控制方法、控制器及LED驱动装置与流程
本申请涉及电子电路领域，特别是涉及一种控制方法、控制器及led驱动装置。
背景技术：
led灯因其能耗低、体积小、耐用性高等优点在照明行业及其他用作指示灯的领域广泛应用。在led灯的一种应用中，led灯需调节亮暗，led灯驱动装置中控制器在调暗时，易出现“调光死区”，即控制器无法基于所接收的调光控制信号有效调节流经led灯中的电流。当控制器调亮时，易出现“闪频”，即控制器所接收的调光控制信号的频率过低，过低的调光控制信号作用到led灯上降低了led灯的闪烁频率，这引起人眼的不适感。
以上述调光为示例而推及至其他需要更灵敏地调节负载变化，需要改进相应的控制器。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种控制方法、控制器及led驱动装置，用于解决现有技术中负载变化的控制无法满足用户需要的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种控制方法，包括：获取用于调整负载的工作状态的脉冲宽度调制信号；基于预设的占空比阈值，将所述脉冲宽度调制信号转换为用于调整流经负载的电流峰值的第一控制信号，以及用于控制输入源向所述负载进行能量传输的时长的第二控制信号；基于所述第一控制信号和第二控制信号调整负载的工作状态。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述将脉冲宽度调制信号转换为用于调整流经led灯串的电流峰值的第一控制信号，以及用于控制输入源向所述负载进行能量传输的时长的第二控制信号的步骤包括：确定所获取的脉冲宽度调制信号的占空比；在所述占空比大于等于所述占空比阈值时，基于所述占空比输出第一控制信号，并输出固定的第二控制信号，以及在所述占空比小于所述占空比阈值时，基于所述占空比输出第二控制信号，以及输出固定的第一控制信号。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述将脉冲宽度调制信号转换为用于调整流经负载的电流峰值的第一控制信号，以及用于控制输入源向所述负载进行能量传输的时长的第二控制信号的步骤包括：产生对应所述脉冲宽度调制信号的占空比的调节信号；在不低于预设电压下限范围内输出随所述调节信号变化的所述第一控制信号；基于一预设的参考信号的电压与所述调节信号的比较结果输出所述第二控制信号；其中，所述参考信号的电压峰值与调节信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述负载为led灯串；所述调整负载的工作状态为调整led灯串的亮度。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述基于第一控制信号和第二控制信号调整led灯串的亮度的步骤包括：基于所述第一控制信号和第二控制信号调整控制一开关器件；其中，所述开关器件位于所述输入源向所述led灯串进行能量传输的电路上。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述方法还包括接收用于导通所述开关器件的第三控制信号的步骤；所述基于第一控制信号和第二控制信号调整led灯串的亮度的步骤包括：基于所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的逻辑关系输出用于控制所述开关器件的开关控制信号。
本申请第二方面提供一种控制器，基于预设的占空比阈值，将所接收的脉冲宽度调制信号转换为用于调整流经负载的电流峰值的第一控制信号，以及用于控制输入源向所述负载进行能量传输的时长的第二控制信号，并基于所述第一控制信号和第二控制信号调整负载的工作状态。
在所述第二方面的某些实施方式中，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于所述占空比阈值期间，所述第二控制信号随所述脉冲宽度调制信号的占空比变化而变化；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于所述占空比阈值期间，所述第一控制信号随所述脉冲宽度调制信号的占空比变化而变化。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器包括：滤波单元，用于对所接收的脉冲宽度调制信号进行滤波处理以得到一调节信号；第一信号产生单元，与所述滤波单元相连，用于在不低于预设电压下限范围内输出随所述调节信号变化的所述第一控制信号；第二信号产生单元，与所述滤波单元相连，用于基于一预设的参考信号的电压与所述调节信号的比较结果输出所述第二控制信号；所述参考信号的电压峰值与调节信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述滤波单元包括：乘法电路模块，用于将脉冲宽度调制信号和一参考电压进行乘法处理；滤波电路模块，与所述乘法电路模块的输出端相连，用于对所述乘法电路模块所输出的电信号进行滤波以得到所述调节信号。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述第一信号产生单元包括：缓冲电路模块，与所述滤波单元输出端相连，用于产生跟随所述调节信号变化的第一控制信号；钳位电路模块，与所述缓冲电路模块的输出端相连，用于限制所述第一控制信号的电压下限。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器包括：时钟信号产生单元，用于产生时钟信号；计算单元，与所述时钟信号产生单元的输出端相连，确定所接收的脉冲宽度调制信号的第一占空比，以及将所述第一占空比经所述占空比阈值权重配置得到第二占空比；第一信号产生单元，与所述计算单元的输出端相连；第二信号产生单元，与所述计算单元的输出端相连；在所述第一占空比大于等于所述占空比阈值时，所述第一信号产生单元基于所述第一占空比输出第一控制信号，并所述第二信号产生单元输出固定的第二控制信号；以及在所述第一占空比小所述占空比阈值时，所述第二信号产生单元基于所述第二占空比输出第二控制信号，并所述第一信号产生单元输出固定的第一控制信号。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述计算单元包括：计数模块，用于分别计数脉冲宽度调制信号有效时长和周期时长内时钟信号的数量；除法模块，与所述计数模块相连，用于基于两个时钟信号的数量和所述占空比阈值计算所述第一占空比和第二占空比。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述第一信号产生单元包括：数字信号产生电路模块，与所述计算单元相连，用于将所接收的第一占空比转换为n位数字信号；其中，n为常数；数模转换电路模块，与所述数字信号产生电路模块的输出端相连，将所接收的n位数字信号转换成对应的第一控制信号。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述第二信号产生单元包括：脉冲信号产生电路模块，与所述计算单元相连，用于产生具有所述第二占空比的第二控制信号。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述负载为led灯串；所述调整负载的工作状态为调整led灯串的亮度。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器包括控制单元，用于基于所述第一控制信号和第二控制信号调整控制一开关器件；其中，所述开关器件位于所述输入源向所述负载进行能量传输的电路上。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制单元包含：逻辑电路模块，用于基于所述第一控制信号和第二控制信号的逻辑关系输出一开关控制信号；其中，所述开关控制信号用于控制位于所述输入源向所述负载进行能量传输的电路上的开关器件；驱动电路模块，与所述逻辑电路模块相连，用于将所接收的开关控制信号转换为驱动信号，并输出至所述开关器件上。
在所述第二方面的某些实施方式中，还包括退磁检测单元，用于检测所述开关器件所属的功率转换单元的退磁操作，并基于检测结果输出用于导通所述开关器件的第三控制信号；所述逻辑电路模块还基于所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的逻辑关系输出用于控制所述开关器件的开关控制信号。
本申请第三方面提供一种控制芯片，包括：控制器。
本申请第四方面提供一种led驱动装置，包括：整流单元，用于将交流电整流并输出；包含开关器件的功率转换单元，用于基于受控能量的变化向led灯串供电；以及控制器。
如上所述，本申请的控制方法、控制器及led驱动装置，具有以下有益效果：在脉冲宽度调制信号的占空比小于占空比阈值期间，调光深度明显提高。另外，由于第二控制信号在脉冲宽度调制信号的占空比大于占空比阈值期间始终处于全有效状态，故而闪频现象消失。
附图说明
图1显示为已知的一些控制器所输出的控制信号pwm与驱动电路所产生的开关控制信号gate的信号时序关系示意图。
图2显示为本申请控制器所产生的第一控制信号和第二控制信号变化波形图。
图3显示为本申请的控制器在一种实施方式中的结构示意图。
图4显示为本申请的控制器在一具体示例中的电路结构图。
图5显示为本申请的控制器中控制单元在一实施方式中的电路结构示意图。
图6显示为本申请中包含图5所示控制单元的控制器在一实施方式中的电路结构示意图。
图7显示为本申请的控制器在又一实施方式中的结构示意图。
图8显示为本申请的控制器在又一实施方式中的电路结构示意图。
图9显示为本申请中包含图5所示控制单元的控制器在又一实施方式中的电路结构示意图。
图10显示为本申请的包含控制器的控制芯片封装结构示意图。
图11显示为本申请的led驱动装置的结构示意图。
图12显示为本申请的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一预设阈值可以被称作第二预设阈值，并且类似地，第二预设阈值可以被称作第一预设阈值，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一预设阈值和预设阈值均是在描述一个阈值，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个预设阈值。相似的情况还包括第一音量与第二音量。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
在已知的一些led灯串的调光控制器的电路结构中，采用了调整控制信号占空比的方式调整led灯串的亮度。例如，请参阅图1，其显示为已知的一些控制器所输出的控制信号脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，简称“pwm”)信号与驱动电路所产生的开关控制信号gate的信号时序关系示意图；其中用两个pwm信号的波形图表示具有不同占空比的pwm信号，该两个pwm信号不会同时输出至控制器，这里仅用于示意性说明led灯串在有效时长至t1的pwm信号控制下相比于在有效时长至t2的pwm信号控制下电流变化，通常，pwm信号的有效时长越长，对应的led灯串的亮度越亮。驱动电路所产生的开关控制信号gate用于控制驱动电路中一开关器件，所述开关器件用于控制功率转换单元电感的励磁和退磁操作，所述功率转换单元中的电感用于通过电感励磁和退磁操作向led灯串提供供电。由图可见，控制器输出的控制信号pwm的频率低于开关控制信号gate的频率。pwm信号的占空比从t1位置调至t2位置时，由于开关器件处于断开状态，功率转换单元中的电感处于退磁状态，电感电流(等于负载电流)il从电流峰值ipk下降不受开关器件影响，故将pwm信号的占空比从t1调节到t2位置的操作对电感电流的变化是无效的，通常称为“调光死区”，在“调光死区”中，led灯串的亮度不随pwm占空比的改变而改变，所以led灯串的调光深度也无法达到很深(例如，调光深度无法达到10％以下)。另外，据研究，当pwm信号的频率为4khz，开关器件的开关频率为60khz，电感电流il的下降时间为8μs时，上述“调光死区”对应的占空比约占pwm信号的3.2％；在其他条件不变，将pwm信号的频率调低为200hz时，“调光死区”对应的占空比约占pwm信号的0.16％，此时调光深度可以得到较好的改善，但负载上的电流会出现纹波，在照相或摄像设备的镜头下，这种纹波会呈现为明显的闪烁，在有些应用场合这种闪烁是不被允许的。
为解决上述两种问题本申请提供一种控制器，其可用在led灯串的驱动装置中，也可用于其他需要更友好地调整负载的供电变化的驱动或控制电路中。所述控制器基于预设的占空比阈值，将所接收的pwm信号转换为用于调整流经负载的电流峰值的第一控制信号，以及用于控制输入源向所述负载进行能量传输的时长的第二控制信号，并基于所述第一控制信号和第二控制信号调整负载的工作状态。其中，所述占空比阈值为技术人员根据负载所接入的交流电频率、控制器所接收的pwm信号的频率等实际数据设计得出的，理论上可在(0,100％)之间选取，优选地在(10,50％)之间选取。所述控制器中的电路结构、电子元件的参数和内部参考信号中至少一种是基于所述占空比阈值而设计的。所述pwm信号为所述控制器的前级控制装置提供。所述前级控制装置包括但不限于：包含用户操作面板的控制装置、或基于采样负载电路而反馈的控制装置等。所述前级控制装置所提供的脉冲宽度调制信号是一种利用占空比描述负载工作状态的信号。以负载为led灯串为例，所述控制器基于pwm信号的占空比变大而使led灯串变亮，以及基于pwm信号的占空比变小而使led灯串变暗。
需要说明的是，对于降压式固定峰值电流临界导通模式的恒流驱动电路，由于与负载相连的电感的电流完全流过负载，即流过负载的平均电流等于流过电感的平均电流，而流过电感的平均电流为电感的电流峰值的1/2，故流过负载的平均电流等于电感的电流峰值的1/2。所以，前述用于调整流经负载的电流峰值的第一控制信号，在降压式固定峰值电流临界导通模式的恒流驱动中也可以理解为第一控制信号用于调整流经电感的电流峰值。
在一些实施方式中，所述控制器一方面通过提高第二控制信号的频率来解决闪频问题，另一方面利用所述第一控制信号降低流经负载的电流峰值以解决调光深度无法达到很深的问题。为此，在所述pwm信号的占空比小于所述占空比阈值期间，所述控制器控制第二控制信号随所述pwm信号的占空比变化而变化；以及在所述pwm信号的占空比大于等于所述占空比阈值期间，控制所述第一控制信号随所述pwm信号的占空比变化而变化。例如，请参阅图2，其显示为第一控制信号和第二控制信号变化波形图。如图所示，以所述占空比阈值dth为临界值，在所述pwm信号的占空比小于所述占空比阈值期间，所述控制器基于所述pwm信号的占空比与第二控制信号占空比的线性关系，输出第二控制信号，同时第一控制信号输出恒定值，例如，所述恒定值可以为第一控制信号的电压的变化范围的最小值；在所述pwm信号的占空比大于所述占空比阈值期间，所述控制器基于所述脉冲宽度调制信号的占空比与第一控制信号占空比的线性关系，输出第一控制信号，同时第二控制信号输出恒定值。
以两种控制信号调控向负载供电的控制器可以是一种模拟电路，请参阅图3，其显示为所述控制器在一种实施方式中的结构示意图。所述控制器包括：滤波单元11、第一信号产生单元12和第二信号产生单元13。
所述滤波单元11用于对所接收的脉冲宽度调制信号进行滤波处理以得到一调节信号。在此，所述滤波单元11旨在将所述脉冲宽度调制信号(pwm信号)转换成一电压信号，即调节信号。所述滤波单元11对所述脉冲宽度调制信号(pwm信号)进行低通滤波，所得到的调节信号电压是基于所述脉冲宽度调制信号的占空比而确定的。在一些示例中，请参阅图4，其显示为控制器在一具体示例中的电路结构图，所述滤波单元11包括乘法电路模块和滤波电路模块。其中，乘法电路模块用于将脉冲宽度调制信号和一参考电压进行乘法处理；滤波电路模块与所述乘法电路模块的输出端相连，用于对所述乘法电路模块所输出的电信号进行滤波以得到所述调节信号。其中，所述参考电压vref2用以调整pwm信号中的高电平电压以使第一控制信号与第二控制信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。所述关联关系将在后续详述。所述滤波电路模块举例为rc滤波电路模块，将高电平电压扩大vref2的倍数后的脉冲宽度调制信号进行低通滤波以得到所述调节信号，所输出的调节信号输入至第一信号产生单元12及第二信号产生单元13。
所述第一信号产生单元12与所述滤波单元11相连，用于在不低于预设电压下限范围内输出随所述调节信号变化的所述第一控制信号。其中，所述预设电压下限可基于器件的调节范围而确定的，还可以基于钳位电路模块而限制的，或者结合前述两种情况设置而得。当所述调节信号的电压低于预设电压下限值时，以所述预设电压下限输出第一控制信号。其中，电压下限值为基于所述占空比阈值而确定的电压值。如图4所示，所述第一信号产生单元12包括缓冲电路模块和钳位电路模块。所述缓冲电路模块与所述滤波单元11输出端相连，用于产生跟随所述调节信号变化的第一控制信号。所述钳位电路模块与所述缓冲电路模块的输出端相连，用于限制所述第一控制信号的电压下限。结合图2和图4为例，所述缓冲电路模块包括运算放大器op和电阻r2、r3，其中，运算放大器op放大正负输入端的电压差。当正输入端的电压高于负输入端的电压时，运算放大器op输出端的电压升高，即第一控制信号的电压升高；反之，运算放大器op输出端的电压降低，即第一控制信号的电压降低；当正负输入端的电压相等时，运算放大器op输出端的电压趋于稳定，即第一控制信号的电压输出近似为0。在此，当运算放大器op的最小值接近于零值时，所述钳位电路模块将所述第一控制信号的电压下限钳位在基于占空比阈值而设置的电压值上，该电压值为预设的电压下限。例如下钳位电压vpkmin＝dth×ipk×rcs，其中，dth为占空比阈值，rcs为采样电感电流的电阻，为设定的固定值，ipk为流经电感的峰值电流。
所述第二信号产生单元13与所述滤波单元11相连，用于基于一预设的参考信号的电压与所述调节信号的比较结果输出所述第二控制信号。其中，为了在占空比阈值为临界点处分隔第一控制信号和第二控制信号的控制策略，所述参考信号的电压峰值vref1与乘法电路模块所接入的参考电压vref2之间具有占空比阈值dth的比例系数，即vref2/dth＝vref1，或者，vref2＝vref1×dth。由此可见，所述第二信号产生单元13所接收的参考信号的电压峰值与乘法电路模块所接收的参考电压之间基于占空比阈值的计算而确定线性关系。受所述参考电压对脉冲宽度调制信号的高电平的电压值的影响，所述第一控制信号的电压值与参考电压相关，同时第二控制信号的电压值与参考信号相关，再结合上述参考信号的电压峰值与参考电压之间的关系，所述参考信号的电压峰值与调节信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。
另外，所述第二信号产生单元13的一个输入端接收所述调节信号，另一个输入端接收预设的参考信号，其中，预设的参考信号可以是斜坡信号，例如，三角波信号。当预设的参考信号的电压峰值低于调光信号的电压时，第二控制信号一直为高电平信号；当预设的参考信号的电压峰值高于调光信号的电压，且当预设的参考信号的电压小于调光信号的电压时，第二控制信号为低电平信号，且当预设的参考信号的电压大于等于调光信号的电压时，第二控制信号为高电平信号，容易理解地，此时，第二控制信号为频率与参考信号的频率相同的方波信号，第二控制信号的占空比是输入的pwm信号占空比的1/dth。其中，dth为占空比阈值；在脉冲宽度调制信号占空比大于等于占空比阈值期间，所述第二控制信号为全高电平(即全有效)。所述控制器可作为一大型集成电路中的一部分被使用。在如图4所示的实施例中，第二控制信号的高电平的电压值是由给op等器件供电的电源电压决定的。
当所述控制器输出以上述两种控制信号控制开关器件时，以所述第一控制信号所提供的电压限制向负载供电的电压峰值，以及以所述第二控制信号所提供的占空比限制输入源向所述负载进行能量传输的时长。其中，所述输入源包括但不限于：用以供应电力的交流电端口、或用以将交流电整流并供电的整流单元等。为了使所述控制器能够匹配已有的驱动装置或控制装置，在一些实施方式中，所述控制器中包含了基于第一控制信号和第二控制信号而调整负载工作状态的控制单元。所述控制单元利用驱动装置或控制装置中的开关器件控制负载所在线路的断开。在第二控制信号有效期间(如高电平期间)，所述控制单元持续检测负载的电压峰值是否达到所述第一控制信号的电压，当达到所述第一控制信号的电压时断开所述开关器件以限制流经负载的电压峰值，进而限定其电流峰值；在第二控制信号无效期间(如低电平期间)，所述控制单元强制断开所述开关器件。以负载的工作状态为转换能量的状态为例，由于第一控制信号和第二控制信号均以占空比阈值为临界点，当控制器所接收的脉冲宽度调制信号的占空比由小变大时，即需要负载将电能转换为其他能量的能力由弱变强时，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于预设的占空比阈值期间，所述第一控制信号的电压被钳位在固定电压处，使得负载的电流峰值固定，控制单元基于第二控制信号所提供的占空比逐渐变大的方式提高负载的能量转换能力；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于预设的占空比阈值期间，所述第二控制信号的占空比已处于全有效状态(即占空比为100％)，所述控制单元基于第一控制信号的变化调整负载的电流峰值，并通过此种方式来增强负载进行能量转换的能力。
需要说明的是，所述控制单元还可以位于控制器所连接的驱动装置或控制装置中，以便于结合所述驱动装置或控制装置中的其他控制信号实现对负载工作状态的控制。在实际控制器产品中上述电路模块可为控制器产品的全部或主要组成部分。
当所述负载为led灯串时，所述调整负载的工作状态为调整led灯串的亮度。所述控制器接收前级控制装置所提供的脉冲宽度调制信号，并基于所产生的第一控制信号和第二控制信号控制一开关器件，其中，该开关器件位于led灯串的驱动装置中，所述前级控制装置为包含cpu或mcu的控制装置，其基于用户的调光操作或预设的调光程序输出相应占空比的脉冲宽度调制信号(pwm信号)。所述开关器件用于调控驱动装置中功率转换单元22(参见图6)中的电感l1的励磁和退磁操作，以供led灯串在所述励磁和退磁操作下调整相应亮度。为匹配上述驱动装置所提供的驱动方式，所述控制器中的控制单元基于所述第一控制信号和第二控制信号控制断开所述开关器件；以及由驱动装置中的退磁检测单元控制导通所述开关器件。在所述控制单元和退磁检测单元的开关控制下，描述led灯串调亮的过程为：在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于预设的占空比阈值期间，所述第一控制信号的电压被钳位在固定电压处，使得电感的电流峰值固定，控制单元基于第二控制信号所提供的占空比逐渐变大的方式增大输入源向负载提供能量转换的时长(即开关器件m1重复开关的次数增多)，以增加负载电流，使得led灯串逐渐变亮；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于预设的占空比阈值期间，所述第二控制信号的占空比已处于全有效状态(即占空比为100％)，所述控制单元基于第一控制信号的变化调高电感的电流峰值，使得led灯串逐渐变亮。led灯串由亮调暗的过程与前述由暗调亮的过程相反，在此不再赘述。由于第二控制信号的频率高于脉冲宽度调制信号的频率(如第二控制信号的频率至少为脉冲宽度调制信号频率的1/dth倍)，故而在脉冲宽度调制信号的占空比小于占空比阈值期间，调光深度明显提高，相对于未调整频率前的pwm信号，频闪现象也得到明显的抑制。另外，由于第二控制信号在脉冲宽度调制信号的占空比大于占空比阈值期间始终处于全有效状态，故而闪频现象消失。
在一些实施方式中，所述控制器包含所述退磁检测单元，以控制芯片形式置于驱动装置中。所述退磁检测单元通过采样电阻采集电感电流变化的采样电压，并通过对采样电压的过零检测确定输出第三控制信号。对应地，所述控制单元整合了断开和导通的开关控制信号，以统一控制开关器件的断开和导通。所述逻辑电路模块还基于所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的逻辑关系输出用于控制所述开关器件的开关控制信号。为了驱动开关器件，所述控制单元还包括：驱动电路模块，其与所述逻辑电路模块相连，用于将所接收的开关控制信号转换为驱动信号，并输出至所述开关器件上。
其中，所述逻辑电路模块包括但不限于：模拟逻辑器件和数字逻辑器件中的至少一种。所述模拟逻辑器件用于处理模拟电信号的器件，其包括但不限于：比较器、与门、或门等；所述数字逻辑器件用于处理由脉冲信号表示数字信号的器件，其包括但不限于：触发器、门电路、锁存器、选择器等。根据设计需要，所述逻辑电路模块还包括为使逻辑器件工作而提供的外围电路，如采样电阻、恒压源、参考信号生成电路等，以及乘法器等数字电路等。
在一示例中，请参阅图5和图6，分别显示为控制单元及控制器在一实施方式中的电路结构示意图，其中，逻辑电路模块包括：比较器141、触发器142、使能控制器143等。其中，所述比较器141的正向输入端接收来自电感电流采样单元15所提供的采样电压，负向输入端接收第一控制信号。其中，所述电感电流采样单元15包含采样电阻rcs，由rcs将所采集的电感l1电流形成一采样电压反馈至所述比较器141，所述采样电压的变化反映流经电感l1的电流il的变化，即负载电流的变化。比较器141比较采样电压和第一控制信号的电压，并在所述采样电压达到第一控制信号电压时输出高电平，所输出的高电平作为对开关器件的开关控制信号控制开关器件断开。该表示断开的开关控制信号输入触发器142的复位端(r端)，触发器142的置位端(s端)接收由退磁检测单元21所提供的第三控制信号。利用触发器142中预设的导通及断开逻辑配置，所述触发器142在复位端接收到高电平信号时输出表示断开的开关控制信号，在置位端接收到高电平信号时输出表示导通的开关控制信号，以形成一个依时序控制开关器件导通及断开的开关控制信号。所述开关控制信号通过使能控制器143输入驱动电路模块144以便放大成能够驱动开关器件栅极的驱动信号。所述使能控制器143包括乘法器或者与门，所述使能控制器143接收所述开关控制信号和第二控制信号，当第二控制信号处于高电平(即有效)期间，所述使能控制器143不改变输出至驱动电路模块144的开关控制信号；当第二控制信号处于低电平(即无效)期间，所述使能控制器143强制将导通或断开的开关控制信号输出转换为断开的开关控制信号输出至驱动电路模块144。其他实现方式中，使能控制器143也可以输出直接作用为驱动电路模块的使能信号，当第二控制信号处于高电平(即有效)期间，所述使能控制器143允许驱动电路模块144输出驱动信号；当第二控制信号处于低电平(即无效)期间，所述使能控制器143不允许驱动电路模块144输出驱动信号。
在基于上述技术思想下的控制器的各种实施方案中，藉由数字电路配置的控制器亦可基于脉冲宽度调制信号而产生第一控制信号和第二控制信号，以实现能量转换控制。请参阅图7，其显示为控制器在一实施方式中的结构示意图。所述控制器包括：时钟信号产生单元31、计算单元32、第一信号产生单元33和第二信号产生单元34。
所述时钟信号产生单元31用于产生一时钟信号。其中，所述时钟信号产生单元31可利用晶振或电容充放电等方式提供时钟信号。所述时钟信号的频率高于控制器所接收的脉冲宽度调制信号的频率，脉冲宽度调制信号时钟信号的频率越高，所述控制器的调节精确度也越高。时钟信号产生单元31所产生的时钟信号输出至计算单元32，即所述计算单元32与所述时钟信号产生单元31的输出端相连。所述计算单元32用于确定所接收的脉冲宽度调制信号的第一占空比，以及将所述第一占空比经所述占空比阈值计算得到第二占空比。
在此，所述计算单元32基于脉冲宽度调制信号的跳边沿，确定一个周期内的有效期间和无效期间，并在有效期间或无效期间计数时钟信号的脉冲数量，并利用计数方式确定脉冲宽度调制信号在一个周期内的有效期间和无效期间的时长，由此确定脉冲宽度调制信号的占空比(即第一占空比)。在得到第一占空比后，所述计算单元32将所述第一占空比经所述占空比阈值dth计算得到第二占空比，如第二占空比为
在一示例中，所述计数模块在接收到脉冲宽度调制信号的上跳沿时开始通过记录时钟信号上跳沿或下跳沿的数量、或者时钟信号的周期数来计数时钟信号的数量，以及在接收到脉冲宽度调制信号的下跳沿时停止计数；类似的，所述计数模块还计数脉冲宽度调制信号在无效时长所对应的时钟信号的数量。除法模块根据基于两个时钟信号的数量和时钟信号的周期计算所述第一占空比。在另一示例中，所述计数模块一方面针对有效时长或无效时长进行时钟信号的计数，另一方面计数在一个脉冲宽度调制信号的周期内时钟信号的数量，并由除法模块确定所述第一占空比。由此可见，时钟信号的频率越高，所得到的第一占空比精准度越高，后续第一信号产生单元33和第二信号产生单元34基于第一占空比而生成的控制信号越准确。
在得到第一占空比后，所述除法模块将所述第一占空比经所述占空比阈值计算得到第二占空比，即，第二占空比为
其中，所述第一信号产生单元33包括：数字信号产生电路模块和数模转换电路模块dac。所述数字信号产生电路模块与所述计算单元32相连，用于将所接收的第一占空比转换为n位数字信号；其中，n为常数；所述数模转换电路模块与所述数字信号产生电路模块的输出端相连，将所接收的n位数字信号转换成对应的第一控制信号。例如，所述数字信号产生电路模块包含数字信号产生器，例如，当n为8时，当所述计算单元32所提供的第一占空比为0.725，且0.725大于占空比阈值时，所述数字信号产生电路模块将0.725转换为8位二进制值10111001并输出，所述数模转换电路模块将10111001转换为模拟的第一控制信号。
所述数字信号产生电路模块还基于占空比阈值来限制所输出的二进制数字信号，即当第一占空比小于占空比阈值时，所述数字信号产生电路模块始终输出所述占空比阈值所对应的二进制数字信号，以达到钳位到固定值的目的。仍以所述数字信号产生电路模块为8位输出为例，当所述计算单元32所提供的第一占空比为0.225，且0.225小于占空比阈值0.4时，所述数字信号产生电路模块将0.4转换为8位二进制值01100110并输出，所述数模转换电路模块将01100110转换为模拟的第一控制信号。
所述第二信号产生单元34包括脉冲信号产生电路模块，其与所述计算单元32相连，用于产生具有所述第二占空比的第二控制信号。在此，所述脉冲信号产生电路模块所产生的脉冲信号频率大于脉冲宽度调制信号的频率。所述脉冲信号产生电路模块可产生并输出占空比可调的pwm信号作为第二控制信号，当第一占空比大于等占空比阈值时，所述第二控制信号的占空比为100％号；当第一占空比小于占空比阈值时，所述第二控制信号的占空比为第二占空比。
结合图8所提供的控制器的电路结构和图2所提供的两个控制信号的波形示意图，以负载在所述控制器的调控下逐渐增加将电能转换为其他能量的过程为例，所述控制器的工作过程如下：计算单元32基于所接收的脉冲宽度调制信号的上跳沿启动计数器count1计数所接收的时钟信号的数量，并在接收到所述脉冲宽度调制信号的下跳沿结束计数器count1以得到时钟信号数量c1，并启动计数器count2直至再次接收到脉冲宽度调制信号的上跳沿以得到时钟信号的数量c2，再基于两个时钟信号数量和时钟信号的周期计算所述第一占空比
所述控制器可应用在led灯串的驱动装置中，并利用图5中所提供的控制单元可对第一信号产生单元33和第二信号产生单元34所输出的控制信号进行逻辑处理，可实现对led灯串的调光控制。请参阅图9，其显示为包含有时钟信号产生单元31、计算单元32、第一信号产生单元33、第二信号产生单元34、退磁检测单元36和控制单元35的控制器的电路结构示意图。其中，第一信号产生单元33、第二信号产生单元34和退磁检测单元36分别输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。所述控制单元35基于第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号控制led驱动装置中开关器件m1断开和导通的控制过程与图5和图6及其描述的控制过程相同或相似，在此不再详述。
上述任一种控制器(包括如图6或图9中的退磁检测单元)可被全部集成在芯片中，以形成控制芯片。所述控制芯片包含用于连接电源的第一引脚(vcc)、用于接收脉冲宽度调制信号的第二引脚(pwm)、用于接地的第三引脚(gnd)，以及一个gate引脚连接到m1的栅极等。另外，对于包含图3所示控制器的控制芯片来说，若控制器中的滤波单元中的电容外置于所述控制芯片，所述控制芯片还包括用于连接该电容的第六引脚(dim)。
在其他实现方式中，也可以将如图3或图8所示的电路单独封装为一个芯片，此时该芯片还包括用于输出第一控制信号的第四引脚(vpk)、用于输出第二控制信号的第五引脚(pwmo)。
以控制芯片包括如图6所示的控制器结构为例，所述控制芯片配置在led驱动装置中，用以控制led驱动装置中开关器件m1。其中，所述开关器件m1连接led驱动装置中的功率转换单元22。当所述负载为led灯串时，所述调整负载的工作状态为调整led灯串的亮度。该控制芯片中的控制器包括：滤波单元11、第一信号产生单元12、第二信号产生单元13、控制单元14和退磁检测单元21。
所述滤波单元11用于对所接收的脉冲宽度调制信号进行滤波处理以得到一调节信号。在此，所述滤波单元11旨在将所述脉冲宽度调制信号转换成一电压信号，即调节信号。所述滤波单元11对所述脉冲宽度调制信号进行低通滤波，所得到的调节信号电压是基于所述脉冲宽度调制信号的占空比而确定的。在一些示例中，请参阅图4，其显示为控制器在一具体示例中的电路结构图，所述滤波单元11包括乘法电路模和滤波电路模块。其中，乘法电路模块用于将脉冲宽度调制信号和一参考电压进行乘法处理；滤波电路模块与所述乘法电路模块的输出端相连，用于对所述乘法电路模块所输出的电信号进行滤波以得到所述调节信号。其中，所述参考电压vref2用以调整脉冲宽度调制信号中的高电平电压以使第一控制信号与第二控制信号之间基于所述占空比阈值的关联关系。所述关联关系将在后续详述。所述滤波电路模块举例为rc滤波电路模块，将高电平电压扩大vref2的倍数后的脉冲宽度调制信号进行低通滤波以得到所述调节信号，所输出的调节信号输入至第一信号产生单元12和第二信号产生单元13。
所述第一信号产生单元12与所述滤波单元11相连，用于在不低于预设电压下限范围内输出随所述调节信号变化的所述第一控制信号。其中，所述不低于预设电压下限范围内可基于器件的调节范围而确定的，还可以基于钳位电路模块而限制的，或者结合前述两种情况设置而得。当所述调节信号的电压低于预设电压下限值时，以所述预设电压下限输出第一控制信号。其中，电压下限值为基于所述占空比阈值而确定的电压值。如图4所示，所述第一信号产生单元12包括缓冲电路模块和钳位电路模块。所述缓冲电路模块与所述滤波单元11输出端相连，用于产生跟随所述调节信号变化的第一控制信号。所述钳位电路模块与所述缓冲电路模块的输出端相连，用于限制所述第一控制信号的电压下限。结合图2和图4为例，所述缓冲电路模块包括运算放大器op和电阻r2、r3，其中，运算放大器op放大正负输入端的电压差。当正输入端的电压高于负输入端的电压时，运算放大器op输出端的电压升高，即第一控制信号的电压升高；反之，运算放大器op输出端的电压降低，即第一控制信号的电压降低；当正负输入端的电压相等时，运算放大器op输出端的电压趋于稳定，即第一控制信号的电压输出近似为0。在此，当运算放大器op的最小值接近于零值时，所述钳位电路模块将所述第一控制信号的电压下限钳位在基于占空比阈值而设置的电压值上，该电压值为预设的电压下限。例如下钳位电压vpkmin＝dth×ipk×rcs，其中，dth为占空比阈值，rcs为采样电阻，ipk为流经采样电阻rcs的电流。
所述第二信号产生单元13与所述滤波单元11相连，用于基于一预设的参考信号的电压与所述调节信号的比较结果输出所述第二控制信号。其中，为了在占空比阈值为临界点处分隔第一控制信号和第二控制信号的控制策略，所述参考信号的电压峰值vref1与乘法电路模块所接入的参考电压vref2之间具有占空比阈值dth的比例系数，即vref2/dth＝vref1，或者，vref2＝vref1×dth。由此可见，所述第二信号产生单元13所接收的参考信号的电压峰值与乘法电路模块所接收的参考电压之间基于占空比阈值的计算而确定线性关系。受所述参考电压对脉冲宽度调制信号的高电平的电压值的影响，所述第一控制信号的电压值与参考电压相关，同时第二控制信号的电压值与参考信号相关，再结合上述参考信号的电压峰值与参考电压之间的关系，所述参考信号的电压峰值与调节信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。
另外，所述第二信号产生单元13的一个输入端接收所述调节信号，另一个输入端接收预设的参考信号，其中，预设的参考信号可以是斜坡信号，例如，三角波信号。当预设的参考信号的电压峰值低于调光信号的电压时，第二控制信号一直为高电平信号；当预设的参考信号的电压峰值高于调光信号的电压，且当预设的参考信号的电压小于调光信号的电压时，第二控制信号为低电平信号，且当预设的参考信号的电压大于等于调光信号的电压时，第二控制信号为高电平信号，容易理解地，此时，第二控制信号为频率与参考信号的频率相同的方波信号，第二控制信号的占空比是输入的pwm信号占空比的1/dth。其中，dth为占空比阈值；在脉冲宽度调制信号占空比大于等于占空比阈值期间，所述第二控制信号为全高电平(即全有效)。所述控制器可作为一大型集成电路中的一部分被使用。在如图4所示的实施例中，第二控制信号的高电平的电压值是由给op等器件供电的电源电压决定的。
所述控制单元14基于所述第一控制信号和第二控制信号控制断开所述开关器件，以及基于第三控制信号控制导通所述开关器件。以控制芯片所接收的脉冲宽度调制信号的占空比由小变大为例，即需要led灯串逐渐调亮的过程，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于预设的占空比阈值期间，所述第一控制信号的电压被钳位在固定电压处，使得负载的电流峰值固定，控制单元14基于第二控制信号所提供的占空比逐渐变大的方式提高负载的能量转换能力；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于预设的占空比阈值期间，所述第二控制信号的占空比已处于全有效状态(即占空比为100％)，所述控制单元14基于第一控制信号的变化调整负载的电流峰值，并通过此种方式来调亮led灯串。led灯串由亮调暗的过程与前述由暗调亮的过程相反，在此不再赘述。由于第二控制信号的频率高于脉冲宽度调制信号的频率，故而在脉冲宽度调制信号的占空比小于占空比阈值期间，调光深度明显提高，相对于未调整频率前的pwm信号，频闪现象也得到明显的抑制。另外，由于第二控制信号在脉冲宽度调制信号的占空比大于占空比阈值期间始终处于全有效状态，故而闪频现象消失。
在上述实施方式中，所述控制芯片集成了退磁检测单元，对应地控制单元14整合了断开和导通的开关控制信号，以统一控制开关器件的断开和导通。请参阅图10，其显示为控制芯片在一实施方式中的封装示意图，其中，所述控制芯片集成了滤波单元11、第一信号产生单元12、第二信号产生单元13、控制单元14和退磁检测单元21，对应地，所述控制芯片引脚包含用于连接电源的第一引脚(vcc)、用于接收脉冲宽度调制信号的第二引脚(pwm)、用于接地的第三引脚(gnd)、用于输出开关控制信号的第七引脚(gate)和用于接收采样信号的第九引脚(cs)。所述控制单元14中的逻辑电路模块还基于所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的逻辑关系输出用于控制所述开关器件的开关控制信号。为了驱动开关器件，所述控制单元14还包括：驱动电路模块，其与所述逻辑电路模块相连，用于将所接收的开关控制信号转换为驱动信号，并输出至所述开关器件上。
其中，所述逻辑电路模块包括但不限于：模拟逻辑器件和数字逻辑器件中的至少一种。其中，所述模拟逻辑器件用于处理模拟电信号的器件，其包括但不限于：比较器、与门、或门等；所述数字逻辑器件用于处理由脉冲信号表示数字信号的器件，其包括但不限于：触发器、门电路、锁存器、选择器等。根据设计需要，所述逻辑电路模块还包括为使逻辑器件工作而提供的外围电路，如采样电阻、恒压源、参考信号生成电路等，以及乘法器等数字电路等。
在一示例中，请参阅图5和图6，其中，逻辑电路模块包括：比较器141、触发器142、使能控制器143等。其中，所述比较器141的正向输入端接收来自电感电流采样单元15所提供的采样电压，负向输入端接收第一控制信号。其中，所述电感电流采样单元15包含采样电阻rcs，由rcs将所采集的电感l1电流形成一采样电压反馈至所述比较器141，所述采样电压的变化反映流经电感l1的电流il的变化，即负载电流的变化。比较器141比较采样电压和第一控制信号的电压，并在所述采样电压达到第一控制信号电压时输出高电平，所输出的高电平作为对开关器件的开关控制信号控制开关器件断开。该表示断开的开关控制信号输入触发器142的复位端(r端)，触发器142的置位端(s端)接收由退磁检测单元21所提供的第三控制信号。利用触发器142中预设的导通及断开逻辑配置，所述触发器142在复位端接收到高电平信号时输出表示断开的开关控制信号，在置位端接收到高电平信号时输出表示导通的开关控制信号，以形成一个依时序控制开关器件导通及断开的开关控制信号。所述开关控制信号通过使能控制器143输入驱动电路模块144以便放大成能够驱动开关器件栅极的驱动信号。所述使能控制器143包括乘法器或者与门，所述使能控制器143接收所述开关控制信号和第二控制信号，当第二控制信号处于高电平(即有效)期间，所述使能控制器143不改变输出至驱动电路模块144的开关控制信号；当第二控制信号处于低电平(即无效)期间，所述使能控制器143强制将导通或断开的开关控制信号输出转换为断开的开关控制信号输出至驱动电路模块144。其他实现方式中，使能控制器143也可以输出直接作用为驱动电路模块的使能信号，当第二控制信号处于高电平(即有效)期间，所述使能控制器143允许驱动电路模块144输出驱动信号；当第二控制信号处于低电平(即无效)期间，所述使能控制器143不允许驱动电路模块144输出驱动信号。
另外，在基于上述技术思想下的控制芯片的各种实施方案中，藉由数字电路配置的控制芯片包含如图9所示的控制器，即所述控制器中包含有时钟信号产生单元31、计算单元32、第一信号产生单元33、第二信号产生单元34、退磁检测单元36和控制单元35。其中，第一信号产生单元33、第二信号产生单元34和退磁检测单元36分别输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。所述控制单元35基于第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号控制led驱动装置中开关器件m1断开和导通的控制过程与图5和图6及其描述的控制过程相同或相似，在此不再详述。
所述时钟信号产生单元31用于产生一时钟信号。其中，所述时钟信号产生单元31可利用晶振或电容充放电等方式提供时钟信号。所述时钟信号的频率高于控制器所接收的脉冲宽度调制信号的频率，时钟信号的频率越高，所述控制器的调节精确度也越高。时钟信号产生单元31所产生的时钟信号输出至计算单元32，即所述计算单元32与所述时钟信号产生单元31的输出端相连。所述计算单元32用于确定所接收的脉冲宽度调制信号的第一占空比，以及将所述第一占空比经所述占空比阈值计算得到第二占空比。
在此，所述计算单元32基于脉冲宽度调制信号的跳边沿，确定一个周期内的有效期间和无效期间，并在有效期间或无效期间计数时钟信号的脉冲数量，并利用计数方式确定脉冲宽度调制信号在一个周期内的有效期间和无效期间的时长，由此确定脉冲宽度调制信号的占空比(即第一占空比)。在得到第一占空比后，所述计算单元32将所述第一占空比经所述占空比阈值dth计算得到第二占空比，如第二占空比为
在一示例中，所述计数模块在接收到脉冲宽度调制信号的上跳沿时开始通过记录时钟信号上跳沿或下跳沿的数量、或者时钟信号的周期数来计数时钟信号的数量，以及在接收到脉冲宽度调制信号的下跳沿时停止计数；类似的，所述计数模块还计数脉冲宽度调制信号在无效时长所对应的时钟信号的数量。除法模块根据基于两个时钟信号的数量和时钟信号的周期计算所述第一占空比。在另一示例中，所述计数模块一方面针对有效时长或无效时长进行时钟信号的计数，另一方面计数在一个脉冲宽度调制信号的周期内时钟信号的数量，并由除法模块确定所述第一占空比。由此可见，时钟信号的频率越高，所得到的第一占空比精准度越高，后续第一信号产生单元33和第二信号产生单元34基于第一占空比而生成的控制信号越准确。
在得到第一占空比后，所述除法模块将所述第一占空比经所述占空比阈值计算得到第二占空比，即，第二占空比为
其中，所述第一信号产生单元33包括：数字信号产生电路模块和数模转换电路模块。所述数字信号产生电路模块与所述计算单元32相连，用于将所接收的第一占空比转换为n位数字信号；其中，n为常数；所述数模转换电路模块与所述数字信号产生电路模块的输出端相连，将所接收的n位数字信号转换成对应的第一控制信号。例如，所述数字信号产生电路模块包含数字信号产生器，例如，当n为8时，当所述计算单元32所提供的第一占空比为0.725，且0.725大于占空比阈值时，所述数字信号产生电路模块将0.725转换为8位二进制值10111001并输出，所述数模转换电路模块将10111001转换为模拟的第一控制信号。
所述数字信号产生电路模块还基于占空比阈值来限制所输出的二进制数字信号，即当第一占空比小于占空比阈值时，所述数字信号产生电路模块始终输出所述占空比阈值所对应的二进制数字信号，以达到钳位到固定值的目的。仍以所述数字信号产生电路模块为8位输出为例，当所述计算单元32所提供的第一占空比为0.225，且0.225小于占空比阈值0.4时，所述数字信号产生电路模块将0.4转换为8位二进制值01100110并输出，所述数模转换电路模块将01100110转换为模拟的第一控制信号。
所述第二信号产生单元34包括脉冲信号产生电路模块，其与所述计算单元32相连，用于产生具有所述第二占空比的第二控制信号。在此，所述脉冲信号产生电路模块所产生的脉冲信号频率大于脉冲宽度调制信号的频率。所述脉冲信号产生电路模块可产生并输出占空比可调的pwm信号作为第二控制信号，当第一占空比大于等占空比阈值时，所述第二控制信号的占空比为100％号；当第一占空比小于占空比阈值时，所述第二控制信号的占空比为第二占空比。
结合图8所提供的控制器的电路结构和图2所提供的两个控制信号的波形示意图，以负载在所述控制器的调控下逐渐增加将电能转换为其他能量的过程为例，所述控制器的工作过程如下：计算单元32基于所接收的脉冲宽度调制信号的上跳沿启动计数器count1计数所接收的时钟信号的数量，并在接收到所述脉冲宽度调制信号的下跳沿结束计数器count1以得到时钟信号数量c1，并启动计数器count2直至再次接收到脉冲宽度调制信号的上跳沿以得到时钟信号的数量c2，再基于两个时钟信号数量和时钟信号的周期计算所述第一占空比
请参阅图11，其显示为led驱动装置在一实施方式中的结构框架示意图。所述led驱动装置包括：整流单元20、功率转换单元23、控制器24。
所述整流单元20用于接收并整流交流电。例如，所述整流单元20包括由二极管构成的整流桥电路。
所述功率转换单元23包含开关器件，用于将输入能量转换后向led灯串供电。其中，所述开关器件用于调控驱动装置中功率转换单元23的励磁和退磁操作，以供led灯串在所述励磁和退磁操作下调整相应亮度。所述开关器件包括但不限于：三极管(bjt)，结型场效应晶体管(jfet)，耗尽型(depletion)mos功率管等。所述功率转换单元23举例包含lc电路模块、基于互感提供led灯串供电的电路模块等。在开关器件导通期间所述功率转换单元23中的电感执行励磁操作，在开关器件断开期间所述电感执行退磁操作。
所述控制器24可以为图6或图9所示，其各自的电路结构和工作过程与相应图示的描述相同或相似，在此不再赘述。所述控制器24可以以电路形式布置在led驱动装置中，或者至少部分地集成在上述任一种控制芯片中。
其中，所述控制器24中集成有退磁检测单元。所述退磁检测单元与所述功率转换单元相连，用于基于对所述功率转换单元23的退磁检测控制所述开关器件导通。在此，所述退磁检测单元可通过采样电阻连接功率转换单元23，并对所采样的电压进行检测以确定功率转换单元23退磁操作结束，并在检测到退磁操作结束时输出用于控制开关器件导通的第三控制信号。需要说明的是，对于一些驱动装置来说，其退磁检测单元未集成在控制器中，所述控制器可接收退磁检测单元所提供的第三控制信号，由此利用控制器来对开关器件进行控制。请参阅图11，其显示为led驱动装置在一实施方式中的结构示意图。其中，控制器24以图6为例，描述所述led驱动装置的工作过程。整流单元20将交流电整流后输出至功率转换单元23和led灯串；在整流单元20供电期间，一方面控制器中的退磁检测单元自功率转换单元23采样电压并进行过零检测，当检测到采样电压接近零时，输出第三控制信号；另一方面，所述控制器24中的滤波单元11接收前级控制装置(如包含调光面板的控制装置)的脉冲宽度调制信号，并以一参考电压为权重输出调节信号，所述调节信号分别输入第一信号产生单元12和第二信号产生单元13；其中，当所述调节信号的电压低于预设电压下限值时，以所述预设电压下限输出第一控制信号。其中，电压下限值为基于所述占空比阈值而确定的电压值。第二信号产生单元13利用调节信号的电压斩波一参考信号的方式输出带有占空比的第二控制信号。其中，该参考信号的峰值电压与前述参考电压具有占空比阈值的权重关系，故，所述占空比阈值成为一个临界值，使得当第一控制信号随脉冲宽度调制信号的占空比变化而变化时，第二控制信号维持最大占空比(占空比为100％)；以及当第二控制信号的占空比随脉冲宽度调制信号的占空比变化而变化时，第一控制信号维持最小电压值。所述控制器24中的控制单元接收上述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，其中当第二控制信号有效期间，利用第一控制信号和第三控制信号分别控制开关器件断开和导通，当第二控制信号无效期间，强制断开所述开关器件。
请参阅图11，其显示为led驱动装置在一实施方式中的结构示意图。其中，控制器24以图9为例，描述所述led驱动装置的工作过程。整流单元20将交流电整流后输出至功率转换单元23和led灯串；在整流单元20供电期间，一方面退磁检测单元自功率转换单元23采样电压并进行过零检测，当检测到采样电压接近零时，输出第三控制信号；另一方面，所述控制器24中的计算单元32接收前级控制装置(如包含调光面板的控制装置)的脉冲宽度调制信号，并以一时钟信号计数脉冲宽度调制信号的有效时长和周期，并得到脉冲宽度调制信号的占空比(即第一占空比)，以及将第一占空比与占空比阈值进行计算得到的第二占空比；所述计算单元32将第一占空比输出至第一信号产生单元33以及将第二占空比输出至第二信号产生单元34。第一信号产生单元33将第一占空比转换成一模拟电压信号，其中，当第一占空比小于占空比阈值时，所述第一信号产生单元33始终输出所述占空比阈值所对应的二进制数字信号，以达到钳位第一控制信号的电压的目的。所述第二信号产生单元34按照第二占空比调整所产生的pwm信号的占空比并输出所述第二控制信号。当第二占空比达到并大于1时(即第一占空比大于等于占空比阈值时)，所述第二信号产生单元输出占空比为100％的第二控制信号。由于第二占空比是第一占空比和占空比阈值计算而得，故第一控制信号和第二控制信号以占空比阈值为临界点分别随脉冲宽度调制信号的占空比变化。所述控制器24中的控制单元接收上述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，其中当第二控制信号有效期间，利用第一控制信号和第三控制信号分别控制开关器件断开和导通，当第二控制信号无效期间，强制断开所述开关器件。
请参阅图12，本申请还提供一种控制方法。所述控制方法可由前述控制器来执行，或者其他能够执行所述控制方法中各步骤的控制器来执行。
在步骤s110中，获取用于调整负载的工作状态的脉冲宽度调制信号。其中，所述脉冲宽度调制信号由与控制器的前级控制装置提供。所述前级控制装置包括但不限于：包含用户操作面板的控制装置、或基于采样负载电路而反馈的控制装置等。所述前级控制装置所提供的脉冲宽度调制信号是一种利用占空比描述负载工作状态的信号。以led灯串为例，所述控制器基于脉冲宽度调制信号的占空比变大而使led灯串调光变亮，以及基于脉冲宽度调制信号的占空比变小而使led灯串调光变暗。
在步骤s120中，基于预设的占空比阈值，将所述脉冲宽度调制信号转换为用于调整流经负载的电流峰值的第一控制信号，以及用于控制输入源向所述负载进行能量传输的时长的第二控制信号。其中，所述占空比阈值为技术人员根据负载所接入的交流电频率、控制器所接收的脉冲宽度调制信号的频率等实际数据设计得出的，理论上可在(0,100％)之间选取，优选地在(10,50％)之间选取。所述控制器中的电路结构、电子元件的参数和内部参考信号中至少一种是基于所述占空比阈值而设计的。
为了解决负载工作状态调整期间所出现的调节深度不足和闪频的问题，一种实施方式为，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于所述占空比阈值期间，所述控制器控制第二控制信号随所述脉冲宽度调制信号的占空比变化而变化；以及在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于所述占空比阈值期间，控制所述第一控制信号随所述脉冲宽度调制信号的占空比变化而变化。例如，请参阅图2，其显示为第一控制信号和第二控制信号变化波形图。如图所示，以所述占空比阈值为临界值，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于所述占空比阈值期间，所述控制器基于所述脉冲宽度调制信号的占空比与第二控制信号占空比的线性关系，输出第二控制信号，同时第一控制信号输出恒定值，例如，所述恒定值为第一控制信号的变化范围的最小值；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于所述占空比阈值期间，所述控制器基于所述脉冲宽度调制信号的占空比与第一控制信号占空比的线性关系，输出第一控制信号，同时第二控制信号输出恒定值，其中，所述第二控制信号为其变化范围的最大值。
在一种实现方式中，为了在负载工作状态调整期间，输出上述第一控制信号和第二控制信号，所述步骤s120包括步骤s121和s122。
在步骤s121中，确定所获取的脉冲宽度调制信号的占空比。在此，可借助时钟信号来确定所获取的脉冲宽度调制信号的占空比。其中，所述时钟信号的频率高于控制器所接收的脉冲宽度调制信号的频率，时钟信号的频率越高，所述控制器的调节精确度也越高。
在此，基于脉冲宽度调制信号的跳边沿，确定一个周期内的有效期间和无效期间，并在有效期间或无效期间计数时钟信号的脉冲数量，并利用计数方式确定脉冲宽度调制信号在一个周期内的有效期间和无效期间的时长，由此确定脉冲宽度调制信号的占空比(即第一占空比)。在得到第一占空比后，还将所述第一占空比经所述占空比阈值dth计算得到第二占空比，如第二占空比为
在一示例中，利用计数模块在接收到脉冲宽度调制信号的上跳沿时开始通过记录时钟信号上跳沿或下跳沿的数量、或者时钟信号的周期数来计数时钟信号的数量，以及在接收到脉冲宽度调制信号的下跳沿时停止计数；类似的，利用计数模块还计数脉冲宽度调制信号在无效时长所对应的时钟信号的数量。利用除法模块根据基于两个时钟信号的数量和时钟信号的周期计算所述第一占空比。在另一示例中，利用计数模块一方面针对有效时长或无效时长进行时钟信号的计数，另一方面计数在一个脉冲宽度调制信号的周期内时钟信号的数量，并由除法模块确定所述第一占空比。由此可见，时钟信号的频率越高，所得到的第一占空比精准度越高。
在得到第一占空比后，利用所述除法模块将所述第一占空比经所述占空比阈值权重配置得到第二占空比，即，第二占空比为
在步骤s122中，在所述占空比大于等于所述占空比阈值时，基于所述占空比输出第一控制信号，并输出固定的第二控制信号，以及在所述占空比小于所述占空比阈值时，基于所述占空比输出第二控制信号，以及输出固定的第一控制信号。
在此，先将所接收的第一占空比转换为n位数字信号；其中，n为常数。再将所接收的n位数字信号转换成对应的第一控制信号。例如，当n为8时，当所述计算单元32所提供的第一占空比为0.725，且0.725大于占空比阈值时，所述数字信号产生电路模块将0.725转换为8位二进制值10111001并输出，所述数模转换电路模块将10111001转换为模拟的第一控制信号。另外，当第一占空比小于占空比阈值时，所述数字信号产生电路模块始终输出所述占空比阈值所对应的二进制数字信号，以达到钳位到固定值的目的。仍以所述计算单元32输出8位数字信号为例，当所述计算单元32所提供的第一占空比为0.225，且0.225小于占空比阈值0.4时，所述所述计算单元32将0.4转换为8位二进制值01100110并输出，所述计算单元32将01100110转换为模拟的第一控制信号。
本步骤中还提供一种脉冲调制信号(pwm)，其频率以大于脉冲宽度调制信号的频率为优。通过按照所接收的第二占空比调整该脉冲调制信号的占空比并输出，以得到第二控制信号，其中在第二占空比达到并大于1时，输出占空比为100％的第二控制信号。
在另一种实时方式中，为了在负载工作状态调整期间，输出上述第一控制信号和第二控制信号，所述步骤s120包括步骤s123、s124和s125。
在步骤s123中，产生对应所述脉冲宽度调制信号的占空比的调节信号。
在此，所述控制器旨在将所述脉冲宽度调制信号转换成一电压信号，即调节信号。所述控制器中的滤波单元对所述脉冲宽度调制信号进行低通滤波，所得到的调节信号电压是基于所述脉冲宽度调制信号的占空比而确定的。在一些示例中，请参阅图4，其显示为控制器在一具体示例中的电路结构图，所述滤波单元包括乘法电路模和滤波电路模块。其中，乘法电路模块用于将脉冲宽度调制信号和一参考电压进行乘法处理；滤波电路模块与所述乘法电路模块的输出端相连，用于对所述乘法电路模块所输出的电信号进行滤波以得到所述调节信号。其中，所述参考电压vref2用以调整脉冲宽度调制信号中的高电平电压以使第一控制信号与第二控制信号之间基于所述占空比阈值的关联关系。所述关联关系将在后续详述。所述滤波电路模块举例为rc滤波电路模块，将高电平电压扩大vref2的倍数后的脉冲宽度调制信号进行低通滤波以得到所述调节信号。
在步骤s124中，在不低于预设电压下限范围内输出随所述调节信号变化的所述第一控制信号。其中，所述不低于预设电压下限范围内可基于器件的调节范围而确定的，还可以基于钳位电路模块而限制的，或者结合前述两种情况设置而得。当所述调节信号的电压低于预设电压下限值时，以所述预设电压下限输出第一控制信号。其中，电压下限值为基于所述占空比阈值而确定的电压值。如图4所示，第一控制信号由所述第一信号产生单元12产生，所述第一信号产生单元12包括缓冲电路模块和钳位电路模块。所述缓冲电路模块与所述滤波单元11输出端相连，用于产生跟随所述调节信号变化的第一控制信号。所述钳位电路模块与所述缓冲电路模块的输出端相连，用于限制所述第一控制信号的电压下限。结合图2和图4为例，所述缓冲电路模块包括运算放大器op和电阻r2、r3，其中，运算放大器op放大正负输入端的电压差。当正输入端的电压高于负输入端的电压时，运算放大器op输出端的电压升高，即第一控制信号的电压升高；反之，运算放大器op输出端的电压降低，即第一控制信号的电压降低；当正负输入端的电压相等时，运算放大器op输出端的电压趋于稳定，即第一控制信号的电压输出近似为0。在此，当运算放大器op的最小值接近于零值时，所述钳位电路模块将所述第一控制信号的电压下限钳位在基于占空比阈值而设置的电压值上，该电压值为预设的电压下限。例如下钳位电压vpkmin＝dth×ipk×rcs，其中，dth为占空比阈值，rcs为采样电阻，ipk为流经采样电阻rcs的电流。
在步骤s125中，基于一预设的参考信号的电压与所述调节信号的比较结果输出所述第二控制信号；其中，所述参考信号的电压峰值与调节信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。其中，为了在占空比阈值为临界点处分隔第一控制信号和第二控制信号的控制策略，所述参考信号的电压峰值vref1与乘法电路模块所接入的参考电压vref2之间具有占空比阈值dth的比例系数，即vref2/dth＝vref1，或者，vref2＝vref1×dth。由此可见，所述参考信号的电压峰值与步骤s123中提及的参考电压之间基于占空比阈值而确定关联关系。受所述参考电压对脉冲宽度调制信号的加权影响，所述第一控制信号的电压值与参考电压相关，同时第二控制信号的电压值与参考信号相关，再结合上述参考信号的电压峰值与参考电压之间的关系，所述参考信号的电压峰值与调节信号之间具有基于所述占空比阈值的关联关系。
所述第二控制信号可由第二信号产生单元提供。如图3和图5所示，所述第二信号产生单元13的一个输入端接收所述调节信号，另一个输入端接收预设的参考信号，其中，预设的参考信号可以是斜坡信号，例如，三角波信号。当预设的参考信号的电压峰值低于调光信号的电压时，第二控制信号一直为高电平信号；当预设的参考信号的电压峰值高于调光信号的电压，且当预设的参考信号的电压小于调光信号的电压时，第二控制信号为低电平信号，且当预设的参考信号的电压大于等于调光信号的电压时，第二控制信号为高电平信号，容易理解地，此时，第二控制信号为频率与参考信号的频率相同的方波信号，第二控制信号的占空比是输入的pwm信号占空比的1/dth。其中，dth为占空比阈值；在脉冲宽度调制信号占空比大于等于占空比阈值期间，所述第二控制信号为全高电平(即全有效)。
在步骤s130中，基于所述第一控制信号和第二控制信号调整负载的工作状态。其中，所述负载的工作状态举例包括负载将电能转换成其他能量的变化过程。
在此，当所述控制器以上述两种控制信号控制开关器件时，以所述第一控制信号所提供的电压限制向负载供电的电压峰值，以及以所述第二控制信号所提供的占空比限制输入源向所述负载进行能量传输的时长。其中，所述输入源包括但不限于：用以供应电力的交流电端口、或用以将交流电整流并供电的整流单元等。
为了使所述控制器能够匹配已有的驱动装置或控制装置，在一些实施方式中，所述负载为led灯串；所述调整负载的工作状态为调整led灯串的亮度。对应地，控制器通过开关器件控制负载所在线路的断开。所述步骤s130包括基于所述第一控制信号和第二控制信号的逻辑关系向所述开关器件输出一开关控制信号的步骤。具体地，在第二控制信号有效期间，当所述控制单元检测负载的电压峰值达到所述第一控制信号的电压时，断开所述开关器件以限制流经负载的电流峰值；在第二控制信号无效期间，所述控制单元强制断开所述开关器件。以负载的工作状态为转换能量为例，由于第一控制信号和第二控制信号均以占空比阈值为临界点，当控制器所接收的脉冲宽度调制信号的占空比由小变大时，即需要负载将电能转换为其他能量的能力由弱变强时，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于预设的占空比阈值期间，所述第一控制信号的电压被钳位在固定电压处，使得负载的电流峰值固定，控制单元基于第二控制信号所提供的占空比逐渐变大的方式提高负载的能量转换能力；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于预设的占空比阈值期间，所述第二控制信号的占空比已处于全有效状态(即占空比为100％)，所述控制单元基于第一控制信号的变化调整负载的电流峰值，并通过此种方式来增强负载进行能量转换的能力。
所述步骤s130还可以包括：基于所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的逻辑关系输出用于控制所述开关器件的开关控制信号的步骤。其中，第三控制信号用于控制开关器件导通。
当所述负载为led灯串时，所述调整负载的工作状态为调整led灯串的亮度。所述控制器接收前级控制装置所提供的脉冲宽度调制信号，并基于脉冲宽度调制信号产生第一控制信号和第二控制信号，利用所述第一控制信号和第二控制信号控制断开开关器件，其中，该开关器件位于led灯串的驱动装置中的功率转换单元中。所述控制器还通过检测功率转换单元中的电感电流来控制开关器件导通。由此，所述功率转换单元中的电感在开关器件的导通和断开控制下执行励磁和退磁操作，如此led灯串在所述励磁和退磁操作下调整相应亮度。
在所述控制器的开关控制下，描述led灯串调亮的过程，在所述脉冲宽度调制信号的占空比小于预设的占空比阈值期间，所述第一控制信号的电压被钳位在固定电压处，使得电感的电流峰值固定，控制器基于第二控制信号所提供的占空比逐渐变大的方式增大输入源向负载提供能量转换的时长(即开关器件m1重复开关的次数增多)，以增加负载电流，使得led灯串逐渐变亮；在所述脉冲宽度调制信号的占空比大于等于预设的占空比阈值期间，所述第二控制信号的占空比已处于全有效状态(即占空比为100％)，所述控制器基于第一控制信号的变化调高电感的电流峰值，使得led灯串逐渐变亮。led灯串由亮调暗的过程与前述由暗调亮的过程相反，在此不再赘述。由于第二控制信号的频率高于脉冲宽度调制信号的频率(如第二控制信号的频率至少为脉冲宽度调制信号频率的1/dth倍)，故而在脉冲宽度调制信号的占空比小于占空比阈值期间，调光深度明显提高，相对于未调整频率前的pwm信号，频闪现象也得到明显的抑制。另外，由于第二控制信号在脉冲宽度调制信号的占空比大于占空比阈值期间始终处于全有效状态，故而闪频现象消失。
综上所述，本申请所提供的控制器在脉冲宽度调制信号的占空比小于占空比阈值期间，调光深度明显提高，且频闪现象得到明显的抑制。另外，由于第二控制信号在脉冲宽度调制信号的占空比大于占空比阈值期间始终处于全有效状态，故而闪频现象消失。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
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