用于led灯驱动器的精确电源时间基准的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态照明(solid state lighting，SSL)装置的驱动电路。特别地，本发明涉及尤其在相对较低的调光级别下用于减少或消除SSL装置的频闪的驱动电路。
【背景技术】
[0002]固态照明(SSL)灯泡总成，例如基于发光二极管(LED)的灯泡总成，有望替代GLS(General Lighting Service，普通照明服务)或者白炽灯。SSL装置通常包括驱动电路和/或电源转换器，从而将来自电源供电的电能转换为适用于包含在SSL装置内的SSL光源(如LED阵列)的电能。
[0003]SSL装置的驱动电路应该用于将AC电源电压转换为容许常数负载电压和负载电流。特别地，该驱动电路应该用于控制该负载电压(又被称为驱动电压)和该负载电流(又被称为SSL电流)，从而该SSL装置不以人眼可见的方式频闪。此外，驱动电路应配置为可在不同的调光级别驱动SSL装置。该SSL装置发射出的光即使在相对较低的调光级别，也不应显示任何可见频闪。
[0004]本发明论述了 SSL装置的上述技术问题，并描述了一种用于驱动无可见频闪的SSL装置的方法和系统。
【发明内容】
[0005]本发明一方面描述了一种用于固态照明(SLL)装置的驱动电路的控制器。该SSL装置包括一个或多个发光二极管(LED)。该驱动电路包括电源转换器，该电源转换器用于将来自于该驱动电路输入端的能量传送到该SSL装置。该电源转换器可包括隔离或非隔离式电源转换器。替换性或附加性地，该电源转换器包括线性调节器。该电源转换器可包括电感器(例如变压器)，该电感器用于存储来自于该驱动电路输入端的能量，并将该存储能量释放至该SSL装置中。此外，该电源转换器可包括与该电感器串联连接的电源开关，并且当该电源开关处于导通状态时，可使电感电流经过该电感器。特别地，该电源开关(包括如金属氧化物半导体、M0S、晶体管)可置于导通状态，以将能量存储在电感器中，并且该电源开关可置于断开状态，以将该能量释放到该SSL装置。示例说明，该电源转换器可包括反激式电源转换器。
[0006]该驱动电路的输入处的能量可来自于具有电源频率的AC电源电压。该AC电源电压通常包括循环序列(电源频率)或者半循环序列(两倍于电源频率)。该电源转换器的输入电压可源自整流后的AC (交变电流)电源电压(又被称为整流输入电压或者整流AC电源电压)。该输入电压通常根据循环频率(可能是电源电压频率的两倍，即循环频率可以是电源频率的两倍)变化。该电源频率可等于50Hz或60Hz。该AC电源电压可呈现出或者具有包括全波序列的波形。该全波可在该波形内以电源频率重复。该全波可以再分为两个半波。该整流AC电源电压的波形可以包括噪声和/或失真。这会导致循环频率的变化和/或该整流AC电源电压的半循环的持续时间的变化。
[0007]该控制器可用于确定该SSL装置的调光级别。可根据包含在该AC电源电压的波形内的信息(例如，根据该波形的调制和/或根据舍相角度)获得该调光级别。替换性或附加性地，可以根据在独立通信通道(例如通过蓝牙或者通过无线LAN)中接收到的信息确定该调光级别。
[0008]该控制器可用于以第一操作模式操作该电源转换器，从而以第一能量级别将能量供给至该SSL装置。该能量的第一能量级别足够高，以使该SSL装置发射出可见光。
[0009]为了以第一操作模式操作该电源转换器，该控制器可用于重复性地将电源开关调至导通状态，以易于检测该电感器的续流，并且将该电源开关调至断开状态，以易于检测该电感器是否达到预设最大电流。在第一操作模式期间，该电源转换器的电源开关可以循环频率在导通状态和断开状态之间转换。该转换循环频率可以在10kHz范围内。该预设最大电流可依调光级别而定。具体地，如果调光级别增加，则预设最大电流亦增加(并且反之亦然)。因此，在第一操作模式时，该电源转换器可以临界导电状态(BCM)操作。该第一操作模式满足:该SSL装置提供有基本恒定的SSL电流，从而发射出具有基本恒定亮度级别的光。
[0010]该控制器可用于执行PffM调光，为了达到该目的，该控制器用于以第一操作模式在PffM脉冲序列期间内操作该电源转换器，并且在PWM序列之间以第二操作模式操作该电源转换器。在第二操作模式中，操作该电源转换器，从而以第二能量级别将能量供给到该SSL装置。该能量的第二能量级别低于该能量的第一级别。具体地，第二能量级别的能量不会使该SSL装置发射出可见光。该第二操作模式可以是维护模式，在该模式期间，能量被提供至该控制器。对于PWM调光，该电源转换器可以在第一操作模式和第二操作模式之间交替。该第一操作模式(相对于第二操作模式)的相对持续时间可受该PWM脉冲的宽度和/或PffM频率控制。该PffM频率可以对应于(平均)或者为(平均)该循环频率的整数倍。
[0011]为了以第二操作模式操作该电源转换器，该控制器可周期性地将该电源开关调至导通状态，持续预设的导通状态持续时间；并将该电源开关调至断开状态，持续预设的断开状态持续时间。导通状态和断开状态可交替出现。该导通状态持续时间和断开状态持续时间可满足:以第二能量级别传送的能量足以使该控制器维持运行状态。另一方面，在第二能量级别传送的能量又不足以使该SSL装置发射出可见光。因此，该第二操作模式可用于确保该驱动电路即使在低调光级别下，也可以持续操作。
[0012]通过以PffM频率交替第一操作模式和第二操作模式，该SSL装置可生成PffM频率的光脉冲。该PWM频率足够高(例如10Hz或更高)，从而确保该光脉冲为人眼不可见的。通过这样做，可进一步降低平均照度级别，即可实现相对较低的调光级别。
[0013]应该说明的是，该PffM脉冲的PffM频率不同于上述电源开关的通信循环率。该PffM频率确定了该PffM脉冲的(平均)重复率，其中该电源转换器以第一操作模式在PffM脉冲期间操作。换言之，在该PWM频率发生的PffM脉冲期间，该电源转换器的电源开关以通信循环率在导通状态和断开状态之间切换。因此，该PffM频率通常明显低于(100Hz范围内)通信循环率(10kHz范围内)。
[0014]该PffM脉冲序列包括PffM脉冲(例如平均频率为PffM频率)。该PffM脉冲的脉冲宽度或脉冲持续时间影响该SSL装置的调光级别。该PffM脉冲序列可与该AC电源电压同步。特别地，该控制器可用于根据该AC电源电压(特别是根据整流AC电源电压)确定PffM脉冲序列。
[0015]特别地，该控制器可用于通过比较源自于AC电源电压(特别是整流AC电源电压)的电压与预设阈值来确定同步信号。该同步信号包括脉冲序列，其中来自于该脉冲序列的脉冲与源自于AC电源电压(特别是整流AC电源电压)的电压穿过该预设阈值的时间对应或相关。特别地，每次源自于AC电源电压(特别是整流AC电源电压)的电压穿过该预设阈值时，生成脉冲。替换性地，该同步信号包括矩形函数，其中该矩形函数的边缘与源自于AC电源电压(特别是整流AC电源电压)的电压穿过该预设阈值的时间对应或相关。特别地，每次源自于AC电源电压(特别是整流AC电源电压)的电压穿过该预设阈值时，该矩形函数产生边缘。因此，同步信号可表征源自该AC电源电压(特别是整流AC电源电压)的电压的半循环的瞬时相位和瞬时持续时间(周期)。
[0016]此外，该控制器可用于根据同步信号确定该PffM脉冲序列，从而使该PffM脉冲序列在AC电源电压的每个半循环中包括一个或多个PffM脉冲。此外，确定该PWM脉冲序列，从而当前半循环(在这里用整数η表示)的一个或多个PffM脉冲根据先于当前半循环η的至少一个半循环的同步信号决定。当前半循环的一个或多个PWM脉冲通常还根据当前半循环的同步信号决定。通过使该一个或多个PWM脉冲(尤其是该一个或多个PWM脉冲的相位和/或持续时间和/或宽度)根据该AC电源电压的先前的半循环决定，可以减弱包含在该AC电源电压内的噪声和/或失真，从而为生成PWM脉冲序列提供稳定的时间基准，并且从而即使在失真AC电源电压的情况下，也可以生成无频闪的光。
[0017]该控制器可用于确定先前半循环(例如该半循环用η-1表示)的先前周期。此外，该控制器可根据当前半循环η的同步信号并根据先前周期确定周期误差。当前半循环η的当前周期可以通过利用周期误差更新先前周期来确定。因此，可以递归方式确定当前半循环η的当前周期。可以根据当前周期确定当前半循环η的一个或多个PffM脉冲。特别地，当前周期可用于表征该一个或多个PWM脉冲的持续时间和相位。
[0018]该控制器用于将衰减应用到该周期误差中，用于确定当前半循环η的当前周期。该衰减被用于控制关于该AC电源电压内的变化的控制器的适应速度。此外，该衰减用于控制噪声和/或失真从该AC电源电压中被去除的程度。
[0019]该控制器用于确定包括锯齿序列段的相位基准信号，从而使先前半循环η-1的锯齿段的持续时间等于先前周期。该相位基准信号可表征为整流AC电源电压的先前半循环而生成的一个或