具有宽输出范围的负载控制设备制造技术

本公开涉及具有宽输出范围的负载控制设备。用于控制照明负载(例如，LED光源)的强度的负载控制设备(例如，LED驱动器)可以提供宽输出范围和照明负载的强度的无闪烁调节。负载控制设备可以包括负载调节电路、控制电路以及取决于目标电流以不同方式工作的滤波器电路(例如，矩形窗滤波器电路)。当照明负载的强度接近低端强度时，控制电路可以响应于目标电流来调整负载调节电路的工作频率，并且可以控制滤波器电路在周期性重复的滤波器窗口期间对电流反馈信号进行滤波。当照明负载的强度接近高端强度时，控制电路可以控制滤波器电路持续地对电流反馈信号进行滤波。电流反馈信号进行滤波。电流反馈信号进行滤波。

【技术实现步骤摘要】
具有宽输出范围的负载控制设备
[0001]本申请是于2018年2月23日递交的、PCT申请号为PCT/US2018/019519、于2020年4月23日进入中国国家阶段的、国家申请号为201880069115.2、专利技术名称为“具有宽输出范围的负载控制设备”的申请之分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2017年9月22日提交的美国临时专利申请62/562,066和于2017年11月2日提交的美国临时专利申请62/580,707的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术介绍

[0004]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光源可能效率更高，并且提供更长的工作寿命。LED驱动器控制设备(例如，LED驱动器)可以耦合在诸如交流(AC)电源或直流(DC)电源的电源与LED光源之间，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。
[0005]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额定电流(例如，大约350毫安)，通过LED光源的电流的大小(例如，峰值或平均大小)可以被调节至该额定电流以确保LED光源被照亮到适当的强度和/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额定电压(例如，大约15伏)，LED光源两端的电压可以被调节至该额定电压以确保LED光源的正确操作。如果额定用于电压负载控制技术的LED光源包括多个LED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，以便在每个并联串中汲取相同的电流。
[0006]LED光源的光输出是可以调光的。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，具有变化的占空比的脉冲信号可以被供应给LED光源。例如，如果使用电流负载控制技术来控制LED光源，则可以在脉冲信号的占空比的接通时间期间将供应给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将供应给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，电流可以连续地提供给LED光源。然而，可以改变提供给LED光源的电流的DC大小以调整光输出的强度。
[0007]在2013年7月23日公布的标题为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT
‑
EMITTING DIODE LIGHT SOURCE(用于发光二极管光源的负载控制设备)”的美国专利No.8,492,987、2017年5月16日公布的标题为“FORWARD CONVERTER HAVING A PRIMARY
‑
SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT(具有主侧电流感测电路的正激变换器)”的美国专利No.9,655,177以及
2016年1月26日公布的标题为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT
‑
EMITTING DIODE LIGHT SOURCE(用于发光二极管光源的负载控制设备)”的美国专利No.9,247,608中描述了LED驱动器的示例，其通过引用整体并入本文。

技术实现思路

[0008]如本文所述，用于控制照明负载(例如，LED光源)的强度的负载控制设备(例如，LED驱动器)可以为通过照明负载传导的电流提供宽的输出范围以实现照明负载的强度的无闪烁调整。由于负载控制设备的特征在于宽的输出范围，因此负载控制设备可能能够控制具有不同额定值(例如，不同的额定输出电流和/或额定输出电压)的各种不同的照明负载。这可以允许负载控制设备的制造商、光源的固定装置的制造商(诸如原始设备制造商(OEM))和/或负载控制设备和/或固定装置的经销商保持较少数量库存单位(SKU)的库存。
[0009]负载控制设备可以包括负载调节电路、控制电路以及取决于负载控制设备的强度(例如，目标强度)以不同的方式工作的滤波器电路(例如，矩形窗滤波器电路(boxcar filter circuit))以便提供宽输出范围。负载调节电路可以控制通过照明负载传导的负载电流的大小，以在低端强度和高端强度之间调整照明负载的强度。滤波器电路可以从负载调节电路接收电流反馈信号，并对电流反馈信号进行滤波以生成滤波后的反馈信号。该控制电路可以操作地耦合到负载调节电路，以响应于滤波后的反馈信号朝向目标电流来控制负载电流的大小。当照明负载的强度接近低端强度时(例如，当目标电流的大小小于过渡电流时)，控制电路可以响应于目标电流来调整负载调节电路的工作频率，并且可以控制滤波器电路在周期性重复的滤波器窗口期间对电流反馈信号进行滤波。当照明负载的强度接近高端强度时(例如，当目标电流的大小大于过渡电流时)，控制电路可以控制滤波器电路以持续地对电流反馈信号进行滤波。当目标电流的大小小于过渡电流时，控制电路可以生成用于控制滤波器电路以在滤波器窗口期间对电流反馈信号进行滤波的滤波器控制信号，并控制滤波器控制信号以在目标电流的大小大于过渡电流时具有最大占空比(例如，100％)。
附图说明
[0010]图1是用于控制LED光源的强度的示例发光二极管(LED)驱动器的简化框图。
[0011]图2是示例LED驱动器的简化示意图。
[0012]图3A是图2的LED驱动器的工作频率与目标电流之间的关系的示例图。
[0013]图3B是图2的LED驱动器的目标电流控制信号的大小与目标电流之间的关系的示例图。
[0014]图4A和图4B示出了图示图2的LED驱动器的操作的示例波形。
[0015]图5A示出了图示当LED驱动器正在学习负载电压时的图2的LED驱动器的操作的示例波形。
[0016]图5B示出了图示当LED驱动器使用学习的负载电压开启LED光源时的图2的LED驱动器的操作的示例波形。
[0017]图6是用于控制LED驱动器以控制通过照明负载传导的负载电流的大小的示例控制过程的简化流程图。
具体实施方式
[0018]图1是诸如发光二极管(LED)驱动器100的负载控制设备的简化框图，该LED驱动器100用于控制LED光源102(例如，LED光引擎)的强度。LED光源102在图1中被示为串联连接的多个LED，但是取决于特定的照明系统，LED光源102可以包括单个LED或并联连接的多个LED或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：负载调节电路，被配置为控制传导通过照明负载的负载电流的大小，以在低端强度和高端强度之间调节照明负载的强度，所述负载调节电路的特征在于操作频率；滤波器电路，被配置为从所述负载调节电路接收电流反馈信号，并且对所述电流反馈信号进行滤波以生成经滤波的反馈信号；以及控制电路，其操作地耦合到所述负载调节电路，用于响应于所述经滤波的反馈信号而朝向目标电流控制所述负载电流的所述大小；其中，所述控制电路被配置为：当所述照明负载的强度接近所述低端强度时，响应于所述目标电流来调整所述负载调节电路的操作频率，并且控制所述滤波器电路在周期性地重复的滤波器窗口期间对所述电流反馈信号进行滤波；当照明负载的亮度接近高端亮度时，维持所述负载调节电路的工作频率不变，并控制滤波电路来持续地对电流反馈信号进行滤波。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路被配置为：当所述目标电流的所述大小小于过渡电流时，响应于所述目标电流而调整所述负载调节电路的操作频率，且控制所述滤波器电路在所述滤波器窗口期间对所述电流反馈信号进行滤波；以及当目标电流的大小大于过渡电流时，维持所述负载调节电路的操作频率恒定，并控制滤波电路持续地对电流反馈信号进行滤波。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述负载调节电路包括半导体开关，并且所述控制电路被配置为在所述负载调节电路的每个操作周期期间对于使所述半导体开关导通达导通时间。4.根据权利要求3所述的装置，其中，当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时，所述控制电路被配置为维持所述负载调节电路的操作频率恒定，并且响应于所述目标电流来调整所述负载调节电路的所述半导体开关的所述导通时间。5.根据权利要求4所述的装置，其中，当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时，所述控制电路被配置为调节目标电流控制信号的大小以调节所述负载调节电路的所述半导体开关的所述导通时间。6.根据权利要求5所述的装置，其中，当所述目标电流的大小小于所述过渡电流时，所述控制电路被配置为维持所述目标电流控制信号的大小恒定，并且响应于所述目标电流来调整所述负载调节电路的所述操作频率。7.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制电路包括：数字控制电路，被配置为生成目标电流控制信号；和模拟控制环路电路，被配置为响应于所述目标电流控制信号来控制所述负载调节电路的所述半导体开关以控制所述负载电流的大小。8.根据权利要求7所述的装置，其中，当所述目标电流的大小小于所述过渡电流时，所述控制电路被配置为维持所述目标电流控制信号的大小恒定，并且响应于所述目标电流来调整所述负载调节电路的所述操作频率。9.根据权利要求2所述的装置，其中，当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时，所
述控制电路被配置为用周期性信号，以及用恒定信号控制所述滤波器电路，其中在所述目标电流的大小小于所述过渡电流时使用所述周期性信号。10.根据权利要求9所述的装置，其中所述控制电路被配置为产生用于控制所述负载调节电路的所述操作频率的频率控制信号。11.根据权利要求10所述的装置，其中用于控制所述滤波器电路的所述周期性信号具有恒定的导通时间。12.根据权利要求11所述的装置，其中，用于控制所述滤波器电路的所述周期性信号与所述频率控制信号同步。13.根据权利要求12所述的装置，其中，用于控制所述滤波器电路的所述周期性信号的所述导通时间等于所述频率控制信号的最小周期。14.根据权利要求9所述的装置，其中所述滤波器电路包括矩形窗滤波器电路。15.一种装置，包括：负载调节电路，被配置为控制传导通过照明负载的负载电流的大小以调节所述照明负载的强度；滤波器电路，被配置为从所述负载调节电路接收电流反馈信号，并且对所述电流反馈信号进行滤波以生成经滤波的反馈信号；以及控制电路，其操作地耦合到所述负载调节电路，用于响应于所述经滤波的反馈信号而朝向目标电流控制所述负载电流的大小；其中，所述控制电路被配置为：当所述照明负载的所述目标电流的大小小于过渡电流时，响应于所述目标电流而调整所述负载调节电路的操作频率，并且控制所述滤波器电路在周期性地重复的滤波器窗口期间对所述电流反馈信号进行滤波；以及当照明负载的目标电流的大小大于过渡电流时，维持负载调节电路的操作频率恒定，并控制滤波电路恒定地对电流反馈信号进行滤波。16.根据权利要求15所述的装置，其中所述控制电路被配置为：在所述负载调节电路的每个操作周期期间使所述负载调节电路的半导体开关导通达导通时间；当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时，维持所述负载调节电路的所述操作频率恒定，且响应于所述目标电流而调整所述负载调节电路的所述半导体开关的所述导通时间；以及当所述目标电流的大小小于所述过渡电流时，响应于所述目标电流而调整所述负载调节电路的所述操作频率。17.根据权利要求15所述的装置，其中所述控制电路被配置为：当目标电流的大小小于所述过渡电流时，用周期性信号控制滤波电路；以及当目标电流的大小大于所述过渡电流时，用恒定信号控制滤波电路。18.一种装置，包括：负载调节电路，被配置为控制传导通过照明负载的负载电流的大小，以在低端强度和高端强度之间调整所述照明负载的强度；滤波器电路，被配置为从所述负载调节电路接收电流反馈信号，并且对所述电流反馈
信号进行滤波以生成经滤波的反馈信号；以及控制电路，其操作地耦合到所述负载调节电路，用于响应于所述经滤波的反馈信号而朝向目标电流控制所述负载电流的大小；其中，所述控制电路被配置为：当所述目标电流的大小小于过渡电流时，响应于所述目标电流而调整所述负载调节电路的操作频率，且产生用于控制所述滤波器电路以在周期性地重复的滤波器窗口期间对所述电流反馈信号进行滤波的滤波器控制信号；以及当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时，维持所述负载调节电路的所述操作频率恒定且控制所述滤波器控制信号以具有最大占空比。19.根据权利要求18所述的装置，其中，当所述目标电流小于所述过渡电流时，所述滤波器控制信号是周期性信号，而当所述目标电流大于所述过渡电流时，所述滤波器控制信号是恒定信号。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制电路被配置为生成用于控制所述负载调节电路的所述操作频率的频率控制信号，所述控制电路被配置为控制所述周期性信号以具有恒定的导通时间并且与所述频率控制信号同步。21.根据权利要求20所述的装置，其中所述最大占空比为100％。22.根据权利要求20所述的装置，其中所述最大占空比大于大约90％。23.一种用于控制发光二极管(LED)光源的强度的LED驱动器，所述LED驱动器包括：LED驱动电路，其被配置为控制传导通过所述LED光源的负载电流的大小，以在低端强度和高端强度之间调整所述LED光源的强度，所述LED驱动电路的特征在于操作频率；滤波器电路，被配置为从所述LED驱动电路接收电流反馈信号，并且对所述电流反馈信号进行滤波以生成经滤波的反馈信号；以及控制电路，其操作地耦合到所述LED驱动电路，用于响应于所述经滤波的反馈信号而朝向目标电流控制所述负载电流的大小；其中，所述控制电路被配置为当所述LED光源的强度接近所述低端强度时，响应于所述目标电流来调整所述LED驱动电路的操作频率，所述控制电路被配置为当所述LED光源的强度接近所述低端强度时，控制所述滤波器电路在周期性地重复的滤波器窗口期间对所述电流反馈信号进行滤波，所述控制电路被配置为当所述LED光源的强度接近所述高端强度时，控制所述滤波器电路持续地对所述电流反馈信号进行滤波。24.如权利要求23所述的LED驱动器，其中所述控制电路配置成当所述目标电流的大小小于过渡电流时响应于所述目标电流而调整所述LED驱动电路的所述操作频率，所述控制电路被配置成当所述目标电流的大小小于所述过渡电流时控制所述滤波器电路在所述滤波器窗口期间对所述电流反馈信号进行滤波，所述控制电路被配置成当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时控制所述滤波器电路持续地对所述电流反馈信号进行滤波。25.根据权利要求24所述的LED驱动器，其中所述LED驱动电路包括半导体开关，并且所述控制电路被配置为在所述LED驱动电路的每个操作周期期间使所述半导体开关导通达导通时间。
26.根据权利要求25所述的LED驱动器，其中，当所述目标电流的大小大于所述过渡电流时，所述控制电路被配置成将所述LED驱动电路的所述操作频率维持恒定，并且响应于所述目标电流而调整所述LED驱动电路的所述半导体开关的所述导通时间。27.如权利要求26所述的LED驱动器，其中所述控制电路配置成当目标电流的大小大于过渡电流时，调节所述目标电流控制信号的大小以调节所述LED驱动电路的半导体开关的导通时间。28.如权利要求27所述的LED驱动器，其中，当所述目标电流的大小小于所述过渡电流时，所述控制电路配置成保持所述目标电流控制信号的大小恒定，并且响应于所述目标电流来调整所述LED驱动电路的操作频率。29.如权利要求24所述的LED驱动器，其中所述控制电路配置成当所述目标电流的所述大小小于所述过渡电流时用周期性信号控制所述滤波器电路，并且当所述目标电流的所述大小大于所述过渡电流时用恒定信号控制所述滤波器电路。30.根据权利要求29所述的LED驱动器，其中所述控制电路被配置为产生用于控制所述LED驱动电路的所述操作频率的频率控制信号。31.根据权利要求8所述的LED驱动器，其中用于控制所述滤波器电路的所述周期性信号具有恒定的导通时间。32.根据权利要求31所述的LED驱动器，其中用于控制所述滤波器电路的所述周期性信号与所述频率控制信号同步。33.根据权利要求32所述的LED驱动器，其中用于控制所述滤波器电路的所述周期性信号的所述导通时间等于所述频率控制信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特，
申请(专利权)人：路创技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：