相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年10月8日提交的johnmelanson的題目為"ripplereductioninlightemittingdiode(led)-basedlightbulbthroughincreasedrippleonanenergystoragecapacitor"的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?4/509,660的優(yōu)先權(quán)，其整體內(nèi)容通過引用并入本文。

本公開涉及照明電路。更具體地，本公開涉及用于照明電路的供電電路。

背景技術(shù)：

替換白熾燈泡的備選照明設(shè)備在將能量轉(zhuǎn)換為光的方式上不同于白熾燈泡。白熾燈泡包括金屬燈絲。當(dāng)電流被施加到金屬燈絲時(shí)，金屬燈絲發(fā)熱并且發(fā)光，將光輻射到周圍區(qū)域中。常規(guī)白熾燈泡的金屬燈絲通常沒有特定功率要求。即，因?yàn)榻饘贌艚z是無源器件，所以任何電壓和電流都可以被施加到金屬燈絲。盡管電壓與電流需要足以將金屬燈絲加熱到發(fā)光狀態(tài)，但是被遞送到金屬燈絲的能量的任何其他特征不影響白熾燈泡的操作。因此，大多數(shù)住宅和商業(yè)建筑中的常規(guī)線電壓足以用于白熾燈泡的操作。然而，白熾燈泡在將能量轉(zhuǎn)換為光時(shí)不是非常有效，并且因此浪費(fèi)了能量。

具有更好效率的一個(gè)備選的照明設(shè)備是基于發(fā)光二極管的燈泡(led-basedbulb)。燈泡中的led消耗來自線輸入源的能量并通過光電發(fā)射將能量轉(zhuǎn)換為光。然而，led(與金屬燈絲不同)不是無源組件。金屬燈絲對(duì)線電壓源呈現(xiàn)幾乎恒定的電阻并且可以在ac電壓操作，而led是需要具有受控供電電流的dc設(shè)備。受控供電電流通常由放置在led和線電壓源之間的一個(gè)或多個(gè)功率級(jí)供給。功率級(jí)將來自線電壓源的能量轉(zhuǎn)換成用于led的合適的輸入。因?yàn)榘l(fā)射的光與電流成比例，所以功率級(jí)還通過調(diào)節(jié)經(jīng)過led的電流來調(diào)節(jié)從線電壓到led的能量轉(zhuǎn)換。

線電壓源通常是交流電(ac)波形。因?yàn)榫€源處的電壓隨時(shí)間變化，所以可用于基于led的燈泡的能量也隨時(shí)間變化。在不控制基于led的燈泡內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換的情況下，基于led的燈泡的光輸出會(huì)隨時(shí)間以及線電壓源處的變化而波動(dòng)。在圖1中示出了用于控制基于led的燈泡以減小變化的一個(gè)常規(guī)燈電路。

圖1是圖示了常規(guī)兩級(jí)線操作的燈電路的電路示意圖。在電路100中，線電壓輸入節(jié)點(diǎn)102被耦合到整流器110，整流器110將輸入節(jié)點(diǎn)102處的交流電(ac)轉(zhuǎn)換為直流電(dc)，用于輸出到第一級(jí)dc-dc轉(zhuǎn)換器112。第一級(jí)112將峰值功率遞送到電容器114，峰值功率大約是由發(fā)光二極管(led)104消耗的平均功率的兩倍。第二級(jí)dc-dc轉(zhuǎn)換器116消耗存儲(chǔ)在電容器114中的能量并且生成恒定的電流來驅(qū)動(dòng)led104。盡管電路100向led104提供具有小紋波的恒定電流，但是電路100包括兩個(gè)功率轉(zhuǎn)換器，這增加了包括電路100的基于led的燈泡的最終成本。

在圖2中示出了具有用于執(zhí)行功率因數(shù)校正(pfc)的僅單個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的備選燈電路。圖2是圖示了具有單個(gè)級(jí)的另一常規(guī)線操作燈電路的電路示意圖。電路200在節(jié)點(diǎn)102處接收提供給整流器110的線電壓輸入。整流器110的dc輸出被提供給電容器114，電容器114與變壓器212和開關(guān)216并聯(lián)。電容器114是相對(duì)小(例如，10-500毫微法拉)的電容器。變壓器212將來自整流器110的能量遞送到電容器214，并且把電容器214和整流器110隔離。電容器214在整流器110的輸出中的峰值期間存儲(chǔ)能量，并且在整流器110的輸出中的谷底期間將能量釋放到led104。led104具有小的電阻，以提高能量轉(zhuǎn)換為光的效率。因此，為了減少led104處的電流中的紋波，電容器214必須具有大電容。電容器214的物理尺寸與電容成比例增大。因此，當(dāng)電容器214較大時(shí)，電路200制造昂貴并且占據(jù)太多空間。為了降低成本，電容器214通常在尺寸上減小，但是尺寸減小導(dǎo)致通過led104的電流中的更大的紋波，以及因此由led104輸出的光的亮度中的紋波。此外，led104具有最低要求電壓、正向偏置電壓，以維持光的生成。因?yàn)殡娙萜?14充當(dāng)用于維持正向偏置電壓的能量供應(yīng)，因此電容器214必須是相對(duì)大的電容器214。附加地，基于例如led104的非線性度，led104的其他特性對(duì)圖2的設(shè)計(jì)中的電容器214的尺寸有要求。盡管圖2的解決方案解決了輸出光中太多紋波的問題，但是電路100太昂貴，無法在諸如低成本消費(fèi)者燈泡的低成本設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。

這里提到的缺點(diǎn)僅僅是代表性的，僅僅是為了強(qiáng)調(diào)特別是針對(duì)基于led的燈泡需要改進(jìn)的燈電路。這里描述的實(shí)施例解決了某些缺點(diǎn)，但不一定是本文所描述的或本領(lǐng)域已知的每一個(gè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

可以通過使用具有降低的成本的兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換器，通過增加存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波以降低led中的電流紋波來減少來自基于led的燈泡的輸出紋波。通過允許增加電容器上的紋波電壓，電容器的更多的能量存儲(chǔ)勢(shì)能可以用于在led處生成光。例如，led需要的正向偏置電壓將需要的最小存儲(chǔ)電荷放置在電容器上，這顯著地減少了電容器中的可用能量。在該限制的一個(gè)圖示中，當(dāng)需要的正向偏置電壓是27伏特并且電容器被充電到29伏特時(shí)，在電容器中可以獲得的能量是在消耗時(shí)不將電容器降低到低于27伏特的能量。增加電容器上的紋波高于29伏特會(huì)解鎖電容器的更多能量存儲(chǔ)勢(shì)能。因?yàn)榭梢岳秒娙萜鞯母罅康哪芰看鎯?chǔ)勢(shì)能，所以在燈泡的燈電路中可以使用較小的電容器。較小的電容器允許在基于led的燈泡中實(shí)現(xiàn)較小的燈電路和更低成本的燈電路。此外，與常規(guī)的兩級(jí)轉(zhuǎn)換器相比，可以以更低的成本制造第二級(jí)功率轉(zhuǎn)換器?？梢酝ㄟ^控制器獲得電容器上的增加的電壓紋波，控制器被耦合到與led串聯(lián)的開關(guān)?？刂破骺梢哉{(diào)節(jié)開關(guān)的占空比，但是在線輸入電壓的至少半個(gè)周期上保持近似恒定的平均占空比。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，裝置可以包括：被配置為接收線電壓輸入的線電壓輸入節(jié)點(diǎn)；被耦合到線電壓輸入節(jié)點(diǎn)的整流器；第一開關(guān)級(jí)，被耦合到整流器并且被配置為調(diào)節(jié)到中間節(jié)點(diǎn)的電流；被耦合到中間節(jié)點(diǎn)的電容器；第二開關(guān)級(jí)，被耦合到中間節(jié)點(diǎn)并且被配置為提供近似恒定的輸入輸出電流比率；和/或第一控制器，被耦合到第一開關(guān)級(jí)并且被配置為調(diào)節(jié)第一開關(guān)級(jí)以維持從第一開關(guān)級(jí)流出的、以及向中間節(jié)點(diǎn)流入的近似平均電流，平均電流在輸入線電壓的每個(gè)半線周期上被平均。

在某些實(shí)施例中，第二開關(guān)級(jí)可以包括被配置與照明負(fù)載串聯(lián)的開關(guān)；第二開關(guān)級(jí)可以包括被耦合到開關(guān)的第二控制器；照明負(fù)載可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(led)；控制器可以被集成到印刷電路板(pcb)中；第一開關(guān)級(jí)可以被集成到第二印刷電路板(pcb)中；第二控制器可以被配置為在線電壓輸入的至少半個(gè)周期時(shí)間段上的近似恒定的平均占空比下操作第二開關(guān)級(jí)；第二控制器可以被配置為操作開關(guān)來控制電容器上的紋波，以減少通過照明負(fù)載的紋波；第二控制器可以被配置為操作開關(guān)來控制電容器上的電壓紋波，以減少通過照明負(fù)載的電流紋波；第二控制器可以被配置為監(jiān)測(cè)跨電容器的電壓；第二控制器可以被配置為在所監(jiān)測(cè)的電壓峰值期間，降低照明負(fù)載的功率使用，以允許電容器充電；第二控制器可以被配置為減小開關(guān)的占空比，以降低照明負(fù)載的功率使用；第二控制器可以被配置為監(jiān)測(cè)通過照明負(fù)載的電流；第二控制器可以被配置為當(dāng)通過照明負(fù)載的電流低于閾值時(shí)，給電容器充電；第一開關(guān)級(jí)可以與第二開關(guān)級(jí)電位隔離；與第一開關(guān)級(jí)相比，第二開關(guān)級(jí)可以在更高的操作頻率處操作；第一控制器可以被配置為至少部分地基于用于照明負(fù)載的調(diào)光器設(shè)置，維持近似平均電流；和/或第一控制器可以被配置為將通過一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(led)的電流調(diào)節(jié)為近似等于來自第一開關(guān)級(jí)中的平均電流與第二開關(guān)級(jí)的比率的乘積。

根據(jù)另一實(shí)施例，一種方法可以包括：調(diào)節(jié)到燈的第一開關(guān)級(jí)中的中間節(jié)點(diǎn)的電流，以維持對(duì)于輸入線電壓的每個(gè)半線周期的近似平均電流；從中間節(jié)點(diǎn)向燈的第二開關(guān)級(jí)遞送電流；和/或調(diào)節(jié)燈的第二開關(guān)級(jí)的能量存儲(chǔ)電容器中的紋波，以提供近似恒定的輸入輸出電流比率。在某些實(shí)施例中，近似恒定比率可以大于1；和/或經(jīng)調(diào)節(jié)的紋波可以是經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓紋波。

在一些實(shí)施例中，該方法還可以包括：監(jiān)測(cè)跨能量存儲(chǔ)電容器的電壓；在所監(jiān)測(cè)的電壓的峰值期間，減小輸出電流，以允許能量存儲(chǔ)電容充電；從中間節(jié)點(diǎn)向第二開關(guān)級(jí)遞送電流的步驟可以包括將第二開關(guān)級(jí)與第一開關(guān)級(jí)電位隔離；調(diào)節(jié)電壓紋波的步驟可以包括調(diào)節(jié)輸出電流，以具有低于近似20％的電流紋波；將通過一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(led)的電流調(diào)節(jié)上升為近似等于來自第一開關(guān)級(jí)的平均電流與第二開關(guān)級(jí)的比率的乘積的值；和/或調(diào)節(jié)電流的步驟可以包括至少部分地基于用于燈的調(diào)光器設(shè)置，維持近似平均電流。

根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，裝置可以包括第一印刷電路板(pcb)和與第一印刷電路板(pcb)電位隔離的第二印刷電路板(pcb)。第一pcb可以包括：線電壓輸入節(jié)點(diǎn)，被配置為接收線電壓輸入；被耦合到線電壓輸入節(jié)點(diǎn)的整流器；第一開關(guān)級(jí)，被耦合到整流器并且被配置為維持對(duì)于輸入線電壓的每半個(gè)周期的近似平均電流；和/或被耦合到第一開關(guān)級(jí)的變壓器。第二pcb可以包括：照明輸出節(jié)點(diǎn)，被配置為提供輸出電流；第二開關(guān)級(jí)，被耦合到變壓器以接收來自第一印刷電路板(pcb)的輸入電流，并且被配置為提供輸入電流與輸出電流的近似恒定比率；和/或控制器，被耦合到第二開關(guān)級(jí)，并且被配置為在線電壓輸入的至少半個(gè)周期的時(shí)間段上的近似恒定平均占空比下操作第二開關(guān)級(jí)。在一些實(shí)施例中，裝置還可以包括被耦合到照明輸出節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(led)。

在某些實(shí)施例中，第二印刷電路板(pcb)的第二開關(guān)級(jí)可以包括：能量存儲(chǔ)電容器；第二開關(guān)級(jí)的控制器可以被配置為控制能量存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波來減少照明輸出節(jié)點(diǎn)處的電流紋波；和/或第二印刷電路板(pcb)的第二開關(guān)級(jí)可以通過兩個(gè)導(dǎo)線被耦合到第一印刷電板(pcb)的第一開關(guān)級(jí)。

前面已經(jīng)概括了本發(fā)明的實(shí)施例的相當(dāng)廣泛的某些特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以可以更好地理解下面的詳細(xì)描述。下文將描述形成本發(fā)明的權(quán)利要求的主題的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所公開的概念和具體實(shí)施例可以容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于執(zhí)行相同或相似目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這樣的等價(jià)構(gòu)造不脫離如在所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，從以下描述可以更好的理解附加特征。然而，應(yīng)當(dāng)明確地理解，每個(gè)附圖僅為了圖示和描述的目的而提供，并不旨在限制本發(fā)明。

附圖說明

為了更完整地理解所公開的系統(tǒng)和方法，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖的以下描述。

圖1是圖示了常規(guī)兩級(jí)線操作燈電路的電路示意圖。

圖2是圖示了具有單個(gè)級(jí)的另一常規(guī)線操作燈電路的電路示意圖。

圖3是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的在存儲(chǔ)電容器上具有可控電壓紋波的兩級(jí)燈電路的電路示意圖。

圖4是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的維持近似恒定的平均電流的控制器的操作的曲線圖。

圖5是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的在線電壓源的周期上的基于led的燈泡的功率轉(zhuǎn)換器的操作的曲線圖。

圖6是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的利用在存儲(chǔ)能量電容器上具有增加的電壓紋波的兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換器，為基于led的燈泡供電的方法的流程圖。

圖7是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于減少通過led的電流紋波的第二級(jí)配置的電路。

圖8是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的控制能量存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖3是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的在存儲(chǔ)電容器上具有可控電壓紋波的兩級(jí)燈電路的電路示意圖。電路300可以包括被耦合到整流器312的線電壓輸入節(jié)點(diǎn)302。整流器312將來自線電壓vline的交流電(ac)輸入轉(zhuǎn)換為用于第一級(jí)功率轉(zhuǎn)換器300a的直流電(dc)輸出。電容器314可以過濾整流器312的dc輸出，以減小電磁干擾(emi)。變壓器320可以將整流器312的dc輸出耦合到第二級(jí)功率轉(zhuǎn)換器300b。與功率轉(zhuǎn)換器300b相比，功率轉(zhuǎn)換器300a可以在不同的開關(guān)頻率下操作。在一個(gè)實(shí)施例中，300b的開關(guān)頻率高于轉(zhuǎn)換器300a的開關(guān)頻率。

與變壓器320的一個(gè)線圈串聯(lián)的開關(guān)316可以由控制器318操作，以控制到中間節(jié)點(diǎn)350的電流遞送。從控制器318調(diào)整開關(guān)316的占空比可以改變由變壓器320輸出到中間節(jié)點(diǎn)350的平均電流的電平。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器318可以調(diào)整開關(guān)316的占空比，以維持對(duì)于輸入節(jié)點(diǎn)302處的線電壓的每個(gè)半線周期的近似平均電流。

來自中間節(jié)點(diǎn)350的電流可以為第二級(jí)功率轉(zhuǎn)換器300b供電。在轉(zhuǎn)換器300b中，電流可以流過二極管332，以給電容器334充電。電流i1352可以從中間節(jié)點(diǎn)350和從存儲(chǔ)在電容器334上的電荷流出。電流i1352繼續(xù)作為電流i2354，以為led342生成輸出電壓vled。通過led342的電流還可以流過電感器336。

被耦合到電感器336的開關(guān)338可以決定電流如何從電感器336流出。當(dāng)開關(guān)338閉合時(shí)，一些電流可以通過開關(guān)338從led342循環(huán)到電容器334。當(dāng)開關(guān)338斷開時(shí)，所有電流從led342，通過電感器336循環(huán)到二極管340，并且通過led342返回。通過操作開關(guān)338，控制器348可以調(diào)節(jié)到中間節(jié)點(diǎn)350的輸入電流與通過led342的輸出電流的比率。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器348可以操作開關(guān)338來提供輸入輸出電流的近似恒定比率。控制器348可以通過監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)306處的電壓和/或節(jié)點(diǎn)308處的電流來維持可以大于一的近似恒定比率。控制器348可以生成控制信號(hào)vctrl,2，用于部分基于節(jié)點(diǎn)306處的感測(cè)電壓和節(jié)點(diǎn)308處的電流來操作開關(guān)338。例如，控制器348可以在所監(jiān)測(cè)的電壓的峰值期間，減小照明負(fù)載的功率使用，以允許電容器334充電。在另一示例中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)308處的所監(jiān)測(cè)的電流低于閾值電平時(shí)，控制器348可以對(duì)電容器334充電。

圖4是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的維持近似恒定的平均電流的控制器的操作的曲線圖。曲線402圖示了通過led342和電感器336的電流i2354。曲線404圖示了用于操作開關(guān)338的控制信號(hào)vctrl,2。當(dāng)開關(guān)338在時(shí)間412處閉合時(shí)，在電感器336被充電時(shí)電流i2354線性增加?？刂破?48監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)308處的電流。當(dāng)控制器348確定電流i2354達(dá)到某個(gè)閾值432時(shí)，通過檢測(cè)節(jié)點(diǎn)308處的成比例的量的電流，控制器348可以斷開開關(guān)338。在時(shí)間414處，當(dāng)信號(hào)404進(jìn)入低狀態(tài)時(shí)，開關(guān)338斷開。結(jié)果，當(dāng)電感器338通過led342放電時(shí)，電流402減小。對(duì)于至少半線周期上的i1352的平均電流可以近似等于電流i2354乘以開關(guān)338的占空比d(參見圖5中的“d”)。

開關(guān)338的操作的定時(shí)可以改變，以維持通過led342的近似恒定平均電流?？梢杂砷_關(guān)閉合的時(shí)間與開關(guān)斷開的時(shí)間的比率來設(shè)置平均電流。在圖4中，時(shí)間段442是第一時(shí)間段，在第一時(shí)間段期間，開關(guān)338閉合，以及時(shí)間段424是第二時(shí)間段，在第二時(shí)間段期間，開關(guān)338斷開。時(shí)間段422和時(shí)間段424的比率可以被定義為開關(guān)338的占空比。該比率可以由控制器348調(diào)節(jié)，當(dāng)開關(guān)338隨控制信號(hào)vctrl,2閉合時(shí)，該比率改變。圖5中示出了在線電壓的整個(gè)周期上改變占空比的一個(gè)示例。

圖5是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的在線電壓源的周期上的基于led的燈泡的功率轉(zhuǎn)換器的操作的曲線圖。曲線502圖示了由整流器312輸出的整流電壓vrect。整流電壓502跟隨輸入節(jié)點(diǎn)302處的交流電(ac)輸入。曲線504示出了從線電壓源到燈電路的功率傳遞。曲線506示出了跨電容器334的電壓vc3。曲線508示出了由控制器348設(shè)置的開關(guān)338的占空比d。在時(shí)間512處，線周期開始并且曲線502的整流電壓vrect隨線電壓增加。在線周期的該部分期間，曲線508的占空比可以最大，例如占空比為1。占空比為1允許來自線電壓源的最大量的能量被儲(chǔ)存在電容器334中。在時(shí)間514處，線電壓源以及曲線502的整流電壓vrect因此降低到谷底。在該降低期間以及在谷底中，較少能量可用。因此，控制器348可以減小曲線508中所示的占空比。

在維持平均占空比的同時(shí)，占空比可以被控制器348調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，占空比可以從0.9到1.0變化，并且具有平均值0.95。通過led342的平均電流可以被確定為由變壓器320提供的平均電流除以平均占空比。當(dāng)平均占空比由控制器348固定時(shí)，控制器318可以被用于調(diào)節(jié)通過led342的電流。例如，控制器318可以調(diào)節(jié)開關(guān)316的占空比，以調(diào)節(jié)從第一級(jí)300a到第二級(jí)300b的功率傳遞。

參考圖3，控制器318和控制器348可以是獨(dú)立的控制器。因此，例如，控制器348和第二級(jí)300b可以被添加到具有第一級(jí)300a的功率轉(zhuǎn)換器。因此，第二級(jí)300b可以僅通過兩個(gè)導(dǎo)線連接到變壓器320。在一個(gè)實(shí)施例中，由圖3的電路300構(gòu)成的基于led的燈泡可以包括二極管332、電感器336、開關(guān)338和集成到光引擎板中的控制器348以及l(fā)ed342。在另一實(shí)施例中，控制器318和控制器348可以集成到單個(gè)控制器中。

圖3的電路300可以允許構(gòu)造用于基于led燈泡的燈電路，在led342中，燈電路具有類似于現(xiàn)有技術(shù)的兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的減小的電流紋波，但是具有類似于由現(xiàn)有技術(shù)的一級(jí)電源轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的降低的成本。具體地，與常規(guī)第二級(jí)功率轉(zhuǎn)換器相比，電路300的第二級(jí)300b可以以更低的成本制造?？梢酝ㄟ^從控制器348控制開關(guān)338的占空比來減小通過led342的電流紋波，以允許電容器334上的更高的電壓紋波。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于從led342生成的理想的光，電流紋波可以降低到低于20％。電容器334上的更高的電壓紋波可以允許更好地利用電容器334的能量存儲(chǔ)能力，并且因此可以允許在電路300中使用更小的電容器334。能量存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波的近似雙倍的增加可以允許電容器的尺寸減小一半。較小的電容器具有降低的成本，并且允許基于led的燈泡被構(gòu)造在較小的物理體積中。

增加電壓紋波以允許使用較小的電容器在以下示例中圖示。如果led342在27伏特操作，那么為了操作led，電容器334必須被維持高于27伏特。存儲(chǔ)在電容器中的能量e可以被計(jì)算為

其中c是電容器334的電容，并且v是跨電容器334的電壓。通過增加v，較大的電壓紋波可以增大由電容器334存儲(chǔ)的能量。電路300內(nèi)的較大的能量存儲(chǔ)可以允許通過led342的較低的電流紋波。例如，當(dāng)跨電容器334允許2伏特的電壓紋波時(shí)，電容器334中的可用能量是由29伏特下的電容器存儲(chǔ)的能量與由27伏特下的電容器存儲(chǔ)的能量的差。當(dāng)電壓降低到27伏特以下時(shí)，電容器中存儲(chǔ)的能量不可用，是因?yàn)閘ed342在低于27伏特時(shí)不操作。因此，在2伏特的紋波下，電容器中可以被led342使用的能量是：

其中c是電容器334的電容。當(dāng)跨電容器334允許4伏特的電壓紋波時(shí)，電容器中可用的能量是：

其中c是電容器334的電容。在該示例中，對(duì)于相同的電容，電容器上2伏特的紋波增加產(chǎn)生電容器334的可用能量存儲(chǔ)的近似翻倍。因此，在維持電路300中的能量存儲(chǔ)的某個(gè)水平的同時(shí)，電容器334的電容以及因此的尺寸可以被減小。

此外，尺寸的減小可以利用控制器348實(shí)現(xiàn)。例如，控制器348可以在高開關(guān)頻率和高占空比下操作開關(guān)338，以允許減小電感器336的尺寸。減小電感器336的尺寸進(jìn)一步允許降低電路300的成本以及減小基于led的燈泡的物理體積。

圖6中描述了將大致恒定的電流遞送到led342的電路300的操作。圖6是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的利用在存儲(chǔ)電容器上具有增加的電壓紋波的兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換器，為基于led的燈泡供電的方法的流程圖。方法600在框602處開始，在框602處，調(diào)節(jié)到第一開關(guān)級(jí)中中間節(jié)點(diǎn)的電流，以對(duì)于輸入線電壓的每個(gè)半線周期維持近似平均電流。在框604處，可以從中間節(jié)點(diǎn)向第二開關(guān)級(jí)(包括能量存儲(chǔ)電容器)遞送電流。在框606處，能量存儲(chǔ)電容器中的電壓紋波可以被調(diào)節(jié)，以在第二開關(guān)級(jí)處提供輸入輸出電流的近似恒定比率。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以監(jiān)測(cè)跨能量存儲(chǔ)電容器(例如，電容器334)的電壓，并且操作開關(guān)(例如，開關(guān)338)來調(diào)節(jié)電容器上的紋波。可以向led提供第二開關(guān)級(jí)的輸出電流。通過調(diào)節(jié)能量存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波來增加電路300內(nèi)的能量存儲(chǔ)的可用性，通過led342的電流紋波可以被減小，并且可以獲得來自led342的更多的恒定光輸出。

用于調(diào)節(jié)存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波的控制器可以在其他功率轉(zhuǎn)換器配置中實(shí)現(xiàn)。例如，第二級(jí)可以被修改，以包括在線電壓的谷底期間，將一些二極管短路的能力。圖7是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于減少通過led的電流紋波的第二級(jí)配置的電路。電路700可以包括由一個(gè)線圈耦合到pfc單個(gè)級(jí)(未示出)的變壓器720。變壓器720的第二線圈可以耦合到中間節(jié)點(diǎn)750和電容器734?？刂破?48可以被耦合到開關(guān)738，開關(guān)738被耦合到電感器736。當(dāng)來自pfc單個(gè)級(jí)中的線電壓源的功率傳遞高時(shí)(例如，在源波形中的峰值期間)，電容器734可以存儲(chǔ)能量。當(dāng)功率傳遞正在減小或在谷底中時(shí)，控制器748可以操作開關(guān)738來為電容器734降壓，以向電感器736和發(fā)光二極管(led)提供能量。由電容器734提供的能量可以減少通過發(fā)光二極管(led)的電流紋波，并且因此減少來自基于led的燈泡的光輸出中的變化。

圖7的控制器748或者圖3的控制器348可以執(zhí)行一種用于控制圖7的能量存儲(chǔ)電容器734上的、以及圖3的電容器334上的、或者鏈路電容器上的電壓紋波的算法。圖8是圖示了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的控制能量存儲(chǔ)電容器上的電壓紋波的方法的流程圖。。方法800在框802處開始，在框802處，檢測(cè)跨鏈路電容器的電壓中的瞬變。在框804處，針對(duì)鏈路電容器，將電壓紋波目標(biāo)設(shè)置為可以是最大值的第一值。在框806處，控制器可以在線周期的至少一半期間監(jiān)測(cè)鏈路電容器電壓。在框808處，確定電壓紋波是否為零。如果是，方法800可以在框808處等待。當(dāng)存在電壓紋波時(shí)，方法800進(jìn)行到框810。在框810處，可以比較鏈路電容器最大電壓vlink,max與具有縮放因數(shù)a的目標(biāo)電壓vtgt的結(jié)果，其中乘積a*vtgt是電容器上最大可允許電壓的預(yù)定閾值，閾值可以被設(shè)置為近似等于電容器額定最大電壓的值。如果vlink,max的值小于結(jié)果，則在框812處，可以減少鏈路電容器上的紋波。如果vlink,max的值不小于結(jié)果，則方法800進(jìn)行到框814。在框814處，比較vlink,max的值與結(jié)果，以確定vlink,max的值是否大于結(jié)果。如果是，則在框816處，鏈路電容器上的電壓紋波增加。如果不是，則方法800回到框808。對(duì)于線周期的一半的持續(xù)時(shí)間，方法800可以繼續(xù)通過框808、810和814。如果鏈路電容器的電壓達(dá)到vtgt(在向基于led的燈泡提供電流的調(diào)光器的斷開連接時(shí)間之前，vtgt大于a*vtgt)，則輸出可以被立刻切斷直到斷開連接時(shí)間。圖8的方法800可以允許在半線周期上監(jiān)測(cè)電容器上的最大電壓，并且基于所監(jiān)測(cè)的最大電壓，增加或者減少電容器上的紋波。該方法可以進(jìn)一步優(yōu)化電容器上允許的輸出紋波，并且進(jìn)一步改進(jìn)led利用的、電容器中可獲得的能量存儲(chǔ)的量。

如果在固件和/或軟件中實(shí)現(xiàn)如上所述的功能(例如，圖6和圖8中所圖示的)，則如上所述的功能可以被存儲(chǔ)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的一個(gè)或多個(gè)指令或代碼。示例包括利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和利用計(jì)算機(jī)程序編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括物理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是可由計(jì)算機(jī)訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限制，這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(eeprom)、光盤只讀存儲(chǔ)器(cd-rom)或者其他光盤存儲(chǔ)設(shè)備、磁盤存儲(chǔ)設(shè)備或者其他磁存儲(chǔ)設(shè)備、或者可用于存儲(chǔ)指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的期望的程序代碼的、并且可由計(jì)算機(jī)訪問的任何其他介質(zhì)。磁盤和光盤包括光盤(cd)、激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字通用光盤(dvd)、軟盤和藍(lán)光光盤。通常的，磁盤以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，并且光盤以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)當(dāng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。

除了在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的存儲(chǔ)之外，指令和/或數(shù)據(jù)可以作為包括在通信裝置中的傳輸介質(zhì)上的信號(hào)提供。例如，通信裝置可以包括具有指示指令和數(shù)據(jù)的信號(hào)的收發(fā)器。指令和數(shù)據(jù)被配置為使得一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中概述的功能。

盡管詳細(xì)描述了本公開和某些代表性優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離如所附權(quán)利要求中限定的本公開的精神和范圍的情況下，可以做出各種更改、替代、和變化。例如，上述的技術(shù)還可以被應(yīng)用到線性調(diào)節(jié)器中，其中驅(qū)動(dòng)電流可以等于到led的輸出電流。此外，本申請(qǐng)的范圍不旨在限于說明書中描述的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、方式、方法和步驟的特定實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從本公開容易地理解，可以使用目前存在的或者以后被開發(fā)的、執(zhí)行基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同的結(jié)果的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、方式、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求旨在包括其范圍內(nèi)的這樣的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、方式、方法或步驟。