CN110383947A - 具有不同的操作模式的用于发光二极管光源的负载控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于调节通过电负载传导的负载电流的平均幅度的负载控制装置可以在不同的模式下操作。所述负载控制装置可以包括控制电路，所述控制电路被配置成在激活状态时段期间激活逆变器电路并且在非激活状态时段期间停用所述逆变器电路。在一种模式下，所述控制电路可以通过在使所述激活状态时段保持恒定的同时调整所述非激活状态时段来调整所述负载电流的平均幅度。在另一模式下，所述控制电路可以通过在使所述非激活状态时段保持恒定的同时调整所述激活状态时段来调整所述负载电流的平均幅度。在又一种模式下，所述控制电路可以使所述逆变器电路的占空比保持恒定并且通过调整通过所述电负载传导的目标负载电流来调节所述负载电流的平均幅度。

Description

具有不同的操作模式的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9月16日提交的美国临时专利申请No.62/395,505的优先权，其全部公开内容在此通过引用并入本文。
背景技术
发光二极管(LED)光源(例如，LED光引擎)正在替换作为照明装置的主要形式的常规白炽灯、荧光灯和卤素灯。LED光源可以包括安装在单个结构上并设置在适合的壳体中的多个发光二极管。如与白炽灯、荧光灯和卤素灯相比较，LED光源可以是更高效的并且提供较长的操作寿命。LED驱动器控制装置(例如，LED驱动器)可以被耦合在交流(AC)电源与LED光源之间以用于调节供应给LED光源的功率。例如，LED驱动器可以调节提供给LED光源的电压、供应给LED光源的电流或电流和电压两者。
可以采用不同的控制技术来驱动LED光源，所述控制技术包括例如电流负载控制技术和电压负载控制技术。通过电流负载控制技术所驱动的LED光源可以由额定电流(例如，约350毫安)来表征，可以将通过LED光源的电流的峰值幅度调节到所述额定电流以确保LED光源被照亮至适当的强度和/或颜色。通过电压负载控制技术所驱动的LED光源可以由额定电压(例如，约15伏特)来表征，可以将跨越LED光源的电压调节至所述额定电压以确保LED光源的适当操作。如果电压负载控制技术额定的LED光源包括LED的多个并联串，则可以使用电流平衡调节元件来确保并联串具有相同的阻抗，使得在并联串中的每一个中汲取相同的电流。
可以对LED光源的光输出进行调光。用于对LED光源进行调光的方法可以包括例如脉冲宽度调制(PWM)技术和恒定电流降低(CCR)技术。在脉冲宽度调制调光中，可以向LED光源供应具有变化占空比的脉冲信号。例如，如果正在使用电流负载控制技术来控制LED光源，则可以在脉冲信号的占空比的接通时间期间使供应给LED光源的峰值电流保持恒定。然而，可以改变脉冲信号的占空比，以改变供应给LED光源的平均电流，从而改变LED光源的光输出的强度。作为另一示例，如果正在使用电压负载控制技术来控制LED光源，则可以在脉冲信号的占空比的接通时间期间使供应给LED光源的电压保持恒定。然而，可以改变负载电压的占空比，以调整光输出的强度。如果正在使用电流负载控制技术来控制LED光源，则可以使用恒定电流降低调光。在恒定电流降低调光中，可以向LED光源连续地提供电流。然而，可以改变提供给LED光源的电流的DC幅度以调整光输出的强度。在于2010年7月23日授权的共同转让的美国专利No.8,492,987和于2013年3月14日公布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，两者名称为“用于发光二极管光源的负载控制装置”(LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE)，其全部公开内容在此通过引用并入本文。
使用传统技术来对LED光源进行调光可以导致对人类视觉可感知的光强度变化。如果在LED光源接近其强度范围的低端(例如，低于额定峰值强度的5％)的同时发生调光，则此问题可能是更显而易见的。因此，用于LED光源的精细调光的方法和设备可能是所希望的。
发明内容
如本文中所描述的，用于控制递送给电负载的功率量的负载控制装置可以包括负载调节电路。负载调节电路可以被配置成控制通过电负载传导的负载电流的幅度以便控制递送给电负载的功率量。负载调节电路可以包括由突发占空比来表征的逆变器电路。突发占空比可以表示逆变器电路被激活的激活(active)状态时段和逆变器电路被停用的非激活(inactive)状态时段的比率。负载控制装置还可以包括控制电路，所述控制电路被耦合到负载调节电路并且被配置成控制通过电负载传导的负载电流的平均幅度。控制电路可以被配置成在激活状态时段期间激活逆变器电路并且在非激活状态时段期间停用逆变器电路。控制电路还可以被配置成在至少低端模式、中间模式和正常模式下操作。在低端模式期间，控制电路被配置成使激活状态时段的长度保持恒定并且调整非激活状态时段的长度以便调整逆变器电路的突发占空比和负载电流的平均幅度。在中间模式期间，控制电路被配置成使非激活状态时段的长度保持恒定并且调整激活状态时段的长度以便调整逆变器电路的突发占空比和负载电流的平均幅度。在正常模式期间，控制电路被配置成通过使突发占空比保持恒定并且调整通过电负载传导的目标负载电流来调节负载电流的平均幅度。
另外本文中描述的是用于控制LED光源的强度的LED驱动器。LED驱动器可以包括LED驱动电路，所述LED驱动电路被配置成控制通过LED光源传导的负载电流的幅度以便实现LED光源的目标强度。LED驱动电路可以进而包括由突发占空比来表征的逆变器电路。突发占空比可以表示逆变器电路被激活的激活状态时段和逆变器电路被停用的非激活状态时段的比率。
LED驱动器还可以包括控制电路，所述控制电路被耦合到LED驱动电路并且被配置成控制负载电流的平均幅度。控制电路可以被配置成在激活状态时段期间激活逆变器电路并且在非激活状态时段期间停用逆变器电路。控制电路还可以被配置成在突发模式和正常模式下操作。在正常模式期间，控制电路可以被配置成通过使突发占空比保持恒定并且调整通过LED光源传导的目标负载电流来调节负载电流的平均幅度。在突发模式期间，控制电路可以被配置成在LED光源的目标强度在第一强度范围内的情况下通过使激活状态时段的长度保持恒定并且调整非激活状态时段的长度来调整突发占空比和负载电流的平均幅度。在突发模式期间，控制电路可以被配置成在LED光源的目标强度在第二强度范围内的情况下通过使非激活状态时段的长度保持恒定并且调整激活状态时段的长度来调整突发占空比和负载电流的平均幅度。第二强度范围在包括在相应的强度范围中的强度水平方面可以高于第一强度范围。例如，第一强度范围可以包括在LED光源的最大额定强度的1％和4％之间的强度水平，并且第二强度范围可以包括在LED光源的最大额定强度的4％和5％之间的强度水平。
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是根据目标强度的图1的LED驱动器的目标负载电流的示例曲线图。
图3是根据目标强度的图1的LED驱动器的突发占空比的示例曲线图。
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驱动器的隔离正向转换器和电流感测电路的简化示意图。
图6是图示正向转换器的能量存储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向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向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驱动器的正向转换器的操作的示例波形。
图10示出图示当负载调节电路正在突发模式下操作时的负载电流的示例波形的图。
图11示出图示当负载调节电路正在突发模式下操作时相对平均光水平如何可以根据包括在激活状态时段中的逆变器循环的数目来改变的示例曲线图。
图12示出图示当图1的LED驱动器的控制电路正在突发模式下操作时的负载电流的示例波形。
图13示出当负载调节电路正在突发模式下操作时的目标负载电流与激活状态时段和非激活状态时段的长度之间的曲线图关系的示例。
图14示出用于在正常模式和突发模式下操作LED驱动器的LED驱动电路的示例过程的简化流程图。
具体实施方式
图1是用于控制递送给电负载(诸如LED光源102)(例如，LED光引擎)的功率量并且因此控制电负载的强度的负载控制装置(例如，发光二极管(LED)驱动器100)的简化框图。取决于特定照明系统，LED光源102被示出为串联连接的多个LED但是可以包括单个LED或并联连接的多个LED或其适合的组合。LED光源102可以包括一个或多个有机发光二极管(OLED)。光源102可以包括一个或多个量子点发光二极管(QLED)。LED驱动器100可以包括热端子H和中性端子。这些端子可以被适配成耦合到交流(AC)电源(未示出)。
LED驱动器100可以包括射频干扰(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可以使在AC市电上提供的噪声最小化。整流器电路120可以产生整流电压VRECT。
升压转换器130可以接收整流电压VRECT并且跨越母线电容器CBUS产生升压直流(DC)母线电压VBUS。升压转换器130可以包括用于产生适当的母线电压的任何适合的电力转换器电路，诸如例如反激转换器、单端初级电感器转换器(SEPIC)、转换器或其它适合的电力转换器电路。升压转换器120可以作为功率因数校正(PFC)电路操作以朝向功率因数一调整LED驱动器100的功率因数。
负载调节电路140可以接收母线电压VBUS并且控制递送给LED光源102的功率量，例如，以在低端(例如，最小)强度LLE(例如，约1-5％)与高端(例如，最大)强度LHE(例如，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向转换器。在于2013年7月5日提交的名称为“用于发光二极管光源的负载控制装置”(LOAD CONTROLDEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE)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向转换器的负载控制装置(例如，LED驱动器100)的示例，其全部公开内容在此通过引用并入本文。负载调节电路140可以包括例如降压转换器、线性调节器或用于调整LED光源102的强度的任何适合的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任何其它适合的处理装置，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)。控制电路150可以产生母线电压控制信号VBUS-CNTL，其可以被提供给升压转换器130以用于调整母线电压VBUS的幅度。控制电路150可以接收来自升压转换器130的母线电压反馈控制信号VBUS-FB，其可以指示母线电压VBUS的幅度。
控制电路150可以产生驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。可以将驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2提供给负载调节电路140以用于调整跨越LED光源102产生的负载电压VLOAD的幅度和/或通过LED光源120传导的负载电流ILOAD的幅度。通过控制负载电压VLOAD和/或负载电流ILOAD，控制电路可以将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)以便调整负载电压VLOAD和/或负载电流ILOAD的幅度。
电流感测电路160可以接收感测电压VSENSE。感测电压VSENSE可以由负载调节电路140产生。感测电压VSENSE可以指示负载电流ILOAD的幅度。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可以产生负载电流反馈信号VI-LOAD，其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可以从电流感测电路160接收负载电流反馈信号VI-LOAD。控制电路150可以基于负载电流反馈信号VI-LOAD调整驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2，使得可以朝向目标负载电流ITRGT调整负载电流ILOAD的幅度。例如，控制电路150可以设置用于驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的初始操作参数(例如，操作频率fOP和/或占空比DCINV)。控制电路150可以接收指示驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的影响的负载电流反馈信号VI-LOAD。基于指示，控制电路150可以调整驱动控制信号的操作参数以因此朝向目标负载电流ITRGT调整负载电流ILOAD的幅度(例如，使用控制回路)。
负载电流ILOAD可以是通过LED光源102传导的电流。目标负载电流ITRGT可以是控制电路150旨在通过LED光源102传导的电流(例如，至少基于负载电流反馈信号VI-LOAD)。负载电流ILOAD可以近似地等于目标负载电流ITRGT，但是可以不总是跟随目标负载电流ITRGT。这可能是因为，例如控制电路150可以具有它可控制通过LED光源102传导的电流的具体粒度水平(例如，由于逆变器循环长度等)。LED光源102的非理想反应(例如，负载电流ILOAD中的过冲)也可以使负载电流ILOAD偏离目标负载电流ITRGT。本领域的技术人员应领会的是，将通过LED光源传导的电流图示为线性图的本文中所示的图(例如，图2和图13)图示目标负载电流ITRGT，因为负载电流ILOAD它本身可以不实际地跟随真实线性路径。
控制电路150可以被耦合到存储器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可以被耦合到例如有线通信链路或无线通信链路，诸如射频(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接收到的数字消息而更新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可以是可操作的以从调光器开关接收相位控制信号以用于确定用于LED光源102的目标强度LTRGT。电源190可以接收整流电压VRECT并且产生直流(DC)电源电压VCC以用于给LED驱动器100的电路供电。
图2是根据目标强度LTRGT的目标负载电流ITRGT的示例曲线图。如所示，在目标强度LTRGT与目标负载电流ITRGT之间(例如，在至少理想情形下)可以存在线性关系。例如，为了实现较高的目标强度，控制电路150可以增加目标负载电流ITRGT(例如，与目标强度的增加成比例)；为了实现较低的目标强度，控制电路150可以减小目标负载电流ITRGT(例如，与目标强度的减小成比例)。随着目标负载电流ITRGT正在被调整，负载电流ILOAD的幅度可以相应地改变。然而，可以存在负载电流ILOAD可以被调整多少的极限。例如，可以不将负载电流ILOAD调整至高于最大额定电流IMAX或者低于最小额定电流IMIN(例如，由于负载调节电路140和/或控制电路150的硬件限制)。因此，控制电路150可以被配置成在最小额定电流IMIN与最大额定电流IMAX之间调整目标负载电流ITRGT，使得负载电流ILOAD的幅度可以落在相同的范围中。最大额定电流IMAX可以对应于高端强度LHE(例如，约100％)。最小额定电流IMIN可以对应于过渡强度LTRAN(例如，约5％)。在高端强度LHE与过渡强度LTRAN之间，控制电路150可以在正常模式下操作负载调节电路140，在所述正常模式下可以将负载电流ILOAD的平均幅度IAVE控制成等于(例如，近似地等于)目标负载电流ITRGT。例如，在正常模式期间，控制电路150可以响应于负载电流反馈信号VI-LOAD(例如，使用闭环控制)而将负载电流ILOAD的平均幅度IAVE控制为目标负载电流ITRGT。
为了将负载电流ILOAD的平均幅度IAVE调整至低于最小额定电流IMIN(并且因此将目标强度LTRGT调整至低于过渡强度LTRAN)，控制电路150可以被配置成在突发模式下操作负载调节电路140。突发模式可以由包括激活状态时段和非激活状态时段的突发操作时段来表征。在激活状态时段期间，控制电路150可以被配置为以与在正常模式下的那些方式类似的方式调节负载电流ILOAD。在非激活状态时段期间，控制电路150可以被配置成停止调节负载电流ILOAD(例如，以允许负载电流ILOAD下降至约零)。激活状态时段与突发操作时段的比率(例如，TACTIVE/TBURST)可以表示突发占空比DCBURST。可以在最大占空比DCMAX(例如，约100％)与最小占空比DCMIN(例如，约20％)之间控制突发占空比DCBURST。可以在突发模式的激活状态时段期间朝向目标电流ITRGT(例如，最小额定电流IMIN)调整负载电流ILOAD。将突发占空比DCBURST设置为小于最大占空比DCMAX的值可以将负载电流ILOAD的平均幅度IAVE降低至小于最小额定电流IMIN。
图3是根据目标强度LTRGT的突发占空比DCBURST(例如，理想突发占空比DCBURST-IDEAL)的示例曲线图。如本文中所描述的，当目标强度LTRGT在高端强度LHE(例如，约100％)与过渡强度LTRAN(例如，约5％)之间时，控制电路150可以被配置为在正常模式下操作负载调节电路140，例如，通过将突发占空比DCBURST设置在等于约最大占空比DCMAX或约100％的恒定值下。为了将目标强度LTRGT调整至低于过渡强度LTRAN，控制电路150可以被配置为在突发模式下操作负载调节电路140，例如，通过在最大占空比DCMAX与最小占空比DCMIN(例如，约20％)之间调整突发占空比DCBURST。
参考图3，突发占空比DCBURST可以指代理想突发占空比DCBURST-IDEAL，其可以包括整数部分DCBURST-INTEGER和/或分数部分DCBURST-FRACTIONAL。整数部分DCBURST-INTEGER可以由包括完整逆变器循环(例如，逆变器循环的整数值)的理想突发占空比DCBURST-IDEAL的百分比来表征。分数部分DCBURST-FRACTIONAL可以由包括逆变器循环的一小部分的理想突发占空比DCBURST-IDEAL的百分比来表征。在至少一些情况下，控制电路150(例如，经由负载调节电路140)可以被配置成将逆变器循环的数目调整了整数数目(例如，DCBURST-INTEGER)而不是分数量(例如，DCBURST-FRACTIONAL)。因此，尽管图3的示例曲线图图示示出理想突发占空比DCBURST-IDEAL从最大占空比DCMAX到最小占空比DCMIN的连续调整的理想曲线，然而除非另外定义，否则突发占空比DCBURST可以指代理想突发占空比DCBURST-IDEAL的整数部分DCBURST-INTEGER(例如，如果控制电路150未被配置成以分数量操作突发占空比DCBURST)。
图4是图示负载调节电路140在突发模式下的操作的示例状态图。在突发模式期间，控制电路150可以例如依照突发占空比DCBURST和突发模式时段TBURST(例如，约4.4毫秒)将负载调节电路140周期性地控制成激活状态和非激活状态。例如，激活状态时段TACTIVE可以等于突发占空比DCBURST乘突发模式时段TBURST并且非激活状态时段TINACTIVE可以等于一减去突发占空比DCBURST乘突发模式时段TBURST。也就是说，TACTIVE＝DCBURST·TBURST并且TINACTIVE＝(1-DCBURST)·TBURST。
在突发模式的激活状态下，控制电路150可以被配置成产生驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。控制电路150还可以被配置成调整驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的操作频率fOP和/或占空比DCINV(例如，接通时间TON)以调整负载电流ILOAD的幅度。控制电路150可以被配置成使用闭环控制来进行调整。例如，在突发模式的激活状态下，控制电路150可以产生驱动信号VDRIVE1、VDRIVE2以响应于负载电流反馈信号VI-LOAD而将负载电流ILOAD的幅度调整成等于目标负载电流ITRGT(例如，最小额定电流IMIN)。
在突发模式的非激活状态中，控制电路150可以让负载电流ILOAD的幅度下降至约零安培，例如，通过冻结闭环控制和/或不产生驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。在控制回路被冻结(例如，在非激活状态下)的同时，控制电路150可以停止对负载电流反馈信号VI-LOAD做出响应(例如，控制电路150可以不响应于负载电流反馈信号而调整操作频率fOP和/或占空比DCINV的值)。控制电路150可以在冻结控制回路之前(例如，紧接在其之前)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。当控制回路被解冻时(例如，当控制电路150进入激活状态时)，控制电路150可以从先前激活状态恢复使用操作频率fOP和/或占空比DCINV来产生驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2。
控制电路150可以被配置成使用开环控制来调整突发占空比DCBURST。例如，控制电路150可以被配置成当目标强度LTRGT低于过渡强度LTRAN时根据目标强度LTRGT来调整突发占空比DCBURST。例如，控制电路150可以被配置成随着目标强度LTRGT被减小至低于过渡强度LTRAN(例如，如图3中所示)而线性地减小突发占空比DCBURST，然而目标负载电流ITRGT以最小额定电流IMIN保持恒定(例如，如图2中所示)。因为控制电路150可以依照突发占空比DCBURST和突发模式时段TBURST在激活状态与非激活状态之间切换(例如，如图4的状态图中所示)，所以负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以根据突发占空比DCBURST来改变(例如，IAVE＝DCBURST·TMIN)。换句话说，在突发模式期间，负载电流ILOAD的峰值幅度IPK可以等于最小额定电流IMIN，但是取决于突发占空比DCBURST的值，负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以小于最小额定电流IMIN。
图5是LED驱动器(例如，图1中所示的LED驱动器100)的正向转换器240和电流感测电路260的简化示意图。正向转换器240可以是图1中所示的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中所示的LED驱动器100的电流感测电路160的示例。
正向转换器240可以包括具有两个场效应晶体管(FET)Q210、Q212以用于例如从母线电压VBUS产生高频逆变器电压VINV的半桥逆变器电路。可以响应于驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2而致使FET Q210、Q212为导通的和不导通的。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(例如，其可以包括由ST Microelectronics所制造的零件号L6382DTR)耦合到相应的FET Q210、Q212的栅极。控制电路150可以被配置成以操作频率fOP(例如，约60-65kHz)产生逆变器电压VINV并且因此产生操作时段TOP。控制电路150可以被配置成在某些操作条件下调整操作频率fOP。例如，控制电路150可以被配置成减小高端强度LHE附近的操作频率。控制电路150可以被配置成调整逆变器电压VINV的占空比DCINV(例如，在或不用同样地调整操作频率的情况下)以朝向目标强度LTRGT控制LED光源202的强度。
在操作的正常模式下，当LED光源202的目标强度LTRGT在高端强度LHE与过渡强度LTRAN之间时，控制电路150可以调整逆变器电压VINV的占空比DCINV以朝向目标负载电流ITRGT调整负载电流ILOAD的幅度(例如，平均幅度IAVE)。负载电流ILOAD的幅度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中所示)。可以例如基于正向转换器240的半桥逆变器电路的最小接通时间TON-MIN确定最小额定电流IMIN。最小接通时间TON-MIN可以基于正向转换器的硬件限制而变化。在最小额定电流IMIN下(例如，在过渡强度LTRAN下)，逆变器电压VINV可以由低端操作频率fOP-LE和低端操作时段TOP-LE来表征。
当LED光源202的目标强度LTRGT低于过渡强度LTRAN时，控制电路150可以被配置成在操作的突发模式下操作正向转换器240。除了将目标强度用作用于确定何时在突发模式下操作的阈值之外或者代替将目标强度用作用于确定何时在突发模式下操作的阈值，控制电路150可以使用功率(例如，过渡功率)和/或电流(例如，过渡电流)作为阈值。在操作的突发模式下，控制电路150可以被配置成在激活状态(例如，在所述激活状态下控制电路150可以主动地产生驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2以将负载电流ILOAD的峰值幅度IPK调节成等于最小额定电流IMIN)与非激活状态(例如，在所述非激活状态下控制电路150冻结控制回路并且不产生驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2)之间切换正向转换器240。图4示出图示两种状态之间的转移的状态图。控制电路150可以依照突发占空比DCBURST和/或突发模式时段TBURST在激活状态与非激活状态之间切换正向转换器240(例如，如图4中所示)。控制电路150可以根据可以低于过渡强度LTRAN的目标强度LTRGT来调整突发占空比DCBURST(例如，如图3中所示)。在突发模式的激活状态下(以及在正常模式下)，正向转换器240可以由接通时间TTURN-ON和关闭时间TTURN-OFF来表征。接通时间TTURN-ON可以是从当驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2被驱动时直到相应的FET Q210、Q212被致使导通为止的时间段。关闭时间TTURN-OFF可以是从当驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2被驱动直到相应的FET Q210、Q212被致使不导通为止的时间段。
逆变器电压VINV可以通过隔直流电容器C216(例如，其可以具有约0.047μF的电容)耦合到变压器220的初级绕组。可以跨越初级绕组产生初级电压VPRI。变压器220可以由可以为约115:29的匝数比nTURNS(例如，N1/N2)来表征。可以跨越感测电阻器R222产生感测电压VSENSE，所述感测电阻器R222可以与变压器220的初级绕组串联耦合。FET Q210、Q212和变压器220的初级绕组分别可以由寄生电容CP1、CP2、CP3来表征。变压器220的次级绕组可以产生次级电压。次级电压可以被耦合到用于对跨越次级绕组产生的次级电压进行整流的全波二极管整流器桥224的AC端子。整流器桥224的正DC端子可以通过输出能量存储电感器L226(例如，其可以具有约10mH的电感)耦合到LED光源202。可以跨越输出电容器C228(例如，其可以具有约3μF的电容)产生负载电压VLOAD。
电流感测电路260可以包括用于产生负载电流反馈信号VI-LOAD的平均电路。平均电路可以包括低通滤波器。低通滤波器可以包括电容器C230(例如，其可以具有约0.066μF的电容)和电阻器R232(例如，其可以具有约3.32kΩ的电阻)。低通滤波器可以经由电阻器R234(例如，其可以具有约1kΩ的电阻)接收感测电压VSENSE。电流感测电路160可以包括晶体管Q236(例如，如图5中所示的FET)。晶体管Q236可以耦合在电阻器R232、R234的结合与电路公共端之间。晶体管Q236的栅极可以通过电阻器R238(例如，其可以具有约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。可以在于2013年3月15日提交的名称为“具有初级侧电流感测电路的正向转换器”(FORWARDCONVERTER 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，其全部公开内容在此通过引用并入本文。
图6是图示能量存储电感器(例如，图5中所示的正向转换器240的输出能量存储电感器L226)的示例磁芯组290的图。磁芯组290可以包括两个E型芯292A、292B，并且可以包括由TDK公司所制造的零件号PC40EE16-Z。E型芯292A、292B可以包括相应的外支腿294A、294B和内支腿296A、296B。内支腿296A、296B可以由宽度wLEG(例如，约4mm)来表征。第一E型芯292A的内支腿296A可以包括部分间隙298A(例如，磁芯组290可以是部分有间隙的)，使得内支腿296A、296B可以间隔开间隙距离dGAP(例如，约0.5mm)。部分间隙298A可以延伸达间隙宽度wGAP(例如，约2.8mm)，使得部分间隙298A可以延伸达内支腿296A的支腿宽度wLEG的约70％。内支腿296A、296B中的任何一个或两个可以包括部分间隙。部分有间隙的磁芯组290(例如，如图6中所示)可以允许正向转换器240的输出能量存储电感器L226(例如，示出在图5中)在低负载条件下(例如，在低端强度LLE附近)维持连续电流。
图7示出图示正向转换器(例如，正向转换器240)和电流感测电路(例如，电流感测电路260)的示例操作的波形。例如，当像本文中所描述的那样在正常模式下且在突发模式的激活状态下操作时，正向转换器240可以产生图7中所示的波形。如图7中所示，控制电路(例如，控制电路150)可以将相应的驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2驱动为高至约电源电压VCC以致使相应的FET Q210、Q212导通达接通时间TON。可以在不同的时间致使FET Q210、Q212导通。当高侧FET Q210导通时，变压器220的初级绕组可以例如通过电容器C216和感测电阻器R222来将初级电流IPRI传导到电路公共端。在高侧FET Q210被致使导通之后(例如，紧接在其之后)(在图7中的时间t1)，例如，由于如图7中所示的变压器220的寄生电容CP3，初级电流IPRI可以展示短高幅度脉冲。在高侧FET Q210导通的同时，电容器C216可以充电，使得可以跨越电容器发展幅度为母线电压VBUS的幅度的约一半的电压。跨越变压器220的初级绕组的初级电压VPRI的幅度可以等于母线电压VBUS的幅度的约一半(例如，VBUS/2)。当低侧FET Q212导通时，变压器220的初级绕组可以在相反方向上传导初级电流IPRI并且可以跨越初级绕组耦合电容器C216，使得初级电压VPRI可以具有幅度等于母线电压VBUS幅度的约一半的负极性。
当高侧FET Q210和低侧FET Q212中的任何一个导通时，由输出电感器L226传导的输出电感器电流IL的幅度和/或跨越LED光源202的负载电压VLOAD的幅度可以相对于时间而增加。在FET Q210、Q212导通的同时(例如，在初始电流尖峰之后)，初级电流IPRI的幅度可以相对于时间而增加。当FET Q210、Q212不导通时，输出电感器电流IL和负载电压VLOAD可以在幅度上相对于时间而减小。输出电感器电流IL可以由峰值幅度IL-PK和平均幅度IL-AVG来表征，例如，如图7中所示。控制电路150可以增加和/或减小驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON(例如，以及逆变器电压VINV的占空比DCINV)以分别增加和/或减小输出电感器电流IL的平均幅度IL-AVG，并且因此分别增加和/或减小LED光源202的强度。
当FET Q210、Q212被致使不导通时，初级电流IPRI的幅度可以朝向零安培下降(例如，如图7中当高侧FET Q210被致使不导通时的时间t2处所示)。例如，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在低端强度LLE附近时，初级电流IPRI的幅度可以在FET Q210、Q212中的任何一个被致使不导通之后振荡。振荡可以是由FET的寄生电容CP1、CP2、变压器220的初级绕组的寄生电容CP3和/或电路的其它寄生电容(例如，诸如上面安装有正向转换器240的印刷电路板的寄生电容)所引起的。
初级电流IPRI的实部分量可以指示次级电流ISEC的幅度并且因此指示LED光源202的强度。磁化电流IMAG(例如，初级电流IPRI的无功分量)可以流过感测电阻器R222。当高侧FET Q210导通时，磁化电流IMAG可以从负极性改变为正极性。当低侧FET Q212导通时，磁化电流IMAG可以从正极性改变为负极性。当初级电压VPRI的幅度为零伏特时，磁化电流IMAG可以保持恒定，例如，如图7中所示。磁化电流IMAG可以具有通过以下等式所定义的最大幅度：
其中THC可以是逆变器电压VINV的半循环时段，例如，THC＝TOP/2。如图7中所示，区域250、252可以是近似相等的，使得磁化电流IMAG的幅度的平均值在当初级电压VPRI的幅度大于约零伏特时的时间段期间(例如，在如图7中所示的接通时间TON期间)可以为零。
电流感测电路260可以在逆变器电压VINV的正循环期间(例如，当高侧FET Q210导通时)确定初级电流IPRI的平均值。如本文中所描述的，高侧FET Q210可以在接通时间TON期间导通。电流感测电路260可以产生负载电流反馈信号VI-LOAD，其可以具有作为初级电流IPRI的平均值的DC幅度(例如，当高侧FET Q210导通时)。因为磁化电流IMAG的幅度的平均值在高侧FET Q210导通的时间段期间(例如，在接通时间TON期间)可以近似为零，所以由电流感测电路所产生的负载电流反馈信号VI-LOAD可以指示初级电流IPRI(例如，在接通时间TON期间)的实部分量(例如，仅实部分量)。
当高侧FET Q210被致使导通时，控制电路150可以朝向电路公共端将信号斩波器控制信号VCHOP驱动为低以致使电流感测电路260的晶体管Q236不导通达信号斩波器时间TCHOP。信号斩波器时间TCHOP可以近似地等于高侧FET Q210的接通时间TON，例如，如图7中所示，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。负载电流反馈信号VI-LOAD的幅度可以是初级电流IPRI的平均值并且可以指示初级电流在当高侧FET Q210不导通时的时间期间的实部分量。当高侧FET Q210不导通时，控制电路150可以将信号斩波器控制信号VCHOP驱动为高以致使晶体管Q236导通。因此，如本文中所描述的，控制电路150可以能够根据负载电流反馈信号VI-LOAD的幅度来确定负载电流ILOAD的平均幅度，至少部分地因为可以减小或者消除磁化电流IMAG和初级电流IPRI的振荡对负载电流反馈信号VI-LOAD的幅度的影响。
随着LED光源202的目标强度LTRGT被朝向低端强度LLE减小和/或随着驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON变得越来越小，负载调节电路140的寄生电容(例如，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)可以使初级电压VPRI的幅度在FET Q210、Q212被致使不导通之后朝向零伏特缓慢地减小。
图8示出图示当目标强度LTRGT在低端强度LLE附近时并且当正向转换器240正在正常模式和突发模式的激活状态下操作时正向转换器和电流感测电路(例如，正向转换器240和电流感测电路260)的操作的示例波形。初级电压VPRI的幅度中的逐渐下降可以允许变压器220的初级绕组继续传导初级电流IPRI，使得变压器220可以在FET Q210、Q212被致使不导通之后继续向次级绕组递送电力，例如，如图8中所示。磁化电流IMAG可以在驱动控制信号VDRIVE1(例如，和/或驱动控制信号VDRIVE2)的接通时间TON之后继续在幅度上增加。控制电路150可以将信号斩波器时间TCHOP增加至大于接通时间TON。例如，当LED光源202的目标强度LTRGT在低端强度LLE附近时，控制电路150可以将信号斩波器时间TCHOP(例如，在此期间信号斩波器控制信号VCHOP为低)增加偏移时间TOS。
图9示出图示正向转换器(例如，图5中所示的正向转换器240)在突发模式期间的操作的示例波形。可以控制正向转换器240的逆变器电路以在激活状态期间(例如，在激活状态时段TACTIVE内)产生逆变器电压VINV。逆变器电压VINV的目的可以是为了在激活状态时段期间将负载电流ILOAD的幅度调节至最小额定电流IMIN。在非激活状态期间(例如，在非激活状态时段TINACTIVE内)，可以将逆变器电压VINV减小至零(例如，不产生)。正向转换器可以按近似地等于突发模式时段TBURST(例如，约4.4毫秒)的间隔在周期性基础上进入激活状态。激活状态时段TACTIVE和非激活状态时段TINACTIVE可以由持续时间来表征，所述持续时间取决于突发占空比DCBURST，例如，TACTIVE＝DCBURST·TBURST并且TINACTIVE＝(1-DCBURST)·TBURST。负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以取决于突发占空比DCBURST。例如，负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以等于突发占空比DCBURST乘负载电流ILOAD(例如，IAVE＝DCBURST·ILOAD)。当负载电流ILOAD等于最小负载电流IMIN时，负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以等于DCBURST·IMIN。
可以控制突发占空比DCBURST(例如，通过控制电路150)以便调整负载电流ILOAD的平均幅度IAVE。可以以不同的方式控制突发占空比DCBURST。例如，可以通过使突发模式时段TBURST保持恒定并且改变激活状态时段TACTIVE的长度来控制突发占空比DCBURST。作为另一示例，可以通过使激活状态时段TACTIVE保持恒定并且改变非激活状态时段TINACTIVE的长度(并且因此改变突发模式时段TBURST)来控制突发占空比DCBURST。随着突发占空比DCBURST被增加，负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以增加。随着突发占空比DCBURST被减小，负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以减小。在示例中，可以经由开环控制(例如，响应于目标强度LTRGT)来调整突发占空比DCBURST。在另一示例中，可以经由闭环控制(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示出图示当负载调节电路(例如，负载调节电路140)在突发模式下操作时的负载电流ILOAD的示例波形1000的图。负载电流ILOAD的激活状态时段TACTIVE可以具有取决于逆变器电路的逆变器循环的长度(例如，操作时段TOP)的长度。例如，返回参考图9，激活状态时段TACTIVE可以包括六个逆变器循环，并且因此，具有等于六个逆变器循环的持续时间的长度。控制电路(例如，图1中所示的LED驱动器100的控制电路150和/或图5中所示的控制电路150)可以通过调整激活状态时段TACTIVE中的逆变器循环的数目来调整(例如，增加或者减小)激活状态时段TACTIVE。因此，控制电路可以是可操作的以将激活状态时段TACTIVE调整具体增量/减量(例如，其值可以是预定的)，其中每个增量/减量等于约一个逆变器循环(例如，诸如低端操作时段TOP-LE，其可以为约12.8微秒)。因为负载电流ILOAD的平均幅度IAVE可以取决于激活状态时段TACTIVE，所以可以将平均幅度IAVE调整对应于由每激活状态时段TACTIVE添加或者移除一个逆变器循环产生的负载电流ILOAD的变化的增量/减量(例如，其值可以是预定的)。
图10示出具有相等长度的四个示例突发模式时段TBURST 1002、1004、1006、1008。前三个突发模式时段1002、1004、1006可以由等效激活状态时段TACTIVE1(例如，具有相同数目的逆变器循环)和等效非激活状态时段TINACTIVE1来表征。第四突发模式时段TBURST 1008可以由大于激活状态时段TACTIVE1(例如，大了附加逆变器循环)的激活状态时段TACTIVE2和小于非激活状态时段TINACTIVE1(例如，少了一个逆变器循环)的非激活状态时段TINACTIVE2来表征。较大的激活状态时段TACTIVE2和较小的非激活状态时段TINACTIVE2可以产生负载电流ILOAD的较大的占空比和对应较大的平均幅度IAVE(例如，如在突发模式时段1008期间所示)。随着负载电流ILOAD的平均幅度IAVE增加，光源的强度可以相应地增加。因此，如图10中所示，通过在维持突发模式时段TBURST的长度的同时将逆变器循环添加到激活状态时段TACTIVE或者从激活状态时段TACTIVE移除逆变器循环，控制电路可以是可操作的以调整负载电流ILOAD的平均幅度IAVE。然而，例如，当目标强度等于或低于低端强度LLE(例如，额定峰值强度的5％)时，对仅激活状态时段TACTIVE的此类调整可以引起对用户可感知的照明负载的强度变化。
图11图示如果控制电路仅在突发模式期间调整激活状态时段TACTIVE则光源的平均光强度如何根据包括在激活状态时段TACTIVE中的逆变器循环的数目NINV来改变。如本文中所描述的，可以将激活状态时段TACTIVE表达为TACTIVE＝NINV·TOP-LE，其中TOP-LE可以表示相关逆变器电路的低端操作时段。如图11中所示，如果控制电路将激活状态时段TACTIVE的长度从四个逆变器循环调整至五个逆变器循环，则相对光水平可以改变约25％。如果控制电路将激活状态时段TACTIVE的长度从五个逆变器循环调整至六个逆变器循环，则相对光水平可以改变约20％。
可以通过将控制电路配置成对负载调节电路应用不同的控制技术来实现照明负载当在突发模式下操作时的强度的微调。例如，控制电路可以被配置成基于目标强度应用具体控制技术。如本文中所描述的，如果目标强度等于或低于过渡强度LTRAN(例如，额定峰值强度的约5％)，则控制电路可以进入操作的突发模式。在此低端强度范围内(例如，从额定峰值强度的约1％到5％)，控制电路可以被配置成在至少两种不同的模式下操作。当目标强度在低端强度范围的较低部分内(例如，在额定峰值强度的约1％和4％之间)时，可以进入低端模式。当目标强度在低端强度范围的较高部分内(例如，从额定峰值强度的约4％到过渡强度LTRAN或者正好低于过渡强度LTRAN(例如，额定峰值强度的约5％))时，可以进入中间模式。
图12示出图示当控制电路(例如，控制电路150)正在突发模式下操作时的负载电流的示例波形。例如，如图12中所示，光源(例如，LED光源202)的目标强度LTRGT可以从一个波形到下一个波形从约低端强度LLE增加到过渡强度LTRAN，自顶向底向下移动纸张。控制电路可以在一个或多个默认突发模式时段TBURST-DEF上控制负载电流ILOAD。默认突发模式时段TBURST-DEF可以例如具有约800微秒的值以对应于约1.25kHz的频率。负载调节电路的逆变器电路可以由操作频率fOP-BURST(例如，约25kHz)和操作时段TOP-BURST(例如，约40微秒)来表征。
当光源的目标强度LTRGT在第一值(例如，低端强度LLE，其可以是额定峰值强度的约1％)与第二值(例如，额定峰值强度的约4％)之间时，控制电路可以进入操作的低端模式。在低端模式下，控制电路可以被配置成通过调整非激活状态时段TINACTIVE的长度同时使激活状态时段TACTIVE的长度保持恒定来调整负载电流ILOAD的平均幅度IAVE(并且从而调整光源的强度)。例如，为了增加平均幅度IAVE，控制电路可以使激活状态时段TACTIVE的长度保持恒定并且减小非激活状态时段TINACTIVE的长度；为了减小平均幅度IAVE，控制电路可以使激活状态时段TACTIVE的长度保持恒定并且增加非激活状态时段TINACTIVE的长度。
控制电路可以在一个或多个步骤中调整非激活状态时段TINACTIVE的长度。例如，控制电路可以一次将非激活状态时段TINACTIVE的长度调整非激活状态调整量ΔINACTIVE。非激活状态调整量ΔINACTIVE可以具有作为例如默认突发模式时段TBURST-DEF的百分比(例如，约1％)或者与定时器滴答(timer tick)(例如，包括在控制装置中的定时器的滴答)的长度成比例的值(例如，预定值)。用于非激活状态调整量ΔINACTIVE的其它值可能也是可能的，只要它们可以允许微调光源的强度即可。非激活状态调整量ΔINACTIVE的值可以被存储在存储装置(例如，存储器)中。存储装置可以被耦合到控制装置和/或可被控制装置访问。可以在负载控制系统的配置过程期间设置非激活状态调整量ΔINACTIVE的值。例如，可以经由用户界面修改值。
控制电路可以根据目标强度LTRGT(例如，使用开环控制)来调节非激活状态时段TINACTIVE的长度。例如，给定目标强度LTRGT，控制电路可以确定要应用于非激活状态时段TINACTIVE以便把光源的强度带到目标强度的调整量。控制电路可以以各种方式(例如，通过实时地计算值和/或通过从存储器中检索值(例如，经由查找表等))确定调整量。控制电路可以被配置成一次一步地(例如，在多个步中)将非激活状态时段TINACTIVE的长度调整非激活状态调整量ΔINACTIVE直到目标强度被实现为止。
控制电路可以基于电流反馈信号(例如，使用闭环控制)来调整非激活状态时段TINACTIVE的长度以实现目标强度LTRGT。例如，给定目标强度LTRGT，控制电路可以被配置成最初将非激活状态时段TINACTIVE的长度调整非激活状态调整量ΔINACTIVE。然后，控制电路可以等待来自电流感测电路(例如，电流感测电路160)的负载电流反馈信号VI-LOAD。负载电流反馈信号VI-LOAD可以指示负载电流ILOAD的平均幅度IAVE并且从而指示光源的强度。控制电路可以将所指示的光源的强度与目标强度相比较以确定对非激活状态时段TINACTIVE的附加调整是否是必要的。控制电路可以进行多步调整以实现目标强度。步长可以近似地等于非激活状态调整量ΔINACTIVE。
图12中的波形1210-1260图示可以在低端模式下(例如，随着目标强度LTRGT正在从波形1210增加到波形1260)应用的示例控制技术。如波形1210中所示，负载电流ILOAD可以具有突发模式时段TBURST-DEF(例如，与约1.25kHz的频率相对应的约800微秒)和突发占空比。例如，突发占空比可以是20％，以对应于额定峰值强度的1％的光强度。与突发模式时段TBURST-DEF和突发占空比相对应的非激活状态时段TINACTIVE可以在本文中被表示为TINACTIVE-MAX。在波形1220中，负载电流ILOAD的非激活状态时段TINACTIVE的长度减小了非激活状态调整量ΔINACTIVE，同时激活状态时段TACTIVE的长度被维持以便朝向较高的目标强度调整光源的强度。减小可以按步继续，例如，如波形1230至1260中所示，在每个步中减小非激活状态调整量ΔINACTIVE直到目标强度被实现或者达到最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN为止(例如，如波形1260中所示)。可以基于相关电路的一个或多个硬件部件的配置和/或限制来确定最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN。例如，随着非激活状态时段TINACTIVE减小，突发模式的操作频率可以增加。当操作频率达到某个水平时，一些硬件部件在一个突发循环结束时的输出(例如，正向转换器240的电感器L226的输出电流，如图5中所示)可以开始干扰在下一个突发循环开始时的输出。因此，在本文中描述的示例中，可以将最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN设置为连续突发循环期间的部件输出不会彼此干扰的最小值。在至少一些情况下，这种最小值可以对应于约80％的突发占空比并且对应于控制电路可以进入操作的中间模式的目标强度值。
一旦非激活状态时段TINACTIVE的长度已达到最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN，控制电路就可以被配置成过渡到本文中描述的操作的中间模式中。在某些实施例中，当目标强度处于具体值(例如，额定峰值强度的约4％)时可以发生过渡。当在中间模式下时，控制电路可以被配置成通过调整激活状态时段TACTIVE的长度并且使非激活状态时段TINACTIVE的长度保持恒定(例如，在最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN时)来调整负载电流ILOAD的平均幅度IAVE。可以逐渐地对激活状态时段进行调整，例如，在每个增量/减量中调整激活状态调整量ΔACTIVE(例如，如图12中的波形1270中所示)。在某些实施例中，激活状态调整量ΔACTIVE可以近似地等于一个逆变器循环长度。
控制电路可以根据目标强度LTRGT(例如，使用开环控制)来调整激活状态时段TACTIVE的长度。例如，给定目标强度LTRGT，控制电路可以确定要应用于激活状态时段TINACTIVE以便把光源的强度带到目标强度的调整量。控制电路可以以各种方式(例如，通过实时地计算值和/或通过从存储器中检索值(例如，经由查找表等))确定调整量。控制电路可以被配置成一次一步地(例如，在多个步中)将激活状态时段TACTIVE的长度调整激活状态调整量ΔACTIVE直到总调整量被实现为止。
控制电路可以基于电流反馈信号(例如，使用闭环控制)调整激活状态时段TACTIVE的长度以实现目标强度LTRGT。例如，给定目标强度LTRGT，控制电路可以被配置成最初将激活状态时段TACTIVE的长度调整激活状态调整量ΔACTIVE。控制电路然后可以等待来自电流感测电路(例如，电流感测电路160)的负载电流反馈信号VI-LOAD。负载电流反馈信号VI-LOAD可以指示负载电流ILOAD的平均幅度IAVE并且从而指示光源的强度。控制电路可以将所指示的光源的强度与目标强度相比较以确定对激活状态时段TACTIVE的附加调整是否是必要的。控制电路可以进行多个调整以实现目标强度。例如，可以按近似地等于激活状态调整量ΔACTIVE的步长在多个步中进行调整。
随着目标强度在操作的中间模式下增加，控制电路可以最终将突发模式时段调整回到初始突发模式时段TBURST-DEF(例如，如图12中的波形1280中所示)。此时，某些实施例中的突发占空比可以是约95％并且那些实施例中的激活状态时段的长度(在本文中被表示为TACTIVE-95％DC)可以近似地等于初始突发模式时段TBURST-DEF与非激活状态时段TINACTIVE的当前长度(例如，最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN)之间的差。为了进一步增加光源的强度直到控制电路进入操作的正常模式(例如，在额定峰值强度的约5％和/或100％突发占空比下，如波形1290中所示)为止，控制电路可以被配置成应用包括例如抖动技术的其它控制技术。因为过渡是在相对小的范围上(例如，从在中间模式结束时的95％占空比到在正常模式开始时的100％占空比)，所以可以按照明负载的强度中的最小可见变化进行过渡。
图13示出照明负载的目标强度与激活状态时段和非激活状态时段的相应长度之间的两个示例曲线图关系。两个曲线图描绘在本文中描述的一种或多种操作模式期间可能发生的情形。例如，曲线图1300示出非激活状态时段TINACTIVE的长度与光源的目标强度LTRGT之间的示例曲线图关系。作为另一示例，曲线图1310示出激活状态时段TACTIVE的长度与光源的目标强度LTRGT之间的示例性曲线图关系。在所图示的示例中，可以按时间或者按包括在激活状态时段TACTIVE中的逆变器循环NINV的数目表达激活状态时段TACTIVE的长度。
如本文中所描述的，控制电路(例如，控制电路150)可以基于目标强度LTRGT确定突发模式期间的目标负载电流ITRGT和/或突发占空比DCBURST的幅度。控制电路可以例如经由通过通信电路(例如，通信电路180)发送的数字消息、经由来自调光器开关的相位控制信号等接收目标强度LTRGT。控制电路可以确定激活状态时段TACTIVE的长度和非激活状态时段TINACTIVE的长度，使得可以将光源的强度驱动到目标强度LTRGT。控制电路可以例如通过实时地计算值或者通过从存储器中检索值(例如，经由查找表等)来确定激活状态时段TACTIVE和非激活状态时段TINACTIVE的长度。
参考图13，如果控制电路确定目标强度LTRGT落在范围1321内，则控制电路可以在低端模式下操作并且可以将激活状态时段TACTIVE设置为最小激活状态时段TACTIVE-MIN(例如，包括四个逆变器循环和/或对应于20％突发占空比)。在低端强度LLE(例如，约1％)附近，控制电路可以将突发模式时段设置为默认突发模式时段(例如，诸如默认突发模式时段TBURST-DEF，其可以是约800微秒)。控制电路可以根据轮廓1341来设置非激活状态时段TINACTIVE，所述轮廓1341可以范围从最大非激活状态时段TINACTIVE-MAX到最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN。最大非激活状态时段TINACTIVE-MAX可以等于默认突发模式时段与最小激活状态时段TACTIVE-MIN之间的差，并且/或者可以对应于20％的低端占空比。如本文中所描述的，最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN可以取决于相关电路的硬件配置和/或限制。例如，可以基于非激活状态调整量(例如，诸如非激活状态调整量ΔINACTIVE)确定轮廓1341的梯度(例如，变化率)，所述非激活状态调整量可以进而被确定为定时器滴答(例如，包括在控制装置中的定时器)的长度或默认突发模式时段TBURST-DEF的百分比(例如，约1％)(例如，与其成比例)。如所指出的，控制电路可以通过实时地计算值和/或从存储器中检索值来确定激活状态时段TACTIVE和/或非激活状态时段TINACTIVE的长度。
如果控制电路确定目标强度LTRGT落在范围1322内，则控制电路可以在中间模式下操作并且可以将非激活状态时段TINACTIVE设置为最小非激活状态时段(例如，诸如最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN)。控制电路可以根据轮廓1342来设置激活状态时段TACTIVE。轮廓1342可以具有最小值，其可以是最小激活状态时段TACTIVE-MIN。轮廓1342可以具有最大值TACTIVE-95％DC，其可以对应于当突发模式时段已被调整回到默认突发模式时段TBURST-DEF并且非激活状态时段TINACTIVE处于最小非激活状态时段TINACTIVE-MIN时的激活状态时段TACTIVE。在至少一些示例中，用于激活状态时段TACTIVE的最大值可以对应于95％的突发占空比。可以基于激活状态调整量ΔACTIVE确定轮廓1342的梯度(例如，变化率)。如本文中所描述的，激活状态调整量ΔACTIVE可以等于一个逆变器循环的长度。
如果控制电路确定目标强度LTRGT落在范围1323内，则控制电路可以利用其它控制技术(例如，诸如抖动)来将负载调节电路过渡到操作的正常模式中。尽管激活状态时段TACTIVE和非激活状态时段TINACTIVE在图13中被描绘为在过渡期间未改变(例如，从95％占空比到100％占空比)，但是本领域的技术人员应领会的是，取决于所应用的具体控制技术，激活时段和非激活时段的轮廓可以与图13中所描绘的不同。操作的正常模式可以在范围1324(例如，从额定峰值强度的约5％到100％)期间发生。在操作的正常模式期间，可以将非激活状态时段的长度减小至接近零并且可以将突发占空比增加至约100％。
轮廓1341、1342可以是线性的或非线性的，并且可以是连续的(例如，如图13中所示)或者包括离散步骤。可以调整非激活状态调整量ΔINACTIVE和/或激活状态调整量ΔACTIVE的大小以减小照明负载的相对光水平中的可见变化。控制电路可以从一种操作模式切换到另一操作模式的过渡点(例如，在目标强度方面)是说明性的并且可以在实施方式中变化，例如，基于使用的硬件和/或遵循的标准。
图14示出可以由控制电路(例如，控制电路150)执行的示例光强度控制过程1400的简化流程图。例如，当在1410处(例如，经由通过通信电路180接收的数字消息)改变照明负载的目标强度LTRGT时，可以启动光强度控制过程1400。在1412处，控制电路可以确定它是否应该在突发模式下操作(例如，目标强度LTRGT在低端强度LLE与过渡强度LTRAN之间，即，LLE≤LTRGT≤LTRAN)。如果控制电路确定它不应该在突发模式下(例如，而不是在正常模式下)，则控制电路可以在1414处根据目标强度LTRGT来确定并设置目标负载电流ITRGT(例如，如图2中所示)。在1416处，控制电路可以将突发占空比DCBURST设置为等于最大占空比DCMAX(例如，约100％)(例如，如图3中所示)，并且控制电路可以退出光强度控制过程1400。
如果在1412处，控制电路确定它应该进入突发模式(例如，目标强度LTRGT低于过渡强度LTRAN或者LTRGT<LTRAN)，则控制电路可以在1418处针对一个或多个突发模式时段TBURST确定激活状态时段TACTIVE和/或非激活状态时段TINACTIVE的目标长度。控制电路可以例如通过实时地计算值和/或从存储器中检索值(例如，经由查找表等)来确定激活状态时段TACTIVE和/或非激活状态时段TINACTIVE的目标长度。在1420处，控制电路可以确定它是否应该在操作的低端模式下操作。如果确定是要在低端模式下操作，则控制电路可以在1422处针对多个突发模式时段TBURST中的每一个调整非激活状态时段TINACTIVE的长度，同时使激活状态时段的长度保持恒定。控制电路可以对非激活状态时段TINACTIVE进行多个调整(例如，每次具有相等的调整量)直到达到非激活状态时段TINACTIVE的目标长度为止。控制电路然后可以退出光强度控制过程1400。
如果在1420处的确定是不在低端模式下(而不是在中间模式下)操作，则控制电路可以在1424处针对多个突发模式时段TBURST中的每一个调整激活状态时段TACTIVE的长度，同时使非激活状态时段的长度保持恒定。控制电路可以对激活状态时段TACTIVE进行多个调整(例如，每次具有相等的调整量)直到达到激活状态时段TACTIVE的目标长度为止。控制电路然后可以退出光强度控制过程1400。
如本文中所描述的，控制电路可以根据目标强度LTRGT(例如，使用开环控制)来调整激活状态时段TACTIVE和/或非激活状态时段TINACTIVE。控制电路可以响应于负载电流反馈信号VI-LOAD(例如，使用闭环控制)来调整激活状态时段TACTIVE和/或非激活状态时段TINACTIVE。
如本文中所描述的，在突发模式的激活状态时段期间，控制电路可以被配置成使用闭环控制(例如，响应于负载电流反馈信号VI-LOAD)来调整驱动控制信号VDRIVE1、VDRIVE2的接通时间TON以将负载电流ILOAD的峰值幅度IPK控制为最小额定电流IMIN。可以选择低端操作频率fOP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调整至低于最小接通时间TON-MIN。例如，可以通过假定最坏情况操作条件和分量容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。因为LED驱动器可以被配置成驱动多个不同的LED光源(例如，由多个不同的制造商制造)和/或将负载电流ILOAD的幅度和负载电压VLOAD的幅度调整到多个不同的幅度，所以突发模式的激活状态期间的接通时间TON的值可以远大于用于许多设备的最小接通时间TON-MIN。如果突发模式的激活状态期间的接通时间TON的值太大，则当在低端强度附近(例如，在突发模式下)调整目标强度LTRGT时，用户可以看见LED光源的强度中的步。
本文中描述的实施例中的一个或多个(例如，如由负载控制装置执行的)可以用于减小照明负载的强度和/或增加照明负载的强度。例如，本文中描述的一个或多个实施例可以用于将照明负载的强度从接通调整至关闭，从关闭调整至接通，从较高的强度调整至较低的强度，和/或从较低的强度调整至较高的强度。例如，本文中描述的实施例中的一个或多个(例如，如由负载控制装置执行的)可以用于使光源的强度从接通减弱至关闭(即，低端强度LLE可以等于0％)和/或使光源的强度从关闭减弱至接通。
尽管参考LED驱动器来描述，然而本文中描述的一个或多个实施例可以与其它负载控制装置一起使用。例如，本文中描述的实施例中的一个或多个可以由各种负载控制装置执行，所述各种负载控制装置被配置成控制各种电负载类型，诸如例如用于驱动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照明器；包括镇流器和紧凑荧光灯的旋入式照明器；包括LED驱动器和LED光源的旋入式照明器；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；用于接通和关闭电负载或器具的电子开关、可控断路器或其它开关装置；用于控制一个或多个插入式电负载(例如，咖啡壶、空间加热器、其它家用器具等)的插入式负载控制装置、可控电插座或可控电源板；用于控制电机负载(例如，吊扇或排气扇)的电机控制单元；用于控制电动窗户用品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/或冷却系统的恒温器；用于控制加热、通风和空调(HVAC)系统的温度控制装置；空调；压缩机；电动基板加热器控制器；可控阻尼器；湿度控制单元；除湿机；热水器；泳池泵；冰箱；冰柜；电视或计算机监视器；电源；音频系统或放大器；发电机；充电器，诸如电动车充电器；以及替代能量控制器(例如，太阳能、风能或热能控制器)。单个控制电路可以被耦合到负载控制系统中的多种类型的电负载并且/或者被适配成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，用于控制递送给电负载的功率量，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成控制通过所述电负载传导的负载电流的幅度以控制递送给所述电负载的所述功率量，所述负载调节电路包括由突发占空比来表征的逆变器电路；以及
控制电路，所述控制电路被耦合到所述负载调节电路并且被配置成控制所述负载电流的平均幅度，所述控制电路被配置成控制所述逆变器电路以在所述逆变器电路为激活期间的激活状态时段和所述逆变器电路为非激活期间的非激活状态时段中操作，所述控制电路还被配置成在至少低端模式、中间模式和正常模式下操作，其中：
在所述低端模式期间，所述控制电路被配置成使所述激活状态时段的长度保持恒定并且调整所述非激活状态时段的长度以便调整所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，
在所述中间模式期间，所述控制电路被配置成使所述非激活状态时段的长度保持恒定并且调整所述激活状态时段的长度以便调整所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，以及
在所述正常模式期间，所述控制电路被配置成通过使所述突发占空比保持恒定并且调整通过所述电负载传导的目标负载电流来调节所述负载电流的平均幅度。
2.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述低端模式期间，所述控制电路被配置成使所述非激活状态时段保持等于或高于预定最小值。
3.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述低端模式期间，所述控制电路被配置成按步调整所述非激活状态时段以便控制所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，所述步具有步长。
4.根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述控制电路包括由定时器滴答来表征的定时器，并且其中，所述步长被确定为与所述定时器滴答的长度成比例。
5.根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，在所述中间模式期间，所述控制电路被配置成按步调整所述激活状态时段以便控制所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，所述步具有步长。
6.根据权利要求5所述的负载控制装置，其中，所述逆变器电路由操作时段来表征，并且所述步长近似地等于所述操作时段的长度。
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如果所述负载电流的平均幅度在第一值与第二值之间，则在所述低端模式下操作。
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如果所述负载电流的平均幅度在所述第二值与第三值之间，则在所述中间模式下操作。
9.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如果所述负载电流的平均幅度大于所述第三值，则在所述正常模式下操作。
10.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。
11.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成使所述突发占空比保持在近似100％。
12.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成向所述控制电路提供指示所述负载电流的幅度的负载电流反馈信号，所述控制电路被配置成在所述正常模式期间，响应于所述负载电流反馈信号，将所述负载电流的平均幅度调节至目标负载电流。
13.一种LED驱动器，用于控制LED光源的强度，所述LED驱动器包括：
LED驱动电路，所述LED驱动电路被配置成控制通过所述LED光源传导的负载电流的幅度以控制递送给所述LED光源的功率量，所述LED驱动电路包括由突发占空比来表征的逆变器电路；以及
控制电路，所述控制电路被耦合到所述LED驱动电路并且被配置成控制所述负载电流的平均幅度，所述控制电路被配置成控制所述逆变器电路以在所述逆变器电路为激活期间的激活状态时段和所述逆变器电路为非激活期间的非激活状态时段中操作，所述控制电路还被配置成在至少低端模式、中间模式和正常模式下操作，其中：
在所述低端模式期间，所述控制电路被配置成使所述激活状态时段的长度保持恒定并且调整所述非激活状态时段的长度以便调整所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，
在所述中间模式期间，所述控制电路被配置成使所述非激活状态时段的长度保持恒定并且调整所述激活状态时段的长度以便调整所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，以及
在所述正常模式期间，所述控制电路被配置成通过使所述突发占空比保持恒定并且调整通过所述LED光源传导的目标负载电流来调节所述负载电流的平均幅度。
14.根据权利要求13所述的LED驱动器，其中，所述控制电路被配置成如果所述负载电流的平均幅度在第一值与第二值之间，则在所述低端模式下操作。
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成如果所述负载电流的平均幅度在所述第二值与第三值之间，则在所述中间模式下操作。
16.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成如果所述负载电流的平均幅度大于所述第三值，则在所述正常模式下操作。
17.一种LED驱动器，用于控制LED光源的强度，所述LED驱动器包括：
LED驱动电路，所述LED驱动电路被配置成控制通过所述LED光源传导的负载电流的幅度以便实现所述LED光源的目标强度，所述LED驱动电路包括由突发占空比表征的逆变器电路；以及
控制电路，所述控制电路被耦合到所述LED驱动电路并且被配置成控制所述负载电流的平均幅度，所述控制电路被配置成控制所述逆变器电路以在所述逆变器电路为激活期间的激活状态时段和所述逆变器电路为非激活期间的非激活状态时段中操作，所述控制电路还被配置成在突发模式和正常模式下操作，
其中，在所述正常模式期间，所述控制电路被配置成通过使所述突发占空比保持恒定并且调整通过所述LED光源传导的目标负载电流来调节所述负载电流的平均幅度，以及
其中，在所述突发模式期间，所述控制电路被配置成如果所述LED光源的所述目标强度在第一强度范围内，则通过使所述激活状态时段的长度保持恒定并且调整所述非激活状态时段的长度来调整所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度，而如果所述LED光源的所述目标强度在第二强度范围内，则通过使所述非激活状态时段的长度保持恒定并且调整所述激活状态时段的长度来调整所述突发占空比和所述负载电流的平均幅度。
18.根据权利要求17所述的LED驱动器，其中，所述第一强度范围包括低于被包括在所述第二强度范围中的强度水平的强度水平。
19.根据权利要求18所述的LED驱动器，其中，被包括在所述第一强度范围中的所述强度水平在所述LED光源的最大额定强度的1％和4％之间。
20.根据权利要求19所述的LED驱动器，其中，被包括在所述第二强度范围中的所述强度水平在所述LED光源的最大额定强度的4％和5％之间。
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