CN107113930A

CN107113930A - 通过增加能量存储电容器上的纹波来减少基于发光二极管(led)的灯泡中的纹波

Info

Publication number: CN107113930A
Application number: CN201580054819.9A
Authority: CN
Inventors: J·L·梅兰森
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2035-10-08
Also published as: WO2016057742A3; WO2016057742A2; CN107113930B; EP3205182A2; US9326332B1; US20160105936A1

Abstract

被配置为用于基于发光二极管(基于LED)的灯泡的灯电路的第二级的降压级可以通过减小灯电路中电容器的尺寸来降低与灯泡相关的制造成本。降压级的控制器可以调节开关的占空比，以增加跨电容器的诸如电压纹波的纹波，从而提高存储在电容器中的能量的可访问性，并且减少到LED的诸如输出电流的纹波。

Description

通过增加能量存储电容器上的纹波来减少基于发光二极管 (LED)的灯泡中的纹波

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月8日提交的John Melanson的题目为"RIPPLE REDUCTIONIN LIGHT EMITTING DIODE(LED)-BASED LIGHT BULB THROUGH INCREASED RIPPLE ON ANENERGY STORAGE CAPACITOR"的美国非临时专利申请号14/509,660的优先权，其整体内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及照明电路。更具体地，本公开涉及用于照明电路的供电电路。

背景技术

替换白炽灯泡的备选照明设备在将能量转换为光的方式上不同于白炽灯泡。白炽灯泡包括金属灯丝。当电流被施加到金属灯丝时，金属灯丝发热并且发光，将光辐射到周围区域中。常规白炽灯泡的金属灯丝通常没有特定功率要求。即，因为金属灯丝是无源器件，所以任何电压和电流都可以被施加到金属灯丝。尽管电压与电流需要足以将金属灯丝加热到发光状态，但是被递送到金属灯丝的能量的任何其他特征不影响白炽灯泡的操作。因此，大多数住宅和商业建筑中的常规线电压足以用于白炽灯泡的操作。然而，白炽灯泡在将能量转换为光时不是非常有效，并且因此浪费了能量。

具有更好效率的一个备选的照明设备是基于发光二极管的灯泡(LED-basedbulb)。灯泡中的LED消耗来自线输入源的能量并通过光电发射将能量转换为光。然而，LED(与金属灯丝不同)不是无源组件。金属灯丝对线电压源呈现几乎恒定的电阻并且可以在AC电压操作，而LED是需要具有受控供电电流的DC设备。受控供电电流通常由放置在LED和线电压源之间的一个或多个功率级供给。功率级将来自线电压源的能量转换成用于LED的合适的输入。因为发射的光与电流成比例，所以功率级还通过调节经过LED的电流来调节从线电压到LED的能量转换。

线电压源通常是交流电(AC)波形。因为线源处的电压随时间变化，所以可用于基于LED的灯泡的能量也随时间变化。在不控制基于LED的灯泡内的能量转换的情况下，基于LED的灯泡的光输出会随时间以及线电压源处的变化而波动。在图1中示出了用于控制基于LED的灯泡以减小变化的一个常规灯电路。

图1是图示了常规两级线操作的灯电路的电路示意图。在电路100中，线电压输入节点102被耦合到整流器110，整流器110将输入节点102处的交流电(AC)转换为直流电(DC)，用于输出到第一级DC-DC转换器112。第一级112将峰值功率递送到电容器114，峰值功率大约是由发光二极管(LED)104消耗的平均功率的两倍。第二级DC-DC转换器116消耗存储在电容器114中的能量并且生成恒定的电流来驱动LED 104。尽管电路100向LED104提供具有小纹波的恒定电流，但是电路100包括两个功率转换器，这增加了包括电路100的基于LED的灯泡的最终成本。

在图2中示出了具有用于执行功率因数校正(PFC)的仅单个功率转换器的备选灯电路。图2是图示了具有单个级的另一常规线操作灯电路的电路示意图。电路200在节点102处接收提供给整流器110的线电压输入。整流器110的DC输出被提供给电容器114，电容器114与变压器212和开关216并联。电容器114是相对小(例如，10-500毫微法拉)的电容器。变压器212将来自整流器110的能量递送到电容器214，并且把电容器214和整流器110隔离。电容器214在整流器110的输出中的峰值期间存储能量，并且在整流器110的输出中的谷底期间将能量释放到LED 104。LED 104具有小的电阻，以提高能量转换为光的效率。因此，为了减少LED 104处的电流中的纹波，电容器214必须具有大电容。电容器214的物理尺寸与电容成比例增大。因此，当电容器214较大时，电路200制造昂贵并且占据太多空间。为了降低成本，电容器214通常在尺寸上减小，但是尺寸减小导致通过LED 104的电流中的更大的纹波，以及因此由LED 104输出的光的亮度中的纹波。此外，LED 104具有最低要求电压、正向偏置电压，以维持光的生成。因为电容器214充当用于维持正向偏置电压的能量供应，因此电容器214必须是相对大的电容器214。附加地，基于例如LED 104的非线性度，LED 104的其他特性对图2的设计中的电容器214的尺寸有要求。尽管图2的解决方案解决了输出光中太多纹波的问题，但是电路100太昂贵，无法在诸如低成本消费者灯泡的低成本设备中实现。

这里提到的缺点仅仅是代表性的，仅仅是为了强调特别是针对基于LED的灯泡需要改进的灯电路。这里描述的实施例解决了某些缺点，但不一定是本文所描述的或本领域已知的每一个。

发明内容

可以通过使用具有降低的成本的两级功率转换器，通过增加存储电容器上的电压纹波以降低LED中的电流纹波来减少来自基于LED的灯泡的输出纹波。通过允许增加电容器上的纹波电压，电容器的更多的能量存储势能可以用于在LED处生成光。例如，LED需要的正向偏置电压将需要的最小存储电荷放置在电容器上，这显著地减少了电容器中的可用能量。在该限制的一个图示中，当需要的正向偏置电压是27伏特并且电容器被充电到29伏特时，在电容器中可以获得的能量是在消耗时不将电容器降低到低于27伏特的能量。增加电容器上的纹波高于29伏特会解锁电容器的更多能量存储势能。因为可以利用电容器的更大量的能量存储势能，所以在灯泡的灯电路中可以使用较小的电容器。较小的电容器允许在基于LED的灯泡中实现较小的灯电路和更低成本的灯电路。此外，与常规的两级转换器相比，可以以更低的成本制造第二级功率转换器。可以通过控制器获得电容器上的增加的电压纹波，控制器被耦合到与LED串联的开关。控制器可以调节开关的占空比，但是在线输入电压的至少半个周期上保持近似恒定的平均占空比。

根据一个实施例，装置可以包括：被配置为接收线电压输入的线电压输入节点；被耦合到线电压输入节点的整流器；第一开关级，被耦合到整流器并且被配置为调节到中间节点的电流；被耦合到中间节点的电容器；第二开关级，被耦合到中间节点并且被配置为提供近似恒定的输入输出电流比率；和/或第一控制器，被耦合到第一开关级并且被配置为调节第一开关级以维持从第一开关级流出的、以及向中间节点流入的近似平均电流，平均电流在输入线电压的每个半线周期上被平均。

在某些实施例中，第二开关级可以包括被配置与照明负载串联的开关；第二开关级可以包括被耦合到开关的第二控制器；照明负载可以包括一个或多个发光二极管(LED)；控制器可以被集成到印刷电路板(PCB)中；第一开关级可以被集成到第二印刷电路板(PCB)中；第二控制器可以被配置为在线电压输入的至少半个周期时间段上的近似恒定的平均占空比下操作第二开关级；第二控制器可以被配置为操作开关来控制电容器上的纹波，以减少通过照明负载的纹波；第二控制器可以被配置为操作开关来控制电容器上的电压纹波，以减少通过照明负载的电流纹波；第二控制器可以被配置为监测跨电容器的电压；第二控制器可以被配置为在所监测的电压峰值期间，降低照明负载的功率使用，以允许电容器充电；第二控制器可以被配置为减小开关的占空比，以降低照明负载的功率使用；第二控制器可以被配置为监测通过照明负载的电流；第二控制器可以被配置为当通过照明负载的电流低于阈值时，给电容器充电；第一开关级可以与第二开关级电位隔离；与第一开关级相比，第二开关级可以在更高的操作频率处操作；第一控制器可以被配置为至少部分地基于用于照明负载的调光器设置，维持近似平均电流；和/或第一控制器可以被配置为将通过一个或多个发光二极管(LED)的电流调节为近似等于来自第一开关级中的平均电流与第二开关级的比率的乘积。

根据另一实施例，一种方法可以包括：调节到灯的第一开关级中的中间节点的电流，以维持对于输入线电压的每个半线周期的近似平均电流；从中间节点向灯的第二开关级递送电流；和/或调节灯的第二开关级的能量存储电容器中的纹波，以提供近似恒定的输入输出电流比率。在某些实施例中，近似恒定比率可以大于1；和/或经调节的纹波可以是经调节的电压纹波。

在一些实施例中，该方法还可以包括：监测跨能量存储电容器的电压；在所监测的电压的峰值期间，减小输出电流，以允许能量存储电容充电；从中间节点向第二开关级递送电流的步骤可以包括将第二开关级与第一开关级电位隔离；调节电压纹波的步骤可以包括调节输出电流，以具有低于近似20％的电流纹波；将通过一个或多个发光二极管(LED)的电流调节上升为近似等于来自第一开关级的平均电流与第二开关级的比率的乘积的值；和/或调节电流的步骤可以包括至少部分地基于用于灯的调光器设置，维持近似平均电流。

根据进一步的实施例，装置可以包括第一印刷电路板(PCB)和与第一印刷电路板(PCB)电位隔离的第二印刷电路板(PCB)。第一PCB可以包括：线电压输入节点，被配置为接收线电压输入；被耦合到线电压输入节点的整流器；第一开关级，被耦合到整流器并且被配置为维持对于输入线电压的每半个周期的近似平均电流；和/或被耦合到第一开关级的变压器。第二PCB可以包括：照明输出节点，被配置为提供输出电流；第二开关级，被耦合到变压器以接收来自第一印刷电路板(PCB)的输入电流，并且被配置为提供输入电流与输出电流的近似恒定比率；和/或控制器，被耦合到第二开关级，并且被配置为在线电压输入的至少半个周期的时间段上的近似恒定平均占空比下操作第二开关级。在一些实施例中，装置还可以包括被耦合到照明输出节点的一个或多个发光二极管(LED)。

在某些实施例中，第二印刷电路板(PCB)的第二开关级可以包括：能量存储电容器；第二开关级的控制器可以被配置为控制能量存储电容器上的电压纹波来减少照明输出节点处的电流纹波；和/或第二印刷电路板(PCB)的第二开关级可以通过两个导线被耦合到第一印刷电板(PCB)的第一开关级。

前面已经概括了本发明的实施例的相当广泛的某些特征和技术优点，以可以更好地理解下面的详细描述。下文将描述形成本发明的权利要求的主题的附加特征和优点。本领域普通技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于执行相同或相似目的的其他结构的基础。本领域普通技术人员还应当认识到，这样的等价构造不脱离如在所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时，从以下描述可以更好的理解附加特征。然而，应当明确地理解，每个附图仅为了图示和描述的目的而提供，并不旨在限制本发明。

附图说明

为了更完整地理解所公开的系统和方法，现在参考结合附图的以下描述。

图1是图示了常规两级线操作灯电路的电路示意图。

图2是图示了具有单个级的另一常规线操作灯电路的电路示意图。

图3是图示了根据本公开的一个实施例的在存储电容器上具有可控电压纹波的两级灯电路的电路示意图。

图4是图示了根据本公开的一个实施例的维持近似恒定的平均电流的控制器的操作的曲线图。

图5是图示了根据本公开的一个实施例的在线电压源的周期上的基于LED的灯泡的功率转换器的操作的曲线图。

图6是图示了根据本公开的一个实施例的利用在存储能量电容器上具有增加的电压纹波的两级功率转换器，为基于LED的灯泡供电的方法的流程图。

图7是图示了根据本公开的一个实施例的用于减少通过LED的电流纹波的第二级配置的电路。

图8是图示了根据本公开的一个实施例的控制能量存储电容器上的电压纹波的方法的流程图。

具体实施方式

图3是图示了根据本公开的一个实施例的在存储电容器上具有可控电压纹波的两级灯电路的电路示意图。电路300可以包括被耦合到整流器312的线电压输入节点302。整流器312将来自线电压V_LINE的交流电(AC)输入转换为用于第一级功率转换器300A的直流电(DC)输出。电容器314可以过滤整流器312的DC输出，以减小电磁干扰(EMI)。变压器320可以将整流器312的DC输出耦合到第二级功率转换器300B。与功率转换器300B相比，功率转换器300A可以在不同的开关频率下操作。在一个实施例中，300B的开关频率高于转换器300A的开关频率。

与变压器320的一个线圈串联的开关316可以由控制器318操作，以控制到中间节点350的电流递送。从控制器318调整开关316的占空比可以改变由变压器320输出到中间节点350的平均电流的电平。在一个实施例中，控制器318可以调整开关316的占空比，以维持对于输入节点302处的线电压的每个半线周期的近似平均电流。

来自中间节点350的电流可以为第二级功率转换器300B供电。在转换器300B中，电流可以流过二极管332，以给电容器334充电。电流i₁ 352可以从中间节点350和从存储在电容器334上的电荷流出。电流i₁ 352继续作为电流i₂ 354，以为LED 342生成输出电压V_LED。通过LED 342的电流还可以流过电感器336。

被耦合到电感器336的开关338可以决定电流如何从电感器336流出。当开关338闭合时，一些电流可以通过开关338从LED 342循环到电容器334。当开关338断开时，所有电流从LED 342，通过电感器336循环到二极管340，并且通过LED 342返回。通过操作开关338，控制器348可以调节到中间节点350的输入电流与通过LED 342的输出电流的比率。在一个实施例中，控制器348可以操作开关338来提供输入输出电流的近似恒定比率。控制器348可以通过监测节点306处的电压和/或节点308处的电流来维持可以大于一的近似恒定比率。控制器348可以生成控制信号V_CTRL,2，用于部分基于节点306处的感测电压和节点308处的电流来操作开关338。例如，控制器348可以在所监测的电压的峰值期间，减小照明负载的功率使用，以允许电容器334充电。在另一示例中，当节点308处的所监测的电流低于阈值电平时，控制器348可以对电容器334充电。

图4是图示了根据本公开的一个实施例的维持近似恒定的平均电流的控制器的操作的曲线图。曲线402图示了通过LED 342和电感器336的电流i₂ 354。曲线404图示了用于操作开关338的控制信号V_CTRL,2。当开关338在时间412处闭合时，在电感器336被充电时电流i₂ 354线性增加。控制器348监测节点308处的电流。当控制器348确定电流i₂ 354达到某个阈值432时，通过检测节点308处的成比例的量的电流，控制器348可以断开开关338。在时间414处，当信号404进入低状态时，开关338断开。结果，当电感器338通过LED 342放电时，电流402减小。对于至少半线周期上的i₁ 352的平均电流可以近似等于电流i₂ 354乘以开关338的占空比d(参见图5中的“d”)。

开关338的操作的定时可以改变，以维持通过LED 342的近似恒定平均电流。可以由开关闭合的时间与开关断开的时间的比率来设置平均电流。在图4中，时间段442是第一时间段，在第一时间段期间，开关338闭合，以及时间段424是第二时间段，在第二时间段期间，开关338断开。时间段422和时间段424的比率可以被定义为开关338的占空比。该比率可以由控制器348调节，当开关338随控制信号V_CTRL,2闭合时，该比率改变。图5中示出了在线电压的整个周期上改变占空比的一个示例。

图5是图示了根据本公开的一个实施例的在线电压源的周期上的基于LED的灯泡的功率转换器的操作的曲线图。曲线502图示了由整流器312输出的整流电压V_RECT。整流电压502跟随输入节点302处的交流电(AC)输入。曲线504示出了从线电压源到灯电路的功率传递。曲线506示出了跨电容器334的电压V_C3。曲线508示出了由控制器348设置的开关338的占空比d。在时间512处，线周期开始并且曲线502的整流电压V_RECT随线电压增加。在线周期的该部分期间，曲线508的占空比可以最大，例如占空比为1。占空比为1允许来自线电压源的最大量的能量被储存在电容器334中。在时间514处，线电压源以及曲线502的整流电压V_RECT因此降低到谷底。在该降低期间以及在谷底中，较少能量可用。因此，控制器348可以减小曲线508中所示的占空比。

在维持平均占空比的同时，占空比可以被控制器348调节。在一个实施例中，占空比可以从0.9到1.0变化，并且具有平均值0.95。通过LED 342的平均电流可以被确定为由变压器320提供的平均电流除以平均占空比。当平均占空比由控制器348固定时，控制器318可以被用于调节通过LED 342的电流。例如，控制器318可以调节开关316的占空比，以调节从第一级300A到第二级300B的功率传递。

参考图3，控制器318和控制器348可以是独立的控制器。因此，例如，控制器348和第二级300B可以被添加到具有第一级300A的功率转换器。因此，第二级300B可以仅通过两个导线连接到变压器320。在一个实施例中，由图3的电路300构成的基于LED的灯泡可以包括二极管332、电感器336、开关338和集成到光引擎板中的控制器348以及LED 342。在另一实施例中，控制器318和控制器348可以集成到单个控制器中。

图3的电路300可以允许构造用于基于LED灯泡的灯电路，在LED 342中，灯电路具有类似于现有技术的两级功率转换器实现的减小的电流纹波，但是具有类似于由现有技术的一级电源转换器实现的降低的成本。具体地，与常规第二级功率转换器相比，电路300的第二级300B可以以更低的成本制造。可以通过从控制器348控制开关338的占空比来减小通过LED 342的电流纹波，以允许电容器334上的更高的电压纹波。在一个实施例中，对于从LED 342生成的理想的光，电流纹波可以降低到低于20％。电容器334上的更高的电压纹波可以允许更好地利用电容器334的能量存储能力，并且因此可以允许在电路300中使用更小的电容器334。能量存储电容器上的电压纹波的近似双倍的增加可以允许电容器的尺寸减小一半。较小的电容器具有降低的成本，并且允许基于LED的灯泡被构造在较小的物理体积中。

增加电压纹波以允许使用较小的电容器在以下示例中图示。如果LED 342在27伏特操作，那么为了操作LED，电容器334必须被维持高于27伏特。存储在电容器中的能量E可以被计算为

其中C是电容器334的电容，并且V是跨电容器334的电压。通过增加V，较大的电压纹波可以增大由电容器334存储的能量。电路300内的较大的能量存储可以允许通过LED342的较低的电流纹波。例如，当跨电容器334允许2伏特的电压纹波时，电容器334中的可用能量是由29伏特下的电容器存储的能量与由27伏特下的电容器存储的能量的差。当电压降低到27伏特以下时，电容器中存储的能量不可用，是因为LED 342在低于27伏特时不操作。因此，在2伏特的纹波下，电容器中可以被LED 342使用的能量是：

其中C是电容器334的电容。当跨电容器334允许4伏特的电压纹波时，电容器中可用的能量是：

其中C是电容器334的电容。在该示例中，对于相同的电容，电容器上2伏特的纹波增加产生电容器334的可用能量存储的近似翻倍。因此，在维持电路300中的能量存储的某个水平的同时，电容器334的电容以及因此的尺寸可以被减小。

此外，尺寸的减小可以利用控制器348实现。例如，控制器348可以在高开关频率和高占空比下操作开关338，以允许减小电感器336的尺寸。减小电感器336的尺寸进一步允许降低电路300的成本以及减小基于LED的灯泡的物理体积。

图6中描述了将大致恒定的电流递送到LED 342的电路300的操作。图6是图示了根据本公开的一个实施例的利用在存储电容器上具有增加的电压纹波的两级功率转换器，为基于LED的灯泡供电的方法的流程图。方法600在框602处开始，在框602处，调节到第一开关级中中间节点的电流，以对于输入线电压的每个半线周期维持近似平均电流。在框604处，可以从中间节点向第二开关级(包括能量存储电容器)递送电流。在框606处，能量存储电容器中的电压纹波可以被调节，以在第二开关级处提供输入输出电流的近似恒定比率。在一个实施例中，控制器可以监测跨能量存储电容器(例如，电容器334)的电压，并且操作开关(例如，开关338)来调节电容器上的纹波。可以向LED提供第二开关级的输出电流。通过调节能量存储电容器上的电压纹波来增加电路300内的能量存储的可用性，通过LED 342的电流纹波可以被减小，并且可以获得来自LED 342的更多的恒定光输出。

用于调节存储电容器上的电压纹波的控制器可以在其他功率转换器配置中实现。例如，第二级可以被修改，以包括在线电压的谷底期间，将一些二极管短路的能力。图7是图示了根据本公开的一个实施例的用于减少通过LED的电流纹波的第二级配置的电路。电路700可以包括由一个线圈耦合到PFC单个级(未示出)的变压器720。变压器720的第二线圈可以耦合到中间节点750和电容器734。控制器748可以被耦合到开关738，开关738被耦合到电感器736。当来自PFC单个级中的线电压源的功率传递高时(例如，在源波形中的峰值期间)，电容器734可以存储能量。当功率传递正在减小或在谷底中时，控制器748可以操作开关738来为电容器734降压，以向电感器736和发光二极管(LED)提供能量。由电容器734提供的能量可以减少通过发光二极管(LED)的电流纹波，并且因此减少来自基于LED的灯泡的光输出中的变化。

图7的控制器748或者图3的控制器348可以执行一种用于控制图7的能量存储电容器734上的、以及图3的电容器334上的、或者链路电容器上的电压纹波的算法。图8是图示了根据本公开的一个实施例的控制能量存储电容器上的电压纹波的方法的流程图。。方法800在框802处开始，在框802处，检测跨链路电容器的电压中的瞬变。在框804处，针对链路电容器，将电压纹波目标设置为可以是最大值的第一值。在框806处，控制器可以在线周期的至少一半期间监测链路电容器电压。在框808处，确定电压纹波是否为零。如果是，方法800可以在框808处等待。当存在电压纹波时，方法800进行到框810。在框810处，可以比较链路电容器最大电压V_LINK,MAX与具有缩放因数a的目标电压V_TGT的结果，其中乘积a*V_TGT是电容器上最大可允许电压的预定阈值，阈值可以被设置为近似等于电容器额定最大电压的值。如果V_LINK,MAX的值小于结果，则在框812处，可以减少链路电容器上的纹波。如果V_LINK,MAX的值不小于结果，则方法800进行到框814。在框814处，比较V_LINK,MAX的值与结果，以确定V_LINK,MAX的值是否大于结果。如果是，则在框816处，链路电容器上的电压纹波增加。如果不是，则方法800回到框808。对于线周期的一半的持续时间，方法800可以继续通过框808、810和814。如果链路电容器的电压达到V_TGT(在向基于LED的灯泡提供电流的调光器的断开连接时间之前，V_TGT大于a*V_TGT)，则输出可以被立刻切断直到断开连接时间。图8的方法800可以允许在半线周期上监测电容器上的最大电压，并且基于所监测的最大电压，增加或者减少电容器上的纹波。该方法可以进一步优化电容器上允许的输出纹波，并且进一步改进LED利用的、电容器中可获得的能量存储的量。

如果在固件和/或软件中实现如上所述的功能(例如，图6和图8中所图示的)，则如上所述的功能可以被存储为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。示例包括利用数据结构编码的非暂时性计算机可读介质和利用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是可由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)或者其他光盘存储设备、磁盘存储设备或者其他磁存储设备、或者可用于存储指令或数据结构形式的期望的程序代码的、并且可由计算机访问的任何其他介质。磁盘和光盘包括光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘。通常的，磁盘以磁性方式再现数据，并且光盘以光学方式再现数据。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。

除了在计算机可读介质上的存储之外，指令和/或数据可以作为包括在通信装置中的传输介质上的信号提供。例如，通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据被配置为使得一个或多个处理器实现权利要求中概述的功能。

尽管详细描述了本公开和某些代表性优点，但是应当理解，在不脱离如所附权利要求中限定的本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种更改、替代、和变化。例如，上述的技术还可以被应用到线性调节器中，其中驱动电流可以等于到LED的输出电流。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、方式、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将从本公开容易地理解，可以使用目前存在的或者以后被开发的、执行基本上相同的功能或实现基本上相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、方式、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在包括其范围内的这样的过程、机器、制造、物质组成、方式、方法或步骤。

Claims

1.一种装置，包括：

线电压输入节点，被配置为接收线电压输入；

被耦合到所述线电压输入节点的整流器；

第一开关级，被耦合到所述整流器并且被配置为调节到中间节点的近似平均电流；

被耦合到所述中间节点的电容器；

第二开关级，被耦合到所述中间节点并且被配置为提供输入电流与输出电流的近似恒定比率；以及

第一控制器，被耦合到所述第一开关级并且被配置为调节所述第一开关级，以维持从所述第一开关级流出的、并且流入到所述中间节点中的近似平均电流，所述平均电流在所述输入线电压的每半个线周期上被平均。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二开关级包括：

被配置与照明负载串联的开关；以及

被耦合到所述开关的第二控制器。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一开关级与所述第二开关级电位隔离。

4.根据权利要求3所述的装置，其中与所述第一开关级相比，所述第二开关级在更高的操作频率下操作。

5.根据权利要求2所述的装置，其中所述照明负载包括一个或多个发光二极管(LED)。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一控制器被配置为将通过所述一个或多个发光二极管(LED)的电流调节为近似等于来自所述第一开关级的所述平均电流与所述第二开关级的所述比率的乘积的值。

7.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器被集成到印刷电路板(PCB)中，并且其中所述第一开关级被集成到第二印刷电路板(PCB)中。

8.根据权利要求2所述的装置，其中所述第二控制器被配置为在所述线电压输入的周期的至少一半的时间段上的近似恒定的平均占空比下操作所述第二开关级。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第二控制器被配置为：

监测跨所述电容器的电压；并且

在所监测的所述电压的峰值期间，减少所述照明负载的功率使用，以允许所述电容器充电。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第二控制器被配置为减小所述开关的占空比，以减少所述照明负载的所述功率使用。

11.根据权利要求8所述的装置，其中所述第二控制器被配置为：

监测通过所述照明负载的电流；并且

当通过所述照明负载的所述电流低于阈值时，对所述电容器充电。

12.根据权利要求2所述的装置，其中所述第二控制器被配置为操作所述开关，以控制所述电容器上的纹波来减少通过所述照明负载的纹波。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第二控制器被配置为操作所述开关，以控制所述电容器上的电压纹波来减少通过所述照明负载的电流纹波。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一控制器被配置为至少部分地基于所述照明负载的调光器设置来维持近似平均电流。

15.一种方法，包括：

调节到灯的第一开关级中的中间节点的电流，以维持针对输入线电压的每个半线周期的近似平均电流；

从所述中间节点向所述灯的第二开关级递送电流；以及

调节所述灯的所述第二开关级的能量存储电容器中的纹波，以提供输入电流与输出电流的近似恒定比率。

16.根据权利要求15所述的方法，其中调节的步骤包括调节所述能量存储电容器中的电压纹波。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述近似恒定比率大于1。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括监测跨所述能量存储电容器的电压。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括减小在所监测的电压的峰值期间的输出电流，以允许所述能量存储电容器充电。

20.根据权利要求19所述的方法，其中从所述中间节点向所述第二开关级递送电流的步骤包括将所述第二开关级与所述第一开关级电位隔离。

21.根据权利要求15所述的方法，其中调节电压纹波的步骤包括调节输出电流，以具有低于所述能量存储电容器上的平均电压的近似20％的电流纹波。

22.根据权利要求15所述的方法，其中调节到所述中间节点的所述电流的步骤包括至少部分地基于针对所述灯的调光器设置来维持近似平均电流。

23.根据权利要求15所述的方法，进一步包括将通过一个或多个发光二极管(LED)的电流调节为近似等于来自所述第一开关级的所述平均电流与所述第二开关级的所述比率的乘积的值。

24.一种装置，包括：

第一印刷电路板(PCB)：

线电压输入节点，被配置为接收线电压输入；

被耦合到所述线电压输入节点的整流器；

第一开关级，被耦合到所述整流器并且被配置为针对所述输入线电压的每半个周期，维持近似平均电流；

被耦合到所述第一开关级的变压器；以及

与所述第一印刷电路板(PCB)电位隔离的第二印刷电路板(PCB)，所述第二印刷电路板(PCB)包括：

照明输出节点，被配置为提供输出电流；

第二开关级，被耦合到所述变压器，以接收来自所述第一印刷电路板(PCB)的输入电流，并且被配置为提供输入电流与输出电流的近似恒定比率；以及

控制器，被耦合到所述第二开关级，并且被配置为在所述线电压输入的周期的至少一半的时间段上的近似恒定的平均占空比下操作所述第二开关级；

其中所述第二印刷电路板(PCB)的所述第二开关级通过两个导线被耦合到所述第一印刷电路板(PCB)的所述第一开关级。

25.根据权利要求24所述的装置，进一步包括被耦合到所述照明输出节点的一个或多个发光二极管(LED)。

26.根据权利要求25所述的装置，其中所述第二印刷电路板(PCB)的所述第二开关级包括能量存储电容器，并且其中所述第二开关级的所述控制器被配置为控制所述能量存储电容器上的纹波来减少所述照明输出节点处的纹波。

27.根据权利要求26所述的装置，其中所述第二开关级的所述控制器被配置为控制所述能量存储电容器上的电压纹波来减少所述照明输出节点处的电流纹波。