建立降壓或升壓操作的固態光源驅動器的製作方法

2023-09-21 02:55:40

政府利益的聲明

本發明根據DOE合作協定No.DE-EE0000611在美國政府支持下完成，被美國能源部獎勵。美國政府在本發明中可以享有一定權利。

技術領域

本發明涉及照明設備，並且更具體地涉及用於固態光源的電子驅動器。

背景技術：

高亮度固態光源的發展已經導致在各種照明器材中使用這樣的設備。通常，固態光源以與白熾燈或氣體放電燈根本不同的方式操作，並且因此可能不可連接到為這樣的傳統光源所設計的傳統照明器材。然而可以使用驅動器電路來允許對於傳統照明器材作為改進使用包括固態光源的燈。用於固態光源的驅動器電路通常將交流（AC）輸入、諸如120V/60Hz線路輸入或來自調光器開光的輸入轉換成用於驅動固態光源的穩定直流（DC）電壓。這樣的電路通常包括有接收AC輸入的整流器和開關轉換器電路（switching converter circuit）。開關轉換器電路從整流器接收經整流的AC輸出，並且向固態光源提供穩定的、經調節的DC輸出。

各種開關轉換器電路配置在本領域中是眾所周知的。某些類型的開關轉換器電路包括已知配置，諸如降壓（buck）轉換器、升壓（boost）轉換器、降壓-升壓轉換器等等，其通常被分類為開關調節器。這些設備包括例如電晶體的開關，其被選擇性地操作以允許能量被存儲在例如電感器的能量存儲設備中，並且然後被轉移到一個或多個濾波電容器。（一個或多個）濾波電容器向負載提供相對平穩的DC輸出電壓並且在能量存儲循環之間向負載提供基本上連續的能量。

另一種已知類型的開關轉換器包括基於變壓器的開關調節器，諸如「反激（flyback）」轉換器。在基於變壓器的開關調節器中，變壓器的初級側被耦合到整流器的經整流的AC輸出。在變壓器的次級側處提供經調節的DC輸出電壓，所述變壓器的次級側與變壓器的初級側是電絕緣的。

技術實現要素：

當交替地驅動不同顏色的固態光源以在遠處實現所期望的顏色混合時，在諸如那些上述的傳統驅動電路情況下的一個問題出現。在這樣的配置中，不同類型和數目的不同顏色的固態光源可能具有不同的電流消耗（current draw）要求並且可能在不同時間被驅動。這可能為驅動器電路產生變動的輸出電壓，其有時大於輸入電壓和有時小於輸入電壓。處置在驅動器電路的輸入和輸出處這樣的不匹配電壓範圍的已知途徑是採用「降壓-升壓」或「反激」轉換器配置。這些已知配置兩者都在電感器中存儲能量並且然後將能量放出到與輸入有效絕緣的負載。然而，因為這些配置在將能量輸送到負載之前可以在電感器中存儲百分之一百的能量，所以包括這樣的配置的設備表現相對大的電感損耗。在這樣的已知驅動器電路配置情況下的另一個問題是AC輸入電壓在峰值電平和零之間變動，這樣在AC輸入的每個循環中存在時間周期，那時（when）有很少或沒有輸入電壓用於向負載供應電流。這可能影響功效，即光源的流明每瓦特（LPW）。

本發明的實施例提供包括開關轉換器的驅動器電路，其中當在一個或多個固態光源在「開」和「關」狀態之間切換的情況下輸出電壓變動時，響應於驅動器電路的輸出電壓，所述開關轉換器被置於降壓轉換器配置或升壓轉換器配置中。這可以使用單一開關轉換器控制器來實現，所述單一開關轉換器控制器將開關轉換器設置在要麼降壓要麼升壓的配置中並且也控制降壓和升壓開關電路。有利地，這樣的電路可以以小尺寸實現並且避免對於用於單獨的降壓和升壓轉換器的單獨的控制器的需要，或使用遭受上述缺陷的降壓-升壓或反激配置的需要。實施例也可以或可替換地包括被耦合到輸入電壓的能量存儲電路。能量存儲電路可以在當輸入電壓下降到預定閾值以下時的時間周期期間將電流輸送到驅動器電路。這樣的能量存儲電路考慮到高光源功效，即流明每瓦特（LPW）。

在實施例中，提供了驅動器電路。所述驅動器電路包括：控制器電路；被耦合到控制器電路的升壓開關電路；被耦合到控制器電路的降壓開關電路；和反饋電路，其被耦合到光源並且被配置以向控制器電路提供代表驅動器電路的DC輸出的反饋信號；其中控制器電路被配置以響應於反饋信號來控制升壓開關電路和降壓開關電路，用以當DC輸出小於在輸入節點處的被耦合到驅動器電路的經整流的AC電壓時使用升壓轉換器配置來調節到光源的電流，和當DC輸出大於在輸入節點處的經整流的AC電壓時使用降壓轉換器配置來調節到光源的電流。

在相關實施例中，控制器電路可以被配置以響應於反饋信號向升壓開關電路提供第一輸出和向降壓開關電路提供第二輸出，其中所述第一輸出可以被配置以建立升壓轉換器配置和所述第二輸出將降壓轉換器開關置於導通狀態中。在另一個相關實施例中，控制器電路可以被配置以響應於反饋信號向升壓開關電路提供第一輸出和向降壓開關電路提供第二輸出，其中所述第二輸出可以被配置以建立降壓轉換器配置而第一輸出將升壓轉換器開關置於非導通狀態中。

在又一個相關實施例中，升壓轉換器配置可以包括：升壓開關電路；電感器；第一二極體；和電容器；其中升壓開關電路可以被耦合到電感器和第一二極體之間的節點並且電容器可以被耦合在第一二極體和地之間。在此外的相關實施例中，降壓轉換器配置可以包括：電感器；電容器；降壓開關電路，其中降壓開關電路可以包括被耦合在輸入節點和電感器之間的開關；和被耦合到開關和電感器之間的節點的第二二極體。

在仍另一個相關實施例中，降壓開關電路可以包括開關和比較器，其中控制器電路可以包括降壓控制信號輸出和時鐘輸出，並且其中比較器可以包括被耦合到降壓控制信號輸出的第一輸入、被耦合到時鐘輸出的第二輸入和被耦合到開關的輸出，以便開關的導通狀態響應於比較器的輸出而變動。在此外的相關實施例中，控制器電路可以是集成電路控制器並且其中降壓控制信號輸出可以包括集成電路控制器的誤差放大器輸出。

在仍又一個相關實施例中，光源可以包括第一組固態光源和第二組固態光源，其中第一組固態光源可以包括至少一個固態光源，通過所述至少一個固態光源的電流（through which current）響應於混合電路（mixing circuit）的輸出被切換，其中第二組固態光源可以包括至少一個附加固態光源，所述至少一個附加固態光源被配置以保持在發光狀態中而混合電路切換通過所述至少一個固態光源的電流，所述第二組固態光源可以與所述第一組固態光源和混合電路開關的並聯組合串聯耦合，其中混合電路開關可以被配置以響應於混合電路的輸出切換通過第一組固態光源的電流。在此外的相關實施例中，驅動器電路可以此外包括電壓參考電路，其中電壓參考電路可以包括與第二組固態光源、以及第一組固態光源和混合電路開關的並聯組合串聯耦合的電阻器。

在仍又一個相關實施例中，驅動器電路可以此外包括：整流器電路，其中整流器電路可以被配置以接收交流（AC）輸入電壓和在輸入節點處提供經整流的AC電壓；和能量存儲電路，其包括：開關控制器電路；被耦合到開關控制器電路和整流器電路的輸入開關電路；被耦合到開關控制器電路和電容器電路的能量存儲開關電路；其中開關控制器電路可以被配置以響應於經整流的AC電壓向輸入開關電路和能量存儲開關電路提供控制器輸出、用以當經整流的AC電壓大於預定值時將經整流的AC電壓耦合到負載並且給電容器電路充電、和用以當經整流的AC電壓小於預定值時將電容器電路耦合到負載以通過負載對電容器電路放電。

在另一個實施例中，提供了向光源提供直流（DC）輸出的方法。所述方法包括：將代表DC輸出的反饋信號耦合到控制器電路；響應於DC輸出，從控制器電路向升壓開關電路提供輸出，用以當DC輸出小於被耦合到開關轉換器電路的經整流的AC電壓時使用升壓轉換器配置來調節到光源的電流；和響應於DC輸出，從控制器電路向降壓開關電路提供輸出，用以當DC輸出大於經整流的AC電壓時使用降壓轉換器配置來調節到光源的電流。

在相關實施例中，從控制器電路向升壓開關電路提供輸出可以包括：響應於DC輸出，從控制器電路向升壓開關電路提供輸出，用以當DC輸出小於被耦合到開關轉換器電路的經整流的AC電壓時使用升壓轉換器配置來調節到光源的電流，其中升壓轉換器配置可以包括升壓開關電路、電感器、第一二極體和電容器，其中升壓開關電路被耦合到電感器和第一二極體之間的節點，和其中電容器被耦合在第一二極體和地之間。在此外的相關實施例中，從控制器電路向降壓開關電路提供輸出可以包括：響應於DC輸出，從控制器電路向降壓開關電路提供輸出，用以當DC輸出大於經整流的AC電壓時使用降壓轉換器配置來調節到光源的電流，其中降壓轉換器配置可以包括降壓開關電路、電感器、電容器和第二二極體，其中降壓開關電路可以包括被耦合在經整流的AC電壓和電感器之間的開關，並且其中第二二極體被耦合到開關和電感器之間的節點。

在另一個實施例中，提供了能量存儲電路。能量存儲電路包括：開關控制器電路；被耦合到開關控制器電路和整流器電路的輸入開關電路；和被耦合到開關控制器電路和電容器電路的能量存儲開關電路；其中開關控制器電路可以被配置以響應於經整流的AC電壓，向輸入開關電路和能量存儲開關電路提供控制器輸出、用以當經整流的AC電壓大於預定值時將經整流的AC電壓耦合到負載並且給電容器電路充電、和當經整流的AC電壓小於預定值時將電容器電路耦合到負載以通過負載來對電容器電路放電。

在相關實施例中，輸入開關電路和整流器電路可以跨越（across）負載被串聯耦合。在另一個相關實施例中，能量存儲開關電路和電容器電路可以跨越負載被串聯耦合。在仍另一個相關實施例中，輸入開關電路可以包括被耦合在整流器電路和地之間的電晶體，並且其中控制器輸出被耦合到電晶體的柵極。在又一個相關實施例中，能量存儲開關電路可以包括與電容器電路串聯耦合的電晶體，其中控制器輸出可以被耦合到電晶體的柵極，並且其中齊納二極體可以被耦合在電晶體的柵極和地之間。在仍又一個相關實施例中，電容器電路可以包括第一和第二電容器，所述第一和第二電容器被配置以在串聯配置中充電和在並聯配置中放電。

在另一個實施例中，提供了控制經整流的AC電壓到負載的輸送的方法。所述方法包括：感測經整流的AC電壓；響應於所感測的經整流的AC電壓來控制第一開關用以只要經整流的AC電壓超過預定值則將經整流的AC電壓耦合到負載；響應於經整流的AC電壓來控制第二開關以給至少一個電容器充電；和響應於經整流的AC電壓來控制第一開關和第二開關用以當AC電壓低於預定值時使至少一個電容器向負載放電。

附圖說明

如在附圖中所說明的，從此處公開的特定實施例的以下描述，此處公開的前述和其他目的、特徵和優點將是明顯的，在所述附圖中同樣的參考字符貫穿不同視圖指的是相同部分。圖不一定是依比例繪製的，代替地重點被放在說明此處公開的原理上。

圖1示出了根據此處公開的實施例包括驅動器電路的系統的框圖。

圖2是根據此處公開的實施例被耦合到光源的驅動器電路的框圖。

圖3是根據此處公開的實施例被耦合到光源的開關轉換器電路的框圖。

圖4是根據此處公開的實施例被耦合到光源的開關轉換器電路的電路圖。

圖5是根據此處公開的實施例的能量存儲電路的框圖。

圖6是根據此處公開的實施例的能量存儲電路的電路圖。

圖7和8是根據此處公開的實施例的方法的流程圖。

具體實施方式

圖1示出了包括驅動器電路102的系統100的簡化框圖，所述驅動器102要麼直接地要麼通過可選擇的已知調光器電路104來接收交流（AC）輸入ACin並且提供經調節的直流（DC）輸出DCout以驅動固態光源106。固態光源106可以包括以任何已知配置布置的、以任何已知方式連接和/或互相連接的一個或多個發光二極體（LED）、一個或多個有機發光二極體（OLED）、一個或多個聚合物發光二極體（PLED）和/或其任何組合，所述任何已知配置諸如但不限於襯底上的、裸露或封裝在晶片中的一個或多個管芯（die），一個或多個晶片，包括一個或多個裸露管芯或經封裝的管芯的一個或多個模塊，和其組合。因此，在一些實施例中，固態光源106包括多於一個的固態光源。在一些實施例中，固態光源106被配置以佔用一定空間，諸如燈的空間（在框形式中被示為可選擇的燈組件108）。所述空間可以是但不限於，特定類型的燈限定的空間（a space defined a particular type of lamp），所述特定類型的燈諸如但不限於MR-16-類型燈。在一些實施例中，輸入ACin從120V AC/60Hz線路源被直接提供。然而要被理解的是，實施例可以、並且在一些實施例中確實從諸如但不限於10-16 VDC源的DC源和/或從諸如但不限於以50-60Hz的220-240 VAC、12 VAC源等等的其他AC源來操作。驅動器電路102將AC輸入電壓ACin轉換成經調節的DC輸出電壓DCout。

圖2是在概念上說明驅動器電路102的功能性的框圖。如所示出的，驅動器電路102包括整流器電路202、可選擇的能量存儲電路203、開關轉換器電路204和混合電路206。開關轉換器電路204的經調節的DC輸出DCout被耦合到固態光源106以驅動固態光源106。AC輸入電壓ACin要麼直接地要麼通過調光器電路104（諸如在圖1中所示出的）被耦合到整流器電路202。整流器電路202可以被配置、和在一些實施例中被配置以對AC輸入電壓ACin進行整流以提供全波整流輸出電壓信號ACrect。各種整流器電路配置在本領域中是眾所周知的並且在不偏離本發明的範圍的情況下在實施例中是可用的。在一些實施例中，例如，整流器電路202包括已知的二極體橋整流器。在一些實施例中，例如，整流器電路202包括已知的場效應電晶體（FET）橋整流器。整流器電路202的輸出通過開關轉換器電路204和可選擇地通過能量存儲電路203被耦合到固態光源106。混合電路206切換通過固態光源106中的一個或多個固態光源的電流，用以因此將這樣的固態光源的狀態從非發光（「關」）狀態改變到發光（「開」）狀態。混合電路206的切換的定時例如通過使用用於控制被耦合到固態光源106的開關的控制器或通過在沒有專用控制器的情況下響應於經整流的AC電壓ACrect的多個連續半波的每一個來切換而可以被建立和在一些實施例中被建立。固態光源106可以包括至少一個附加固態光源和在一些實施例中包括至少一個附加固態光源，所述至少一個附加固態光源被配置以保持在發光（「開」）狀態中而混合電路206切換通過固態光源106的一個或多個其他固態光源的電流。固態光源106可以被配置、和在一些實施例中被配置，使得響應於混合電路206的輸出、結合從保持在「開」狀態中的任何（一個或多個）附加固態光源輸出的光，在那裡在固態光源的「開」和「關」狀態的變動建立固態光源的輸出的預定混合。

例如，在固態光源106中的固態光源具有不同顏色的實施例中，固態光源的輸出的混合通過在遠處從固態光源輸出的光的組合建立期望的顏色混合。術語「顏色」通常貫穿全文被用於指由觀測者可察覺的輻射的特性（儘管這個用法不意旨限制這個術語的範圍）。因此，術語「不同顏色」意味著具有不同主波長和/或帶寬的兩個不同光譜。另外，「顏色」可以被用於指白色和非白色光。諸如「紅色」、「琥珀色」、「薄荷色（mint）」、「綠色」、「青白色」等等的特定顏色的使用以描述固態光源或由固態光源發出的光指的是與特定顏色相關聯的主波長的特定範圍。特別地，術語「紅色」和「琥珀色」當被用於描述固態光源或由固態光源發出的光時意思是固態光源發出具有在610nm和750nm/基本上610nm和750nm之間的主波長的光。術語「綠色」、「薄荷色」和「青白色」當被用於描述固態光源或由固態光源發出的光時意思是固態光源發出具有在495nm和570nm/基本上495nm和570nm之間的主波長的光。

固態光源106中的（一個或多個）固態光源在「開」狀態和「關」狀態之間的切換可以為驅動器電路102產生並且在一些實施例中為驅動器電路102產生有時大於經整流的AC電壓ACrect和有時小於經整流的AC電壓ACrect的變動輸出電壓DCout。在一些實施例中，例如，經整流的AC電壓ACrect可以從基本上0V到基本上17V變動，而當所有固態光源被驅動時，輸出電壓DCout可以基本上是16V，但當固態光源的某一子集被驅動時，所述輸出電壓DCout僅僅基本上是10V。開關轉換器電路204通過當由混合電路切換固態光源需要小於經整流的AC電壓ACrect的輸出電壓DCout時採取降壓轉換器配置和當由混合電路切換固態光源需要高於經整流的AC電壓ACrect的輸出電壓DCout時採取升壓配置來響應變動的輸出電壓DCout。如貫穿全文所使用的，術語「降壓」轉換器描述眾所周知的包括兩個開關（例如但不限於電晶體和二極體）和電感器的減壓（step-down）（即輸出電壓小於輸入電壓）DC-DC開關轉換器配置。如貫穿全文所使用的，術語「升壓」轉換器描述眾所周知的包括兩個開關（例如但不限於電晶體和二極體）和電感器的增壓（step-up）（即輸出電壓大於輸入電壓）DC-DC開關轉換器配置。

可選擇的能量存儲電路203被耦合到經整流的AC電壓ACrect。能量存儲電路203被配置以當電壓ACrect高於預定值時將經整流的AC電壓ACrect直接耦合到開關轉換器電路204，和當電壓ACrect低於預定值時通過開關轉換器電路204對所存儲的能量放電。能量存儲電路203因此可以減少到開關轉換器電路204的峰值電流並且當電壓ACrect下降時可以通過經由開關轉換器電路204對所存儲的能量放電來填補在經整流的AC電壓ACrect中的電壓「谷」，用以向開關轉換器電路204提供經平滑的輸出。

可以以各種配置提供開關轉換器電路204。圖3說明了包括開關轉換器電路204和固態光源106的驅動器電路102。在圖3中，開關轉換器電路204包括控制器電路302、升壓開關電路304、降壓開關電路306、電壓反饋電路308、二極體D1和D2、電感器L和電容器C。響應於來自電壓反饋電路308的電壓反饋，控制器電路302控制升壓開關電路304和降壓開關電路306兩者。電壓反饋代表跨越固態光源106的輸出電壓DCout。如以上關於圖2所描述的，當固態光源106之內的（一個或多個）固態光源通過混合電路206被切換「開」和「關」時，輸出電壓DCout變動。

當輸出電壓DCout低於經整流的AC電壓ACrect時，控制器電路302向降壓開關電路306提供降壓控制信號。降壓控制信號使降壓開關電路306使用降壓轉換器配置來調節到固態光源106的電流，所述降壓轉換器配置包括降壓開關電路306、二極體D1、電感器L和電容器C。然而，當輸出電壓DCout高於經整流的AC電壓ACrect時，控制器電路302向升壓開關電路304提供升壓控制信號。升壓控制信號使升壓開關電路304使用升壓轉換器配置來調節到固態光源106的電流，所述升壓轉換器配置包括升壓開關電路304、二極體D2、電感器L和電容器C。因此控制器電路302響應於來自電壓反饋電路308的電壓反饋來執行至少三個功能。控制器電路302響應於電壓反饋在降壓和升壓轉換器配置之間切換。控制器電路302調節升壓開關電路304用以從升壓轉換器配置提供輸出DCout。控制器電路302調節降壓開關電路306用以從降壓轉換器配置提供輸出DCout。

圖4是基於圖3中所示出的驅動器電路102的驅動器電路102a的電路圖。驅動器電路102a包括開關轉換器電路204a、固態光源106a和開關Q3。開關Q3與混合電路相關聯，所述混合電路諸如但不限於在圖2中所示出的混合電路206。開關轉換器電路204a包括控制器電路302a、升壓開關電路304a、降壓開關電路306a、電壓反饋電路308a、二極體D1和D2、電感器L和電容器C。固態光源106a包括第一組固態光源402和第二組固態光源404。第一組固態光源402包括以並聯組合耦合的固態光源406的多個串聯組合。在一些實施例中，在第一組固態光源402中的固態光源406都發出紅或琥珀顏色的光。第二組固態光源404包括固態光源408的串聯組合。在一些實施例中，在第二組固態光源404中的固態光源408都發出綠或薄荷或青白顏色的光。在圖4中，開關Q3被配置為與第一組固態光源402並聯耦合的電晶體。開關Q3和第一組固態光源402的並聯組合與第二組固態光源404串聯耦合。當然，第一組固態光源402和第二組固態光源404可以以任何配置各自包括任何數目的固態光源。

開關Q3的導通狀態控制通過第一組固態光源402和第二組固態光源404的電流，並且響應於混合電路中的顏色控制信號而變動。當開關Q3處於非導通狀態，即開關Q3是「斷開」的時，來自開關轉換器電路204a的足夠的電流流經第一組固態光源402和第二組固態光源404兩者以使每組的相應固態光源406、408發光。當開關Q3處於導通狀態，即開關Q3是「閉合」的時，電流流經第二組固態光源404以使第二組固態光源404中的固態光源408發光，但是流經第一組固態光源402的電流通過開關Q3被分流，由此通過第一組固態光源402的電流不足以使第一組固態光源402中的固態光源406發光，儘管當開關Q1處於導通狀態時可能有通過第一組固態光源402的一些小電流。

電壓反饋電路308a被配置為電阻器R1，所述電阻器R1與開關Q3和第一組固態光源402的並聯組合串聯耦合，所述開關Q3和第一組固態光源402的並聯組合與第二組固態光源404串聯耦合。當開關Q3斷開和閉合以及第一組固態光源402的固態光源406「開啟」和「關斷」時，電壓DCout變動，導致跨越電阻器R1的變動電壓。跨越電阻器R1的（變動）電壓作為電壓反饋信號被提供到控制器電路302a，並且代表輸出電壓DCout的值。

控制器電路302a可以是已知的控制器，其以根據此處公開的實施例的方式被配置用以控制降壓開關電路306a和升壓開關電路304a兩者。用於控制開關調節器的各種控制器是眾所周知的。在一些實施例中，例如，控制器電路302a是來自美國德克薩斯達拉斯的Texas Instruments Corporation的目前可用的型號TPS40211控制器。控制器電路302a被配置以向升壓開關電路304a提供升壓控制信號輸出、例如脈寬調製（PWM）輸出，用以控制升壓開關電路304a的導通狀態。控制器電路302a也被配置以提供降壓控制信號用以控制降壓開關電路306a中的開關Q1的導通狀態。在圖4中，升壓開關電路304a被配置為N溝道場效應電晶體（FET）Q2，其具有漏極（drain）和源極，所述漏極被耦合到電感器L和二極體D2之間的節點A，所述源極被耦合到地。電容器C從二極體D2的輸出被耦合到地，並且輸出電壓DCout跨越電容器C被提供。FET Q2的柵極被耦合到控制器電路302a的升壓控制信號輸出，以便升壓控制輸出控制FET Q2的導通狀態。儘管在圖4中所示出的升壓開關電路304a被配置為電晶體，要被理解的是此處所述的任何開關電路可以是具有導通或「閉合」狀態和非導通或「斷開」狀態的任何部件或部件組。

降壓開關電路306a包括比較器U1和開關Q1。開關Q1被配置為P溝道FET並且被耦合在經整流的AC電壓ACrect和電感器L之間，具有被耦合到經整流的AC電壓ACrect的源極和被耦合到電感器L的漏極。節點B位於開關Q1和電感器L之間。二極體D1被耦合在地和節點B之間。比較器U1具有被耦合到控制器電路302a的時鐘輸出的反相輸入和通過電阻器R2被耦合到控制器電路302a的降壓控制信號輸出的非反相輸入。比較器U1的非反相輸入也通過電阻器R3被耦合到地。比較器U1的輸出被耦合到開關Q1的柵極以控制開關Q1的導通狀態。比較器U1比較反相輸入處的電壓電平與非反相輸入處的電壓電平並且響應於比較向開關Q1的柵極提供電壓輸出。

降壓控制信號輸出可以是、並且在一些實施例中是控制器電路302a的輸出，其響應於來自電壓反饋電路308a的電壓反饋信號而變動。在控制器電路302a被配置為TPS40211控制器的實施例中，例如降壓控制信號輸出是控制器電路302a的誤差放大器輸出。在這樣的配置中，控制器電路302a的時鐘輸出可以是在基本上0.2V和1V之間的鋸齒振蕩。當輸出電壓DCout低於經整流的電壓ACrect時，誤差放大器的輸出停留在基本上3V處，但是如果經整流的電壓ACrect超過輸出電壓DCout，通過固態光源106a的電流上升並且誤差放大器的輸出落入基本上0V到1V的範圍中。因此，當輸出電壓DCout低於輸入電壓ACrect時，到控制器電路302a的電壓反饋信號使控制器電路302a的降壓控制輸出超過時鐘輸出的值，其將比較器U1的輸出保持在將開關Q1置於導通狀態中的電平處。同時，控制器電路302a的升壓控制信號輸出根據由控制器電路302a設置的PWM脈動以將升壓開關電路304a在導通和非導通狀態之間切換用以使用升壓轉換器配置來調節到固態光源106a的電流，所述升壓轉換器配置包括升壓開關電路304a、二極體D2、電感器L和電容器C。然而，當輸出DCout高於經整流的電壓ACrect時，到控制器電路302a的電壓反饋信號使升壓控制信號輸出將FET Q2置於斷開狀態中。同時，降壓控制輸出下降到時鐘輸出的值以下，引起來自比較器U1的、以時鐘輸出的頻率的PWM輸出。比較器U1的PWM輸出將開關Q1在導通和非導通狀態之間切換用以使用降壓轉換器配置來調節到固態光源106a的電流，所述降壓轉換器配置包括開關Q1、二極體D1、電感器L和電容器C。

因此，控制電路302a響應於電壓反饋信號來執行轉換器配置、即降壓或升壓的選擇，並且調節降壓開關電路306a或升壓開關電路304a用於將電流輸送到固態光源106a。有利地，控制器電路302a可以是已知的開關控制器電路，諸如TPS 40211，其中降壓控制信號是控制器電路302a的開關轉換器輸出並且升壓控制信號是控制器電路302a的誤差放大器輸出，所述控制器電路302a被耦合到比較器U1，其中控制器電路302a的時鐘輸出用以控制開關轉換器的降壓配置。單一控制器電路302a的使用考慮到能量以小封裝尺寸和以減少的成本到固態光源106a的有效輸送。另外，諸如電感器L和電容器C的部件在升壓和降壓轉換器配置之間的共享考慮到減少的空間和小封裝尺寸。

圖5示出了被耦合到整流器電路202的能量存儲電路203。能量存儲電路203包括開關控制器電路502、輸入開關電路504、能量存儲開關電路506和電容器電路508。在圖5中，整流器電路202和輸入開關電路504跨越開關轉換器電路204被串聯耦合，所述開關轉換器電路204在圖2中被示出。能量存儲開關電路506和電容器電路508跨越到開關轉換器電路204的輸入被串聯耦合併且與整流器電路202和輸入開關電路504的串聯組合併聯耦合。儘管能量存儲電路203此處被示出和描述為被配置用於將經整流的AC電壓耦合到開關轉換器電路204，要理解的是能量存儲電路203可以被配置和在一些實施例中被配置以將經整流的AC電壓耦合到任何負載。

開關控制器電路502具有被耦合到整流器電路202的正輸出ACrect+、即圖5中的節點A的第一輸入，和被耦合到整流器電路202的負輸出ACrect-、即圖5中的節點B的第二輸入。因此在到開關控制器電路502的兩個輸入之間的電壓是節點A處的電壓VA減去節點B處的電壓VB，並且對應於經整流的AC電壓ACrect。響應於在節點A和B處被耦合到開關控制器電路502的輸入的經整流的AC電壓ACrect，開關控制器電路502向能量存儲開關電路506和輸入開關電路504提供輸出。特別地，當經整流的AC電壓ACrect高於預定電平時，開關控制器電路502的輸出控制輸入開關電路504和能量存儲開關電路506的導通狀態用以將經整流的AC電壓ACrect從整流器電路202耦合到開關轉換器電路204。用在這個配置中的開關，電容器電路508充電以存儲能量，但是不通過整流器電路202或開關轉換器電路204來放電。當經整流的AC電壓ACrect下降到預定電平以下時，開關控制器電路502的輸出控制輸入開關電路504和能量存儲開關電路506的導通狀態用以將經整流的AC電壓ACrect從開關轉換器電路204去耦以及將電容器電路508耦合到開關轉換器電路204。用在這個配置中的開關，存儲在電容器電路508中的能量通過開關轉換器電路204放電，但不進入整流器電路202中。

圖6是被耦合到整流器電路202的能量存儲電路203a的電路圖。能量存儲電路203a包括開關控制器電路502、輸入開關電路504a、能量存儲開關電路506a和電容器電路508a。在圖6中，開關控制器電路502具有在節點A和B處分別被耦合到整流器電路202的正ACrect+和負ACrect-側的第一和第二輸入。因此在到開關控制器電路502的兩個輸入之間的電壓是在節點A處的電壓VA減去在節點B處的電壓VB，並且對應於經整流的AC電壓ACrect，其在圖6的左上角被圖解地說明為VA-VB。響應於經整流的AC電壓ACrect，開關控制器電路502向輸入開關電路504a和能量存儲開關電路506a提供輸出。開關控制器電路502可以是、和在一些實施例中是任何類型的控制器，其被配置以提供輸出用於響應於經整流的AC電壓ACrect來控制輸入開關電路504a和能量存儲開關電路506a。

輸入開關電路504a被配置為N溝道FET Q4，所述N溝道FET Q4具有漏極和源極，所述漏極在節點B處被耦合到整流器電路202的負側、即到ACrect-，所述源極被耦合到地。能量存儲開關電路506a包括電阻器R4、齊納二極體D3和P溝道 FET Q5，所述P溝道FET Q5具有漏極和源極，所述漏極被耦合到開關轉換器電路204的輸入，所述源極被耦合到電容器電路508a。開關控制器電路502的輸出通過電阻器R4被耦合到P溝道FET Q5的柵極，並且齊納二極體D3在P溝道FET Q5的柵極和地之間是反向偏置的。在圖6中，電容器電路508a包括第一電容器C1、第二電容器C2、第一二極體D4、第二二極體D5和第三二極體D6。第一二極體D4、第二二極體D5和第三二極體D6被配置以便對於充電電流Icharge，第一電容器C1和第二電容器C2與第一二極體D4串聯耦合，但是對於到開關轉換器電路204的放電電流Idischarge，第一電容器C1和第二電容器C2被並聯耦合。特別地，第一電容器C1被耦合在P溝道FET Q5的漏極和節點N1之間，所述節點N1通過反向偏置的第三二極體D6被耦合到地。第一二極體D4被耦合在節點N1和節點N2之間。第二電容器C2被耦合在節點N2和地之間。第二二極體D5以反向偏置配置從P溝道FET Q5的漏極被耦合到節點N2。

在操作中，當經整流的AC電壓ACrect高於由開關控制器電路502設置的預定值時，例如當ACrect高於其峰值的三分之一時，開關控制器電路502的輸出將N溝道FET Q4置於閉合狀態中用以將經整流的AC電壓ACrect跨越開關調節器204耦合。開關控制器電路502的輸出也通過電阻器R4被耦合到P溝道FET Q5的柵極。開關控制器電路502的輸出建立在P溝道 FET Q5處的等於齊納二極體D3的齊納電壓的柵極電壓。在經整流的AC電壓ACrect的峰值電壓是例如基本上17V的實施例中，齊納二極體D3的齊納電壓可以是基本上7.5V。因為這個電壓幾乎等於或大於跨越第一電容器C1或第二電容器C2的並聯電壓，所以第一電容器C1和第二電容器C2不能放電。如果經整流的AC電壓ACrect高於跨越第一電容器C1和第二電容器C2的串聯組合的電壓，第一電容器C1和第二電容器C2通過P溝道FET Q5的保護二極體來被充電。如果經整流的AC電壓ACrect高於齊納二極體D3的齊納電壓，第一電容器C1和第二電容器C2可以通過反向流經P溝道FET Q5的電流充電和在一些實施例中通過反向流經P溝道FET Q5的電流充電。

當經整流的AC電壓ACrect下降到由開關控制器電路502設置的預定值以下時，開關控制器電路502的輸出將N溝道FET Q4置於斷開狀態中以將經整流的AC電壓ACrect從開關轉換器電路204去耦並且將P溝道FET Q5置於閉合狀態中以將電容器電路508a耦合到開關轉換器電路204。在該配置中，第一電容器C1和第二電容器C2通過第二電極管D5和第三二極體D6被並聯耦合以產生放電電流Idischarge。因此，在當經整流的AC電壓ACrect是低的、即在經整流的AC電壓ACrect的谷中時的時間期間，電容器電路508a通過開關轉換器電路204放電。

有利地，如此處所示出的能量存儲電路203/能量存儲電路203a建立到開關轉換器電路204的更一致的（more consistent）功率輸送，由此改善通過包括開關轉換器電路204的驅動器電路102供以動力的光源的功效。在一些實施例中，其中在圖6中所示出的第一電容器C1和第二電容器C2的每一個都被配置為200微法拉電容器組，峰值整流AC電壓ACrect基本上是17V，和齊納二極體D3的齊納電壓基本上是7.5V，可以達到大約5%的光源功效改善。

圖7和8是如此處所述的方法700和方法800的流程圖。每個流程圖均說明本領域普通技術人員需要用來製造電路和/或生成計算機軟體/固件以執行根據實施例所需要的處理的功能信息。將被本領域普通技術人員意識到的是，除非此處另外指明，所描述的步驟的特定順序只是說明性的並且可以在沒有偏離本發明的精神的情況下被變動。因此，除非另外聲明，以下描述的步驟是無序的，意味著當可能時，可以以任何方便的或值得期望的次序來執行所述步驟。

此外，雖然圖7和8說明各種操作，要被理解的是，不是所有在圖7和8中所描繪的操作對於其他實施例運行是必要的。實際上，此處完全預期的是在本公開的其他實施例中，在圖7和/或8中所描繪的操作和/或此處所述的其他操作可以以沒有在任何圖中被明確地示出但仍與本公開完全一致的方式被組合。因此，針對沒有在一幅圖中被確切地示出的特徵和/或操作的權利要求被認為處於本公開的範圍和內容之內。

更特別地，在圖7的方法700中，直流（DC）輸出被提供給光源。代表DC輸出的反饋信號被耦合到控制器電路，步驟701。響應於DC輸出，從控制器電路向升壓開關電路提供輸出，步驟702，用以當DC輸出小於被耦合到開關轉換器電路的經整流的AC電壓時使用升壓轉換器配置來調節到光源的電流。在一些實施例中，響應於DC輸出，從控制器電路向升壓開關電路提供輸出，步驟704，用以當DC輸出小於被耦合到開關轉換器電路的經整流的AC電壓時使用升壓轉換器配置來調節到光源的電流，其中升壓轉換器配置包括升壓開關電路、電感器、第一二極體和電容器，其中升壓開關電路被耦合到電感器和第一二極體之間的節點，並且其中電容器被耦合在第一二極體和地之間。響應於DC輸出，從控制器電路向降壓開關電路提供輸出，步驟703，用以當DC輸出大於經整流的AC電壓時使用降壓轉換器配置來調節到光源的電流。在一些實施例中，響應於DC輸出，從控制器電路向降壓開關電路提供輸出，用以當DC輸出大於經整流的AC電壓時使用降壓轉換器配置來調節到光源的電流，其中降壓轉換器配置包括降壓開關電路、電感器、電容器和第二二極體，其中降壓開關電路包括被耦合在經整流的AC電壓和電感器之間的開關，並且其中第二二極體被耦合到開關和電感器之間的節點。

在圖8的方法800中，經整流的AC電壓到負載的輸送被控制。使用任何已知方法感測經整流的AC電壓，步驟801。響應於所感測的經整流的AC電壓來控制第一開關，步驟802，用以只要經整流的AC電壓超過預定值則將經整流的AC電壓耦合到負載。響應於經整流的AC電壓來控制第二開關，步驟803，用以對至少一個電容器充電。響應於經整流的AC電壓來控制第一開關和第二開關，步驟804，用以當AC電壓低於預定值時，使至少一個電容器向負載放電。

能夠以硬體或軟體或其組合實現的任何實施例不被限於特定的硬體或軟體配置，並且可以在許多計算或處理環境中得以應用。所述方法和系統可以以硬體或軟體或硬體和軟體的組合被實現。所述方法和系統可以以一個或多個電腦程式被實現，其中電腦程式可以被理解為包括一個或多個處理器可執行指令。（一個或多個）電腦程式可以在一個或多個可編程處理器上執行，並且可以被存儲在由處理器可讀取的一個或多個存儲介質（包括易失性和非易失性存儲器和/或存儲元件）、一個或多個輸入設備和/或一個或多個輸出設備上。因此處理器可以訪問一個或多個輸入設備以獲得輸入數據並且可以訪問一個或多個輸出設備以傳送輸出數據。輸入和/或輸出設備可以包括以下的一個或多個：隨機存取存儲器（RAM）、獨立磁碟冗餘陣列（RAID）、軟盤驅動器、CD、DVD、磁碟、內部硬碟驅動器、外部硬碟驅動器、記憶棒或能夠由如此處所提供的處理器訪問的其他存儲設備，其中這樣的前述示例不是窮舉的，並且是用於說明而不是限制。

（一個或多個）電腦程式可以使用一個或多個高級程序性的或面向對象的程式語言來實現用以與計算機系統通信；然而如果期望的話，（一個或多個）程序可以以彙編或機器語言實現。語言可以被編譯或解譯。

如此處所提供的，（一個或多個）處理器因此可以被嵌入在一個或多個設備中，所述一個或多個設備可以獨立地或在聯網環境中一起被操作，其中網絡可以包括例如區域網（LAN）、廣域網（WAN）和/或可以包括內聯網和/或網際網路和/或另外的網絡。（一個或多個）網絡可以是有線的或無線的或其組合，並且可以使用一個或多個通信協議來促進不同處理器之間的通信。處理器可以被配置用於分布式處理並且按需要可以在一些實施例中利用客戶端伺服器模型。因此，所述方法和系統可以利用多處理器和/或處理器設備，並且處理器指令可以在這樣的單或多處理器/設備之中被劃分。

與（一個或多個）處理器集成的計算機系統或（一個或多個）設備可以包括例如（一個或多個）個人計算機、（一個或多個）工作站（例如Sun、HP）、（一個或多個）個人數字助理（（一個或多個）PDA）、（一個或多個）手提設備諸如（一個或多個）蜂窩式電話或（一個或多個）智慧型手機、（一個或多個）膝上型電腦、（一個或多個）手提電腦或能夠與可以如此處所提供的那樣操作的（一個或多個）處理器集成的（一個或多個）另外的設備。因此，此處所提供的設備不是窮舉的並且被提供用於說明而不是限制。

「微處理器」和「處理器」或「所述微處理器」和「所述處理器」的參考，可以被理解為包括一個或多個微處理器，所述微處理器可以在獨立的和/或分布式的（一個或多個）環境中通信，並且因此可以被配置以經由有線或無線通信與其他處理器通信，其中這樣的一個或多個處理器可以被配置以在一個或多個處理器控制的設備上操作，所述一個或多個處理器控制的設備可以是相似的或不同的設備。這樣的「微處理器」或「處理器」術語的使用因此也可以被理解為包括中央處理單元、算術邏輯單元、專用集成電路（IC）和/或任務引擎，其中這樣的示例被提供用於說明而不是限制。

此外，除非另外指定，存儲器的參考（references to memory）可以包括一個或多個處理器可讀取和可訪問的存儲元件和/或部件，所述存儲元件和/或部件可以在處理器控制的設備的內部、處理器控制的設備的外部和/或可以使用各種通信協議經由有線或無線網絡被訪問，並且除非另外指定，可以被布置以包括外部和內部存儲設備的組合，其中這樣的存儲器基於應用可以是鄰接的（contiguous）和/或分區的（partitioned）。因此，資料庫的參考可以被理解為包括一個或多個存儲器關聯，其中這樣的參考可以包括商業上可用的資料庫產品（例如SQL、Informix、Oracle）和也包括私有資料庫，並且也可以包括用於關聯存儲器的其他結構，諸如連結（links）、隊列、圖形、樹，其中這樣的結構被提供用於說明而不是限制。

除非另外規定，網絡的參考可以包括一個或多個內聯網和/或網際網路。根據以上，此處對微處理器指令或微處理器可執行指令的參考可以被理解為包括可編程硬體。

如貫穿全文所使用的術語「被耦合」指的是任何連接、耦合、連結等等，通過所述任何連接、耦合、連結等等由一個系統元件所承載的信號被給予「被耦合的」元件。這樣的「被耦合的」設備或信號和設備不一定直接彼此連接並且可以由中間部件或設備分離，所述中間部件或設備可以操縱或修改這樣的信號。同樣地，如此處關於機械或物理連接或耦合而使用的術語「被連接」或「被耦合」是相對術語（relative term）並且不需要直接物理連接。

如貫穿全文所使用的，「電路」或「電路系統」可以單獨地或以任何組合地包括例如硬布線的電路系統、可編程電路系統、狀態機電路系統和/或存儲由可編程電路系統執行的指令的固件。在至少一些實施例中，控制器電路302和/或開關控制器電路502包括一個或多個集成電路。「集成電路」可以是數字的、模擬的或混合信號半導體器件和/或微電子設備，諸如，例如但不限於半導體集成電路晶片。

除非另外聲明，詞語「基本上」的使用可以被解釋為包括準確關係、條件、布置、定向和/或其他特徵，並且如由本領域普通技術人員所理解的其偏差到以下程度：這樣的偏差本質上不影響所公開的方法和系統。

貫穿本公開的全部，除非另外特別聲明，用以修飾名詞的冠詞「一」和/或「一個」和/或「所述」的使用可以被理解為用於方便和包括一個或多於一個的所修飾名詞。術語「包含」、「包括」和「具有」意旨包括在內的並且意思是除了所列元件之外可以有附加元件。

除非此處另外約定，所描述和/或通過圖另外所描繪的用以與他物通信、關聯和/或基於他物的元件、部件、模塊和/或其部分可以被理解為以直接和/或間接的方式這樣通信、關聯和/或基於。

儘管所述方法和系統已經關於其特定實施例被描述，但他們不被如此限制。明顯地，鑑於以上教導，許多修改和改變可以變得明顯。可以由本領域技術人員做出對此處所描述和說明的部分的細節、材料和布置的許多附加改變。