375圖示了來自在具有功率因數(shù)校正(PFC)的電源中的整流橋的輸 出電流的波形。曲線376示出了在回路電流低于保持電流時(shí)泄放電路回路所提供的補(bǔ)償電 流。補(bǔ)償電流的持續(xù)時(shí)間被示出為t2。從圖3A和圖3B可W看出t2< 11。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 電源包括使輸出電流能夠與輸入電壓同相位的有源功率因數(shù)校正(APFC，active power factor correction)。此處示出了功率因數(shù)校正不僅提高了電源的效率，還降低了補(bǔ)償電 流和補(bǔ)償電流流動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，從而降低了泄放電路中的功耗。
[0085] 如W上結(jié)合圖3A和圖3B所描述的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于降低用于LED(發(fā)光 二極管）照明系統(tǒng)的開關(guān)式電源（SMPS，switched mode power supply)中的泄放電流消耗 的方法。SMPS包括用于通過TRIAC(用于交變電流的Ξ極管）調(diào)光器禪接至AC輸入電壓的整 流電流。TRIAC調(diào)光器的特征在于保持電流，W及具有第一輸出端子和第二輸出端子的整流 電路。整流電路被配置成向用于向Lm)負(fù)載供給電力的電感器提供經(jīng)整流的DC輸入電壓。如 圖3C的流程圖所示，用于降低泄放電流消耗的方法380包括:在步驟382處提供用于禪接至 用于控制電感器中的電流流動(dòng)的電力開關(guān)的控制器?？刂破鞅慌渲贸筛鶕?jù)經(jīng)整流的DC輸入 電壓來向Lm)負(fù)載提供受控的輸出電流。在步驟384處，方法還提供了泄放電路，該泄放電路 禪接至整流電路并且被配置成將流過整流電路的電流至少維持于TRIAC的保持電流的幅 度。在一些實(shí)施例中，泄放電路被配置成在流過整流電路的電流下降至TRIAC的保持電流W 下時(shí)提供補(bǔ)償電流。此外，在步驟386處，該方法還包括將控制器配置成控制電感器中的電 流脈沖，使得由電流脈沖的峰值點(diǎn)所形成的包絡(luò)波形與AC輸入電壓同相位，從而減小由泄 放電路中的補(bǔ)償電流引起的電流消耗。
[0086] 在W上方法的一些實(shí)施例中，電感器是具有反激式配置的變壓器的初級(jí)繞組。在 方法的一些可選實(shí)施例中，電感器是變壓器的繞組，并且如W圖1中的非隔離配置中所示， 電感器通過二極管和電容器連接至Lm)負(fù)載。W上結(jié)合圖1至圖3B描述了控制器和泄放電路 的其他細(xì)節(jié)。下面結(jié)合圖4A至圖14來描述功率因數(shù)校正（PFC，power factor correction) 功能的其他細(xì)節(jié)。
[0087] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，LED照明系統(tǒng)可W被配置成與恒定的平均電流一起工作并 且實(shí)現(xiàn)良好的功率因數(shù)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可W在不需要改變控制器部件或用于供給 電壓選擇的附加電路的參數(shù)的情況下在給定的電力輸出額定值下在寬范圍輸入AC電壓范 圍內(nèi)工作。
[0088] 在驅(qū)動(dòng)Lm)照明系統(tǒng)諸如照明或背光燈應(yīng)用中所使用的那些Lm)照明系統(tǒng)時(shí)，期望 電源向L邸提供恒定的電流W維持穩(wěn)定的亮度。由于視覺暫留效應(yīng)，人眼通常無法檢測(cè)到在 短于一毫秒的時(shí)間段中的亮度改變。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，恒定的亮度可W由被配置 成W10毫秒或10毫秒W上的時(shí)間尺度提供基本恒定的平均輸出電流的電源來維持。在一些 實(shí)施例中，輸出電流不具有頻率高于1 OOHz的諧波分量。在使用運(yùn)樣的電源的Lm)驅(qū)動(dòng)器應(yīng) 用中，LED裝置的亮度可W表現(xiàn)為恒定，而無人眼可檢測(cè)到的亮度變化。在小于10毫秒的時(shí) 間尺度中，平均輸出電流可W隨時(shí)間變化。變化的電流的幅度的特征在于與經(jīng)整流的輸入 AC電壓同相位的包絡(luò)波形。
[0089] 在其中輸入AC電源的特征在于局部正弦波形的應(yīng)用中，（例如，當(dāng)相位角的一部分 被可調(diào)節(jié)的調(diào)光器1C切斷時(shí)），某些實(shí)施例的控制電路在正弦波形缺失的相位區(qū)域期間停 止能量傳遞。因此，平均輸出電流是根據(jù)缺失的正弦區(qū)域與完整的正弦波形之比來調(diào)節(jié)的， 從而使控制電路能夠與常規(guī)的可調(diào)節(jié)的娃調(diào)光器裝置一起使用W控制Lm)的亮度。下面結(jié) 合圖4A、圖4B、圖5A和圖5B使用具有PFM(脈沖頻率調(diào)制)反激式變換器的SMP作為示例來描 述在具有調(diào)光器的系統(tǒng)中用于提供高功率因數(shù)的電源系統(tǒng)的操作。應(yīng)當(dāng)理解的是，下面描 述的功率因數(shù)校正功能(PFC)功能和實(shí)現(xiàn)可W應(yīng)用于非隔離的系統(tǒng)，例如圖1所示的并且結(jié) 合圖2、圖3A和圖3B在上面所描述的系統(tǒng)100。
[0090] 圖4A是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SMPS中的初級(jí)電流和次級(jí)電流的波形的示圖。 在該實(shí)施例中，反激式變換器具有變壓器，該變壓器具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組。電力開關(guān)禪 接至初級(jí)繞組并且輸出由次級(jí)繞組提供。在圖4A中，下圖示出了僅在電力開關(guān)導(dǎo)通時(shí)流動(dòng) 的初級(jí)電流(Ip)脈沖201W及初級(jí)電流Ip的峰值電流的包絡(luò)203。圖4A中的上圖圖示了次級(jí) 電流的波形。流過整流二級(jí)管115的瞬時(shí)次級(jí)電流211被示出為Is(211)。短持續(xù)時(shí)間平均電 流Ιο?被示出為213。長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間平均電流215被示出為Ιο。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，"短持 續(xù)時(shí)間平均電流"是指在短于10毫秒的時(shí)段內(nèi)被平均的電流，W及"長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間平均電流" 是指在等于或長(zhǎng)于10毫秒的時(shí)段內(nèi)被平均的電流。可W看出，短持續(xù)時(shí)間平均次級(jí)電流脈 沖213與初級(jí)電流脈沖203的包絡(luò)基本上同相位。此外，長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間平均次級(jí)電流215基本上 恒定。
[0091] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于控制開關(guān)式電源的方法包括選擇合適的次級(jí)電流Is (211 )，使得平均次級(jí)電流的包絡(luò)波形接近上述Ιο 1 (213)的形狀。在一種實(shí)施例中，給定LED 的亮度，可W確定驅(qū)動(dòng)L邸所需的平均輸出電流10(215)。然后，可W基于系統(tǒng)功率因數(shù)要求 和所測(cè)量的AC輸入電壓相位角來推導(dǎo)短持續(xù)時(shí)間（低于10毫秒)平均輸出電流1〇1(213)。在 一個(gè)示例中，Ιο?的期望波形，短持續(xù)時(shí)間平均次級(jí)電流可W被表示成（l/2)*3i*I〇*|sin(化 ft) I，其中f是基于50化至60化的商業(yè)AC電源的經(jīng)整流的AC電源電壓的頻率，例如100至 120Hz?；诖渭?jí)電流Is的曲線和與系統(tǒng)部件諸如變壓器相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，可W如下所述來確 定初級(jí)電流Ip的形狀。
[0092] 圖4B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SMPS中的初級(jí)電流和次級(jí)電流的通斷時(shí)間。此 處，電力開關(guān)的通斷時(shí)間基于所需次級(jí)電流并且電力開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的持續(xù)時(shí)間基于峰值初 級(jí)電流的包絡(luò)。如圖3的上圖所示，次級(jí)側(cè)導(dǎo)通時(shí)間Tons與切斷時(shí)間Toff之比Tons/Toff由 電源控制器維持于恒定值K。令次級(jí)電流Ips(t)的峰值點(diǎn)的包絡(luò)波形通過等式(1)來描述，
[0093] Ips(t) = (l+l/K)*(l/2)*3i*I〇*|sin(化ft) I (1)
[0094] 然后，次級(jí)電流的短持續(xù)時(shí)間（小于10毫秒)平均可W通過等式(2)來描述，
[0095] I〇l = (l/2)*Io*3i*|sin(化ft) I (2)
[0096] 在長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間尺度下，平均系統(tǒng)輸出電流被示出為等式(3)，
[0097]
[0098] 為了滿足等式（1)，初級(jí)電流Ipp(t)的峰值點(diǎn)需要被包括在通過等式(4)描述的包 絡(luò)波形中，
[0099] Ipp(t) = (Ns/化)*(l+l/K)*(l/2)*JT*I〇*|sin(化ft) I (4)
[0100] 其中Ns和化分別是變壓器的次級(jí)線圈和初級(jí)線圈的線圈應(yīng)數(shù)。因而，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例，通過控制如圖（4)所規(guī)定的初級(jí)側(cè)峰值電流Ipp(t)，電源可W被配置成W良好的 功率因數(shù)向負(fù)載諸如LED串提供恒定的平均驅(qū)動(dòng)電流。
[0101] 令Va(t)表示經(jīng)整流的輸入AC電壓的幅度，則經(jīng)整流的輸入電壓可W被表示成如 下：
[0102] Vin(t)=化（t)* I sin(2時(shí)t) I (5)
[0103] 初級(jí)傳導(dǎo)的接通時(shí)間可W根據(jù)等式(5)和上述目標(biāo)初級(jí)峰值電流Ipp (t)來確定， ￥;[]1(1:)=1^口*1口口（1:)/1'〇噸，其中1^口是初級(jí)繞組的電感。由于初級(jí)電流的接通時(shí)間被確定成 提供期望的次級(jí)輸出電流，所WAC源電壓Vs的峰值不影響SMI^的輸出。因此，同一控制器可 W與不同的AC源例如110V或220V-起使用。
[0104] 在不具有調(diào)光器裝置的系統(tǒng)中，在無調(diào)光器的情況下，等式(5)中的化是獨(dú)立于時(shí) 間的恒定值。在具有調(diào)光器裝置的系統(tǒng)中，Va(t)在相位角的某一范圍中可W為零。在具有 調(diào)光器的應(yīng)用中，Va(t)在某一相位范圍期間為零?？刂破骺蒞使開關(guān)關(guān)斷W防止在化(t) 為零時(shí)進(jìn)行傳導(dǎo)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，不論是否存在調(diào)光器，峰值初級(jí)電流ipp(t)的包絡(luò) 與Vin(t)成比例。在不具有調(diào)光器的情況下，Vin(t)是完整的經(jīng)整流的正弦曲線并且Ipp (t)的包絡(luò)是完整的經(jīng)整流的正弦曲線。在具有調(diào)光器的情況下，Vin(t)是不完整的經(jīng)整流 的正弦曲線并且Ipp(t)的包絡(luò)也是具有相同的調(diào)光相位角的不完整的經(jīng)整流的正弦曲線。 因而，在一些實(shí)施例中，可W實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)功率因數(shù)并且同時(shí)使輸出的平均電壓能夠由 調(diào)光器來控制。
[0105] 圖5A和圖5B是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與調(diào)光器電路一起操作的SMPS中的初 級(jí)電流和次級(jí)電流的通斷時(shí)間的波形圖。如圖5A和圖5B所示，Vin是經(jīng)整流的輸入電壓，Vp 是初級(jí)電流W及Vs是次級(jí)電流。經(jīng)整流的正弦曲線Vin的某些相位角被調(diào)光器裝置切斷。在 圖5A中，輸入的AC輸入電壓在AC周期的后部中被調(diào)光器切斷。在圖5B中，輸入的AC輸入電壓 在AC周期的前部中被調(diào)光器切斷?？蒞看出在兩種情況下，初級(jí)電流脈沖和次級(jí)電流脈沖 的包絡(luò)與AC輸入電壓同相位。
[0106] 圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電源控制器600的一部分的簡(jiǎn)化框圖。在一些實(shí) 施例中，控制器600可W被用作圖1中的電源100中的控制器126。在一些實(shí)施例中，控制器 600是具有六個(gè)端子的單片機(jī)控制器：
[0107] -與圖1中的PD對(duì)應(yīng)的整流輸入電壓感測(cè)端子(VS);
[0108] -次級(jí)側(cè)反饋端子(FB);
[0109] -初級(jí)側(cè)電流感測(cè)端子(CS); W及
[0110] -用于驅(qū)動(dòng)電力開關(guān)的輸出端子(OUT)。
[0111] -電源端子(VCC)--在圖6中未示出