具有初級側(cè)電流感測電路的正向轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2012年7月6日提交的名為LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE 的臨時(shí)美國專利申請 No. 61/668, 759 和于 2013 年 3 月 15 日提交的名為FORWARD CONVERTER HAVING A PRIMARY-SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT 的美國專利申請No. 13/834, 153的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于發(fā)光二極管（LED)光源的負(fù)載控制設(shè)備，并且更特別地，涉及用 于控制LED光源的強(qiáng)度的LED驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0004] 發(fā)光二極管（LED)光源（即，LED光引擎）通常代替或者作為用于傳統(tǒng)白熾燈、熒 光燈、或者鹵素?zé)舻鹊奶鎿Q。LED光源可以包括安裝在單個(gè)結(jié)構(gòu)上并且提供在合適殼體中 的多個(gè)發(fā)光二極管。與白熾燈、熒光燈、或者鹵素?zé)粝啾?，LED光源通常更有效，并且提供更 長的操作壽命。為了適當(dāng)?shù)卣彰?，LED驅(qū)動器控制設(shè)備（即，LED驅(qū)動器）必須耦合在交流 (AC)源和LED光源之間，用于調(diào)節(jié)供應(yīng)給LED光源的功率。LED驅(qū)動器可以將提供給LED 光源的電壓調(diào)節(jié)至特定值，將供應(yīng)給LED光源的電流調(diào)節(jié)至特定峰值電流值，或者可以調(diào) 節(jié)電流和電壓。
[0005] LED光源通常被認(rèn)為經(jīng)由兩種不同控制技術(shù)被驅(qū)動：電流負(fù)載控制技術(shù)或電壓負(fù) 載控制技術(shù)。被認(rèn)為用于電流負(fù)載控制技術(shù)的LED光源的特征還在于額定電流（例如，約 350毫安），通過LED光源的電流的峰值幅度應(yīng)該被調(diào)節(jié)到該額定電流，以確保LED光源被 照射到合適強(qiáng)度和顏色。相反，被認(rèn)為用于電壓負(fù)載控制技術(shù)的LED光源的特征在于額定 電壓（例如，約15伏），跨越LED光源的電壓應(yīng)該被調(diào)節(jié)到該額定電壓，以確保LED光源的 合適操作。通常，被認(rèn)為用于電壓負(fù)載控制技術(shù)的LED光源中的每串LED包括電流平衡調(diào) 節(jié)元件，以確保每條平行支腿（leg)都具有相同阻抗，使得在每個(gè)并行串中流動相同電流。
[0006] 已知，LED光源的光輸出可以被調(diào)光。使LED調(diào)光的不同方法包括脈寬調(diào)制（PWM) 技術(shù)和恒定電流減小（CCR)技術(shù)。脈寬調(diào)制調(diào)光可以被用于在電流或電壓負(fù)載控制模式下 被控制的LED光源。在脈寬調(diào)值調(diào)光中，具有變化占空比的脈沖信號被供應(yīng)給LED光源。 如果LED光源正使用電流負(fù)載控制技術(shù)被控制，則供應(yīng)給LED光源的峰值電流在脈沖信號 的占空比的接通時(shí)間期間保持恒定。然而，隨著脈沖信號的占空比變化，供應(yīng)給LED光源的 平均電流也變化，由此LED光源的光輸出的強(qiáng)度被改變。如果LED光源正使用電壓負(fù)載控 制技術(shù)被控制，則供應(yīng)給LED光源的電壓在脈沖信號的占空比的接通時(shí)間期間保持恒定， 以便實(shí)現(xiàn)期望目標(biāo)電壓電平，并且負(fù)載電壓的占空比改變，以便調(diào)節(jié)光輸出的強(qiáng)度。當(dāng)LED 光源正使用電流負(fù)載控制技術(shù)被控制時(shí)，通常僅使用恒定電流減小調(diào)光。在恒定電流減小 調(diào)光中，電流被連續(xù)地提供給LED光源，然而，提供給LED光源的電流的DC幅度被改變，從 而調(diào)節(jié)光輸出的強(qiáng)度。在名稱均為LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE的于2010年6月11日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/813, 908和于 2012年3月9日提交的美國專利申請No. 13/416, 741中更詳細(xì)地描述LED驅(qū)動器的實(shí)例， 其全部公開結(jié)合于此作為參考。
[0007] 另外，一些LED光源包括：正向轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動LED光源，以控制傳導(dǎo)通過LED光 源的負(fù)載電流。正向轉(zhuǎn)換器包括變壓器，該變壓器具有耦合至至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的初級 繞組以及操作地耦合至LED光源的次級繞組。使得半導(dǎo)體開關(guān)是導(dǎo)通的和非導(dǎo)通的，以將 初級電流傳導(dǎo)通過初級繞組，并且從而將功率傳送至變壓器的次級繞組。正向轉(zhuǎn)換器通常 包括：光耦合器，用于將變壓器的次級側(cè)上的反饋信號耦合至變壓器的初級側(cè)，使得控制器 可以響應(yīng)于反饋信號控制半導(dǎo)體開關(guān)。然而，需要一種能夠在不需要光耦合器的情況下，控 制通過LED光源的負(fù)載電流的幅度的正向轉(zhuǎn)換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 如在此描述的，一種用于控制傳遞至電氣負(fù)載的功率量的負(fù)載控制設(shè)備可以包 括：隔離正向轉(zhuǎn)換器，該隔離正向轉(zhuǎn)換器包括變壓器、控制器、以及能操作用于接收表示傳 導(dǎo)到變壓器的初級繞組的初級電流的感測電壓的電流感測電路。正向轉(zhuǎn)換器能操作用于接 收母線電壓，并且使負(fù)載電流傳導(dǎo)通過電氣負(fù)載。變壓器的初級繞組可以與第一半導(dǎo)體開 關(guān)串聯(lián)耦合，而次級繞組適于操作地耦合至電氣負(fù)載。正向轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)一步包括：感測電 阻器，該感測電阻器與初級繞組串聯(lián)耦合，用于產(chǎn)生表示傳導(dǎo)通過初級繞組的初級電流的 感測電壓。控制器可以耦合至正向轉(zhuǎn)換器，用于控制第一半導(dǎo)體開關(guān)，以控制傳導(dǎo)通過電氣 負(fù)載的負(fù)載電流。電流感測電路能操作用于接收感測電壓，并且當(dāng)正向轉(zhuǎn)換器的第一半導(dǎo) 體開關(guān)是導(dǎo)通的時(shí)，將感測電壓平均化，以便生成表示負(fù)載電流的實(shí)部的負(fù)載電流控制信 號。
[0009] 在此還描述一種用于控制LED光源的強(qiáng)度的LED驅(qū)動器。LED驅(qū)動器可以包括： 隔離正向轉(zhuǎn)換器、控制器、以及電流感測電路。正向轉(zhuǎn)換器能操作用于接收母線電壓，并且 使負(fù)載電流傳導(dǎo)通過電氣負(fù)載。正向轉(zhuǎn)換器可以包括：變壓器，該變壓器具有初級繞組和適 于操作地耦合至LED光源的次級繞組。正向轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)一步包括：半橋逆變器電路，用于 生成通過用于產(chǎn)生跨越初級繞組的初級電壓的電容器耦合至變壓器的初級繞組的逆變器 電壓。正向轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)一步包括：感測電阻器，該感測電阻器與初級繞組串聯(lián)耦合，用于 產(chǎn)生表示傳導(dǎo)通過初級繞組的初級電流的感測電壓?？刂破骺梢择詈现琳蜣D(zhuǎn)換器，用于 控制半橋逆變器電路，以控制傳導(dǎo)通過LED光源的負(fù)載電流，以將LED光源的強(qiáng)度控制到目 標(biāo)強(qiáng)度。電流感測電路能操作用于接收感測電壓，并且當(dāng)跨越初級繞組的初級電壓的幅度 為正并且大于約零伏時(shí)，將感測電壓平均化，以便生成表示負(fù)載電流的實(shí)部的負(fù)載電流控 制信號。
[0010] 另外，如在此描述的，一種用于控制從輸入電壓傳遞至電氣負(fù)載的功率量的正向 轉(zhuǎn)換器可以包括：（1)變壓器，該變壓器具有初級繞組和適于操作地耦合至電氣負(fù)載的次 級繞組；（2)半橋逆變器電路，該半橋逆變器電路包括跨越輸入電壓串聯(lián)耦合的第一半導(dǎo) 體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)，用于在兩個(gè)晶體管的接合點(diǎn)處生成逆變器電壓；（3)電容器，該 電容器耦合在逆變器電路的兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的接合點(diǎn)處和變壓器的初級繞組之間，使得產(chǎn) 生跨越初級繞組的初級電壓，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)中的任一個(gè)是導(dǎo)通的時(shí)，變壓器能操作用于將 功率傳送至次級繞組；（4)控制器，該控制器耦合至半橋逆變器電路，用于控制第一半導(dǎo)體 開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)，以控制傳導(dǎo)通過電氣負(fù)載的負(fù)載電流；（5)感測電阻器，該感測電 阻器與初級繞組串聯(lián)耦合，用于產(chǎn)生表示傳導(dǎo)通過初級繞組的初級電流的感測電壓；以及 (6)電流感測電路，該電流感測電路能操作用于接收感測電壓，并且當(dāng)半橋逆變器電路的第 一半導(dǎo)體開關(guān)是導(dǎo)通的時(shí)，將感測電壓平均化，以便生成表示負(fù)載電流的實(shí)部的負(fù)載電流 控制信號。
[0011] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從參考附圖的本發(fā)明的以下說明變得明顯。
【附圖說明】
[0012] 圖1是用于控制LED光源的強(qiáng)度的發(fā)光二極管（LED)驅(qū)動器的簡化框圖。
[0013] 圖2是LED驅(qū)動器的隔離正向轉(zhuǎn)換器和電流感測電路的簡化示意圖。
[0014] 圖3是圖示