用于调光器电路中减少的功率消耗的可变电阻器件的制作方法

用于调光器电路中减少的功率消耗的可变电阻器件的制作方法
【专利摘要】可变电阻器件可以在调光器兼容电路中用于减小调光器兼容电路的集成电路中的功率消耗。例如，集成电路可以包括耦合至在集成电路外部的电阻器的开关。集成电路可以操作开关，以在外部的电阻器之间转换并且选择减少开关的漏极电压处的电压的电压降。减小的漏极电压减小开关中的功率消耗，并且代之在外部电阻器中消耗功率。
【专利说明】
用于调光器电路中减少的功率消耗的可变电阻器件
技术领域
[0001] 本公开涉及照明电路。更具体地，本公开涉及调光器兼容性。
【背景技术】
[0002] 电子系统利用调光器修改递送到负载的输出功率。例如，在照明系统中，调光器向 照明系统提供输入信号，并且负载包括一个或多个光源，诸如一个或多个发光二极管(LED) 或者一个或多个荧光光源。调光器还可以用于修改递送到其它类型的负载(诸如一个或多 个马达或者一个或多个便携式电源）的功率。输入信号表示使得照明系统调整递送到灯的 功率的调光水平，并且因此，取决于调光水平，增大或减小灯的亮度。存在很多不同类型的 调光器。通常，调光器使用其指示期望调光水平的数字或者模拟编码调光信号。
[0003] 通常，调光器被构造有用于交流电的三极管（"TRIAO器件，以调制交流电（"AC"） 供应电压的每个周期的相位角。TRIAC与功率连接串联放置，从而当在"接通"状态时充当低 阻抗串联器件，并且当在"断开"状态时充当开路。即，TRIAC在某个时间期间切断AC波形。如 果切断出现在周期开始时，调光器称为"前沿"（LE)。如果切断出现在周期结束时，调光器称 为"后沿"（TE)调光器。
[0004] 图1是图示了常规前沿(LE)调光器系统的各种波形的图。Vline电压线图示在经过 调光器和整流器部件后供应到电路的实时电压。如上所描述的，在前沿系统中，电压的每个 周期的开始被切断。附加地，图1示出了在器件内的各种电流，包括调光器电流I dl_r。
[0005] 当负载不汲取电流时，当线电压减小时，整流器与电路中存在的电容一同维持在 线输出处的几乎恒定的电压。然而，数字控制转换器要求关于线电压过零的信息以使它们 的操作与线频率同步。转换器通常只在线周期的一部分期间汲取电流以馈送负载，诸如当 调光器接通时。如果诸如"探测"电流之类的附加电流被施加从而内部电容放电，则整流的 线电压的形状可以恢复，并且整合器输出跟随输入电压。并且当调光器断开时，为保证可重 复的点火角度，有必要对调光器定时网络放电。这通过以下操作执行：向线电压给出低阻抗 路径。
[0006] 这一附加电流以及其它电流通过受控制的器件(诸如电流模式数字至模拟转换器 (DAC))从AC线电压汲取。这一器件中消耗的功率与穿过它的电流和电压成比例。例如，如图 1示出，在线电压V line3的前沿(LE)开始处，调光器电流在时间A和时间B之间达到峰值。这一 电流Idl_^通常在受控制的器件内作为功率被消耗。如果DAC是集成电路的一部分，功率可 能过多，除非电压减少到可接受的水平。一个解决方案是使用其提供电压降的外部分立有 源器件(FET)，但是FET是昂贵的器件，并且当被构建来应对消耗电流所要求的额定功率时， 可能用掉大量的部件空间。
[0007] 这里提到的缺点仅是代表性的，并且被简单地包括以强调存在针对改进集成电路 的需要，特别地针对照明设备的需要。这里描述的实施例解决某些缺点，但是不必是这里描 述的或本领域已知的每一个缺点。

【发明内容】

[0008] 在某些实施例中，可变电阻器件可以用于减少在调光器兼容电路中用作电流吸收 器的有源器件中的功率消耗。例如，可变电阻器件可以包括可配置负载器件中的两个或多 个离散电阻器。通过使用位于集成电路（1C)中的开关在离散电阻器之间转换，可以得到可 变电阻。离散电阻器可以与用于控制可变电阻的对应开关并联或串联布置。控制器可以生 成用于每一个开关的栅极信号，以基于电路中的状况将可变电阻器件从一个状态切换到另 一个状态。特别地，开关可以是场效应晶体管(FET)，并且可变电阻器件可以被控制来维持 FET漏极处的低电压或者最小电压，从而FET作为电流吸收器操作在饱和区。离散电阻器的 使用可以允许通过可配置负载器件的电阻器的在FET外的功率消耗。在一个实施例中，FET 于是可以集成到控制器芯片上，以减少调光器兼容电路的成本。
[0009] 根据一个实施例，装置可以包括:输入节点；可变电阻器件，其耦合到输入节点，并 且至少包括第一电阻器和第二电阻器，其中可变电阻器件配置为消耗来自输入节点的功 率；以及耦合到可变电阻器件的集成电路。集成电路可以包括:漏极电压节点；耦合到第一 电阻器并且耦合到漏极电压节点的第一开关；以及耦合到第二电阻器并且耦合到漏极电压 节点的第二开关。集成电路可以被配置为，至少部分地基于近似地维持漏极电压节点处的 期望电压，分别使用第一开关和第二开关，在第一电阻器和第二电阻器之间转换。
[0010] 集成电路还可以：被配置为选择第一电阻器和第二电阻器中的至少一个，以维持 在漏极电压节点的最小电压，以操作第一开关和第二开关中的选择的一个开关作为电流 源;被配置为操作第一开关以启用第一电阻器以及操作第二开关以启用第二电阻器;被配 置为测量第一电阻器和第二电阻器;被配置为至少部分地基于第一电阻器和第二电阻器的 测量电阻，选择第一电阻器和第二电阻器中的至少一个，以近似地维持在漏极电压节点的 期望电压;被配置为针对具有第一电阻器的值的第一电阻来配置可变电阻器件;被配置为 针对具有第一电阻器的值和第二电阻器的值之和的值的第二电阻来配置可变电阻器件;被 配置为针对具有第一电阻器的值的第一电阻来配置可变电阻器件;被配置为针对具有第二 电阻器的值的第二电阻来配置可变电阻器件;被配置为监测漏极电压节点处的电压和参考 电流中的至少一个;和/或被配置为至少部分地基于漏极电压节点处的电压和参考电流中 的至少一个，选择第一电阻器和第二电阻器中的至少一个，以维持用于电流吸收器的在漏 极电压节点的期望电压。
[0011] 装置还可以包括:场效应晶体管(FET);多个电阻器；串联親合的电阻器;并联親合 的电阻器;耦合到交流电(AC)电源并且配置为产生调光电压输出的调光器;和/或耦合到调 光器并且配置为基于调光电压输出来产生整流输出电压的整流器。
[0012] 根据另一个实施例，方法可以包括:从电源接收输入电压;通过可变电阻器件将输 入电压减小至输出电压;和/或通过操作可变电阻器件内的多个开关以在至少第一电阻器 和第二电阻器之间转换，调整可变电阻器件的电阻，以通过可变电阻器件消耗功率，近似地 维持在输出供应电压处的期望电压。
[0013] 方法还可以包括：当接合第二电阻器时，接合可变电阻器件的第一电阻器;在接合 第一电阻器后，等待重叠时间段;在等待重叠时间段后，解除第二电阻器;在解除第二电阻 器后，等待防反跳(debounce)时段;测量第一电阻器和第二电阻器的电阻;至少部分地基于 测量的第一电阻器和第二电阻器的电阻，选择可变电阻器模块的第一电阻器和第二电阻器 中的至少一个;至少部分地基于输出电压、输入电压以及参考电流中的至少一个，针对可变 电阻器件的电阻来选择第一电阻器;基于输出电压的当前需求和期望电压，预测漏极电压； 选择第一电阻器和第二电阻器中的至少一个以近似地维持期望电压;在集成在调光器控制 集成电路(1C)中的晶体管和在调光器控制1C外部的可变电阻器件之间分配功率消耗，以减 少调光器控制1C内的功率消耗；当耦合到调光器控制1C的调光器断开时，操作可变电阻器 件作为固定值的低阻抗负载;和/或当调光器接通时，操作可变电阻器件作为可编程电流吸 收器。
[0014] 根据又一个实施例，装置可以包括:输入节点，其配置为接收调光AC电压;输出节 点，其配置为向至少一个发光二极管(LED)提供输出电压;耦合到输入节点和输出节点的可 变电阻器件;和/或包括电流吸收器并且耦合到可变电阻器件的集成电路。
[0015] 装置可以包括在可变电阻器件中的不同电阻的至少两个电阻器，其中电阻器可以 在控制器的外部。
[0016] 为了以下详细的描述可以更好地理解，前述内容已经相当概括地概述了本发明的 实施例的某些特征和技术优点。形成本发明权利要求的主题的附加特性和优点将在下文中 描述。本领域普通技术人员应当理解的是，公开的概念和具体的实施例可以容易地利用为 用于修改或设计其它结构以实现相同或相似的目的的基础。本领域普通技术人员还应当意 识到的是，这样的等同构造不脱离如在所附权利要求中陈述的本发明的精神和范围。当结 合附图考虑时，附加的特征将从以下的描述中更好地理解。然而，要清楚理解的是，提供每 张附图仅为了图示和描述的目的，并且不是旨在限制本发明。
【附图说明】
[0017] 为了更完整理解公开的系统和方法，现在参照连同附图一起考虑的以下描述。
[0018] 图1是图示了常规的前沿(LE)调光器系统的各种波形的图。
[0019] 图2是图示了根据本公开的一个实施例的可变负载器件的框图。
[0020] 图3是图示了根据本公开的一个实施例的用于产生时间可变电阻的电流源阵列的 框图。
[0021] 图4是图示了根据本公开的一个实施例的具有控制反馈的电流源的电路。
[0022] 图5A是图示了根据本公开的一个实施例的具有三个电流源的可变电阻电流吸收 器的电路。
[0023]图5B是图示了根据本公开的另一个实施例的具有三个电流源的可变电阻电流吸 收器的电路。
[0024] 图6是图示了根据本公开的一个实施例的用于控制调光器兼容电路中的可变电阻 器件的电路的框图。
[0025] 图7是图示了根据本公开的一个实施例的通过可变电阻器件提供输出电压的方法 的流程图。
[0026] 图8A-C是图示了根据本公开的一个实施例的用于使用防反跳和重叠在可变电阻 器件中的电阻之间转变的方法的流程图。
[0027] 图9是图示了根据本公开的一个实施例的用于在可变电阻器件的不同电阻状态之 间转变的方法的流程图。
[0028]图10是图示了根据本公开的一个实施例的使用参考电流追踪来控制可变电阻器 件的方法的流程图。
[0029]图11是根据本公开的一个实施例的控制信号和漏极电压的波形的图。
[0030] 图12是图示了根据本公开的一个实施例的具有可变电阻器件的调光器系统的框 图。
【具体实施方式】
[0031] 产生随着电流和线电压变化的电压降的可变电阻器件可以维持电流吸收器两端 的电压，该电压在足够低的值保持恒定以复制电流源。这可以减少或者最小化在电流吸收 器中的功率消耗以允许电流吸收器集成在控制器中。代之，功率消耗可以出现在可配置的 负载器件中，可配置负载器件可以在控制器的外部，并且包括两个或多个电阻器。
[0032] 图2是图示根据本公开的一个实施例的可变电阻器件的框图。器件200可以包括电 流吸收器202、可变电阻204、以及电压源206V X。电流吸收器202、电阻204、以及源206之间的 关系可以通过Vd,Mn = Vx(t)-R*i(t)给出，其中Vx(t)是针对电压源206的时间变化线电压，i (t)是针对电流吸收器202的时间变化电流，以及Vd,min是电流吸收器202两端的期望电压。因 此，针对可变电阻204的期望电压可以通过
[0033]
[0034]其中R(t)是针对可变电阻204的值以得到电流吸收器202两端的期望Vd,min。在一个 实施例中，电流吸收器202可以用N型M0SFET实施，从而电流吸收器202两端的电压是在 M0SFET的漏极的电压。
[0035]图2的时间变化电阻204可以使用随时间接通和断开的恒定电阻器的离散集来实 施。电阻器集的值可以选择为使得在电流吸收器202中消耗的平均功率被减少或最小化。这 可以允许诸如M0SFET之类的有源器件集成到控制器集成电路（1C)中，同时针对功率消耗使 用不昂贵的外部器件，诸如电阻器。例如，电阻器可以位于耦合到1C的可配置负载器件中。 这可以减小制造电路的成本。尽管可以在下面描述电阻器的某些离散集，在可变电阻204中 可以使用任何数目的离散电阻器。随着在可变电阻204中离散电阻器的数目增加，复制连续 可变电阻的精度得以改进。离散电阻器中提供大于或等于期望漏极电压Vd, min的最低漏极电 压的电阻器可以接入，从而一直使用最大可行负载电阻器。
[0036]图2的系统200可以在用于调光器兼容的照明电路中采用。例如，系统200可以被视 为低阻抗负载(诸如可变电阻204)和数字控制的电流吸收器(诸如电流吸收器202)的组合。 用于操作可变电阻204和电流吸收器202的控制信号可以同步于调光器的操作。当调光器是 断开的时，系统200可以表现为具有固定值的低阻抗负载。当调光器是接通的时，系统200可 以表现为可编程的电流吸收器。
[0037]系统200可以实施为如图3所示设置的一个或多个电阻器以及一个或多个电流源 的配置。图3是图示根据本公开的一个实施例的用于产生时间可变电阻的电流源阵列的框 图。电流源3〇2&、3〇215、."、3〇211产生电流丨（〇 = 13+10~+1〃，其中13是通过源3〇2&的电流， 并且同样地对于lb至In。在一个实施例中，单个电流源302a、302b、-^30211可以在任何时间 活跃。在一些实施例中，诸如在从一个源切换到另一个源期间，多个电流源302a、302b、…、 302η可以活跃。在切换期间重叠电流源可以确保总电流仍然等于期望值。例如，下面描述的 反馈回路可以控制电流源之间的切换和重叠。
[0038] 通过用于接通或断开与电阻306a、306b、，"、306n相对应的开关304a、304b、…、 304η的控制信号，可以调整系统300的可变电阻。针对系统300可能的可变电阻的示例在表1 中示出，其中Rh是从线到活跃源k的漏极的总电阻的值。开关控制信号P1、P2、"_、PP^^S 于例如电流、线电压、以及电阻器值来确定。
[0039]
[0041] 表 1
[0042] 源中的一个源的实施方式在图4中示出。图4是图示根据本公开的一个实施例的具 有控制反馈的电流源的电路。器件400吸收的电流i流经具有电阻Rs的感测电阻器402。感测 电阻器402两端的电压降可以等于Rs*I。该电压降可以在比较器406与参考值I ref*Rs比较， 其中Iref=i(t)为通过晶体管404的期望电流。该参考值可以是用电压模式数字至模拟转换 器(DAC)从期望电流的数字表示生成的模拟量。如果i>i ref，比较器406输出可以是零，否则 是供应电压Vdd。如果比较器406输出最初是高的，晶体管404的栅极电容将充电，从而导致增 加的电流i。当达到参考值时，比较器406将会关断，从而减小在晶体管404的栅极电压。接 着，栅极电压将在产生期望电流所要求的稳定状态值周围振荡。
[0043]在一个实施例中，晶体管404可以是场效应晶体管(FET)。通过将栅极电压保持在 足够高的值，FET可以操作在线性区。这可以通过定义高于晶体管404可以吸收的实际电流 的参考电流来实现，这保持比较器406输出高。吸收的电流可以由低的线电压限制，但是当 线电压增加为足够维持期望电流时，比较器406将输出低信号，并且晶体管404的栅极电压 将下降到稳定状态水平。因此，器件400可以执行图3中示出的电流源302和电阻元件306的 功能。该操作可以在调光器断开至调光器接通的切换期间使用。
[0044]在具有图4的电流吸收器配置的图3的可变电阻器件的一个【具体实施方式】中，如图 5A所示，可以有三个源。图5A是图示根据本公开的一个实施例的具有三个电流源的可变电 阻电流吸收器的电路500。控制信号P1可以控制开关502在比较器506的输出C和地之间选 择，以产生针对晶体管512a的栅极信号G1。相似的开关可以耦合到晶体管512b和512c以将 比较器506的输出耦合至晶体管512b和512c的栅极。单个控制信号P1可以控制针对晶体管 512a、512b和512c中的每个晶体管的开关，或者可以使用分离的控制信号P1、P2和P3。如上 面参照图4描述的，比较器506可以将电流i与参考值比较。
[0045] 电路500的可变电阻可以通过控制信号G1、G2和G3进行控制，以产生心、1?1+1? 2或1?1+ R2+R3中的一个电阻，以控制在Vdrain节点处的电压。例如，如果？1 = 1，？2 = 0，？3 = 0，并且61 =C以及通过R1和Ml闭合回路，则晶体管512a的漏极电压可以在Vdrain可获得，因为没有R2和 R3两端的电压降。相似地，如果？1 = 0，？2 = 1，？3 = 0，并且62 =(：以及通过1?1+1?2和晶体管 512b闭合回路，则M2的漏极电压可以在Vdrain可获得，因为没有R3两端的电压降。在Vdrain的 电压可以是当前活跃器件的漏极电压。
[0046] 控制信号G1、G2和G3可以从开关算法生成以确定何时电路500应当改变电阻。在一 个实施例中，控制信号G1、G2和G3可以调整以将选择的器件(诸如晶体管512a、512b和512c 中的任一个)保持在饱和区，从而通过维持期望Vdrain，晶体管充当电流源。然而，在一些实施 例中，如上述，晶体管512a、Ml还可以在调光器断开的时间期间进行选择，并且有意地使操 作在线性区。
[0047]晶体管512a、512b和512c中的激活晶体管的栅极电压可以在稳定状态值周围振 荡，并且该振荡可以具有某个振幅和频率。这一振荡可以在通过活跃晶体管的电流中创建 纹波，这可以在漏极电压Vdrain中产生纹波。即使在纹波AVd存在时，通过满足
[0048] Viine-IrefRh> Δ vd+ Δ vgs = vth，晶体管可以保持在饱和区，
[0049] 其中Vline是AC线电压，Iref是用于比较器506的参考电流，Rh是针对电路400选择的 电阻，以及AVd是纹波。阈值电压Vth可以取决于负载电阻、器件特性、回路参数、以及其它因 素。因此，阈值电压可以定义为在生成控制信号P、G1、G2、G3等的控制器(未示出）中的可编 不王里〇
[0050] 生成控制信号还可以考虑其它参数，包括:防反跳时间，在防反跳时间期间禁止开 关事件来避免当在线电压上有噪音时的抖动；滞后；和/或控制信号之间的重叠。晶体管 512a、512b和512c的激活之间的重叠可以通过控制器实施，以允许在前一个源继续传导的 同时，对栅极电容充电到足以产生期望电流的值。
[0051] 图5A的电路500的配置图示了具有串联耦合离散电阻器的调光器兼容电路的实施 例。离散电阻器还可以耦合在其它配置中，诸如图5B中图示的并联配置。图5B是图示了根据 本公开的另一个实施例的具有三个电流源的可变电阻电流吸收器的电路550。电路550与图 5A的电路500相似。然而，电阻器514a、514b以及514c并联耦合在线电压Vi ine和漏极电压 Vdrainl、Vdrain2以<S_Vdrain3^2_|i〇 〇
[0052] 诸如？112、？3、61、62和63之类的各种控制信号可以从控制器集成电路（1〇生成。 图6是图示根据本公开的一个实施例的用于控制调光器兼容电路中的可变电阻器件的电路 的框图。控制器600可以包括开关的第一块602,其用于开关信号以启用或禁用耦合到信号 P1、P2和P3的开关。第一块602可以接收作为输入的线电压Vi ine、参考电流Iref、以及诸如Rh2 和Rh3之类的电阻测量。控制器600还可以包括电路的第二块604,其用于通过线电压Vline、漏 极电压Vdrain以及参考电流Iref的输入，测量在可变电阻器件中可获得的电阻。控制器600可 以执行算法(诸如下面参照图7、8、9和10公开的那些算法）以控制可变电阻器件(诸如图2、 3、4、5A和5B中图示的那些可变电阻器件）。
[0053]图7是图示了根据本公开的一个实施例的通过可变电阻器件提供输出电压的方法 的流程图。方法700在接收输入电压的情况下在块700开始，并且在块704通过可变电阻器件 将输入电压减小到输出电压。在块706,可以调整可变电阻器件，以维持在输出电压的期望 电压。期望输出电压可以在漏极节点Vdr_产生，以通过可变电阻器件吸收电流。
[0054]图8A-C是图示了根据本公开的一个实施例的用于使用防反跳和重叠在可变电阻 器件中的电阻之间转变的方法的流程图。示出了针对该器件的几个可能状态，包括让晶体 管512a传导的状态802P1、用于从P1转变到P2的状态804P12、让晶体管512b传导的状态 806P2,用于从P2转变到P3的状态808P23、让晶体管512c传导的状态810P3、用于从P3转变到 P2的状态812P32、用于从P2转变到P1的状态814P21、用于从P3转变到P1的状态816P31、以及 用于从P1转变到P3的状态818。方法800可以采用防反跳计数器DBC以及重叠计数器0VL，以 辅助电阻配置之间的转变。
[0055]例如，方法800可以在将DBC计数器设置到默认防反跳值Ndbc的情况下在块822开 始。器件可以接着在块802进入P1状态。在进入P1状态后，在块824确定防反跳计数器是否等 于零。如果不是，则方法800继续进行到块826以递减防反跳计数器，并且方法800回到块802 和块824来检查防反跳计数器DBC。当防反跳计数器DBC已经递减到零时，方法800继续进行 到块828。防反跳计数器DBC用于限制从可变电阻器件的一个配置改变到另一个配置的速 率。即，在进入状态802后，在另一个状态前有延迟时段，诸如可以进入状态804和状态818。 延迟时段可以与默认防反跳值N db。成比例。
[0056] 在通过继续进行经过块824、826以及802而已经度过防反跳延迟时段后，在块828 确定用于进入状态810P3的边限(margin)是否可接受。在一个实施例中，如果满足针对与测 试的状态对应的电阻Rh的以下方程式之一，边限可以是可接受的。
[0057] Vline-IrefRh> Δ Vd+ Δ Vgs = Vth；
[0058] Viine-IrefRh>Vth+h，对于状态804或状态808，其中h是滞后值；
[0059] 或者
[0060] Viine-IrefRh>Vth-h，对于状态 812 或状态 814。
[0061] 在块828的边限确定被执行以识别提供操作的足以允许电流吸收器保持在饱和模 式的边限的更大或者最大的电阻。
[0062] 电阻Rh的值可以预编程到控制器中，该控制器用于生成用于在模式之间转变的控 制信号。在一个实施例中，因为电阻可以受到因加热而产生的容差和改变，电阻Rh在所有情 况下的最高可能值可以被预编程以保证漏极电压将具有足够的值。备选地，电阻Rh可以在 器件操作期间测量。
[0063]如果在块828处确定边限是足够的，在块832处方法800可以开始将器件转变到状 态810P3。如果边限不足以用于转变到状态810P3,则方法800可以继续进行到块830以确定 针对状态806P2的边限是否是足够的。如果用于状态806P2中的操作的边限是足够的，则控 制器可以开始在块842将器件转变到状态806P2。如果边限不足以用于转变到状态806P2,则 方法800可以保持在状态802P1，并且继续在块828和830重新估计边限。
[0064]当边限足以用于转变到状态810P3时，方法800继续进行到块832。在块832,重叠计 数器Ν〇ν1设置到默认重叠值，并且激活控制信号P3以启用晶体管512c。方法800继续进行到 状态818P13,状态818P13用于转变到状态810P3。在转变状态818P13,晶体管512a和晶体管 512c两者都可以传导定义的重叠时段，以允许在禁用晶体管512a前对晶体管512c的栅极电 容充电。重叠延迟时段可以通过块834和块836实施。在块834,确定重叠计数器OVL是否等于 零。如果不是，重叠计数器OVL递减，并且方法800重复通过块818和834。当在块834重叠计数 器OVL达到零时，方法800继续至块838以将控制信号P1设置到0以禁用晶体管512a，并且接 着至块840以将防反跳计数器DBC设置到默认防反跳值Ndb。。与针对转变到状态810P3描述的 过程相似的过程可以用于转变到状态806P2。
[0065]广义的转变过程在图9中图示。图9是图示了根据本公开的一个实施例的用于在可 变电阻器件的不同电阻状态之间转变的方法的流程图。方法900在块902开始，其中设置控 制信号Py=1，其中Y对应于用于可变电阻器件的下一个电阻状态的晶体管，并且重叠计数 器0VL设置至默认重叠值。在块902后，方法900进入状态904Ρχ Υ，其中X对应于用于可变电阻 器件的当前电阻状态的晶体管。在块906,确定重叠计数器0VL是否已经达到零。如果不是， 重叠计数器0VL在块908递减，并且方法900回到块906。如果是，则方法900继续进行到块910 以设置控制信号Px = 〇,以停止通过对应于当前电阻状态的晶体管的传导。在块912,防反跳 计数器DBC设置到默认防反跳值Ndb。。在块912后，可变电阻器件处于状态914P Y。
[0066] 返回参照图8A-C，在进入状态810P3后，在块842和844进入防反跳延迟时段，在这 之后控制器在块846确定用于保持在状态810P3的足够边限是否存在。如果是的，则控制器 继续环形通过块810和846。如果该边限不足够，则在块848确定用于进入状态806P2的足够 边限是否存在。如果是的，则方法800继续进行到块850以转变到状态812P32。在块850,控制 器设置控制信号P2 = l以启用晶体管512b，并且将重叠定时器0VL设置至默认重叠值Ν〇ν1。如 果在块848边限不是足够的，则方法800继续进行到块852以转变到状态816Ρ31。在块852,控 制器设置控制信号Pl = l以启用晶体管512a，并且将重叠定时器0VL设置至默认重叠值Nqv1。 状态816P31以及状态812P32可以开始与参照图9描述的相似的转变过程。
[0067]根据一个实施例，在确定是否转变到另一个状态前，电阻测量可以在某些状态中 执行。例如，针对状态806P2中的操作，方法800可以包括电阻测量。针对在其期间电流已经 流动了延长时间段的状态(诸如在调光器的探测周期期间），电阻测量可以定时。探测周期 是如下周期，在其期间可以维持通过调光器的近似恒定的电流流动，以暴露线电压V line，并 且确定用于同步内部定时电路的线电压过零。探测周期可以近似地每N = 25个半线周期出 现，或者一般地，尽可能地少出现以节约功率。
[0068] 参照图8B，在进入状态806P2后，防反跳延迟时段在块854和856中实施。在块858， 确定探测周期是否出现。如果不是，则在块860确定针对状态810P3的足够边限是否存在。如 果是这样，则通过转变到状态808P23,操作切换到状态810P3。如果在块860有针对状态 810P3的不足够的边限，则在块862确定是否有针对状态806P2中的操作的足够边限。如果是 这样，则方法800返回到块806。如果不是，则方法800继续进行以转变至状态808P32。
[0069] 如果在块858确定探测周期出现，则在块864确定是否测量Rh2的电阻（对应于状态 806P2的电阻）。如果不是，方法800继续到块860。如果测量将被测量，则控制器尽可能长时 间保持在状态806P2,从而仅检查在块862针对状态806P2的边限是否是足够的。例如，R h2的 测量可以被发起，并且在块866确定测量是否完成。如果不是，则方法800继续进行至块862、 块858,并且返回至块866。如果在当前探测周期期间R h2的测量完成，通过从块866继续进行 到块860,正常的操作再继续。如果在探测周期期间测量没有完成，则测量可以在下一个探 测周期中再继续。
[0070] 对方法800可以进行附加的修改。例如，如果在防反跳延迟时段期间最高的电阻器 接通并且电流经历正阶跃，则漏极电压V drain可以崩溃并且引起电流i错误。方法800可以修 改以追踪当前以及下一个参考电流值。图10是图示了根据本公开的一个实施例的使用参考 电流追踪来控制可变电阻器件的方法的流程图。尽管图10的方法是参照状态810P3示出的， 图10的方法可以应用到任何状态中的操作。
[0071] 在操作在状态810P3的情况下方法1000开始。在块1002确定电流阶跃是否大于特 定阈值。如果是这样，控制器开始切换到最低电阻模式(状态802P1)。方法1000可以继续进 行到块1004,以启用晶体管512a并且将重叠值0VL设置至诸如1之类的低值。接着，执行转变 状态816P31以完成到状态802P1的转变。
[0072]图8A-C的算法的操作的示例在图11的波形中示出。图11是根据本公开的一个实施 例的控制信号的波形图。波形1104G1、波形1106G2以及波形1108G3分别对应于应用到晶体 管512a、512b以及512c的栅极的控制信号。漏极电压1102Vd对应于在具有近似90度的传导 角度的LE调光器中的探测周期。因为线电压V line不能够保持参考电流，波形1104G1可以在 等于高比较器输出（例如12V)的高电平开始。随着线电压V line增大，电流达到参考电平，并 且G1固定至DC值以产生参考电流。在时间1112ti，控制器从状态P1转变到P2，并且接着，在 时间1114，从状态P2转变到P3。当在时间1116t 3电流去向近似零时，退出状态P3。在时间 1118t4,电流有阶跃，从而使得控制器恢复回至状态P1，其后发起到状态P3的直接转变。在 时间1120t 5，漏极电压1102接近更低的阈值并且控制器从状态P3切换到状态P2。在时间 1122U，再一次达到阈值并且控制器从状态P2切换到状态P1。当线电压接近零时，晶体管 512a可以不能保持期望电流，所以比较器606输出保持高的并且G1跟随，从而使得晶体管 512a充当电阻器。
[0073] 上述的控制器和可变电阻负载器件可以集成到调光器电路中以提供(诸如与照明 设备的）调光器兼容。图12是图示了根据本公开的一个实施例的具有可变电阻器件的调光 器系统的框图。系统1200可以包括具有可变电阻器件1208a和控制集成电路(IC)1208b的调 光器兼容电路1208。控制IC 1208b可以包括例如图5的晶体管512a、512b以及512c。可变电 阻器件1208a可以包括图5的电阻器514a、514b以及514c。在某些实施例中，晶体管512a、 512b以及512c可以在控制IC 1208b的外部。调光器兼容电路1208可以耦合具有调光器1204 和整流器1206的输入级与输出级1210,输出级1210可以包括发光二极管(LED)。系统1200可 以从AC市电线1202接收输入。
[0074] 如果在固件和/或软件中实施，上述功能(诸如参照图7、8、9和10描述的)可以作为 一个或多个指令或者代码储存在计算机可读介质上。示例包括编码有数据结构的非瞬态计 算机可读介质以及编码有计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机 存储介质。存储介质可以是计算机可以访问的任何可获得的介质。通过示例而非限制的方 式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、R0M、EEPR0M、CD-R0M或者其他光盘存储、磁盘存储 或者其它磁存储设备、或者可以用来储存指令或者数据结构形式的期望程序代码并且计算 机可以访问的任何其它介质。盘和碟包括紧缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用碟(DVD)、软 盘以及蓝光碟。通常地，盘磁学地再生数据，并且碟光学地再生数据。上述的组合应当还包 括在计算机可读介质的范围内。
[0075]除计算机可读介质上的存储之外，指令和/或数据可以作为信号提供在包括在通 信装置中的传输介质上。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 令和数据配置为使得一个或者多个处理器实施在权利要求中概述的功能。
[0076]尽管已经详细描述了本公开和某些代表性优点，应当理解的是在不脱离如所附权 利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，在本文中可以进行各种改变、替换以及变更。 此外，本发明的范围不是旨在被限制于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、 方法以及步骤的具体实施例。如本领域普通技术人员将容易地从本公开理解的，可以利用 与本文中描述的对应实施例执行基本上相同的功能或达到基本上相同的结果的当前现有 或者后来开发的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在其 范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。
【主权项】
1. 一种装置，包括： 输入节点； 可变电阻器件，其耦合到所述输入节点，并且至少包括第一电阻器和第二电阻器，其中 所述可变电阻器件配置为消耗来自所述输入节点的功率;以及 集成电路，其耦合到所述可变电阻器件，所述集成电路包括： 漏极电压节点； 第一开关，其耦合到所述第一电阻器并且耦合到所述漏极电压节点；以及 第二开关，其耦合到所述第二电阻器并且耦合到所述漏极电压节点， 其中至少部分地基于近似地维持在所述漏极电压节点的期望电压，所述集成电路配置 为分别使用所述第一开关和所述第二开关在所述第一电阻器和所述第二电阻器之间转换。2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述集成电路还配置为选择所述第一电阻器和所 述第二电阻器中的至少一个，以维持在所述漏极电压节点的最小电压，以操作所述第一开 关和所述第二开关中的选择的一个开关作为电流源。3. 根据权利要求2所述的装置，其中所述集成电路配置为操作所述第一开关以启用所 述第一电阻器，以及操作所述第二开关以启用所述第二电阻器。4. 根据权利要求2所述的装置，其中所述第一开关和所述第二开关各包括场效应晶体 管（FET)。5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述集成电路配置为： 测量所述第一电阻器和所述第二电阻器，以及 至少部分地基于所述第一电阻器和所述第二电阻器的测量电阻，选择所述第一电阻器 和所述第二电阻器中的至少一个以近似地维持在所述漏极电压节点的期望电压。6. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电阻器和所述第二电阻器串联耦合，以及 其中所述集成电路配置为： 针对具有所述第一电阻器的值的第一电阻，配置所述可变电阻器件；以及 针对具有所述第一电阻器的值和所述第二电阻器的值之和的值的第二电阻，配置所述 可变电阻器件。7. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电阻器和所述第二电阻器并联耦合，以及 其中所述集成电路配置为： 针对具有所述第一电阻器的值的第一电阻，配置所述可变电阻器件，以及 针对具有所述第二电阻器的值的第二电阻，配置所述可变电阻器件。8. 根据权利要求1所述的装置，还包括： 调光器，其耦合到交流电(AC)电源并且配置为产生调光电压输出；以及 整流器，其耦合到所述调光器并且配置为基于所述调光电压输出来产生整流输出电 压， 其中所述调光电压输出耦合到所述输入节点， 其中当所述调光器断开时，所述可变电阻器件配置为充当固定值的低阻抗负载，以及 其中当所述调光器接通时，所述可变电阻器件配置为充当可编程的电流吸收器。9. 根据权利要求1所述的装置，还包括多个电阻器，其中所述集成电路被配置为选择所 述多个电阻器中的至少一个，以维持在所述漏极电压节点的期望电压。10. 根据权利要求1所述的装置，其中所述集成电路还配置为： 监测所述漏极电压节点处的电压和参考电流中的至少一个；以及 至少部分地基于漏极电压节点处的电压和所述参考电流中的至少一个，选择所述第一 电阻器和所述第二电阻器中的至少一个，以维持用于电流吸收器的在漏极电压节点的期望 电压。11. 一种方法，包括： 从电源接收输入电压； 通过可变电阻器件将所述输入电压减小至输出电压； 通过操作所述可变电阻器件内的多个开关以至少在第一电阻器和第二电阻器之间转 换，调整所述可变电阻器件的电阻，以通过所述可变电阻器件消耗功率，近似地维持在输出 供应电压处的期望电压。12. 根据权利要求11所述的方法，其中调整所述可变电阻器件的电阻的步骤包括： 在第二电阻器接合的同时，接合所述可变电阻器件的第一电阻器； 在接合所述第一电阻器后，等待重叠时间段； 在等待所述重叠时间段后，解除所述第二电阻器；以及 在解除所述第二电阻器后，等待防反跳时段。13. 根据权利要求11所述的方法，还包括： 测量所述第一电阻器和所述第二电阻器的电阻；以及 至少部分地基于所述第一电阻器和所述第二电阻器的测量电阻，选择可变电阻器模块 的所述第一电阻器和所述第二电阻器中的至少一个。14. 根据权利要求13所述的方法，还包括至少部分地基于输出电压、输入电压、以及参 考电流中的至少一个，针对所述可变电阻器件的电阻选择所述第一电阻器。15. 根据权利要求14所述的方法，其中选择所述第一电阻器的步骤包括： 基于所述输出电压的当前需求和所述期望电压，预测漏极电压；以及 选择所述第一电阻器和所述第二电阻器中的至少一个以近似地维持所述期望电压。16. 根据权利要求11所述的方法，其中所述期望电压包括用于维持晶体管作为电流源 操作的最小漏极电压。17. 根据权利要求11所述的方法，其中调整所述可变电阻器件的步骤包括在集成在调 光器控制集成电路（1C)中的晶体管和在所述调光器控制1C外部的所述可变电阻器件之间 分配功率消耗，以减少所述调光器控制1C内的功率消耗。18. 根据权利要求17所述的方法，还包括： 当耦合到所述调光器控制1C的调光器断开时，操作所述可变电阻器件作为固定值的低 阻抗负载;以及 当所述调光器接通时，操作所述可变电阻器件作为可编程的电流吸收器。19. 一种装置，包括： 输入节点，其配置为接收调光交流点(AC)电压； 输出节点，其配置为向至少一个发光二极管(LED)提供输出电压； 可变电阻器件，其耦合到所述输入节点和所述输出节点；以及集成电路，其包括电流吸 收器并且耦合到所述可变电阻器件，所述集成电路配置为： 当耦合到调光器控制1C的调光器断开时，操作所述可变电阻器件作为固定值的低阻抗 负载;以及 当所述调光器接通时，操作所述可变电阻器件作为可编程的电流吸收器。20. 根据权利要求19所述的装置，其中所述可变电阻器件包括不同电阻的至少两个电 阻器。21. 根据权利要求20所述的装置，其中控制器集成在集成电路（1C)中，并且所述至少两 个电阻器在所述集成电路的外部。
【文档编号】H05B37/02GK105993206SQ201480064228
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年10月29日
【发明人】A·R·林兹, S·阿加瓦尔, K·王
【申请人】飞利浦照明控股有限公司