用于控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的能量消耗的方法和裝置相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用依照35U.S.C.§119(e)和37C.F.R.§1.78，本申請(qǐng)要求于2010年11月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/41,168號(hào)的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。依照35U.S.C.§120和37C.F.R.§1.78，本申請(qǐng)還要求于2011年11月4日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/289,845號(hào)的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電子領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的能量消耗的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器將從電源(諸如電壓源)接收的功率轉(zhuǎn)換為適合于負(fù)載的功率。從電壓源接收的功率稱為“POWERIN(功率輸入)”，而提供至負(fù)載的功率稱為“POWEROUT(功率輸出)”。由于(例如)非理想的組件特性，所有開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器都具有某些固有功率損耗。傾向于最小化該固有功率損耗從而增加開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的效率。固有功率損耗在本文中以“PINH”來(lái)表示。在某些情況中提供至開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的功率量可以超過(guò)由開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器提供給負(fù)載的功率量，即，POWERIN>POWEROUT+PINH。當(dāng)POWERIN大于POWEROUT+PINH時(shí)，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器使用無(wú)源電阻器來(lái)無(wú)源地消耗過(guò)剩能量。包括諸如一個(gè)以上發(fā)光二極管(LED)的低功率燈的可調(diào)光照明系統(tǒng)表示以下情況：即，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的POWERIN可以大于開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的POWEROUTPINH。在這種示例性的情況下，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器通過(guò)用于基于交流(“雙向晶閘管”)的調(diào)光器的三極管接收電流。一旦基于雙向晶閘管的調(diào)光器開始在交流(“AC”)電源電壓的周期期間導(dǎo)通，為了防止雙向晶閘管不利地、過(guò)早地在電源電壓的周期中斷開，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器引出稱為“保持電流”的最小電流。只要開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流大于或等于保持電流，基于雙向晶閘管的調(diào)光器就不應(yīng)該過(guò)早地?cái)嚅_。對(duì)于前沿調(diào)光器，當(dāng)調(diào)光器開始導(dǎo)通并且在達(dá)到電源電壓的過(guò)零之前停止導(dǎo)通時(shí)，發(fā)生過(guò)早斷開。過(guò)早的斷開可以引起照明系統(tǒng)諸如閃爍和不穩(wěn)定的問(wèn)題。因此，為了防止基于雙向晶閘管的調(diào)光器的過(guò)早斷開，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的最小POWERIN等于保持電流(“iHOLD”)乘以開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓“VIN”。傳統(tǒng)的基于雙向晶閘管的調(diào)光器被設(shè)計(jì)為對(duì)白熾燈泡提供電力。對(duì)于所希望的調(diào)光等級(jí)，白熾燈泡針對(duì)所有可用的調(diào)光等級(jí)通常引出至少等于保持電流的電流。然而，諸如LED的其他燈在相對(duì)于光輸出的功率方面比白熾燈泡更高效并因此在提供同等的光輸出的同時(shí)使用比白熾燈泡更少的電力。因此，使用LED的照明系統(tǒng)通常利用比白熾燈泡更少的電力以及比白熾燈泡更少的電流。當(dāng)照明系統(tǒng)吸取的POWERIN比照明系統(tǒng)固有地消耗的和作為POWEROUT提供至燈的功率多時(shí)，為了平衡功率，照明系統(tǒng)采用一個(gè)以上無(wú)源電阻器來(lái)內(nèi)部地消耗過(guò)剩功率。圖1示出了包括前沿舍相調(diào)光器(phase-cutdimmer，切相調(diào)光器)102的照明系統(tǒng)。圖2示出了關(guān)于照明系統(tǒng)100的理想示例性電壓圖200。參見圖1和圖2，照明系統(tǒng)100從電壓源104接收AC電源電壓VIN。由電壓波形202表示的電源電壓VIN例如是美國(guó)的額定60Hz/110V線電壓或歐洲的額定50Hz/220V線電壓。前沿調(diào)光器102舍相電源電壓VIN的各個(gè)半周期的前沿(諸如前沿204和206)。因?yàn)殡娫措妷篤IN的各個(gè)半周期是180度的輸入電源電壓VIN，所以前沿調(diào)光器102以大于0度且小于180度的角度來(lái)舍相電源電壓VIN。通常，前沿調(diào)光器102的電壓舍相范圍是10度到170度?！吧嵯唷彪娫措妷褐傅氖钦{(diào)制交流(“AC”)電源電壓的各個(gè)周期的前沿相位角。電源電壓的“舍相”還通常稱為“截去(chopping)”。舍相電源電壓減少了提供至負(fù)載(諸如照明系統(tǒng))的平均功率，從而控制提供至負(fù)載的能量。照明系統(tǒng)100的輸入信號(hào)電壓VФ_IN表示調(diào)光等級(jí)，該調(diào)光等級(jí)使照明系統(tǒng)100調(diào)整傳遞至燈122的功率，并且因此根據(jù)調(diào)光等級(jí)來(lái)增加或減少燈122的亮度。存在多個(gè)不同種類的調(diào)光器。通常，調(diào)光器使用指示希望的調(diào)光等級(jí)的數(shù)字或模擬編碼的調(diào)光信號(hào)。例如，基于雙向晶閘管102的調(diào)光器102對(duì)AC輸入電源電壓VIN的前沿進(jìn)行舍相。前沿調(diào)光器102可以是任何種類的前沿調(diào)光器(諸如可向LutronElectronics,Inc.ofCoopersberg,PA(“Lutron”)購(gòu)買的基于雙向晶閘管的前沿調(diào)光器)。在2010年8月17日提交并且發(fā)明人是JohnL.Melanson的名為DimmerOutputEmulation的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/858,164號(hào)的
背景技術(shù)：
部分中描述了一種基于雙向晶閘管的前沿調(diào)光器。舍相調(diào)光器102將由舍相調(diào)光器102修改的輸入電壓VФ_IN提供至全橋二極管整流器106。全橋整流器106將AC整流電壓VФR_IN提供至開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108。電容器110從整流電壓VФR_IN中過(guò)濾高頻分量。為了控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108的操作，控制器110產(chǎn)生控制信號(hào)CS0來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)開關(guān)112的導(dǎo)通?？刂菩盘?hào)CS0是脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。控制信號(hào)CS0的波形114表示示例性控制信號(hào)CS0。控制器110產(chǎn)生具有波形114中所示的兩種狀態(tài)的控制信號(hào)CS0。控制信號(hào)CS0的各個(gè)脈沖開啟開關(guān)112(即，導(dǎo)通)，這表示使開關(guān)112高效地操作并且最小化開關(guān)112的功率損耗的第一狀態(tài)。在控制信號(hào)CS0的各個(gè)脈沖期間，如示例性電感器電流波形115中所示，電感器電流iL增加從而在充電階段TC對(duì)電感器116充電。二極管118防止電流從鏈電容器(linkcapacitor)120流入開關(guān)112。當(dāng)控制信號(hào)CS0的脈沖結(jié)束時(shí)，控制信號(hào)CS0處于第二狀態(tài)，并且電感器116使電壓極性反向(通常稱為“反激(flyback)”)。如電感器電流波形115中所示，電感器電流iL在反激階段TFB期間減少。通過(guò)二極管118的電感器電流iL使跨鏈電容器120的鏈電壓升高。反激階段TFB何時(shí)結(jié)束以及下一個(gè)充電階段TC何時(shí)開始取決于開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的操作模式。在非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)中，反激相位TFB在下一個(gè)充電相位TC開始之前結(jié)束。然而，不管開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108是工作在非連續(xù)導(dǎo)通模式、連續(xù)導(dǎo)通模式還是臨界導(dǎo)通模式，充電相位TC一結(jié)束就開始反激相位TFB。開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108是升壓型轉(zhuǎn)換器，因此鏈電壓VLINK大于整流輸入電壓VФR_IN?？刂破?10檢測(cè)在節(jié)點(diǎn)124的整流輸入電壓VФR_IN并且檢測(cè)在節(jié)點(diǎn)126的鏈電壓VLINK。控制器110操作開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108來(lái)維持對(duì)于燈122的近似恒定的鏈電壓VLINK、提供功率因數(shù)修正以及使鏈電流iLINK與整流輸入電壓VФR_IN的舍相角相關(guān)聯(lián)。燈122包括一個(gè)以上發(fā)光二極管。圖3示出了比較示例性白熾燈泡和示例性發(fā)光二極管(LED)的每瓦功率的光輸出的示例性光輸出/功率圖300。對(duì)于每瓦功率，LED提供比白熾燈泡更多的光輸出。與白熾燈泡的操作電流相比，LED所使用的低功率關(guān)聯(lián)于較低的操作電流。因?yàn)長(zhǎng)ED的光輸出與功率近似成線性關(guān)系并且LED以近似恒定的電壓來(lái)操作，所以LED的操作電流隨著光輸出和功率的減少而近似線性地減少。參見圖1、2和3，為了減少燈122的光輸出，舍相調(diào)光器102增加整流輸入電壓VФR_IN的舍相角(即，時(shí)間TOFF增加而時(shí)間TON減少)。控制器110通過(guò)減少提供至燈122的電流iLINK(這減少了燈122的光輸出)來(lái)響應(yīng)增加的舍相角。開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108包括功率消耗電阻器128使得調(diào)光器電流iDIM不會(huì)降低至保持電流值以下以及在整流輸入電壓VФR_IN的周期期間過(guò)早地?cái)嚅_。提供至開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108的“POWERIN”等于VФR_IN·iDIM。由開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108提供的“POWEROUT”等于VLINK·iLINK。因?yàn)榛贚ED的燈122的功率需求相對(duì)較低(特別是在較低的光輸出水平)，所以如果POWERIN等于POWEROUT+PINH，則調(diào)光器電流iDIM可能降低至保持電流值以下而使舍相調(diào)光器102過(guò)早地?cái)嚅_。在這種情況下，為了防止調(diào)光器電流iDIM降低至保持電流值以下，控制器110使開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108將調(diào)光器電流iDIM維持在保持電流值以上，這使得POWERIN大于POWEROUT+PINH。因?yàn)镻OWERIN大于POWEROUR+PINH，所以開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108通過(guò)功率消耗電阻器128來(lái)消耗過(guò)剩的功率。因?yàn)榻M件的非理想性，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108包括固有功率損耗。固有功率損耗包括導(dǎo)體阻抗和開關(guān)112的開關(guān)損耗。然而，電路通常被設(shè)計(jì)為減少固有功率損耗，并且這些固有功率損耗通常是可以忽略的并因此不足以消耗足夠的功率以補(bǔ)償在某些POWEROUT水平的POWERIN和POWEROUT+PINH之間的差。為了增加開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的功率損耗從而使調(diào)光器電流iDIM即使在燈122需要更低功率的情況下也保留在保持電流值之上，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108包括電阻器128從而在開關(guān)112傳導(dǎo)電感器電流iL時(shí)產(chǎn)生無(wú)源功率損耗。對(duì)于可忽略的固有功率損耗，選擇電阻器128的阻抗值使得當(dāng)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器提供最小鏈電流iLINK時(shí)，POWERIN＝POWEROUT+PINH+PASSIVEPOWERDISSIPATE(無(wú)源功率消耗)。電阻器128較便宜地實(shí)現(xiàn)為開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108的一部分。然而，當(dāng)鏈電流iLINK足夠高使得POWERIN等于POWEROUT+PINH時(shí)，調(diào)光器輸入電流iDIM可以在不通過(guò)電阻器128來(lái)消耗功率的情況下維持在保持電流值以上。然而，因?yàn)樵陂_關(guān)108導(dǎo)通時(shí)調(diào)光器輸入電流iDIM總是流經(jīng)電阻器128，所以電阻器128仍然無(wú)源地消耗功率而不管POWERIN是否等于POWEROUT+PINH，這降低了照明系統(tǒng)100的效率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，一種裝置包括被配置為控制可兼容舍相的可調(diào)光照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的升壓開關(guān)的控制器。該控制器被配置為控制功率消耗電路以在受控功率消耗階段期間來(lái)控制至少由升壓開關(guān)消耗的過(guò)剩能量。受控功率消耗階段在充電階段開始之后并且在開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的隨后的反激階段結(jié)束之前發(fā)生。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，一種裝置包括被配置為控制可兼容舍相的可調(diào)光照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的升壓開關(guān)的控制器。該控制器被配置為以高效模式和功率消耗模式控制升壓開關(guān)。在高效模式中，控制器被配置為操作升壓開關(guān)以最小化升壓開關(guān)中的功率消耗。在功率消耗模式中，控制器被配置為操作升壓開關(guān)從而相對(duì)于升壓開關(guān)在高效模式的操作期間的任何功率消耗來(lái)增加升壓開關(guān)中的能量消耗。在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，一種方法包括在功率消耗階段期間控制可兼容舍相的可調(diào)光的照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的升壓開關(guān)從而由包括升壓開關(guān)的至少一個(gè)功率消耗電路來(lái)消耗過(guò)剩的能量。受控功率消耗階段發(fā)生在充電階段開始之后并且在開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的隨后的反激階段結(jié)束之前。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，一種方法包括以高效模式和功率消耗模式控制可兼容舍相的可調(diào)光的照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的升壓開關(guān)。在高效模式中控制升壓開關(guān)包括操作升壓開關(guān)以最小化升壓開關(guān)中的功率消耗。在功率消耗模式中控制升壓開關(guān)包括操作升壓開關(guān)從而相對(duì)于升壓開關(guān)在高效模式的操作期間的任何功率消耗而增加升壓開關(guān)中的能量消耗。附圖說(shuō)明通過(guò)參照附圖，可以更好地理解本發(fā)明并且可以使本發(fā)明的多個(gè)目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員變得顯而易見。在多個(gè)附圖中使用相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。圖1(標(biāo)注為現(xiàn)有技術(shù))示出了包括前沿調(diào)光器的照明系統(tǒng)。圖2(標(biāo)注為現(xiàn)有技術(shù))示出了與圖1的照明系統(tǒng)相關(guān)的示例性電壓圖。圖3(標(biāo)注為現(xiàn)有技術(shù))示出了示例性白熾燈泡和發(fā)光二極管的相對(duì)于光輸出的功率。圖4示出了包括至少一個(gè)以上功率消耗電路的照明系統(tǒng)。圖5示出了包括開關(guān)路徑功率消耗電路的照明系統(tǒng)。圖6示出了圖5的開關(guān)路徑功率消耗電路的實(shí)施方式。圖7和圖8示出了圖6的開關(guān)功率消耗電路的示例性操作期間出現(xiàn)的示例性波形。圖9示出了圖5的開關(guān)路徑功率消耗電路的另一實(shí)施方式。圖10示出了包括反激路徑功率消耗電路的照明系統(tǒng)。圖11和圖12示出了圖10的反激路徑功率消耗電路的相應(yīng)的實(shí)施方式。圖13和圖14示出了在圖11和圖12的反激路徑功率消耗電路的示例性操作期間出現(xiàn)的示例性波形。圖15示出了圖10的反激路徑功率消耗電路的另一實(shí)施方式。圖16示出了包括鏈接路徑功率消耗電路的照明系統(tǒng)。圖17和圖18示出了圖16的鏈接路徑功率消耗電路的相應(yīng)的示例性實(shí)施方式。圖19示出了示例性功率消耗階段散布時(shí)間線。圖20示出了示例性功率消耗混合和散布時(shí)間線。具體實(shí)施方式照明系統(tǒng)包括一個(gè)以上方法和系統(tǒng)，從而在來(lái)自前沿舍相調(diào)光器的、到開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的功率大于開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出時(shí)，控制照明系統(tǒng)中的過(guò)剩功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)包括控制器，其控制照明系統(tǒng)中的過(guò)剩能量的消耗從而防止舍相調(diào)光器的過(guò)早斷開。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)以上信號(hào)來(lái)主動(dòng)地控制功率消耗從而主動(dòng)地和選擇性地控制照明系統(tǒng)中的功率消耗。當(dāng)進(jìn)入照明系統(tǒng)的功率應(yīng)當(dāng)大于輸出至照明系統(tǒng)的燈的功率時(shí)，控制器通過(guò)主動(dòng)地和選擇性地控制照明系統(tǒng)中的功率消耗來(lái)刻意地消耗功率。然而，當(dāng)‘功率輸入’能夠等于‘功率輸出’加上任意固有功率損耗而不致使舍相調(diào)光器過(guò)早地?cái)嚅_時(shí)，控制器通過(guò)減少或消除照明系統(tǒng)中的刻意的功率消耗來(lái)使照明系統(tǒng)更高效地操作。為了控制過(guò)剩能量的消耗，控制器在一個(gè)以上受控功率消耗階段期間控制一個(gè)以上功率消耗電路。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器建立與一個(gè)以上開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的充電和/或反激階段混合和/或散布的一個(gè)以上功率消耗階段?！盎旌稀敝傅氖菍⒁粋€(gè)以上功率消耗階段與一個(gè)以上充電和/或反激階段混合?！吧⒉肌敝傅氖窃谝粋€(gè)以上充電和/或反激階段之間插入一個(gè)以上功率消耗階段。受控功率消耗階段在充電階段開始之后并且在開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的隨后的反激階段結(jié)束之前發(fā)生。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于升壓開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，充電階段是當(dāng)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的電感器電流增加并且對(duì)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的升壓電感充電時(shí)的階段。反激階段是當(dāng)電感器電流減少并且升高開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的鏈電壓時(shí)的階段。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)包括開關(guān)路徑功率消耗電路、鏈接路徑功率消耗電路和反激路徑功率消耗電路中的一個(gè)、一些或全部，從而主動(dòng)地和選擇性地控制照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的過(guò)剩能量的功率消耗。開關(guān)路徑功率消耗電路通過(guò)照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)路徑來(lái)消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器被配置為控制可兼容舍相的可調(diào)光照明系統(tǒng)的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的升壓開關(guān)?？刂破鞅慌渲脼橐愿咝Ｊ胶凸β氏哪Ｊ絹?lái)控制升壓開關(guān)。在高效模式中，控制器被配置為操作升壓開關(guān)以最小化升壓開關(guān)中的功率消耗，而在功率消耗模式中，控制器被配置為操作升壓開關(guān)來(lái)相對(duì)于升壓開關(guān)在高效模式操作期間的任何功率消耗而增加升壓開關(guān)中的能量消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)路徑包括電流源以限制通過(guò)升壓開關(guān)的電感器電流。限制通過(guò)升壓開關(guān)的電感器電流使電流源和/或升壓開關(guān)消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)控制流經(jīng)升壓開關(guān)的電流的定時(shí)、順序和/或大小中的一個(gè)以上或它們的任意組合，從而控制照明系統(tǒng)的功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制電流的定時(shí)指的是電流被限制或限定的持續(xù)時(shí)間。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制通過(guò)升壓開關(guān)的電流的順序指的是選擇哪些充電和反激階段時(shí)間幀和/或到開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的周期來(lái)控制照明系統(tǒng)中的功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，各個(gè)充電和反激時(shí)間幀在跟隨緊接著的反激階段的第一充電階段開始以及緊接著下一個(gè)充電階段的反激階段結(jié)束之間的時(shí)間發(fā)生。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，周期的序列是一系列連續(xù)的周期，并且在至少一個(gè)實(shí)施方式中，時(shí)間幀或周期的序列是一系列不連續(xù)的時(shí)間幀或周期。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制電流的大小包括控制升壓開關(guān)的內(nèi)部阻抗和/或控制對(duì)通過(guò)升壓開關(guān)的電流的一個(gè)以上電流限制。反激路徑功率消耗電路通過(guò)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的反激路徑來(lái)消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)通過(guò)控制在反激路徑中的變壓器初級(jí)電流以及(例如)以電流源限制初級(jí)電流以及在電流源中消耗功率來(lái)控制通過(guò)反激路徑的功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，反激路徑功率消耗電路包括反激開關(guān)以限制在反激開關(guān)中的反激電流。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，反激路徑包括電流源以限制反擊電流。限制通過(guò)反激開關(guān)的反激電流使電流源和/或反激開關(guān)消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)控制通過(guò)反擊開關(guān)的電流的定時(shí)、順序和/或大小中的一個(gè)以上或它們的任意組合，從而控制照明系統(tǒng)的功率消耗。鏈接路徑功率消耗電路通過(guò)控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的鏈電流來(lái)消耗通過(guò)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的鏈接路徑的功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器控制鏈接路徑功率消耗電路以通過(guò)電流源限制鏈電流并且在電流源中消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，鏈接路徑功率消耗電路包括輸出開關(guān)，從而通過(guò)控制開關(guān)的內(nèi)部阻抗來(lái)限制鏈電流。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，鏈接路徑包括電流源以限制鏈電流。限制通過(guò)輸出開關(guān)的鏈電流使電流源和/或輸出開關(guān)消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)控制通過(guò)輸出開關(guān)的電流的定時(shí)、順序和/或大小中的一個(gè)以上或它們的任意組合，從而控制照明系統(tǒng)的功率消耗。圖4示出了照明系統(tǒng)400，該照明系統(tǒng)包括受控開關(guān)路徑功率消耗電路402、受控鏈接路徑功率消耗電路404、受控反激路徑功率消耗電路406、控制器408中的至少一個(gè)、一些或全部，從而主動(dòng)地且選擇性地控制照明系統(tǒng)400的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410中的功率消耗。因?yàn)楣β氏碾娐?02、404和406中的一個(gè)或兩個(gè)是可選的，所以功率消耗電路402、404和406以虛線示出。是否包括功率消耗電路402、404和406中的一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)以及在照明系統(tǒng)400中包括哪個(gè)(些)功率消耗電路是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。包括功率消耗電路402、404和406中的兩個(gè)或三個(gè)允許在所包括的功率消耗電路中分配功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，功率分配由控制器408來(lái)主動(dòng)地控制。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，功率分配是固定的或預(yù)先編制的。然而，包括多于一個(gè)的功率分配電路402、404和406會(huì)增加開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410的復(fù)雜性和成本和/或控制器408的復(fù)雜性和成本。此外，盡管功率分配電路402、404和406作為開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410的一部分示出，但是在至少一個(gè)實(shí)施方式中，全部或部分的消耗電路402、404和406位于控制器408中。如早先描述的，舍相調(diào)光器102可以對(duì)電壓源104提供的輸入電壓VIN進(jìn)行舍相。全橋二極管整流器106對(duì)舍相的輸入電壓VФ_IN整流以產(chǎn)生整流輸入電壓VФR_IN。在某些情況下，特別是在功率輸出電平較低時(shí)，為了將調(diào)光器電流iDIM維持在保持電流值以上，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410從電壓源104吸取比PINH加上開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410的POWEROUT更多的POWERIN。假設(shè)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410的固有損耗不足以消耗等于POWERIN和POWEROUT+PINH之差的足夠的功率，則照明系統(tǒng)400控制功率消耗電路402、404和406中的一個(gè)或多個(gè)使得POWERIN等于POWEROUT+PINH加上由功率消耗電路402、404和/或406中的一個(gè)以上消耗的功率。開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410對(duì)燈418提供功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，燈418包括一個(gè)以上發(fā)光二級(jí)管(LED)，諸如串行連接的N個(gè)LED420?！癗”表示正整數(shù)?？刂破?08對(duì)于照明系統(tǒng)400中包括的各個(gè)消耗電路402、404和406產(chǎn)生一個(gè)以上相應(yīng)的控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)CS、CO和CF分別控制開關(guān)路徑功率消耗電路402、鏈路路徑功率消耗電路404和反激路徑功率消耗電路406中的功率消耗。開關(guān)路徑功率消耗電路402根據(jù)控制信號(hào)CS通過(guò)照明系統(tǒng)400的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410中的開關(guān)路徑412消耗功率。鏈路路徑功率消耗電路404根據(jù)控制信號(hào)CO通過(guò)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410中的鏈路路徑414消耗功率。反激路徑功率消耗電路406根據(jù)控制信號(hào)CF通過(guò)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410中的反激路徑416消耗功率。用于實(shí)現(xiàn)功率消耗電路402、404和406以及控制通過(guò)開關(guān)路徑412的功率消耗的具體方法和電路是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。此外，控制在功率消耗電路402、404和406中的功率消耗的時(shí)間、順序和/或大小是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。隨后描述功率消耗電路402、404和406的示例性實(shí)施方式。功率消耗電路402、404和406在圖4中示為完全在控制器408外。然而，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)以上功率消耗電路402、404和406的全部或部分包括在控制器408內(nèi)?？刂破?08的具體實(shí)現(xiàn)方式是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。例如，控制器408可以(i)實(shí)現(xiàn)為包括例如處理器以執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的軟件或固件指令的集成電路，(ii)使用分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或(iii)使用前述的任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器408總體上按照以下文獻(xiàn)中描述來(lái)調(diào)節(jié)鏈電壓，這些文獻(xiàn)是發(fā)明人為JohnL.Melanson的于2007年12月31日提交的名為“PowerControlSystemUsingaNonlinearDelta-SigmaModulatorWithNonlinearPowerConversionProcessModeling”的美國(guó)專利申請(qǐng)第11/967,269號(hào)(在本文中稱為“MelansonI”)、于2007年12月31日提交的并且發(fā)明人為JohnL.Melanson的名為“ProgrammablePowerControlSystem”的美國(guó)專利申請(qǐng)第11/967,275號(hào)(在本文中稱為“MelansonII”)、于2009年6月30日提交的并且發(fā)明人為JohnL.Melanson的名為“CascodeConfiguredSwitchingUsingatLeastOneLowBreakdownVoltageInternal,IntegratedCircuitSwitchtoControlAtLeastOneHighBreakdownVoltageExternalSwitch”的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/495,457號(hào)(在本文中稱為“MelansonIII”)以及于2011年6月30日提交的并且發(fā)明人為JohnL.Melanson、RahulSingh和SiddharthMaru的名為“ConstantCurrentControllerWithSelectableGain”的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/174,404號(hào)，通過(guò)引用將其全部結(jié)合于此。開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410可以是任何種類的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，諸如升壓型、降壓型、升壓降壓型或Cúk型開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器。開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410包括諸如EMI電容器、電感器和鏈電容器的其他組件，為了圖4的清晰而沒(méi)有示出這些組件但在隨后的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述。判定POWERIN是否大于PINH+POWEROUT的方式是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器408包括功率監(jiān)測(cè)電路422。當(dāng)燈418需要的功率增加時(shí)，鏈電壓VLINK減少，這表示POWEROUT增加。相反地，當(dāng)燈418需要的功率下降時(shí)，鏈電壓VLINK增加，這表示POWEROUT減少。因此，功率監(jiān)測(cè)電路422的比較器424將鏈電壓VLINK與參考鏈電壓VLINK_REF相比。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，參考鏈電壓VLINK_REF被設(shè)定為比針對(duì)燈418所設(shè)定的額定電壓高幾伏或百分之幾的電壓電平。如果鏈電壓VLINK減少至低于參考鏈電壓VLINK_REF，則比較器424的輸出PHIGH是高(HIGH)，這表示POWEROUT的增加。如果鏈電壓VLINK增加至高于參考鏈電壓VLINK_REF，則比較器424的輸出PHIGH是低(LOW)，這表示POWEROUT的減少。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，如果開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器410的正常操作未阻止鏈電壓VLINK增加至高于參考鏈電壓VLINK_REF，那么POWERIN大于POWEROUT+PINH，進(jìn)而控制器408操作一個(gè)以上功率消耗電路412、414和416來(lái)消耗由POWERIN和POWEROUT+PINH之差表示的過(guò)剩能量。圖5示出了照明系統(tǒng)500，其代表照明系統(tǒng)400的一個(gè)實(shí)施方式。照明系統(tǒng)500包括開關(guān)路徑功率消耗電路502以消耗照明系統(tǒng)500中的過(guò)剩功率。開關(guān)路徑功率消耗電路502代表開關(guān)路徑功率消耗電路402的一個(gè)實(shí)施方式。開關(guān)路徑功率消耗電路502的具體實(shí)現(xiàn)和控制是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。開關(guān)路徑功率消耗電路502包括升壓型開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508中的FET升壓開關(guān)504并且包括可控電流源509。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，在功率消耗階段期間，控制器506通過(guò)限制電感器電流iL來(lái)主動(dòng)地消耗開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508中的功率，并因此主動(dòng)地和選擇性地消耗照明系統(tǒng)500中的功率。限制通過(guò)升壓開關(guān)504的電感器電流iL使得電流源509和/或升壓開關(guān)504通過(guò)開關(guān)路徑511消耗過(guò)剩功率。當(dāng)POWERIN大于到負(fù)載518的POWEROUT+PINH時(shí)，控制器506控制開關(guān)路徑功率消耗電路502從而控制至少由升壓開關(guān)504消耗的過(guò)剩能量。負(fù)載518包括一個(gè)以上LED。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，例如按照在MelansonIII中一般地描述的，柵極電壓VG偏置升壓開關(guān)504的柵極使得控制器506使用源極控制信號(hào)CS1來(lái)控制升壓開關(guān)504的導(dǎo)通性。在另一實(shí)施方式中，例如按照在MelansonI和MelansonII中一般地描述的，控制器506控制升壓開關(guān)504的柵極電壓VG以控制升壓開關(guān)504的導(dǎo)通性?？刂破?06表示控制器408的一個(gè)實(shí)施方式。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，如由示例性可變電感器電流波形510示出的，控制信號(hào)CS1控制電感器電流iL的值。電感器電流波形510表示在控制通過(guò)升壓開關(guān)504的能量消耗期間的示例性電感器電流iL的波形。在充電階段TC期間，控制器506產(chǎn)生控制信號(hào)CS1從而使升壓開關(guān)504導(dǎo)通。當(dāng)升壓開關(guān)504導(dǎo)通時(shí)，電感器電流iL增加。當(dāng)POWERIN大于PINH+POWEROUT時(shí)，控制器506刻意地限制電感器電流iL而不是最小化功率損耗，這使得至少由升壓開關(guān)504在功率消耗階段TPD消耗過(guò)剩能量。假設(shè)開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508中的固有損耗可以忽略，則“過(guò)剩能量”等于POWERIN減去(PINH+POWEROUT)。在功率消耗階段TPD限制電感器電流iL使得電感器電流的變化diL/dt向0移動(dòng)。因?yàn)榭珉姼衅?16的電壓VL等于L·diL/dt，所以電壓VL直接與電感器電流的變化率diL/dt成比例?！癓”是電感器116的電感。因此，隨著電感器電流的變化率diL/dt向0移動(dòng)，電感器116的能量存儲(chǔ)率向0減少并且升壓開關(guān)功率消耗電路502消耗更多的功率。參見控制信號(hào)CS1的波形513，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506被配置為以高效模式和功率消耗模式中控制升壓開關(guān)504。在高效模式中，控制器506產(chǎn)生兩個(gè)狀態(tài)的控制信號(hào)CS1(諸如兩個(gè)狀態(tài)的控制信號(hào)CS0(圖1))，以操作升壓開關(guān)504來(lái)最小化升壓開關(guān)504中的功率消耗。在功率消耗模式中，控制器506被配置為操作升壓開關(guān)504從而相對(duì)于升壓開關(guān)504在高效模式操作期間的任何功率消耗來(lái)增加在升壓開關(guān)中的能量消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，為了在功率消耗模式中操作升壓開關(guān)504，控制器506產(chǎn)生具有諸如波形513中的狀態(tài)“1”、“2”和“3”的至少三個(gè)(3)狀態(tài)的控制信號(hào)CS1。在狀態(tài)1和2期間，控制器506以高效模式中操作升壓開關(guān)504以最小化升壓開關(guān)504的功率消耗。在狀態(tài)3期間，控制器506在功率消耗模式中操作升壓開關(guān)504。在狀態(tài)3中，控制器506限制電感器電流iL并且使控制信號(hào)CS1具有高于狀態(tài)“2”但低于狀態(tài)“1”的電壓。因此，升壓開關(guān)504在狀態(tài)3中不完全關(guān)斷。狀態(tài)3不是簡(jiǎn)單的瞬時(shí)狀態(tài)(即，控制信號(hào)CS1在狀態(tài)1和2之間的連續(xù)過(guò)渡)。狀態(tài)3是改變升壓開關(guān)504的功率消耗的刻意的、非瞬時(shí)的狀態(tài)。因此，在狀態(tài)3中，控制器506通過(guò)限制電感器電流iL來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)CS1以在電流iL流過(guò)升壓開關(guān)504的同時(shí)引起跨升壓開關(guān)504的非零電壓VDS?？缟龎洪_關(guān)504的電壓VDS和通過(guò)升壓開關(guān)504的電流iL的同時(shí)發(fā)生引起由升壓開關(guān)504的功率消耗。狀態(tài)的數(shù)量是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題并且可以通過(guò)(例如)控制電感器電流iL的不同極值來(lái)增加或減少。例如，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電感器電流的變化率diL/dt由控制器506驅(qū)動(dòng)至近似是0。當(dāng)電感器電流iL中的變化diL/dt是0時(shí)，電感器電流iL保持在恒定值并且跨電感器116的電壓VL近似是0。在充電階段期間，電感器電流iL增加。為了在充電階段TC期間消耗功率，電感器電流的變化率diL/dt減少，這減少跨電感器116的電壓VL。隨著電感器電壓VL減少，由開關(guān)路徑功率消耗電路502消耗的功率的比例增加。在反激階段，電感器電流diL/dt的變化率和電感器電壓VL是負(fù)的。因此，為了在反激階段期間消耗功率，電感器電流的變化率diL/dt向0增加，這使電感器電壓VL向0增加并且使由開關(guān)路徑功率消耗電路502消耗的功率的比例增加。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源509將電感器電流限制為電感器電流極限值iLIM。因此，當(dāng)通過(guò)升壓開關(guān)504的電感器電流iL值達(dá)到電感器電流極限值iLIM時(shí)，diL/dt減少至0或減少至比另外將在沒(méi)有功率損耗階段TPD的情況下出現(xiàn)的值小的值。功率消耗階段TPD發(fā)生在充電階段TC之后且隨后的反激階段TFB之前。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506在充電階段TC和反激階段TFB之間散布功率消耗階段TPD，并且使開關(guān)路徑功率消耗電路502消耗能量直到當(dāng)升壓開關(guān)504關(guān)斷時(shí)的反激階段TFB開始為止。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，可以由控制器506控制電感器電流極限值iLIM來(lái)調(diào)整功率消耗階段TPD的持續(xù)時(shí)間。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，源控制信號(hào)CS1控制整流輸入電壓VФR_IN的各個(gè)周期的充電階段TC和反激階段TFB何時(shí)開始。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)反激階段TFB開始時(shí)功率消耗階段TPD結(jié)束。因此，由于控制器506產(chǎn)生源控制信號(hào)CS1，所以控制器506通過(guò)控制何時(shí)開始反激階段TFB來(lái)控制功率消耗階段TPD的持續(xù)時(shí)間?？刂破?06控制一個(gè)以上功率消耗階段與一個(gè)以上充電和/或反激階段的散布和/或混合。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506通過(guò)將diL/dt減少至零來(lái)減少電感器電流iL隨著時(shí)間的變化(即diL/dt)以在充電階段或反激階段之間散布功率消耗階段TPD。當(dāng)diL/dt減少至零時(shí)，通過(guò)升壓開關(guān)504發(fā)生功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器通過(guò)將diL/dt減少至非零值來(lái)將功率消耗階段TPD與充電階段TC或反激階段TFB混合。當(dāng)diL/dt減少至非零值時(shí)，與通過(guò)升壓開關(guān)504的開關(guān)路徑功率消耗電路502的功率消耗相結(jié)合的充電階段TC或反激階段TFB繼續(xù)。圖6示出了開關(guān)路徑功率消耗電路600，其代表開關(guān)路徑功率消耗電路502的一個(gè)實(shí)施方式。圖7示出了對(duì)于在開關(guān)功率消耗電路600的示例性操作期間出現(xiàn)的示例性電感器電流iL、升壓開關(guān)504的漏極到源極電壓VDS、控制信號(hào)CS1的示例性波形700。參見圖5、圖6和圖7，開關(guān)路徑功率消耗電路600包括可控電流源602(其代表可控電流源509的一個(gè)實(shí)施方式)。電流源602包括被配置為電流鏡的FET604和FET606。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506調(diào)制控制信號(hào)CS1以使用至少三個(gè)(3)狀態(tài)來(lái)控制通過(guò)開關(guān)504的電流。狀態(tài)1和狀態(tài)2是升壓開關(guān)504的功率消耗最小化的高效狀態(tài)。狀態(tài)3是控制器506刻意和主動(dòng)地使升壓開關(guān)504消耗功率的非高效狀態(tài)或功率消耗狀態(tài)。當(dāng)控制器506使源控制信號(hào)CS1變?yōu)檫壿?時(shí)，升壓開關(guān)504開啟，并且電感器電流iL在充電期TC_0的開始時(shí)開始斜升。當(dāng)電感器電流iL斜升時(shí)，控制信號(hào)CS1處于狀態(tài)2，這允許升壓開關(guān)504高效地操作(即，最小化由升壓開關(guān)504的內(nèi)部功率損耗)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，升壓開關(guān)504在狀態(tài)2開啟，并且電感器電流iL流過(guò)升壓開關(guān)504和FET604。電流源608提供流過(guò)FET606的參考電流iREF。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制信號(hào)CS1在狀態(tài)2以足夠的電壓使升壓開關(guān)504開啟，從而最小化升壓開關(guān)504的內(nèi)部阻抗。FET604的尺寸通過(guò)比例因數(shù)Z與FET606的尺寸成比例。比例因數(shù)Z的值是正數(shù)并且是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。比例因數(shù)Z的值乘以參考電流iREF的值設(shè)定了電感器電流極限值iLIM。因此，當(dāng)電感器電流iL達(dá)到電感器電流極限值iLIM時(shí)，電感器電流iL將停止增加。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)電感器電流iL達(dá)到電感器電流極限值iLIM時(shí)，充電階段TC_0結(jié)束并且功率消耗階段TPD_0開始。在電流極限iLIM處，控制信號(hào)CS1處于非瞬時(shí)狀態(tài)3，并且由開關(guān)504消耗功率。一旦電感器電流iL達(dá)到電流極限值iLIM，電感器電流iL變得恒等于iLIM，并且升壓開關(guān)504和FET604消耗開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508中的過(guò)剩能量。當(dāng)升壓開關(guān)504關(guān)斷時(shí)，功率消耗階段TPD_0結(jié)束，并且反激階段TFB_0開始。在非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)和臨界導(dǎo)通模式(CRM)中，反激階段TFB_0繼續(xù)直到電感器電流iL達(dá)到0為止。在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)中，下一個(gè)充電階段TC_1在電感器電流iL達(dá)到零之前開始。波形700示出了在DCM中操作的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508。開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508還可以在CCM和CRM中操作。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)在DCM中操作時(shí)，一旦鏈電壓VL下降至預(yù)定值，控制器506產(chǎn)生控制信號(hào)CS1從而使升壓開關(guān)504導(dǎo)通并且發(fā)起下一個(gè)充電階段TC_1。當(dāng)電感器電流iL達(dá)到電感器電流極限值iLIM時(shí)，下一個(gè)功率消耗階段TPD_1開始，依此類推。功率消耗階段TPD_0、TPD_1等的持續(xù)時(shí)間由控制器506控制并且是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，功率消耗階段的持續(xù)時(shí)間足夠消耗在整流輸入電壓VФR_IN的單個(gè)周期中的所有過(guò)剩能量。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，改變和順序排列功率消耗階段的持續(xù)時(shí)間以消耗在整流輸入電壓VФR_IN的連續(xù)或非連續(xù)的周期中的所有過(guò)剩能量。此外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源608可以根據(jù)由控制器506產(chǎn)生的可選的電流參考控制信號(hào)CiREF來(lái)改變參考電流iREF的值。改變參考電流iREF的值還改變根據(jù)比例因數(shù)Z的電感器極限電流iLIM。通過(guò)改變參考電流iREF并且因此改變?cè)谡鬏斎腚妷篤ФR_IN的單個(gè)周期期間的電感限制電流iLIM，控制器506可以使功率消耗分級(jí)。控制器506也可以改變?cè)谡鬏斎腚妷篤ФR_IN的連續(xù)或非連續(xù)周期期間的電感器極限電流iLIM從而管理開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508中的功率消耗。此外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源608可以根據(jù)由控制器506產(chǎn)生的可選的比例因數(shù)控制信號(hào)CSCALE來(lái)改變比例因數(shù)Z的值。改變比例因數(shù)Z還改變根據(jù)比例因數(shù)Z的電感器極限電流iLIM。通過(guò)改變比例因數(shù)Z并且因此改變?cè)谡鬏斎腚妷篤ФR_IN的單個(gè)周期期間的電感器極限電流iLIM，控制器506可以使功率消耗分級(jí)。控制器506也可以改變?cè)谡鬏斎腚妷篤ФR_IN的連續(xù)或非連續(xù)周期期間的電感器極限電流iLIM從而管理開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器508中的功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，F(xiàn)ET604和/或FET606使用多個(gè)并聯(lián)連接的FET(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，比例因數(shù)控制信號(hào)CSCALE改變用于實(shí)現(xiàn)FET604和/或FET606的FET的數(shù)量，并且因此改變比例因數(shù)。例如，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)FET用于實(shí)現(xiàn)FET606而與該用于實(shí)現(xiàn)FET606的一個(gè)FET相同的200個(gè)FET用于實(shí)現(xiàn)FET604，這提供了比例因數(shù)200。通過(guò)禁用一個(gè)以上的用于實(shí)現(xiàn)FET604的FET，控制器改變比例因數(shù)Z。此外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506控制參考電流iREF和比例因數(shù)CSCALE兩者以控制電感器電流iL。圖8示出了對(duì)于控制器506使開關(guān)路徑功率消耗電路502消耗過(guò)剩功率時(shí)的示例性電感器電流iL和控制信號(hào)CS1的波形800。參見圖5、圖6和圖8，可以按照所希望的將充電階段和反激階段與功率消耗階段散布和混合，從而控制升壓開關(guān)504中的功率消耗的時(shí)間、順序和大小。在開關(guān)路徑功率消耗電路600中的功率消耗的散布和混合的量是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。波形800表示示例性選擇。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506調(diào)制控制信號(hào)CS1以使用至少四個(gè)(4)狀態(tài)來(lái)控制通過(guò)開關(guān)504的電流。狀態(tài)1和狀態(tài)2是當(dāng)控制器506以高效模式操作升壓開關(guān)504時(shí)的高效狀態(tài)，并且因此最小化升壓開關(guān)504的功率消耗。狀態(tài)3和狀態(tài)4是當(dāng)控制器以功率消耗模式操作升壓開關(guān)504時(shí)的非高效狀態(tài)。在功率消耗模式中的狀態(tài)3和狀態(tài)4期間，控制器刻意地和主動(dòng)地使升壓開關(guān)504消耗功率。參見波形800和開關(guān)路徑功率消耗電路600，在充電階段TC_1期間，控制信號(hào)CS1使升壓開關(guān)504飽和并且電感器電流iL隨著時(shí)間而增加。在混合的充電階段TC_2和功率消耗階段TPD_1的開始，控制器506產(chǎn)生電流參考控制信號(hào)CIREF和/或比例控制信號(hào)CSCALE以減少電感器電流iL的增加率(即，減少diL/dt)，并且控制信號(hào)CS1處于狀態(tài)3。在第三充電階段TC_3的開始，控制器506重新進(jìn)入對(duì)于升壓開關(guān)504的高效模式并且增加了電感器電流iL的變化率diL/dt，這減少了升壓開關(guān)504中的功率消耗。在狀態(tài)3中，控制器504使升壓開關(guān)504操作在功率消耗模式?？刂破?06通過(guò)將電感器電流iL的變化率diL/dt限制為0來(lái)在混合的第二充電階段TC2和第一功率消耗階段TPD_1之間散布第二功率消耗階段TPD_2。將diL/dt限制為0使電感器電流iL保持恒定并且通過(guò)升壓開關(guān)504以及在電流源602中消耗過(guò)剩能量?？刂破?06產(chǎn)生微弱地使升壓開關(guān)504處于開啟但是允許反激階段TFB_1與第三功率消耗階段TPD_3混合的控制信號(hào)CS1。在散布的功率消耗階段TPD_4期間，控制器506關(guān)斷升壓開關(guān)504，而控制器506使電感器電流iL被限制并且使diL/dt等于零。在第二反饋階段TFB_2期間，控制器502使升壓開關(guān)504開啟從而允許全部的電感器電流iL對(duì)鏈電容器120充電。在功率消耗階段TPD_4期間，控制器506通過(guò)產(chǎn)生處于狀態(tài)4的控制信號(hào)CS1來(lái)以功率消耗模式操作升壓開關(guān)504。狀態(tài)4對(duì)應(yīng)處于比關(guān)聯(lián)于狀態(tài)3的極限更低的極限的電感器電流iL的極限。圖9示出了開關(guān)路徑功率消耗電路900，其代表開關(guān)路徑功率消耗電路502的一個(gè)實(shí)施方式。運(yùn)算放大器902提供了反饋路徑以控制升壓開關(guān)504的柵極電壓VG和源極電壓VS。控制器506控制參考電壓VREF，并且比較器902驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O電壓VG使得升壓開關(guān)504的源極電壓VS等于參考電壓VREF。源極電壓VS和控制信號(hào)CS1的電壓電平產(chǎn)生了跨功率消耗電阻器904的壓差，該壓差設(shè)定電感器電流iL的值。電感器電流iL流過(guò)升壓開關(guān)504和功率消耗電阻器904。因?yàn)榭刂破?06控制源極電壓VS和控制信號(hào)CS1的電壓電平，所以控制器506控制電感器電流iL的值。因此，控制器506可以如與例如圖7和圖8相結(jié)合而描述地控制電感器電流iL并且混合和/或散布功率消耗階段。在開關(guān)路徑功率消耗電路502、600和900中的功率消耗的混合和散布的具體時(shí)間和量是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。圖10示出了照明系統(tǒng)1000，其代表照明系統(tǒng)400的一個(gè)實(shí)施方式。照明系統(tǒng)1000包括受控反激路徑功率消耗電路1002(其代表受控反激路徑功率消耗電路406的一個(gè)實(shí)施方式)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，照明系統(tǒng)1000通過(guò)控制在反激路徑1002中的變壓器初級(jí)電流iP以及限制初級(jí)電流iP來(lái)控制通過(guò)反激路徑1004的功率消耗從而控制功率消耗。照明系統(tǒng)1000還包括控制器506，其控制反激路徑功率消耗電路1002并且產(chǎn)生控制信號(hào)CS2以控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器1008。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器1008是升壓型開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器(諸如圖1的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器108)，并且控制器506例如按照在MelansonI和MelansonIII中一般地描述來(lái)控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器1008。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，反激路徑功率消耗電路1002調(diào)制初級(jí)電流iP從而激勵(lì)變壓器1012的初級(jí)線圈1010。變壓器1012將來(lái)自初級(jí)線圈1010的能量傳輸至次級(jí)線圈1014從而使次級(jí)電流iS流過(guò)二極管1016并且將負(fù)載電壓電容1018充電至負(fù)載電壓VLD。負(fù)載電壓VLD提供跨燈1020的電壓。當(dāng)POWERIN大于POWEROUT+PINH時(shí)，控制器506操作反激路徑功率消耗電路1002來(lái)消耗過(guò)剩能量。用于消耗過(guò)剩能量的反激路徑功率消耗電路1002的具體實(shí)現(xiàn)方式和操作是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。圖11示出了反激消耗電路1100，其代表反激功率消耗電路1002的一個(gè)實(shí)施方式。反激消耗電路1100包括可控電流源1102以控制通過(guò)反激FET1104的初級(jí)電流iP?？刂破?06產(chǎn)生一個(gè)以上的電流源控制信號(hào)CSCS和控制信號(hào)CS2以控制通過(guò)反激開關(guān)1104的初級(jí)電流。控制初級(jí)電流iP允許反激消耗電路1100以與開關(guān)路徑功率消耗電路502(圖5)中的功率消耗的控制相似的方式來(lái)控制功率消耗。圖12示出了反激路徑功率消耗電路1200，其代表反激路徑功率消耗電路1002的一個(gè)實(shí)施方式。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506通過(guò)控制變壓器初級(jí)電流iP以及(例如)以電流源1202限制初級(jí)電流iP和在電流源1202中消耗功率來(lái)控制通過(guò)反激路徑1004的功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源1202與電流源602相同(圖6)并且起到如關(guān)于電流源602描述的功能。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源1202限制通過(guò)反激FET1104的初級(jí)電流iP以限制初級(jí)電流iP(也稱為“反激電流”)。限制通過(guò)反激開關(guān)1104的初級(jí)電流iP使電流源1202消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506控制通過(guò)反激開關(guān)1104和電流源1202的功率消耗的散布、混合和順序以控制照明系統(tǒng)1000(圖10)的功率消耗。如同照明系統(tǒng)500，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506產(chǎn)生控制信號(hào)CS2從而以反激開關(guān)1104不消耗功率的高效模式操作反激開關(guān)1104。還如同照明系統(tǒng)500，控制器506通過(guò)限制初級(jí)電流iP來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)CS2從而以功率消耗模式操作反激開關(guān)1104。因此，控制器506產(chǎn)生具有至少三個(gè)(3)狀態(tài)的控制信號(hào)CS2。狀態(tài)的數(shù)量是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題并且可以例如通過(guò)控制初級(jí)電流iP的不同極限來(lái)增加或減少。圖13示出了波形1302和波形1304，其示出了對(duì)于反激功率消耗電路1000和1100的示例性初級(jí)和次級(jí)電流。參見圖12和圖13，波形1302中的電流iP_0和iS_0表示相應(yīng)的初級(jí)和次級(jí)電流。當(dāng)反激路徑功率消耗電路1200中的控制器506沒(méi)有主動(dòng)控制功率消耗時(shí)，反激開關(guān)1104在初級(jí)電流iP_0斜升的充電階段TC期間是開啟的。當(dāng)控制器506使反激開關(guān)1104關(guān)斷時(shí)，反激相位TFB_0開始。如同照明系統(tǒng)500，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506產(chǎn)生控制信號(hào)CS2從而以反激開關(guān)1104不消耗功率的高效模式操作反激開關(guān)1104。參見波形1304，當(dāng)控制器506主動(dòng)地控制反激路徑功率消耗單元1200中的功率消耗時(shí)，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源1202產(chǎn)生初級(jí)限制電流iLIM_FB以限制初級(jí)電流iP并且延遲反激階段TFB_1直到功率消耗階段TPD完成為止。在功率消耗階段TPD期間，初級(jí)電流iP是恒定的，所以跨初級(jí)線圈1010的電壓是零，并且功率是通過(guò)反激FET1104和電流源1202來(lái)消耗。圖14示出了表示用于反激功率消耗電路1000和1100的示例性初級(jí)電流和次級(jí)電流的波形1400。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器506協(xié)調(diào)諸如限制電流iLIM_FB_1和iLIM_FB_2的多個(gè)初級(jí)限制電流從而對(duì)反激路徑功率消耗電路1200的消耗功率分級(jí)。如對(duì)于電流源602(圖6)所描述的，控制器506可以通過(guò)利用控制信號(hào)CIREF設(shè)定參考電流iREF、以控制信號(hào)CSCALE設(shè)定比例因數(shù)Z或設(shè)定參考電流iREF和比例因數(shù)Z兩者來(lái)控制多個(gè)限制電流iLIM_FB_1和iLIM_FB_2。對(duì)反激功率消耗電路1200的功率消耗分級(jí)從而例如熱管理反激開關(guān)1104和電流源1202的功率消耗。圖15示出了反激路徑功率消耗電路1500，其代表反激路徑功率消耗電路1002的一個(gè)實(shí)施方式。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，反激路徑功率消耗電路1500通過(guò)電阻器1502消耗功率。輔助功率線圈1504在初級(jí)線圈的反激階段期間從初級(jí)線圈1210接收能量。柵極電壓VG偏置FET1506的柵極，并且控制器506以控制信號(hào)CS3來(lái)控制FET1506的導(dǎo)通。當(dāng)控制器506判定POWERIN不等于POWEROUT+PINH時(shí)，控制器506導(dǎo)通FET1506，這允許來(lái)自輔助線圈1504的電流iAUX流過(guò)二極管1508和電阻器1502。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，在輔助電流iAUX的一個(gè)以上的周期中，控制器506消耗等于POWERIN和POWEROUT+PINH之差的功率量。圖16示出了照明系統(tǒng)1600，其代表照明系統(tǒng)400的一個(gè)實(shí)施方式。照明系統(tǒng)1600包括鏈路路徑功率消耗電路1602以消耗照明系統(tǒng)1600中的過(guò)剩功率。鏈路路徑功率消耗電路1602代表鏈路路徑功率消耗電路404的一個(gè)實(shí)施方式。一般地，當(dāng)POWERIN超過(guò)POWEROUT+PINH時(shí)，鏈路路徑功率消耗電路1602通過(guò)輸出功率消耗路徑1604消耗過(guò)剩能量。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，鏈路路徑功率消耗電路監(jiān)測(cè)鏈電壓VLINK。當(dāng)POWERIN超過(guò)POWEROUT+PINH時(shí)，如果過(guò)剩能量未由照明系統(tǒng)1600消耗，則鏈電壓VLINK將增加。因此，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，鏈路路徑功率消耗電路1602監(jiān)測(cè)鏈電壓VLINK，并且當(dāng)鏈電壓VLINK超過(guò)預(yù)定的參考鏈電壓時(shí)，鏈路路徑功率消耗電路1602消耗過(guò)剩能量。鏈路路徑功率消耗電路1602的具體實(shí)現(xiàn)方式和控制是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。圖17示出了示例性鏈路路徑功率消耗電路1700，其代表鏈路路徑功率消耗電路1602的一個(gè)實(shí)施方式。鏈路路徑功率消耗電路1700包括串聯(lián)連接的電阻器1702和1704，其形成基于電阻器的分壓器以產(chǎn)生按比例的鏈電壓VLINK_SCALE。鏈路路徑功率消耗電路1700通過(guò)將按比例的鏈電壓VLINK_SCALE與參考鏈電壓VLINK_REF進(jìn)行比較來(lái)監(jiān)測(cè)鏈電壓VLINK。參考鏈電壓VLINK_REF建立了對(duì)于鏈路路徑功率消耗電路1700的功率消耗的閾值。按比例的鏈電壓VLINK_SCALE偏置比較器1706的正向輸入端子，而參考電壓VLINK_REF偏置比較器1706的反向輸入端子。當(dāng)按比例的鏈電壓VLINK_SCALE超過(guò)參考鏈電壓VLINK_REF時(shí)，比較器1706偏置開關(guān)1708，使得初級(jí)電流iP流過(guò)功率消耗電阻器1710和開關(guān)1708。開關(guān)1708的實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)1708是雙極結(jié)晶體管(BJT)，并且比較器1706偏置BJT開關(guān)1708的基極。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)1708是FET并且比較器1706偏置FET開關(guān)1708的柵極。相反地，當(dāng)按比例的鏈電壓VLINK_SCALE少于參考鏈電壓VLINK_REF時(shí)，比較器1706關(guān)斷開關(guān)1708，這阻止了功率消耗電阻器1710中的電流流動(dòng)和功率消耗電阻器1710的功率消耗。與參考鏈電壓VLINK_REF相對(duì)應(yīng)的具體鏈電壓VLINK是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題并且是例如標(biāo)準(zhǔn)操作鏈電壓VLINK的105％-120％。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于等于110Vrms的輸入電壓VIN，參考鏈電壓VLINK_REF大約是115％而對(duì)于等于230Vrms的輸入電壓VIN參考鏈電壓VLINK_REF大約是107％。圖18示出了示例性鏈路路徑功率消耗電路1800，其代表鏈路路徑功率消耗電路1602的一個(gè)實(shí)施方式。鏈路路徑功率消耗電路1800包括串聯(lián)連接的電阻器1802和1804，其形成基于電阻器的分壓器以產(chǎn)生按比例的鏈電壓VLINK_SCALE。鏈路路徑功率消耗電路1800通過(guò)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器1806將模擬的按比例鏈電壓VLINK_SCALE轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的按比例鏈電壓VLINK_SCALE(n)來(lái)監(jiān)測(cè)鏈電壓VLINK。邏輯電路1808通過(guò)判定按比例的鏈電壓VLINK_SCALE是否指示出鏈電壓VLINK大于特定閾值來(lái)判定鏈路路徑功率消耗電路1800是否應(yīng)當(dāng)消耗過(guò)剩能量。特定閾值是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題并且例如是標(biāo)準(zhǔn)操作鏈電壓VLINK的105％到120％。如果邏輯電路1808判定鏈路路徑功率消耗電路1800應(yīng)當(dāng)消耗過(guò)剩能量，則邏輯電路1808控制開關(guān)1812導(dǎo)通。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)1812是BJT，并且邏輯電路1808控制電流源1812以偏置BJT開關(guān)1812的發(fā)射極并且控制初級(jí)電流iP通過(guò)功率消耗電阻器1814的流動(dòng)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)1812是FET，并且邏輯電路1808控制電流源1812以偏置BJT開關(guān)1812的源極并且控制初級(jí)電流iP通過(guò)功率消耗電阻器1814的流動(dòng)。邏輯電路1808和電流源1810的實(shí)現(xiàn)方式是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電流源1810與電流源602(圖6)相同，并且邏輯電路1808可以控制參考電流(未示出)和/或電流源1810的比例因數(shù)(未示出)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，邏輯電路1808包括處理器(未示出)，該處理器根據(jù)預(yù)定算法執(zhí)行代碼以確定對(duì)于功率消耗期間的初級(jí)電流的具體限制、混合、以及散布。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，算法作為可執(zhí)行代碼存儲(chǔ)在邏輯電路1808的存儲(chǔ)器(未示出)中。具體的算法是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，算法使功率消耗電阻器1814消耗功率直到按比例的鏈電壓VLINK_SCAL指示出鏈電壓VLINK下降至預(yù)定值(諸如燈418(圖4和圖16)的標(biāo)準(zhǔn)操作電平)為止。參見圖4，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)POWERIN大于POWEROUT+PINH加上照明系統(tǒng)400的固有損耗時(shí)，控制器408控制開關(guān)路徑功率消耗電路402、鏈路路徑功率消耗電路404和/或反激路徑功率消耗電路406以消耗功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器408可以根據(jù)需要而引入功率消耗階段以消耗過(guò)剩能量。圖19示出了對(duì)于三個(gè)示例性時(shí)間幀A、B和C的示例性功率消耗階段散布時(shí)間線1900。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，單個(gè)時(shí)間幀(諸如時(shí)間幀A、B或C)是指緊跟著前一反激階段的第一充電階段開始與下一充電階段之前緊鄰的反激階段結(jié)束之間的時(shí)間。在時(shí)間幀A中，功率消耗階段1902散布在充電階段1904和反激階段1906之間。在整流輸入電壓VФR_IN的隨后的時(shí)間幀B中，反激階段1908緊跟充電階段1910并且在時(shí)間幀B中沒(méi)有功率消耗階段。時(shí)間幀B可以是與時(shí)間幀A的連續(xù)時(shí)間幀或非連續(xù)時(shí)間幀。為了諸如當(dāng)POWERIN等于POWEROUT+PINH時(shí)或?yàn)榱嗽诎l(fā)起另一功率消耗階段之前允許組件冷卻的多種原因，控制器506(圖5)可以避免在時(shí)間幀B中包括功率消耗階段。在整流輸入電壓VФR_IN的時(shí)間幀C中，控制器506在充電階段1914和反激階段1916之間散布功率消耗階段1912。圖20示出了對(duì)于單個(gè)時(shí)間幀的示例性功率消耗混合和散布時(shí)間線2000。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，單個(gè)時(shí)間幀指代在緊跟著前一反激階段的第一充電階段開始與下一充電階段之前緊鄰的反激階段結(jié)束之間的時(shí)間。功率消耗階段2002與充電階段2004混合并且與隨后的充電階段2006散布。隨后的功率消耗階段2008發(fā)生在充電階段2006之后。功率消耗階段2010散布在反激階段2012和2014之間并且還與反激階段2014混合。功率消耗階段2009在充電階段2006開始之后以及在隨后的反激階段2012結(jié)束之前開始。散布和混合的充電和反激階段以及功率消耗階段的數(shù)量和時(shí)間是設(shè)計(jì)選擇的問(wèn)題并且取決于(例如)待消耗的功率量和組件的熱管理。因此，照明系統(tǒng)包括一個(gè)以上的方法和系統(tǒng)，從而在進(jìn)入開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的、來(lái)自前沿舍相調(diào)光器的功率大于開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的功率輸入時(shí)控制照明系統(tǒng)中的過(guò)剩功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，為了控制過(guò)剩能量的消耗，控制器在一個(gè)以上的受控功率消耗階段期間控制一個(gè)以上的功率消耗電路。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器通過(guò)一個(gè)以上的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的充電和/或反激階段來(lái)產(chǎn)生一個(gè)以上的混合和/或散布的功率消耗階段。盡管詳細(xì)描述了實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解在不偏離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化、替代和修改。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3