具有初级侧电流感测电路的正向转换器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年7月6日提交的名为LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE 的临时美国专利申请 No. 61/668, 759 和于 2013 年 3 月 15 日提交的名为FORWARD CONVERTER HAVING A PRIMARY-SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT 的美国专利申请No. 13/834, 153的优先权。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于发光二极管（LED)光源的负载控制设备，并且更特别地，涉及用 于控制LED光源的强度的LED驱动器。
【背景技术】
[0004] 发光二极管（LED)光源（即，LED光引擎）通常代替或者作为用于传统白炽灯、荧 光灯、或者卤素灯等的替换。LED光源可以包括安装在单个结构上并且提供在合适壳体中 的多个发光二极管。与白炽灯、荧光灯、或者卤素灯相比，LED光源通常更有效，并且提供更 长的操作寿命。为了适当地照明，LED驱动器控制设备（即，LED驱动器）必须耦合在交流 (AC)源和LED光源之间，用于调节供应给LED光源的功率。LED驱动器可以将提供给LED 光源的电压调节至特定值，将供应给LED光源的电流调节至特定峰值电流值，或者可以调 节电流和电压。
[0005] LED光源通常被认为经由两种不同控制技术被驱动：电流负载控制技术或电压负 载控制技术。被认为用于电流负载控制技术的LED光源的特征还在于额定电流（例如，约 350毫安），通过LED光源的电流的峰值幅度应该被调节到该额定电流，以确保LED光源被 照射到合适强度和颜色。相反，被认为用于电压负载控制技术的LED光源的特征在于额定 电压（例如，约15伏），跨越LED光源的电压应该被调节到该额定电压，以确保LED光源的 合适操作。通常，被认为用于电压负载控制技术的LED光源中的每串LED包括电流平衡调 节元件，以确保每条平行支腿（leg)都具有相同阻抗，使得在每个并行串中流动相同电流。
[0006] 已知，LED光源的光输出可以被调光。使LED调光的不同方法包括脉宽调制（PWM) 技术和恒定电流减小（CCR)技术。脉宽调制调光可以被用于在电流或电压负载控制模式下 被控制的LED光源。在脉宽调值调光中，具有变化占空比的脉冲信号被供应给LED光源。 如果LED光源正使用电流负载控制技术被控制，则供应给LED光源的峰值电流在脉冲信号 的占空比的接通时间期间保持恒定。然而，随着脉冲信号的占空比变化，供应给LED光源的 平均电流也变化，由此LED光源的光输出的强度被改变。如果LED光源正使用电压负载控 制技术被控制，则供应给LED光源的电压在脉冲信号的占空比的接通时间期间保持恒定， 以便实现期望目标电压电平，并且负载电压的占空比改变，以便调节光输出的强度。当LED 光源正使用电流负载控制技术被控制时，通常仅使用恒定电流减小调光。在恒定电流减小 调光中，电流被连续地提供给LED光源，然而，提供给LED光源的电流的DC幅度被改变，从 而调节光输出的强度。在名称均为LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE的于2010年6月11日提交的共同转让的美国专利申请No. 12/813, 908和于 2012年3月9日提交的美国专利申请No. 13/416, 741中更详细地描述LED驱动器的实例， 其全部公开结合于此作为参考。
[0007] 另外，一些LED光源包括：正向转换器，用于驱动LED光源，以控制传导通过LED光 源的负载电流。正向转换器包括变压器，该变压器具有耦合至至少一个半导体开关的初级 绕组以及操作地耦合至LED光源的次级绕组。使得半导体开关是导通的和非导通的，以将 初级电流传导通过初级绕组，并且从而将功率传送至变压器的次级绕组。正向转换器通常 包括：光耦合器，用于将变压器的次级侧上的反馈信号耦合至变压器的初级侧，使得控制器 可以响应于反馈信号控制半导体开关。然而，需要一种能够在不需要光耦合器的情况下，控 制通过LED光源的负载电流的幅度的正向转换器。
【发明内容】
[0008] 如在此描述的，一种用于控制传递至电气负载的功率量的负载控制设备可以包 括：隔离正向转换器，该隔离正向转换器包括变压器、控制器、以及能操作用于接收表示传 导到变压器的初级绕组的初级电流的感测电压的电流感测电路。正向转换器能操作用于接 收母线电压，并且使负载电流传导通过电气负载。变压器的初级绕组可以与第一半导体开 关串联耦合，而次级绕组适于操作地耦合至电气负载。正向转换器可以进一步包括：感测电 阻器，该感测电阻器与初级绕组串联耦合，用于产生表示传导通过初级绕组的初级电流的 感测电压。控制器可以耦合至正向转换器，用于控制第一半导体开关，以控制传导通过电气 负载的负载电流。电流感测电路能操作用于接收感测电压，并且当正向转换器的第一半导 体开关是导通的时，将感测电压平均化，以便生成表示负载电流的实部的负载电流控制信 号。
[0009] 在此还描述一种用于控制LED光源的强度的LED驱动器。LED驱动器可以包括： 隔离正向转换器、控制器、以及电流感测电路。正向转换器能操作用于接收母线电压，并且 使负载电流传导通过电气负载。正向转换器可以包括：变压器，该变压器具有初级绕组和适 于操作地耦合至LED光源的次级绕组。正向转换器可以进一步包括：半桥逆变器电路，用于 生成通过用于产生跨越初级绕组的初级电压的电容器耦合至变压器的初级绕组的逆变器 电压。正向转换器可以进一步包括：感测电阻器，该感测电阻器与初级绕组串联耦合，用于 产生表示传导通过初级绕组的初级电流的感测电压。控制器可以耦合至正向转换器，用于 控制半桥逆变器电路，以控制传导通过LED光源的负载电流，以将LED光源的强度控制到目 标强度。电流感测电路能操作用于接收感测电压，并且当跨越初级绕组的初级电压的幅度 为正并且大于约零伏时，将感测电压平均化，以便生成表示负载电流的实部的负载电流控 制信号。
[0010] 另外，如在此描述的，一种用于控制从输入电压传递至电气负载的功率量的正向 转换器可以包括：（1)变压器，该变压器具有初级绕组和适于操作地耦合至电气负载的次 级绕组；（2)半桥逆变器电路，该半桥逆变器电路包括跨越输入电压串联耦合的第一半导 体开关和第二半导体开关，用于在两个晶体管的接合点处生成逆变器电压；（3)电容器，该 电容器耦合在逆变器电路的两个半导体开关的接合点处和变压器的初级绕组之间，使得产 生跨越初级绕组的初级电压，当半导体开关中的任一个是导通的时，变压器能操作用于将 功率传送至次级绕组；（4)控制器，该控制器耦合至半桥逆变器电路，用于控制第一半导体 开关和第二半导体开关，以控制传导通过电气负载的负载电流；（5)感测电阻器，该感测电 阻器与初级绕组串联耦合，用于产生表示传导通过初级绕组的初级电流的感测电压；以及 (6)电流感测电路，该电流感测电路能操作用于接收感测电压，并且当半桥逆变器电路的第 一半导体开关是导通的时，将感测电压平均化，以便生成表示负载电流的实部的负载电流 控制信号。
[0011] 本发明的其他特征和优点将从参考附图的本发明的以下说明变得明显。
【附图说明】
[0012] 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。
[0013] 图2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。
[0014] 图3是图示