发光二极管光源的驱动电路的制作方法

发光二极管光源的驱动电路
1.相关申请的交叉引用
2.本申请要求2018年8月31日提交的美国临时专利申请no.62/725,467的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。


背景技术：

3.发光二极管(led)光源(例如，led光引擎)正在取代传统的白炽灯、荧光灯和卤素灯作为照明设备的主要形式。led光源可以包括安装在单个结构上并设置在合适的壳体中的多个发光二极管。与白炽灯、荧光灯和卤素灯相比，led光源效率更高，使用寿命更长。led驱动器控制设备(例如，led驱动器)可以耦合在电源(诸如交流(ac)电源或直流(dc)电源)与led光源之间，用于调节供给led光源的电力。例如，led驱动器可以调节提供给led光源的电压、提供给led光源的电流或电流和电压两者。
4.可以采用不同的控制技术来驱动led光源，包括例如电流负载控制技术和电压负载控制技术。由电流负载控制技术驱动的led光源的特征可以在于通过led光源的电流的大小(例如，峰值或平均大小)可以调节到的额定电流(例如，大约350毫安)，以确保led光源被照明到适当的强度和/或颜色。由电压负载控制技术驱动的led光源的特征可以在于led光源两端的电压可以调节到的额定电压(例如，大约15伏)，以确保led光源的正确操作。如果额定电压负载控制技术的led光源包括多个并联的led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，以便在每个并联串中汲取相同的电流。
5.led光源的光输出可以调光(dim)。用于led光源调光的方法可以包括例如脉宽调制(pwm)技术和恒流减小(ccr)技术。在脉宽调制调光中，可以将具有变化的占空比的脉冲信号提供给led光源。例如，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导通时间期间，可以使提供给led光源的峰值电流保持恒定。但是，可以改变脉冲信号的占空比，以改变提供给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导通时间期间，可以使提供给led光源的电压保持恒定。但是，可以改变负载电压的占空比，以调节光输出的强度。如果使用电流负载控制技术控制led光源，则可以使用恒流减小调光。在恒流减小调光中，可以向led光源连续地提供电流。但是，可以改变提供给led光源的电流的dc大小，以调节光输出的强度。
6.在2013年7月23日公布的、名为“load control device for a light
‑
emitting diode light source(用于发光二极管光源的负载控制装置)”的美国专利no.8,492,987、在2017年5月16日公布的、名为“forward converter having a primary
‑
side current sense circuit(具有初级侧电流感测电路的正向转换器)”的美国专利no.9,655,177以及在2016年1月26日公布的、名为“load control device for a light
‑
emitting diode light source(用于发光二极管光源的负载控制装置)”的美国专利no.9,247,608中描述了led驱动器的示例，通过引用将它们的全部公开内容并入本文。


技术实现要素：

7.本文描述了用于控制led光源的方法和装置。可控阻抗电路可以与led光源串联耦合并且被配置为传导通过led光源的负载电流。第一开关设备可以与可控阻抗电路串联连接，同时反馈电路被配置为生成指示通过led光源传导的负载电流的大小的反馈信号。反馈电路可以耦合到被配置为基于反馈信号生成用于控制可控阻抗电路的驱动信号的控制回路。控制回路可以包括第二开关设备和/或滤波电路。第二开关设备可以能够被导通和不导通，以控制何时使用反馈信号来生成驱动信号(例如，在使反馈信号通过滤波电路之后)。
8.数字控制电路可以控制控制回路，以朝着目标大小调节通过led光源传导的负载电流的峰值大小。数字控制电路可以经由脉宽调制(pwm)信号使第一开关设备导通和不导通，并且调节pwm信号的占空比以调节负载电流的平均大小。数字控制电路可以协同pwm信号，进一步使第二开关设备导通和不导通。例如，数字控制电路可以被配置为在数字控制电路使第一开关设备导通之后的第一时间段结束时使第二开关设备导通，并且数字控制电路可以进一步被配置为在数字控制电路使第一开关设备不导通之前的第二时间段开始时，使第二开关设备不导通。
9.本文所述的控制回路可以包括积分器电路。控制回路可以从数字控制电路接收目标电流控制信号，并且经由积分器电路对目标电流控制信号和反馈信号之间的差进行积分来生成驱动信号。控制回路的特征在于时间常数，该时间常数大于可控阻抗电路传导的负载电流的负载电流周期。
10.本文描述的组件和/或功能中的一个或多个可以数字地实现。例如，可以通过数字控制电路来控制反馈信号的采样，并且可以使用数字低通滤波器来进行滤波操作。
附图说明
11.图1是诸如可控光源的可控电气设备的简化框图。
12.图2是诸如发光二极管(led)驱动电路的驱动电路以及诸如图1的可控光源的电气设备的控制回路的简化示意图。
13.图3是图1的可控光源的各种操作参数与可控光源的目标强度之间的关系的示例图。
14.图4a
‑
4c是示出图2的驱动电路和控制回路的操作的简化波形图。
15.图5是用于控制图2的控制回路的示例性控制过程的简化流程图。
16.图6是可用于实现图2所示的驱动电路和控制回路的功能的电路的简化示意图。
17.图7是用于控制图6所示的电路的示例性控制过程的简化流程图。
具体实施方式
18.图1是诸如可控照明设备100(例如，可控光源)的可控电气设备的简化框图。例如，可控照明设备100可以是包括一个或多个光源，诸如发光二极管(led)光源102、104(例如，led光引擎)的灯。可以控制led光源102、104以调节可控照明设备100的累积光输出的强度和/或颜色(例如，色温)。每个led光源102、104在图1中示为串联连接的多个led，但是取决于特定的照明系统，可以包括单个led或并联连接或的多个led或其适当组合。另外，每个led光源102、104可以包括一个或多个有机发光二极管(oled)。可控照明设备100可以包括
多个不同的led光源，其可以额定在不同大小的负载电流和电压。尽管在图1中未示出，但是可控照明设备100可以包括壳体(例如，半透明壳体)，其中，led光源位于该壳体中并且led光源可以通过该壳体发光。例如，可控照明设备100可以能够提供暖调光，使得随着累积光输出的强度降低，累积光输出的色温向暖白色色温偏移。例如，第一led光源102可以包括白色led光源，而第二led光源104可以包括暖白色(例如，红色)led光源，并且第一led光源102可以具有比第二led光源104更高的额定功率。
19.可控照明设备100可以是被配置为旋入标准爱迪生插座中的旋入式led灯。可控照明设备100可以包括旋入式底座，该旋入式底座包括热连接h和中性连接n，用于从ac电源(未示出)接收交流(ac)电压v
ac
。热连接h和中性连接n也可以被配置为从dc电源接收直流(dc)电压。可控照明设备100可以包括射频干扰(rfi)滤波器和整流器电路110，其可以接收ac电压v
ac
。rfi滤波器和整流器电路110可以操作以最小化在ac电源上提供的噪声并且产生整流电压v
rect
。
20.可控照明设备100可以包括功率转换器电路120，诸如反激转换器，其可以接收整流电压v
rect
并在总线电容器c
bus
两端产生可变直流(dc)总线电压v
bus
。功率转换器电路120可以包括其他类型的功率转换器电路，诸如升压转换器、降压转换器、降压
‑
升压转换器、单端初级电感转换器(sepic)、cuk转换器，或用于产生适当的总线电压的任何其他适当的功率转换器电路。功率转换器电路120可以在ac电源与led光源102、104之间提供电隔离，并且可以操作为功率因子校正(pfc)电路，以朝向功率因子1调节可控照明设备100的功率因子。
21.如图1所示，反激转换器120可以包括反激变压器122、场效应晶体管(fet)q123、二极管d124、电阻器r125、电阻器r126、反激控制电路127和/或反馈电阻器r128。反激变压器122可以包括初级绕组和次级绕组。初级绕组可以与fet q123串联耦合。尽管被示为fet q123，但是任何开关晶体管或其他合适的半导体开关可以与反激变压器122的初级绕组串联耦合。反激变压器122的次级绕组可以经由二极管d124耦合到总线电容器c
bus
。总线电压反馈信号v
bus
‑
fb
可以例如由包括耦合在总线电容器c
bus
两端的电阻器r125、r126的分压器产生。反激控制电路127可以接收总线电压反馈信号v
bus
‑
fb
并且从反馈电阻器r128接收代表通过fet q123的电流的控制信号，该反馈电阻器r128可以与fet q123串联耦合。反激控制电路127可以控制fet q123以选择性地传导电流通过反激变压器122来产生总线电压v
bus
。反激控制电路127可以使fet q123导通和不导通，例如，响应于总线电压反馈信号v
bus
‑
fb
的dc大小和流经fet q123的电流大小，朝着目标总线电压v
bus
‑
trgt
控制总线电压v
bus
的大小。
22.可控照明设备100可以包括一个或多个负载调节电路，诸如led驱动电路130、140，用于分别控制传递到led光源102、104的功率(例如其强度)。led驱动电路130、140可以各自接收总线电压v
bus
，并且可以调节通过led光源102、104传导的相应负载电流i
load1
、i
load2
的大小和/或在led光源两端产生的相应负载电压v
load1
、v
load2
的大小。如本文所述，led驱动电路130、140中的一个或多个可以包括可控阻抗电路，诸如线性调节器。led驱动电路130、140中的一个或多个可以包括开关调节器，诸如降压转换器。在2013年7月23日提交的美国专利no.8,492,987和2016年2月2日公布的美国专利no.9,253,829——名称皆为“load control device for a light
‑
emitting diode light soetrce(用于发光二极管光源的负载控制装置)”——中描述了led驱动电路的各种实施例的示例，其全部公开内容通过引用合并于此。
23.可控照明设备100可以包括控制电路150，该控制电路150用于控制led驱动电路130、140来控制通过led光源102、104传导的相应负载电流i
load1
、i
load2
的大小，从而调节led光源的相应的强度。控制电路150可以被配置为打开和关闭两个led光源102、104，以分别打开和关闭可控照明设备100。控制电路150可以被配置为控制led光源102、104的相应的强度，以控制由可控照明设备100发出的累积光的强度和/或颜色(例如，色温)。控制电路150可以被配置为朝着目标强度l
trgt
调节(例如，调光)由可控照明设备100发出的累积光的当前强度l
pres
，该目标强度l
trgt
可以在可控光源的调光范围内，例如，在低端强度l
le
(例如，最小强度，诸如大约0.1％至1.0％)和高端强度l
he
(例如，最大强度，诸如大约100％)之间。控制电路150可以被配置为朝着目标色温t
trgt
调节由可控照明设备100发出的累积光的当前色温t
pres
，该目标色温t
trgt
可以在冷白色温(例如，大约3100
‑
4500k)和暖白色温(例如，大约2000
‑
3000k)之间。
24.控制电路150可以包括数字控制电路152，诸如微处理器、微控制器、可编程逻辑器件(pld)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或任何其他合适的处理设备或控制器。控制电路150可以包括存储器(未示出)，该存储器被配置为存储可控照明设备100的操作特性(例如，目标强度l
trgt
、目标色温t
trgt
、低端强度l
le
、高端强度l
he
等等)。存储器可以被实现为外部集成电路(ic)或数字控制电路152的内部电路。可控照明设备100可以包括电源160，电源160可以被耦合到功率转换器电路120的反激变压器122的绕组162，并且可以被配置为生成用于为数字控制电路152和可控照明设备的其他低压电路供电的电源电压vcc。
25.控制电路150还可以包括用于分别控制led驱动电路130、140的控制回路(例如，模拟控制回路)154、156。led驱动电路130、140可以包括分别与led光源102、104耦接(例如串联)的相应的调节设备(例如，调节场效应晶体管(fet)q132、q142)，用于传导负载电流i
load1
、i
load2
。每个调节fet q132、q142可以包括任何类型的合适的功率半导体开关，诸如双极结型晶体管(bjt)和/或绝缘栅双极型晶体管(igbt)。控制回路154、156可以生成相应的驱动信号v
dr1
、v
dr2
，其可以由调节fet q132、q142的栅极接收，用于在线性区域中控制调节fet，以提供分别与led光源102、104串联的可控阻抗(例如，以将调节fet q132、q142操作为线性调节器)。当调节fet q132、q142传导相应的负载电流i
load1
、i
load2
时，可以在调节fet q132、q142两端产生相应的调节器电压v
r1
、v
r2
。
26.调节fet q132、q142可以与相应的反馈电路(例如，电流反馈(cfb)电路)134、144耦合(例如，串联)。电流反馈电路134、144可以耦合至控制电路150的控制回路154、156，并且可以生成可以由控制回路154、156接收的相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
。控制回路154、156可以被配置为分别响应于电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
的大小调节提供给调节fet q132、q142的栅极的驱动信号v
dr1
，v
dr2
的大小(例如，dc大小)。数字控制电路152可以生成相应的目标电流控制信号v
trgt1
、v
trgt2
，其也可以由控制回路154、156接收。控制回路154、156可以被配置为调节提供给调节fet q132、q142的栅极的驱动信号v
dr1
、v
dr2
的大小，以朝着由目标电流控制信号v
trgt1
、v
trgt2
设定的相应的目标电流i
trgt1
、i
trgt2
控制负载电流i
load1
，i
load2
的大小。
27.led驱动电路130、140可以进一步包括与调节fet q132、q142和电流反馈电路134、144耦合(例如串联)的调光设备(例如，调光fet q136、q146或另一种类型的半导体开关)。数字控制电路152可以产生可以由相应的调光fet q136、q146的栅极接收的相应的调光控制信号v
dim1
、v
dim2
，以使调光fet导通和不导通，来分别调节负载电流i
load1
、i
load2
的平均大
小。例如，数字控制电路152可以被配置为通过以调光频率f
dim
，将调光控制信号v
dim1
、v
dim2
生成为脉宽调制(pwm)信号，来对负载电流i
load1
、i
load2
进行脉宽调制(pwm)。数字控制电路152可以被配置为调节调光控制信号v
dim1
、v
dim2
的相应的占空比dc1、dc2，以分别调节负载电流i
load1
、i
load2
的平均大小。当数字控制电路152正在脉宽调制调光控制信号v
dim1
、v
dim2
时，负载电流i
load1
、i
load2
可以由负载电流频率f
load
(例如，其大约等于调光控制信号v
dim1
、v
dim2
的调光频率f
dim
)和相应的负载电流周期t
load
表征。负载电流频率f
load
可以足够高，以防止人眼可见的闪烁。
28.调光fet q136、q146可以耦合在相应的电流反馈电路134、144和电路公共之间。数字控制电路152可以被配置为控制控制回路154、156何时响应于相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
以调节驱动信号v
dr1
、v
dr2
的大小。数字控制电路152可以被配置为协同相应的调光控制信号v
dim1
、v
dim2
，使控制回路154、156响应和不响应于相应的电流反馈信号v
fb1
、vfb2。例如，数字控制电路152可以被配置为在反馈窗口t
win
期间使控制回路154、156能够响应于相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
，该反馈窗口t
win
可以与当使调光fet q136、q146导通时的时间段一样长或稍短于该时间段。数字控制电路152可以被配置为在使调光fet q136、q146导通之后大约同时或稍后，使控制回路154、156响应于相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
。数字控制电路152可以被配置为在使调光fet q136、q146不导通同时或稍早，使控制回路154、156对相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
不响应。为了控制各个控制回路154、156的操作，数字控制电路152可以生成各个反馈窗口控制信号v
win1
、v
win2
，该反馈窗口控制信号v
win1
、v
win2
可以由控制回路接收以使能和禁用控制回路何时响应于相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
。结果，每个控制回路154、156可以响应相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
的峰值大小ipk(例如，当调光fet q136、q146导通时)。
29.本文描述的技术可以帮助防止在各种情况下可控照明设备100的错误操作。例如，由于调光fet q136、q146可以耦合在相应的电流反馈电路134、144和电路公共之间，所以当使调光fet q136、q146不导通时，使电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
的大小可能被拉向总线电压v
bus
，这可能导致控制回路154、156错误地驱动调节fet q132、q142。通过配置数字控制电路152以(例如，至少相对于定时)控制何时控制回路154、156响应于相应的电流反馈信号v
fb1
、v
fb2
，以调节驱动信号v
dr1
、v
dr2
的大小，可以避免错误生成驱动信号v
dr1
、v
dr2
。
30.可控照明设备100可以包括用于控制总线电压v
bus
的大小(例如，以确保调节fet q132、q142不会消耗太多功率)的总线调节电路170。例如，总线调节电路170可以耦合到第一调节fet q132和第一led光源102的结，并且可以响应于第一调节fet q132两端的第一调节器电压v
r1
。总线调节电路170可以耦合到电阻器r125、r126的结，用于调节总线电压反馈信号v
bus
‑
fb
的大小，以使反激控制电路127调节总线电压v
bus
的大小。例如，总线调节电路170可以调节总线电压v
bus
的大小以控制第一调节器电压v
r1
的大小小于最大调节器电压阈值v
r
‑
max
(例如，大约0.6伏)，例如，以防止调节fet q132、q142中消耗的功耗过大。在示例中(例如，如图1所示)，总线调节电路170可以仅耦合到第一调节晶体管q132。由于第一led光源102可以具有比第二led光源104更高的额定功率(如前所述)，因此响应于第一调节器电压v
r1
的大小来调节总线电压v
bus
的大小，以确保第一调节fet q132不消耗太多功率也可以确保第二调节fet q142不消耗太多功率。
31.可控照明设备100可以包括耦合到数字控制电路152的通信电路180。通信电路180
可以包括无线通信电路，诸如耦合到天线182的射频(rf)收发器，用于发射和/或接收rf信号。无线通信电路可以是用于发射rf信号的rf发射器、用于接收rf信号的rf接收器，或者用于发射和/或接收ir信号的红外(ir)发射器和/或接收器。通信电路180可以耦合至可控照明设备100的热连接h和中性连接n，以使用例如电力线载波(plc)通信技术，经由电线传输控制信号。数字控制电路152可以被配置为响应于经由通信电路180接收到的消息(例如，数字消息)来确定可控照明设备100的目标强度l
trgt
。数字控制电路152可以被配置为响应于所确定的用于可控照明设备100的目标强度l
trgt
，确定用于led光源102、104的相应的目标强度l
trgt1
、l
trgt2
。
32.当led光源102、104中的至少一个的目标强度l
trgt1
、l
trgt2
大于或等于转变强度l
tran
时，数字控制电路152可以被配置为使相应的调光fet q136、q146导通(例如始终导通)并且使用恒流减小(ccr)调光技术来调节相应led光源的强度。使用ccr调光技术，数字控制电路152可以调节相应的目标电流控制信号v
trgt1
、v
trgt2
以使相应的控制回路154、156朝着相应的目标电流i
trgt1
、i
trtg2
调节负载电流i
load1
、i
load2
的平均大小。目标电流i
trgt1
、i
trgt2
可以分别在最大电流i
max
(例如，在高端强度l
he
下)和最小电流i
min
(例如，在转变强度l
tran
上)之间的范围内。
33.当led光源102、104中的至少一个的目标强度l
trgt1
、l
trgt2
小于转变强度l
tran
时，数字控制电路152可以被配置为控制相应的调光fet q136、q146以使用脉宽调制(pwm)调光技术来调节相应的led光源的强度。例如，数字控制电路152可以被配置为控制相应的目标电流控制信号v
trgt1
、v
trgt2
以保持相应的目标电流i
trgt1
、i
trgt2
恒定。使用pwm调光技术，数字控制电路152可以调节相应的调光控制信号v
dim1
、v
dim2
的占空比dc1、dc2，以将负载电流i
load1
、i
load2
的平均大小调节到最小电流i
min
以下。例如，数字控制电路152可以根据相应的目标强度l
trgt1
、l
trgt2
来调节每个调光控制信号v
dim1
、v
dim2
的占空比dc1、dc2。例如，随着相应的目标强度l
trgt1
、l
trgt2
减小，数字控制电路152可以线性减小占空比dc1、dc2，反之亦然。当相应的调光fet q136、q146导通时，每个控制回路154、156可继续朝着目标电流i
trgt1
、i
trgt2
调节负载电流i
load1
、i
load2
的峰值大小i
pk
。每个控制回路154、156的特征在于时间常数，该时间常数例如比相应的负载电流i
load1
、i
load2
的负载电流周期t
load
大得多，以帮助避免当调光fet q136、q146不导通时，相应的驱动信号v
dr1
、v
dr2
的大小改变。该时间常数可以与例如控制回路154、156中包括的一个或多个积分器电路和/或rc滤波电路相关联。时间常数的值可以由控制回路154、156中包括的一个或多个组件的电气特性(例如，电容和/或电阻)确定。
34.图2是电气设备200(诸如led驱动器或可控光源(例如，可控照明设备100))的led驱动电路210(例如，led驱动电路130、140中的一个)和控制回路220(例如，控制回路154、156中的一个)的简化示意图。led驱动电路210可以与led光源202(例如，led光源102、104之一)串联耦合，用于传导通过led光源的负载电流i
load
。控制回路220可以生成用于控制led驱动电路210的驱动信号v
dr
以调节通过led光源的负载电流i
load
的大小。led驱动器100还可以包括数字控制电路252(例如，数字控制电路152)，用于生成可以由控制回路220接收的pwm控制信号(例如，目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
)，用于设置用于负载电流i
load
的目标电流i
trgt
。数字控制电路252可以被配置为朝着目标强度l
trgt
调节led光源202的强度，该目标强度l
trgt
可以在最小强度l
min
(例如，大约0.1％
‑
1.0％)和最大强度l
max
(例如，大约100％之间)之间。最小强度l
min
可以近似为在稳态条件下(例如，当目标强度l
trgt
保持恒定时)，数字
控制电路252可以控制led光源202的最低强度。
35.led驱动电路210可以包括调节设备，诸如与led光源202串联耦合的调节fet q212。调节fet q212可以包括任何类型的合适的功率半导体开关，诸如双极结型晶体管(bjt)和/或绝缘栅双极型晶体管(igbt)。当调节fet q212导通时，可以在调节fet两端产生调节器电压v
r
。led驱动电路210可以包括与调节fet q212串联耦合的电流反馈电路(例如，电流反馈电阻器r214)，用于产生电流反馈信号v
fb
，该电流反馈信号v
fb
可以具有代表负载电流i
load
的大小的dc大小。led驱动电路210可以包括耦合在电流反馈电阻器r214和电路公共之间的调光设备(例如，诸如调光fet q216或另一类型的半导体开关)。数字控制电路252可以生成可以由调光fet q216的栅极接收的调光控制信号v
dim
。响应于调光控制信号v
dim
，可以使调光fet q216导通和不导通，用于调节负载电流i
load
的平均大小。
36.控制回路220可以接收由电流反馈电阻器r214产生的电流反馈信号v
fb
和/或由数字控制电路252产生的pwm目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
。电流反馈信号v
fb
可以由控制回路220中包括的可控开关222接收。响应于由数字控制电路252产生的反馈窗口控制信号v
win
(例如，开关控制信号)，可以使可控开关222导通和不导通。可控开关222可以耦合到滤波电路，该滤波电路可以包括电容器c224和电阻器r225。当可控开关222导通时，电容器c224(例如，具有大约1.0μf的电容)可以通过电阻器r225(例如，具有大约100的电阻)充电到大约电流反馈信号v
fb
的峰值大小i
pk
，用于在电容器两端产生峰值电流反馈信号v
fb
‑
pk
。
37.控制回路220可以包括运算放大器u226，该运算放大器u226包括反相输入，该反相输入被耦合以通过电阻器r228接收电流反馈信号v
fb
。控制回路220可以包括滤波电路(例如，低通rc滤波电路)，该滤波电路包括电阻器r230(例如，具有大约1kq的电阻)和电容器c232(例如，具有大约0.1μf的电容)。pwm目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
可以由电阻器r230接收，从而在电阻器r230和电容器c232的结处产生dc目标电流控制信号v
trgt
‑
dc
，并且具有代表用于负载电流i
load
的目标电流i
trgt
的dc大小。dc目标电流控制信号v
trgt
‑
dc
可以耦合到运算放大器u226的同相输入。例如，数字控制电路252可以将pwm目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
生成为脉宽调制信号，该脉宽调制信号的占空比dc
trgt
代表用于负载电流i
load
的目标电流i
trgt
。另外，数字控制电路252可以包括数模转换器(dac)，用于产生dc目标电流控制信号v
trgt
‑
dc
，该数模转换器(dac)可以直接耦合到运算放大器u226的同相输入(例如，无需电阻器r230和电容器c232)。
38.控制回路220可以包括耦合在运算放大器u226的反相输入和输出之间的电容器c234，使得控制回路220可以被配置为积分峰值电流反馈信号v
fb
‑
pk
和dc目标电流控制信号v
trgt
‑
dc
之间的误差。控制回路220可以生成可以由调节fet q212的栅极接收的驱动信号v
dr
，用于在线性区域中控制调节fet以提供与led光源202串联的可控阻抗(例如，调节fet可以被操作为线性稳压器)。运算放大器eg226的输出可以通过包括电阻器r236(例如，具有大约1kq的电阻)和电容器c238(例如，具有大约0.1μf的电容)的另一滤波电路(例如，低通rc滤波电路)耦合到调节fet q212的栅极。
39.数字控制电路252可以控制调光控制信号v
dim
以使调光fet q216导通和不导通来调节负载电流i
load
的平均大小。例如，数字控制电路252可以被配置为通过以调光频率f
dim
将调光控制信号v
dim
生成为脉宽调制(pwm)信号，对负载电流i
load
进行脉宽调制(pwm)。数字控制电路252可以被配置为调节调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
以调节负载电流i
load
的平
均大小。当数字控制电路252正脉冲调制调光控制信号v
dim
时，负载电流i
load
的特征在于负载电流频率f
load
近似等于调光控制信号v
dim
的调光频率。负载电流频率f
load
可以足够高以防止在led光源202中人眼可见的闪烁。
40.数字控制电路252可以被配置为协同调光控制信号v
dim
，使可控开关222导通和不导通。例如，数字控制电路252可以被配置为在数字控制电路使调光fet q216导通的大约同时或稍后，使可控开关222导通。数字控制电路252可以被配置为在数字控制电路使调光fet q216不导通的大约同时或稍早，使可控开关222不导通。这样，峰值电流反馈信号v
fb
‑
pk
的大小可以代表负载电流i
load
的峰值大小i
pk
，这可以防止控制电路在各种情况下的错误操作。例如，由于调光fet q216可以耦合在电流反馈电阻器r214和电路公共之间，所以当调光fet q216不导通时，电流反馈信号v
fb
的大小可以被拉向总线电压v
bus
。这可能导致控制回路220错误地驱动调节fet q212。通过配置数字控制电路252以控制何时使可控开关222导通，可以避免错误的生成驱动信号v
dr
。
41.数字控制电路252可以根据目标强度l
trgt
，控制pwm目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
的占空比dc
trgt
、调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
和/或调光控制信号v
dim
的调光频率f
dim
。图3示出了负载电流i
load
的峰值电流i
pk
与目标强度l
trgt
之间的关系、调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
与目标强度l
trgt
之间的关系以及调光控制信号v
dim
的调光频率f
dim
和目标强度l
trgt
之间的关系的示例图。
42.当led光源202的目标强度l
trgt
大于或等于转变强度l
tran
时，数字控制电路252可配置为使调光fet q216导通(例如，几乎始终导通)并且调节负载电流i
load
的峰值大小i
pk
，以(例如，使用恒流减小(ccr)调光技术)调节led光源的强度。例如，数字控制电路252可以调节pwm目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
的占空比dc
trgt
，以使控制回路220朝着目标电流i
trgt
调节负载电流i
load
的峰值大小i
pk
，目标电流i
trgt
可以在最大电流i
max
和最小电流i
min
之间。当led光源202的目标强度l
trgt
大于或等于转变强度l
tran
时，调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
可以保持恒定在最大占空比dc
max
。最大占空比dc
max
可以小于100％(例如，如图3所示)，使得数字控制电路252可以脉宽调制负载电流i
load
。最大占空比dc
max
可以等于100％，使得当led光源202的目标强度l
trgt
大于或等于转变强度l
tran
时，调光fet q216可以始终导通。
43.当led光源202的目标强度l
trgt
小于转变强度l
tran
时，数字控制电路252可以被配置为控制调光fet q216以(例如，使用脉宽调制(pwm)调光技术)调节led光源的强度。当使用pwm调光技术时，数字控制电路252可以被配置为保持目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
的占空比dc
trgt
恒定，以保持目标电流i
trgt
恒定，并且调节调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
以调节负载电流i
load
的大小。例如，如图3所示，数字控制电路252可以根据目标强度l
trgt
(例如，线性地)来调节占空比dc
dim
。当调光fet q216导通时，控制回路220可以继续朝着目标电流i
trgt
调节负载电流i
load
的峰值大小i
pk
。控制回路220的特征在于时间常数，该时间常数比负载电流i
load
的负载电流时段t
load
大得多，例如，以帮助避免当调光fet q216不导通时，驱动信号v
dr
的大小改变。
44.数字控制电路252可以被配置为使led光源202的目标强度l
trgt
(以及由此的当前强度)渐弱(例如，在一段时间内逐渐调节)。数字控制电路252可以被配置为通过将led光源的当前强度l
pres
从最小衰落强度l
fade
‑
min
缓慢增加到目标强度l
trgt
来使led光源202从关闭渐变为开启，该最小衰落强度l
fade
‑
min
可能小于最小强度l
min
(例如，诸如约0.02％)。数字控
制电路252可以被配置为通过将led光源的当前强度l
pres
从大于或等于最小强度l
min
的初始强度缓慢地减小到最小衰落强度l
fade
‑
min
，来使led光源202从开启渐变为关闭，此时数字控制电路252可以关闭led光源。如图3所示，当目标强度l
trgt
小于最小强度l
min
时，(例如，在保持目标电流控制信号v
trgt
‑
pwm
的占空比dc
trgt
和调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
恒定的同时)数字控制电路252可以相对于目标电流i
trgt
调节调光控制信号v
dim
的调光频率f
dim
。
45.图4a
‑
4c示出了说明图2的led驱动电路210和控制回路220的操作的波形。在图4a所示的示例中，目标强度l
trgt
可以等于和/或接近最大强度l
max
。负载电流i
load
的峰值电流i
pk
可以被控制为最大电流i
max
。调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
可以被控制为最大占空比dc
max
(例如，为99％)，从而导致调光控制信号的导通时间t
on
延长。从调光控制信号v
dim
被驱动为高电平起的第一偏移时间段t
offset1
之后，数字控制信号252可以朝着电源电压vcc将窗口控制信号v
win
驱动为高电平。在使调光控制信号v
dim
驱动为低之前的第二偏移时间段t
offset2
的时间，数字控制信号252可以朝着电路公共使窗口控制信号v
win
驱动为低电平。峰值电流反馈信号v
fb
‑
pk
可以具有取决于(例如，代表)负载电流i
load
的峰值大小i
pk
(例如，最大电流i
max
)的大小。提供给调节晶体管q212的栅极的驱动信号v
dr
可以处于第一大小v
dr1
。
46.在图4b所示的示例中，目标强度l
trgt
可以大约等于转变强度l
tran
。负载电流i
load
的峰值电流i
pk
可以被控制为大约最小电流i
min
。调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
仍可被控制为最大占空比dc
max
，从而导致调光控制信号的类似的导通时间t
on
，如图4a所示。在从调光控制信号v
dim
被驱动为高电平起的第一偏移时间段t
offset1
之后，数字控制信号252可以朝着电源电压vcc，将窗口控制信号v
win
驱动为高电平。在调光控制信号v
dim
被驱动为低电平之前的第二偏移时间段t
offset2
时，数字控制信号252可以朝着电路公共，将窗口控制信号v
win
驱动为低电平。峰值电流反馈信号v
fb
‑
pk
可以具有取决于(例如，代表)负载电流i
load
的峰值大小i
pk
的大小(例如，最小电流i
min
)。提供给调节晶体管q212的栅极的驱动信号v
dr
可以处于第二大小v
dr2
。
47.在图4c所示的示例中，目标强度l
trgt
可以小于转变强度l
tran
，并且大于最小强度l
min
。如在图4b中，可以将负载电流i
load
的峰值电流i
pk
控制为近似最小电流i
min
。可以将调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
控制为小于最大占空比dc
max
，从而导致调光控制信号的导通时间t
on
小于图4a和4b所示。在从调光控制信号v
dim
被驱动为高电平起的第一偏移时间段t
offset1
之后，数字控制信号252可以朝着电源电压vcc将窗口控制信号v
win
驱动为高电平。在调光控制信号v
dim
被驱动为低之前的第二偏移时间段t
offset2
时，数字控制信号252可以朝着电路公共将窗口控制信号v
win
驱动为低电平。峰值电流反馈信号v
fb
‑
pk
可以具有取决于负载电流i
load
的峰值大小i
pk
的大小(例如，最小电流i
min
)。提供给调节晶体管q212的栅极的驱动信号v
dr
可以处于约第二大小v
dr2
(例如，如在图4b中)。
48.图5是如本文所述，用于控制控制回路(例如，图2的控制回路220)的示例性控制过程500的简化流程图。在步骤510，例如，周期性地和/或响应于光源202的目标电流i
trgt
的变化，可以由数字控制电路252执行控制过程500。在512，数字控制电路可以例如，基于调光控制信号的当前占空比，确定调光控制信号v
dim
的导通时间t
on
。计时器可以在514处启动，并且在516，例如通过将调光控制信号v
dim
驱动为高电平(例如，在大约计时器被启动同时)，使调光fet q216导通。在518，可以(例如，周期性地)将计时器的值与第一偏移时间段t
offset1
比较。一旦计时器值达到第一偏移时间段t
offset1
，在520，数字控制电路252就可以例如通过将
反馈窗口控制信号v
win
驱动为高电平，使可控开关222导通。然后，在522，数字控制电路252可以相对于等于导通时间t
on
和第二偏移时间段t
offset2
之间的差(例如，t
on
‑
t
offset2
)的值，继续(例如，周期性地)检查计时器的值。一旦计时器值达到导通时间t
on
与第二偏移时间段t
offset2
之间的差，在524，数字控制电路252就可以例如通过将反馈窗口控制信号v
win
驱动为电平来使可控开关222不导通。随后，在526，数字控制电路252可以继续监视计时器的值，直到该值达到导通时间t
on
。此时，在528，数字控制电路252可以例如通过将调光控制信号v
dim
驱动为高电平来使调光fet q216不导通，并且控制过程500可以退出。
49.控制回路220的部分或全部功能可以在数字控制电路(例如，控制设备200的数字控制电路252或另一数字控制电路)中实现。图6是可以用于实现图2所示的led驱动电路210和/或控制回路220的功能的电路600的简化示意图。电路600可以包括led驱动电路610。可以以与led驱动电路210类似的方式实现和配置。例如，led驱动电路610可以包括诸如调节fet q612(例如，类似于调节fet q212)的调节设备。led驱动电路610可以包括电流反馈电路(例如，电流反馈电阻器614，其可以类似于电流反馈电阻器r214)。led驱动电路610可以进一步包括耦合在电流反馈电阻器614和电路公共之间的调光设备，诸如调光fet q616(例如，类似于调光fet q216)。数字控制电路652可以生成可以由调光fet q616的栅极接收的调光控制信号v
dim
。响应于调光控制信号v
dim
，可以使调光fet q616导通和不导通，用于调节通过led光源602传导的负载电流i
load
的平均大小。
50.数字控制电路652可以在时间窗口期间对经由电流反馈电阻器614产生的电流反馈信号v
fb
进行采样，以便导出可以代表负载电流i
load
的峰值大小i
pk
的反馈信号的平均值。数字控制电路652可以协同调光控制信号v
dim
控制时间窗口。例如，数字控制电路652可以控制时间窗口以在数字控制电路使调光fet q616导通的时间大约同时或稍后(例如，偏移时间段之后)开始。数字控制电路652可以控制时间窗口以在数字控制电路使调光fet q616不导通的时间大约同时或稍早(例如，偏移时间段之前)结束。所导出的反馈信号可以被滤波(例如，经由数字低通滤波器)并且被用于生成驱动信号v
dr
，该驱动信号v
dr
可以由调节fet q612的栅极接收，以在线性区域中控制调节fet来提供与led光源602串联的可控阻抗(例如，以将调节fet操作为线性调节器)。
51.数字控制电路652可以控制调光控制信号v
dim
以使调光fet q616导通和不导通，以调节负载电流i
load
的平均大小。例如，数字控制电路652可以被配置为通过以调光频率f
dim
，产生调光控制信号v
dim
作为脉宽调制信号来对负载电流i
load
进行脉宽调制。数字控制电路652可以被配置为调节调光控制信号v
dim
的占空比dc
dim
以调节负载电流i
load
的平均大小。当数字控制电路652正对调光控制信号v
dim
进行脉宽调制时，负载电流i
load
的特征在于负载电流频率f
load
，其近似等于调光控制信号v
dim
的调光频率。负载电流频率f
load
可以足够高以防止在led光源602中人眼可见的闪烁。数字控制电路652可以被配置为在调光fet q616不导通时保持驱动信号v
dr
的大小。
52.图7是用于控制图6所示的电路600的示例性控制过程700的简化流程图。在步骤710，例如周期性地和/或响应于光源602的目标电流i
trgt
的变化，可以由数字控制电路652执行控制过程700。在712，数字控制电路652可以例如基于调光控制信号的当前占空比，确定调光控制信号v
dim
的导通时间t
on
。当在716，使调光fet q616导通时，可以在714启动计时器。可以在718，将计时器的值与第一偏移时间段t
offset1
进行比较(例如，周期性地比较)。一
旦计时器值达到第一偏移时间段t
offset1
，但仍比导通时间t
on
小了至少第二偏移时间段t
offset2
(例如，timer<t
on
‑
t
offset2
)，在720，数字控制电路652可以重复采样电流反馈信号v
fb
并且在722，计算采样的平均值。在724，数字控制电路652可以确定计时器值已经达到t
on
‑
t
offset2
，并且随后可以在726停止对电流反馈信号v
fb
进行采样。在728，数字控制电路652可以进一步确定已经达到导通时间t
on
结束，此时在730，数字控制电路652可以使调光fet 616不导通，并且可以在732，处理电流反馈信号v
fb
的平均值以确定用于驱动信号v
dr
的适当的电平。可以在734对所确定的驱动信号v
dr
的电平进行滤波(例如，使用数字低通滤波器(lpf))。基于滤波后的电平，在736，数字控制电路562可以产生dc电压(例如，使用dac或通过产生可以用外部rc滤波器滤波的pwm信号)以驱动调节fet 612。然后，控制程序700可以退出。
53.尽管参考可控光源和/或led驱动器进行了描述，但是本文描述的一个或多个实施例可以与其他负载控制设备一起使用。例如，本文所述的一个或多个实施例可以由被配置成控制各种电气负载类型的各种负载控制设备执行，诸如，用于驱动led光源(例如，led光引擎)的led驱动器；包括调光器电路和白炽灯或卤素灯的旋入式照明器；包括镇流器和小型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、磁性低压照明负载或其他类型的照明负载的强度的调光电路；用于接通和关闭电气负载或器具的电子开关、可控断路器或其它开关设备；用于控制一个或多个插入式电气负载(例如，咖啡壶、空间加热器、其它家用器具等)的插入式负载控制设备、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)系统的温度控制设备；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气负载并且/或者被适配成控制负载控制系统中的多种类型的电气负载。