING APRIMARY-SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT(具有初级侧电流感测电路的正向转换器)的共同受让的于2016年1月5日授权的No.9，232，574中，更详细地描述了电流感测电路460的示例，在此其全部公开内容通过引用并入本文。
图5是示例整流器电路500(例如，图1中示出的LED驱动器100的整流器电路120)的简化示意图。整流器电路500可包括第一输入端子502和第二输入端子504(例如，AC输入端子)以及第一输出端子506和第二输出端子508(例如，DC输出端子)。整流器电路500可包括含有四个二极管510、512、514、516的全波整流器。第一二极管510可电耦合在第一输入端子502和第一输出端子506之间，并且可被配置成将电流从第一输入端子502传导到第一输出端子506。第二二极管512可电耦合在第二输入端子504和第二输出端子508之间，并且可被配置成将电流从第二输出端子508传导到第二输入端子504。第三二极管514可电耦合在第二输入端子504和第一输出端子506之间，并且可被配置成将电流从第二输入端子504传导到第一输出端子506。第四二极管516可电耦合在第一输入端子502和第二输出端子508之间，并且可被配置成将电流从第二输出端子508传导到第一输入端子504。
整流器电路500可包括具有与第一二极管510并联电耦合的主端子的第一可控开关电路520(例如，MOSFET)以及具有与第二二极管512并联电耦合的主端子的第二可控开关电路522(例如，MOSFET)。第一二极管510和第二二极管512可分别是第一可控开关电路520和第二可控开关电路522的体二极管，或者可被实现为单独的部件。整流器电路500可被配置成当跨输入端子502、504的电压(例如，输入电压)是AC电压时在AC模式下操作，并且当跨输入端子的电压是DC电压时在DC模式下操作。可在AC模式下(例如，当跨输入端子的电压是AC电压时)致使第一开关电路520和第二开关电路522不导通，并且在DC模式下(例如，当跨输入端子的电压是DC电压时)致使第一开关电路520和第二开关电路522导通。
整流器电路500还可包括耦合在输入端子502和504之间用于接收跨输入端子的电压的诸如DC检测电路530的整流器控制电路。DC检测电路530可被配置成生成栅极驱动电压VG1、VG2，栅极驱动电压VG1、VG2可分别耦合至第一可控开关电路520和第二可控开关电路522的MOSFET的栅极端子，以致使第一可控开关电路和第二可控开关电路导通和不导通。
图6例示了当整流器电路在AC模式和DC模式下操作时整流器电路500的示例波形。DC检测电路530可被配置成将第一栅极驱动电压VG1和第二栅极驱动电压VG2的幅度控制成趋向于电路公共端(例如，大致0伏)，以致使在输入电压(例如，跨输入端子502、504的电压)是AC电压时在AC模式下第一可控开关电路520和第二可控开关电路522不导通。DC检测电路530可被配置成将第一栅极驱动电压VG1和第二栅极驱动电压VG2的幅度控制成趋向于供应电压Vcc(例如，由图1中的LED驱动器100的电源180所生成的)，以致使在输入电压(例如，跨端子502、504的电压)是DC电压时在DC模式下第一可控开关电路520和第二可控开关电路522导通。
图7是用于LED驱动器的DC检测电路700的示例图。DC检测电路700可以是图5的DC检测电路530的示例。如此，DC检测电路700可以是诸如图5中示出的整流器电路500的整流器电路的部分。DC检测电路700可包括诸如整流器电路500的第一输入端子502和第二输入端子504(例如，AC输入端子)的两个输入端子。另外，DC检测电路可通过AC/DC整流器电路连接至诸如整流器电路500的第一输出端子506和第二输出端子508(例如，DC输出端子)的两个输出端子。因此，DC检测电路700可被配置成生成诸如栅极驱动电压VG1、VG2的用于控制可控开关电路的栅极驱动电压，栅极驱动电压VG1、VG2分别耦合至第一可控开关电路520和第二可控开关电路522的MOSFET的栅极端子，以致使第一可控开关电路和第二可控开关电路导通和不导通。在这方面，DC检测电路可操作为使其经由输入端子502、504耦合至AC电压或是DC电压。
DC检测电路700可包括电容器C702、C720和C722、电阻器R704、R714、R718、R726和R730、齐纳二极管Z706、Z708和Z716、二极管D724、MOSFET 710和NPN晶体管728。DC检测电路700可包括电源，或者使用例如诸如电源180的LED驱动器的电源。
当AC电压被耦合至输入端子502、504时，电容器C702和电阻器R704的组合将致使跨电容器C702存在净零DC电压。结果，MOSFET 520将不导通并且跨二极管510呈二极管模式。另外，当AC电压被耦合至输入端子502、504时，电容器C722和电阻器R726的组合将致使跨电容器C722存在净零DC电压。例如，NPN晶体管728可在其栅极处看到脉动电流，使得NPN晶体管728导通并且致使电容器C720放电。电容器C720的放电可致使MOSFET 522不导通并且跨二极管512呈二极管模式。因此，当AC电压被耦合至输入端子502、504时，DC检测电路将不将MOSFET 520、522两者之一驱动成是导通的，使得二极管510、512、514、516充当全波整流器。
当DC电压被耦合至输入端子502、504时，齐纳二极管Z706、Z708将输入DC电压钳位并且致使电容器C702充电。当电容器C702被充电时，MOSFET 710将导通，从而将第一栅极驱动电压VG1驱动成趋向于电源电压Vcc(例如，如图1中的LED驱动器100的电源180生成的)并且致使MOSFET 520导通。另外，当DC电压被耦合至输入端子502、504时，电容器C722将充电并且将不会有流过R726的脉动电流(例如，如在AC电压被耦合至输入端子时发现的)。结果，将致使NPN晶体管728不导通，从而将第二栅极驱动电压VG2驱动成趋向于电源电压Vcc并且致使MOSFET 522导通。当MOSFET 520、522导通时，跨二极管510、512的电压损失被消除。
图8是可由负载控制装置的控制电路(例如，LED驱动器100的控制电路150)执行的示例控制过程800的简化流程图。例如，可周期性执行控制过程800，以响应于在LED驱动器的输入电压上检测到的波纹而控制LED驱动器以AC模式或DC模式操作。在802处，控制电路可确定波纹检测信号VRIP-DET指示是AC电压还是DC电压被耦合至输入端子(例如，输入端子104、106)。如果控制电路在802处确定AC电压被耦合至输入端子，则控制电路可在804处在AC模式下操作。例如，控制电路可确保在806处连接母线电容器。例如，控制电路可通过在806处闭合开关(例如，可控开关电路192)来连接母线电容器。控制电路还可在808处启用升压转换器，并且在810处将目标母线电压设置为VBUS-MAX。
如果控制电路在802处确定DC电压被耦合至输入端子，则控制电路可在812处在DC模式下操作。例如，控制电路可确保在814处断开母线电容器。例如，控制电路可通过在814处断开开关(例如，可控开关电路192)来断开母线电容器。在816处，控制电路可确定电负载所需的功率PLOAD是否超过阈值量PTH(例如，大致80％)。如果控制电路在816处确定电负载所需的功率PLOAD未超过阈值量PTH，则控制电路可在818处禁用升压转换器。例如，控制电路可禁用升压转换器，以减少例如由于在启用时升压转换器中的功率损耗而导致的LED驱动器中的功率损耗。当被禁用时，升压转换器可使来自输入端子的DC电压通过，并且母线电压VBUS可具有最小幅度VBUS-MIN(例如，大致380伏)。在一些情形下，当在DC模式下操作时，控制电路可被配置成在LED驱动器100的启动例程(未示出)期间启用升压转换器，并且在正常操作期间禁用升压转换器。
如果控制电路在816处确定电负载所需的功率PLOAD确实超过阈值量PTH，则控制电路可在820处启用升压转换器。在822处，控制电路可根据所需的功率来设置目标母线电压。例如，控制电路可被配置成根据LED光源102所需的功率PLOAD控制目标母线电压VBUS-TARGET。控制电路可被配置成当LED光源所需的功率PLOAD高于阈值量PTH时，将目标母线电压VBUS-TARGET在最小幅度VBUS-MIN和最大幅度VBUS-MAX之间线性地调节。控制电路可被配置成使用开环控制，例如，通过使用查找表响应于目标强度LTRGT和/或目标负载而确定目标母线电压VBUS-TARGET来控制目标母线电压VBUS-TARGET。控制电路可被配置成使用闭环控制，例如，通过使用负载电压反馈信号VV-LOAD和负载电流反馈信号VI-LOAD确定LED光源所需的功率PLOAD来控制目标母线电压VBUS-TARGET。控制电路可被配置成获知LED光源所需的功率PLOAD超过阈值量PTH(例如，在启动例程期间)的目标强度LTRGT和/或目标负载电流ITRGT。
虽然参照LED驱动器进行了描述，但是本文中描述的一个或多个实施例可与其他负载控制装置一起使用。另外，单个控制电路可耦合至和/或适于控制负载控制系统中的多种类型的电负载。

Claims (20)

1.一种负载控制装置，用于控制从电源传送到电负载的电力，所述负载控制装置被配置成从所述电源接收输入电压，所述负载控制装置包括：
功率转换器，所述功率转换器被配置成生成母线电压；
负载调节电路，所述负载调节电路被配置成接收所述母线电压并且控制传送到所述电负载的电力；以及
控制电路，所述控制电路被配置成控制所述负载调节电路以控制传送到所述电负载的电力，所述控制电路被配置成当所述输入电压是AC电压时在AC模式下操作并且当所述输入电压是DC电压时在DC模式下操作；
其中，所述控制电路被配置成当在所述DC模式下操作时禁用所述功率转换器。
2.根据权利要求1所述的负载控制装置，还包括：
整流器电路，所述整流器电路被配置成从所述电源接收所述输入电压，所述整流器电路被配置成当所述输入电压是所述AC电压时对所述输入电压进行整流以生成整流电压，并且所述整流器电路被配置成当所述输入电压是所述DC电压时使所述输入电压通过。
3.根据权利要求2所述的负载控制装置，其中，所述整流器电路包括：
第一输入端子和第二输入端子；
第一输出端子和第二输出端子；
第一二极管，所述第一二极管被配置成将电流从所述第一输入端子传导到所述第一输出端子；
第二二极管，所述第二二极管被配置成将电流从所述第二输出端子传导到所述第二输入端子；
第三二极管，所述第三二极管被配置成将电流从所述第二输入端子传导到所述第一输出端子；
第四二极管，所述第四二极管被配置成将电流从所述第二输出端子传导到所述第一输入端子；
第一可控开关电路，所述第一可控开关电路与所述第一二极管并联耦合；以及
第二可控开关电路，所述第二可控开关电路与所述第二二极管并联耦合；
其中，当跨所述输入端子的电压是AC电压时，致使所述第一开关电路和所述第二开关电路不导通，当跨所述输入端子的电压是DC电压时，致使所述第一开关电路和所述第二开关电路导通。
4.根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述第一可控开关电路和所述第二可控开关电路每个都包括MOSFET。
5.根据权利要求4所述的负载控制装置，其中，所述第一二极管和所述第二二极管是所述第一可控开关电路和所述第二可控开关电路的MOSFET的体二极管。
6.根据权利要求2所述的负载控制装置，其中，所述整流器电路包括电耦合在所述整流器电路的输入端子之间的DC检测电路，所述DC检测电路被配置成当跨所述DC检测电路的电压是DC电压时，致使所述整流器电路的所述第一可控开关电路和所述第二可控开关电路导通。
7.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成在所述DC模式下当所述负载所需的功率小于阈值量时，禁用所述功率转换器。
8.根据权利要求7所述的负载控制装置，其中，所述控制电路被配置成控制所述功率转换器，以将所述母线电压的幅度向目标母线电压调节，所述控制电路被配置成在所述DC模式下当所述电负载所需的功率大于阈值量时，根据所述电负载所需的功率调节所述目标母线电压。
9.根据权利要求1所述的负载控制装置，还包括：
波纹检测电路，所述波纹检测电路被配置成接收整流电压并且生成波纹检测信号，所述波纹检测信号指示在所述整流电压中是否存在AC波纹；
其中，所述控制电路被配置成接收所述波纹检测信号，并且基于所述波纹检测信号来确定所述输入电压是AC电压还是DC电压。
10.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成当在所述DC模式下操作时在所述负载控制装置的启动例程期间启用所述功率转换器，并且被配置成当在所述DC模式下操作时在正常操作期间禁用所述功率转换器。
11.根据权利要求1所述的负载控制装置，还包括：
母线电容器；以及
可控开关电路，所述可控开关电路与所述母线电容器串联电耦合，所述控制电路被配置成当在所述DC模式下操作时，致使所述可控开关电路不导通，以断开所述母线电容器。
12.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成生成母线电压控制信号并且将所述母线电压控制信号提供到所述功率转换器；并且
其中，所述功率转换器被配置成基于所述母线电压控制信号将所述母线电压的幅度向目标母线电压调节。
13.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，所述功率转换器被配置成生成指示所述母线电压的幅度的母线电压反馈控制信号，并且将所述母线电压反馈控制信号提供到所述控制电路。
14.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成通过允许所述DC电压通过所述功率转换器使得所述母线电压具有最小的母线电压幅度，来禁用所述功率转换器。
15.一种负载控制装置，用于控制从电源传送到电负载的电力，所述负载控制装置被配置成从所述电源接收输入电压，所述负载控制装置包括：
功率转换器，所述功率转换器被配置成生成母线电压；
负载调节电路，所述负载调节电路被配置成接收所述母线电压并且控制传送到所述电负载的电力；以及
控制电路，所述控制电路被配置成控制所述负载调节电路以控制传送到所述电负载的电力，所述控制电路被配置成控制所述功率转换器以将所述母线电压的幅度向目标母线电压调节，所述控制电路被配置成当所述输入电压是AC电压时在AC模式下操作并且当所述输入电压是DC电压时在DC模式下操作；
其中，所述控制电路被配置成当在所述DC模式下操作时减小所述目标母线电压。
16.根据权利要求15所述的负载控制装置，其中，所述控制电路被配置成控制所述功率转换器，以将所述母线电压的幅度向目标母线电压调节，所述控制电路被配置成在所述DC模式下当所述电负载所需的功率大于阈值量时，根据所述电负载所需的功率调节所述目标母线电压。
17.根据权利要求15所述的负载控制装置，还包括：
整流器电路，所述整流器电路被配置成从所述电源接收所述输入电压，所述整流器电路被配置成当所述输入电压是所述AC电压时对所述输入电压进行整流以生成整流电压，并且所述整流器电路被配置成当所述输入电压是所述DC电压时使所述输入电压通过。
18.根据权利要求17所述的负载控制装置，其中，所述整流器电路包括电耦合在所述整流器电路的输入端子之间的DC检测电路，所述DC检测电路被配置成当跨所述DC检测电路的电压是DC电压时，致使所述整流器电路的所述第一可控开关电路和所述第二可控开关电路导通。
19.根据权利要求15所述的负载控制装置，还包括：
波纹检测电路，所述波纹检测电路被配置成接收整流电压并且生成波纹检测信号，所述波纹检测信号指示在所述整流电压中是否存在AC波纹；
其中，所述控制电路被配置成接收所述波纹检测信号，并且基于所述波纹检测信号来确定所述输入电压是AC电压还是DC电压。
20.一种负载控制装置，用于控制从电源传送到电负载的电力，所述负载控制装置被配置成从所述电源接收输入电压，所述负载控制装置包括：
功率转换器，所述功率转换器被配置成生成跨母线电容器的母线电压；
负载调节电路，所述负载调节电路被配置成接收所述母线电压并且控制传送到所述电负载的电力；
可控开关电路，所述可控开关电路与所述母线电容器串联电耦合；以及
控制电路，所述控制电路被配置成控制所述负载调节电路以控制传送到所述电负载的电力，所述控制电路被配置成当所述输入电压是AC电压时在AC模式下操作并且当所述输入电压是DC电压时在DC模式下操作；
其中，所述控制电路被配置成致使所述可控开关电路在所述AC模式下导通，在所述DC模式下不导通。
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