CN108141946B

CN108141946B - 用于高效负载的负载控制设备

Info

Publication number: CN108141946B
Application number: CN201680059197.3A
Authority: CN
Inventors: R·L·马卡达姆; J·T·帕伦特; R·维特曼
Original assignee: Lutron Electronics Co Inc
Current assignee: Luchuang Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: US20240064881A1; US20210051777A1; CA2996603A1; EP3345463B1; WO2017041011A3; US12156302B2; CA3078081A1; MX2018002609A; US20170070161A1; CN108141946A; US11350494B2; EP3367761B1; US10827571B2; CA3078081C; US11844155B2; US20190159314A1; US20220295610A1; US20250048512A1; CA2996603C; WO2017041011A2

Abstract

一种用于控制从AC电源输送到电负载的电力的负载控制设备可以包括晶闸管、栅极电流路径和控制电路。控制电路可以被配置为控制栅极电流路径，以传导栅极电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以在AC电源的半周期期间的激发时间使晶闸管导通。控制电路可以以第一栅极驱动模式操作，在第一栅极驱动模式下，控制电路在从激发时间起的脉冲时间段之后使栅极电流路径不导通。控制电路可以以第二栅极驱动模式操作，在第二栅极驱动模式下，控制电路在半周期期间在所述脉冲时间段之后维持栅极电流路径导通。

Description

用于高效负载的负载控制设备

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月4日提交的临时美国专利申请No.62/214,616的优先权。

技术领域

本发明涉及用于控制输送到电负载的电力量的负载控制设备，并且更特别地涉及用于控制输送到照明负载(诸如高效负载)的电力的调光开关。

现有技术的双线负载控制设备(诸如调光开关)耦合在交流(AC)电源和照明负载之间的串联电连接中，用于控制从AC电源输送到照明负载的电力量。双线壁挂式调光开关适于安装到标准电气壁箱并且包括两个负载端子：适于耦合到AC电源的热侧的热端子和适于耦合到照明负载的调光的热端子。换言之，双线调光开关不需要到AC电源的中性侧的连接(即，负载控制设备是“双线”设备)。现有技术的“三路”调光开关可以用于三路照明系统并且包括至少三个负载端子，但不需要到AC电源的中性侧的连接。

调光开关可以包括用于接通和关断照明负载的拨动致动器以及用于调整照明负载的强度的强度调整致动器。更详细地描述现有技术调光开关的示例的是共同受让的于1993年9月28日颁发的标题为“LIGHTING CONTROL DEVICE”的美国专利No.5,248,919；于2005年11月29日颁发的标题为“ELECTRONIC CONTROL SYSTEMS AND METHODS”的美国专利No.6,969,959；以及于2010年3月30日颁发的标题为“DIMMER SWITCH FOR USE WITHLIGHTING CIRCUITS HAVING THREE-WAY SWITCHES”的美国专利No.7,687,940，其全部公开内容通过引用结合于此。

调光开关通常包括双向半导体开关，例如反串联连接的晶闸管(诸如双向晶闸管)或两个场效应晶体管(FET)。双向半导体开关串联耦合在AC电源和负载之间，并且被控制为对于AC电源的半周期的一些部分为导通和不导通，从而控制输送到电负载的电力量。一般而言，调光开关使用正向相位控制调光技术或者反向相位控制调光技术，以便控制双向半导体开关何时导通和不导通，从而控制输送到负载的电力。

对于正向相位控制调光，双向半导体开关在每个AC线路电压半周期内的某个点处变为导通，并且保持导通直到接近下一个电压过零为止，使得双向半导体开关对于每个半周期在导通时间内导通。过零定义为在每个半周期开始时AC线路电压从正极性转变为负极性或从负极性转变为正极性的时间。正向相位控制调光常常被用于控制输送到电阻性或电感性负载(其可以包括例如白炽灯或磁性低压变压器)的能量。正向相位控制调光开关的双向半导体开关可以被实现为晶闸管，诸如以反并联连接耦合的双向晶闸管或两个硅控整流器(SCR)(例如，因为当通过晶闸管传导的电流的幅度降低到接近零安培时晶闸管变为不导通)。

许多正向相位控制调光器包括模拟控制电路(诸如定时电路)，用于控制晶闸管在AC电源的每个半周期何时导通。模拟控制电路通常包括电位计，该电位计可以响应于例如从线性滑块控件(control)或旋钮提供的用户输入而被调整，以便控制输送到照明负载的电力量。模拟控制电路通常与晶闸管并联，并且当晶闸管不导通时，通过照明负载传导小的定时电流。定时电流的幅度足够小，使得当照明负载关断时受控照明负载不被点亮至人眼可感知的水平。

晶闸管的典型特征在于额定闭锁电流和额定保持电流，并且包括两个主负载端子和控制端子(例如，栅极)。当通过晶闸管的主端子传导的电流超过闭锁电流时，晶闸管可以变得完全导通。如果通过晶闸管的主端子传导的电流保持高于保持电流，则晶闸管可以保持处于完全导通。由于白炽灯是电阻性照明负载，因此，如果白炽灯的阻抗足够低，则典型的正向相位控制调光开关可操作以通过白炽灯传导足够的电流至超过晶闸管的额定闭锁电流和保持电流。因此，现有技术的正向相位控制调光开关通常被额定为与具有高于最小额定功率(例如，近似40W)的额定功率的照明负载适当地操作，使得晶闸管在对照明负载进行调光时将能够闭锁并保持闭锁。

一些现有技术的调光开关已经包括两个耦合在一起的双向晶闸管，以克服与双向晶闸管的额定闭锁电流和保持电流相关的一些问题，例如，如在共同受让的于1990年9月4日颁发的标题为“TWO WIRE LOW VOLTAGE DIMMER”的美国专利No.4,954,768中更详细描述的。这种现有技术的调光开关可以包括以低额定功率及低闭锁电流和保持电流为特征的第一双向晶闸管以及以高额定功率及高闭锁电流和保持电流为特征的第二双向晶闸管。第一双向晶闸管的主负载端子耦合在第二双向晶闸管的主负载端子之一与栅极之间。此外，电阻器耦合在第二双向晶闸管的另一个主负载端子与栅极之间。如果负载电流的幅度小，则当传导电流脉冲通过栅极时，第一双向晶闸管导通，并且保持闭锁直到负载电流的幅度降至低于第一双向晶闸管的保持电流(例如，在半周期结束时)。如果负载电流的幅度大，则第一双向晶闸管传导栅极电流脉冲通过第二双向晶闸管的栅极，以使第二双向晶闸管导通，并且第二双向晶闸管传导负载电流。由于当第二双向晶闸管导通时第一双向晶闸管两端的电压下降到接近零伏，因此在第二双向晶闸管导通后第一双向晶闸管变为不导通。第二双向晶闸管保持导通，直到负载电流的幅度降至低于第二双向晶闸管的保持电流(例如，在半周期结束时)。

当使用反向相位控制调光时，可以使双向半导体开关在AC线路电压的过零处变为导通，并且使其在AC线路电压的每个半周期内的某点处不导通，使得双向半导体开关对于每个半周期在导通时间内导通。反向相位控制调光可以被用于控制到电容性负载(其可以包括例如电子低电压变压器)的能量。由于可以使双向半导体开关在半周期开始时导通，并且可以使其在半周期内不导通，因此调光开关可以包括处于反串联连接的两个FET(诸如此类)，以便执行反向相位控制调光。FET可操作以独立于通过FET传导的电流的幅度而导通并保持导通。换言之，FET不受额定闭锁电流或保持电流的限制(例如，像晶闸管可能的那样)。但是，现有技术的反向相位控制调光开关具有用于控制FET的操作的所需的中性连接和/或高级控制电路(诸如微处理器)。为了向微处理器供电，调光开关还必须包括电源，电源通常与FET并联耦合。这些先进的控制电路和电源增加了现有技术的基于FET的反向相位控制调光开关的成本(例如，与模拟正向相位控制调光开关相比)。

另外，在很多情况下甚至在照明负载关断时，为了适当地充电，这种双线调光开关的电源可以在电源两端产生电压量并且可以通过电负载从AC电源传导充电电流。如果照明负载的额定功率太低，则当照明负载关断时由电源通过照明负载传导的充电电流可能足够大以使照明负载点亮至人眼可感知的水平。因此，现有技术的基于FET的反向相位控制调光开关通常被额定为与具有最小额定功率以上的额定功率的照明负载适当地操作，使得照明负载不会点亮至人眼可感知的水平(例如，由于照明负载关断时的电源电流)。一些现有技术的负载控制设备已经包括仅在充电时产生小电压并且汲取小电流的电源，使得控制照明负载的最小额定功率可以低至10瓦。在共同受让的于2010年3月31日提交的标题为“SMARTELECTRONIC SWITCH FOR LOW-POWER LOADS”的美国专利申请No.12/751,324中更详细地描述了这种电源的示例，该申请的全部公开内容通过引用结合于此。

然而，期望能够控制输送到具有不同特性(例如，具有比现有技术的正向和反向相位控制调光开关能够控制的额定功率更低的额定功率)的电负载的电力量。例如，为了节能，正在使用高效照明负载(诸如紧凑型荧光灯(CFL)和发光二极管(LED)光源)取代或替代常规的白炽灯或卤素灯。与白炽灯和卤素灯相比，高效光源通常消耗更少的电力并提供更长的使用寿命。负载调节设备(例如，诸如电子调光镇流器或LED驱动器)可以被耦合在AC电源与相应的高效光源(例如，紧凑型荧光灯或LED光源)之间，用于调节供应到高效光源的电力。

控制高效光源的调光开关可以串联耦合在AC电源与用于高效光源的负载控制设备之间。一些高效照明负载可以与负载调节设备整体地容纳在一起，例如在单个外壳中。这种外壳可以具有旋入式底座，其允许与标准爱迪生插座机械连接。该外壳可以提供到AC电源的中性侧的电连接，以及到AC电源的热侧或者调光开关的调光的热端子的电连接(例如，用于接收相位控制电压)。负载调节电路可操作以将高效光源的强度控制为期望的强度(例如，响应于调光开关的双向半导体开关的导通时间)。

用于高效光源的负载调节设备可以具有高输入阻抗或者幅度在整个半周期内变化的输入阻抗。因此，当现有技术的正向相位控制调光开关耦合在AC电源与用于高效光源的负载调节设备之间时，负载控制设备可能不能传导足够的电流以至超过晶闸管的额定闭锁电流和/或保持电流。当现有技术的反向相位控制调光开关耦合在AC电源与负载调节设备之间时，电源的充电电流的幅度可能足够大以在光源应当关断时使负载调节设备将受控高效光源点亮至时人眼可感知的水平。

负载调节设备的阻抗特性可能会负面影响由负载调节设备接收的相位控制电压的幅度，使得接收到的相位控制电压的导通时间不同于调光开关的双向半导体开关的实际导通时间(例如，如果负载调节设备具有电容性阻抗)。因此，负载调节设备可能将高效光源的强度控制为与如调光开关指示的期望强度不同的强度。此外，调光开关的电源的充电电流可能在具有电容性输入阻抗的负载调节设备的输入处累积电荷，因而负面影响可以实现的低端强度。

发明内容

如本文所描述的，用于控制从AC电源输送到电负载的电力的负载控制设备可以包括适于电耦合在AC电源与电负载之间的晶闸管。晶闸管可以包括第一主端子、第二主端子和栅极端子。第一主端子和第二主端子可以被配置为传导负载电流，以激励电负载。栅极端子可以被配置为传导栅极电流，以使晶闸管导通。负载控制设备还可以包括连接到晶闸管的栅极端子的栅极电流路径。栅极电流路径可以包括被配置为传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子的栅极耦合电路。负载控制设备还可以包括电耦合以控制栅极耦合电路的控制电路。控制电路可以被配置为控制栅极电流路径，以在AC电源的半周期的激发时间传导栅极电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以使晶闸管导通。

控制电路可以被配置为以第一栅极驱动模式和第二栅极驱动模式进行操作。在第一栅极驱动模式期间，控制电路可以在AC电源的半周期期间的脉冲时间段之后使栅极电流路径不导通。在第二栅极驱动模式期间，控制电路可以在脉冲时间段之后维持栅极电流路径导通，以允许在半周期期间的脉冲时间段之后至少一个更多的电流脉冲被传导通过晶闸管的栅极端子。

控制电路可以被配置为在接通电负载时以第一栅极驱动模式操作，并且一旦电负载处于稳态状况就以第二栅极驱动模式操作。例如，控制电路可以被配置为在其中电负载被接通的AC电源的第一多个半周期内以第一栅极驱动模式操作。然后，当电负载进入稳态时，控制电路可以切换到第二栅极驱动模式，并且可以在AC电源的第二多个半周期内留在第二栅极驱动模式。在第一多个半周期期间，控制电路可以将脉冲时间段从最小脉冲时间段调整到最大脉冲时间段。在第二多个半周期期间，控制电路可以在最大脉冲时间段内维持栅极电流路径导通。最大脉冲时间段的值可以取决于第二栅极驱动模式的激发时间。

控制电路可以被配置为在接通电负载时以第二栅极驱动模式操作，在使用第二栅极驱动模式接通电负载时检测故障状况，切换到第一栅极驱动模式以接通电负载，并且在电负载进入稳态之后以第二栅极驱动模式操作。

如本文所述，负载控制设备还可以包括过零检测电路，该过零检测电路被配置为在AC电源的过零处生成过零信号。控制电路可以被配置为基于过零信号来控制栅极电流路径的电导率。例如，控制电路可以被配置为在过零窗口期间对过零信号进行采样，并且确定过零信号是否指示AC电源的过零。基于确定存在AC电源的过零，控制电路可以控制栅极电流路径以传导栅极电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以使晶闸管在当前半周期的激发时间导通。

如本文所述，可以提供一种用于通过负载控制设备接通电负载的方法。负载控制设备可以包括具有第一主端子和第二主端子以及栅极端子的晶闸管，其中来自AC电源的负载电流可以通过第一主端子和第二主端子传导以激励电负载，栅极电流可以通过栅极端子传导以使晶闸管导通。该方法可以包括经由负载控制设备应用多个启动例程中的第一启动例程来接通电负载。多个启动例程中的至少一个启动例程可以包括使得负载控制设备在AC电源的半周期期间仅在脉冲时间段内传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子。多个启动例程中的至少另一个启动例程可以包括使得负载控制设备在AC电源的半周期期间在多于脉冲时间段的时间内传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子。

该方法还可以包括确定在应用多个启动例程中的第一启动例程时电负载中是否发生了故障状况。基于确定响应于多个启动例程中的第一启动例程，电负载中已发生故障状况，该方法还可以包括经由负载控制设备应用多个启动例程中的第二启动例程，以接通电负载。基于确定响应于多个启动例程中的第一启动例程，电负载中未发生故障状况，该方法还可以包括将多个启动例程中的第一启动例程存储在负载控制设备的存储器位置中。

附图说明

图1是包括用于控制高效照明负载(例如，LED光源)的强度的负载控制设备(例如，“双线”调光开关)的示例照明控制系统的简化框图。

图2是示例调光开关的简化框图。

图3是示例调光开关的简化示意图。

图4是图3的调光开关的一部分的简化示意图，其更详细地示出了第一栅极耦合电路和第二栅极耦合电路及第一可控开关电路。

图5示出了图示当以恒定栅极驱动模式操作时图3的调光开关的操作的示例波形。

图6示出了图示当使用恒定栅极驱动模式接通示例LED光源时图3的调光开关的操作的示例波形。

图7示出了图示当使用脉冲栅极驱动模式接通示例LED光源时图3的调光开关的操作的示例波形。

图8示出了图示当接通示例光源时本文描述的调光开关的操作的示例图。

图9示出了图示当使用多个启动例程接通光源时本文描述的调光开关的操作的示例图。

图10是另一个示例调光开关的简化框图。

图11示出了图示当以恒定栅极驱动模式操作时图10的调光开关的操作的示例波形。

具体实施方式

图1是包括用于控制输送到高效照明负载101的电力量的负载控制设备(例如，“双线”调光开关100)的示例照明控制系统10的简化框图。照明负载101可以包括负载调节设备(例如，发光二极管(LED)驱动器102)和高效光源(例如，LED光源104(或“光引擎”))。调光开关100可以具有耦合到交流(AC)电源105以接收AC干线电压V_AC的热端子H以及耦合到LED驱动器102的调光的热端子DH。调光开关100可以不需要到AC电源105的中性侧N的直接连接。调光开关100可以在调光的热端子DH处生成相位控制电压V_PC(例如，调光的热电压)，并且传导负载电流I_LOAD通过LED驱动器102。调光开关100可以使用各种相位控制调光技术(例如，正向相位控制调光或反向相位控制调光技术)来生成相位控制电压V_PC。

如本文所定义的，“双线”调光开关或负载控制设备可以不需要到AC电源105的中性侧N的直接连接。由双线调光开关传导的电流可以传导通过负载。双线调光开关可以包括两个端子(例如，如图1中所示的热端子H和调光的热端子DH)。可替代地，双线调光开关(如本文所定义的)可以包括三路调光开关，其可以用在三路照明系统中并且可以包括至少三个负载端子(例如，没有中性连接)。双线调光开关可以包括可以提供与远程控制设备通信(用于远程控制调光开关)的连接，例如，不需要调光开关直接连接到中性点。

LED驱动器102和LED光源104可以都包括在单个外壳中，例如，具有适于耦合到标准爱迪生插座的旋入式基座。当LED驱动器102和LED光源104一起被包括在单个外壳中时，LED驱动器可以具有两个电连接：到调光开关100的电连接，用于接收相位控制电压V_PC；和到AC电源105的中性侧N的电连接。LED驱动器102可以包括整流器桥电路106，整流器桥电路106可以接收相位控制电压V_PC并且在总线电容器C_BUS两端生成总线电压V_BUS。LED驱动器102可以包括负载控制电路107，负载控制电路107可以接收总线电压V_BUS并且响应于相位控制信号V_PC而控制LED光源104的强度。具体而言，LED驱动器102的负载控制电路107可以被配置为接通和关断LED光源104，并且响应于相位控制信号V_PC而将LED光源104的强度调整为目标强度L_TRGT(例如，期望的强度)。目标强度L_TRGT可以介于低端强度L_LE与高端强度L_HE之间。LED驱动器102可以包括滤波器网络108(例如，用于防止由负载控制电路107生成的噪声在AC干线布线上传导)。LED驱动器可以具有电容性输入阻抗(例如，由于总线电容器C_BUS和/或滤波器网络108)。在于2013年7月23日颁发的标题为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT-EMITTING DIODE LIGHT SOURCE”的美国专利No.8,492,987中更详细地描述了LED驱动器102的示例，该专利的全部公开内容通过引用结合于此。

LED驱动器102可以包括用于传导电流(例如，除了负载电流I_LOAD以外还传导其它电流)通过调光开关100的人造负载电路109。因而，如果调光开关100包括用于生成相位控制电压V_PC的双向晶闸管，则人造负载电路109可以传导足够的电流，使得通过调光开关100的双向晶闸管传导的总电流的幅度超过双向晶闸管的额定闭锁电流和保持电流。如果调光开关100包括定时电路，则人造负载电路109可以传导定时电流，并且如果调光开关包括电源，则人造负载电路109可以传导充电电流，使得这些电流不需要通过负载控制电路107传导并且不影响LED光源104的强度。

人造负载电路109可以包括恒定阻抗电路(例如，电阻器)或者可以包括电流源电路。人造负载电路109可以是可控的，使得人造负载电路可以被启用和禁用，从而选择性地传导通过调光开关100的电流。人造负载电路109可以被控制为传导不同量的电流，这取决于AC干线电压V_AC的幅度、AC干线电压的半周期期间的当前时间或LED驱动器102的当前操作模式。人造负载电路的示例更详细地描述于共同受让的于2012年5月1日颁发的标题为“VARIABLE LOAD CIRCUITS FOR USE WITH LIGHTING CONTROL DEVICES”的美国专利No.8,169,154以及于2011年5月26日公布的标题为“CONTROLLABLE-LOAD CIRCUIT FOR USE WITHA LOAD CONTROL DEVICE”的美国专利申请公布No.2011/0121744中，其全部公开内容通过引用结合于此。

高效光源可以包括紧凑型荧光灯(CFL)，并且负载调节设备可以包括电子调光镇流器。调光开关100可以例如通过直接控制照明负载或马达负载来控制输送到其它类型的电负载的电力量。具有荧光灯和电子调光镇流器的旋入式光源的示例在2012年12月25日颁发的标题为“HYBRID LIGHT SOURCE”的美国专利No.8,339,048中更详细地描述，该专利的全部公开内容通过引用结合于此。

调光开关100可以包括用户接口。该接口可以包括摇臂开关(rocker switch)116和强度调整致动器118(例如，如图1中所示的滑块旋钮)。摇臂开关116可以允许接通和关断LED光源104，而强度调整致动器118可以允许将LED光源104的目标强度L_TRGT从低端强度L_LE调整到高端强度L_HE。调光开关的用户接口的示例在共同受让的于2011年11月1日颁发的标题为“LOAD CONTROL DEVICE HAVING A VISUAL INDICATION OF ENERGY SAVINGS ANDUSAGE INFORMATION”的美国专利No.8,049,427中更详细地描述，其全部公开内容通过引用结合于此。

图2是可以作为图1的调光开关100部署的示例调光开关200的简化框图。调光开关200可以包括双向半导体开关，诸如晶闸管210(例如，双向晶闸管和/或一个或多个硅控整流器(SCR))。晶闸管210可以电耦合在热端子H与调光的热端子DH之间，用于生成相位控制电压V_PC(例如，正向相位控制电压)并传导负载电流I_LOAD通过电负载(例如，图1中所示的LED驱动器102)，用于控制输送到电负载的电力量。晶闸管210可以包括电耦合到热端子H的第一主端子和电耦合到调光的热端子DH的第二主端子。第一主端子和第二主端子可以被配置为传导负载电流以激励电负载。晶闸管210可以包括栅极端子(例如，控制输入端)，栅极端子可以接收用于使晶闸管导通的控制信号(例如，栅极电流)。当通过晶闸管传导的负载电流I_LOAD的幅度下降到低于晶闸管210的额定保持电流时，晶闸管210可以变为不导通。在AC电源105的半周期(例如，每个半周期)的开始时，例如在不导通时间T_NC期间，相位控制电压V_PC可以具有近似零伏的幅度。在半周期的其余部分期间，例如在导通时间T_CON期间，相位控制电压V_PC可以具有近似等于AC电源105的AC线路电压V_AC的幅度的幅度。例如，当LED光源104的目标强度L_TRGT处于低端强度L_LE时，导通时间T_CON可以近似为两毫秒，而当目标强度L_TRGT处于高端强度L_HE时，导通时间T_CON可以近似为七毫秒。调光开关200的双向半导体开关可以包括整流器桥中的场效应晶体管(FET)、以反串联连接电耦合的两个FET和/或一个或多个绝缘的栅极双极结型晶体管(IGBT)。

调光开关200可以包括电耦合到热端子H(例如，与晶闸管210串联)的机械气隙开关212，使得当开关断开时电负载可以关断。当气隙开关212闭合时，调光开关200可以被配置为控制晶闸管210以控制输送到电负载的电力量。气隙开关212可以机械地耦合到调光开关200的用户接口的致动器(例如，摇臂开关116)，使得开关可以响应于致动器的致动而断开和闭合。调光开关200还可以包括整流器电路214，整流器电路214可以耦合在晶闸管210的两端，并且可以被配置为生成经整流的电压V_RECT(例如，指示在晶闸管两端产生的电压的幅度的信号)。

调光开关200可以包括用于控制至少晶闸管210的控制电路216(例如，数字控制电路)。控制电路216可以从整流器电路214接收经整流的电压V_RECT，并且可以生成第一控制信号V_CTRL1，用于例如响应于调光开关200的用户接口的致动器(例如，强度调整致动器118)而控制晶闸管210以调整LED光源104的强度。控制电路216可以使晶闸管210在AC电源的半周期中(例如，每个半周期中)的激发时间导通。调光开关200还可以包括用于生成第一电源电压V_CC1(例如，近似8伏)和/或第二电源电压V_CC2(例如，近似4伏)的电源218。电源218(例如，第二电源电压V_CC2)可以用于至少对控制电路216供电。电源218可以耦合到电路公共端，以便生成第一电源电压V_CC1和第二电源电压V_CC2，其中该电路公共端允许电源传导充电电流I_CHRG通过电负载(例如，LED驱动器102)。

调光开关200还可以包括电耦合在控制电路216与晶闸管210的栅极端子之间的栅极电流路径220。栅极电流路径220可以被配置和/或控制为使晶闸管例如响应于第一控制信号V_CTRL1而导通。栅极电流路径220可以包括内部压控可控导电设备(未示出)，诸如以反串联连接耦合在晶闸管210的第一主负载端子和栅极端子之间的两个MOS-门控晶体管(例如，FET)。栅极电流路径220可以从电源218汲取电力(例如，第一电源电压V_CC1)，以驱动压控可控导电设备导通，以传导栅极电流I_G(例如，栅极电流脉冲)通过晶闸管210的栅极端子，以使晶闸管导通。

栅极电流路径220的压控可控导电设备可以从电源218(例如，从第一电源电压V_CC1)汲取微不足道的净平均电流量(例如，基本无净平均电流)，以便传导栅极电流I_G的脉冲通过晶闸管210的栅极端子，以使晶闸管导通。例如，压控可控导电设备的开关设备(例如，FET)的栅极可以具有输入电容。为了使压控可控导电设备导通，由于输入电容的充电，栅极电流路径220可以仅传导来自电源218的电流脉冲。如本文所使用的，“基本无净平均电流”可以定义为适于对栅极电流路径220的FET(或其它合适的开关设备)的栅极的输入电容进行充电的电流量。例如，“基本无净平均电流”可以意味着净平均电流小于近似1微安。

控制电路216可以被配置为在AC电源的一个或多个半周期内以第一栅极驱动模式(例如，脉冲栅极驱动模式)操作。当以第一栅极驱动模式操作时，控制电路可以被配置为在AC电源的一个或多个半周期中的每一个半周期中的激发时间处或激发时间之后使栅极电流路径220在短脉冲时间段T_PULSE内导通。控制电路216可以控制第一控制信号V_CTRL1以使栅极电流路径220导通，使得栅极电流路径可以传导栅极电流I_G的脉冲通过晶闸管210的栅极端子，以使晶闸管导通。在晶闸管210已变为导通之后，控制电路216可以控制第一控制信号V_CTRL1以使栅极电流路径220不导通(例如，在短脉冲时间段T_PULSE之后)。晶闸管210可以保持导通，直到通过晶闸管传导的负载电流I_LOAD的幅度下降到低于晶闸管的额定保持电流。

控制电路216还可以被配置为在AC电源的一个或多个半周期内以第二栅极驱动模式(例如，恒定栅极驱动模式)操作。当以第二栅极驱动模式操作时，控制电路可以被配置为向晶闸管210提供恒定的栅极驱动。控制电路216可以控制第一控制信号V_CTRL1以使栅极电流路径220在AC电源的一个或多个半周期中的每一个半周期中的激发时间处或激发时间之后导通，使得栅极电流路径可以传导栅极电流I_G通过晶闸管210的栅极端子，以使晶闸管导通。然后，控制电路可以在激发时间之后每个半周期的其余部分内(例如，在每个半周期的其余部分中的大部分内)维持栅极电流路径导通。如此，晶闸管210可操作以独立于通过调光开关200和电负载(例如，LED驱动器102)传导的负载电流I_LOAD的幅度而保持导通。例如，当晶闸管210导通并且相位控制电压V_PC的幅度大于近似LED驱动器102的总线电压V_BUS的幅度时，LED驱动器可以开始传导负载电流I_LOAD通过晶闸管210。由于LED驱动器102的总线电容器C_BUS可以快速充电，因此负载电流I_LOAD的幅度可以在下降到基本为小幅度(例如，近似零安培)之前快速地达到峰值。如前面所提到的，因为控制电路216向栅极电流路径220提供恒定的栅极驱动(例如，栅极电流)，所以晶闸管210可以独立于负载电流I_LOAD的幅度而保持导通。除了幅度的快速增大和减小，负载电流I_LOAD也可以在使晶闸管210导通之后改变方向(例如，由于滤波器网络108中的振铃)。在晶闸管210在AC电源的半周期期间的激发时间处或激发时间之后被导通之后，该晶闸管可操作以在两个方向上(例如，去往和来自LED驱动器102)传导电流，由此允许LED驱动器102的滤波器网络108中的任何电容器跟随AC电源105的AC线路电压V_AC的幅度。

控制电路216可以被配置为在半周期(例如，每个半周期)结束之前的时间T_NON-CON使栅极电流路径220不导通(例如，在第二栅极驱动模式期间)，以进一步防止栅极电流I_G的脉冲被传导通过晶闸管210的栅极端子，从而允许晶闸管在半周期结束之前换向并变为不导通。因此，在时间T_NON-CON(例如，控制电路216将驱动电压V_DR驱动到近似电路公共端)与下一个半周期的开始之间可以存在死区(dead time)。

调光开关200还可以包括交流负载电流路径230，该交流负载电流路径230被配置为在晶闸管210不导通时传导负载电流I_LOAD。控制电路216可以被配置为生成第二控制信号V_CTRL2，用于使交流负载电流路径230导通和不导通。例如，在第二栅极驱动模式期间，控制电路216可以被配置为使交流负载电流路径230在时间T_NON-CON(例如，在使栅极电流路径220不导通之后)与半周期的结束之间导通。

图3是示例调光开关300(例如，图1中所示的调光开关100和/或图2中所示的调光开关200)的简化示意图。调光开关300可以包括晶闸管，例如双向晶闸管310。双向晶闸管310可以包括耦合在热端子H和调光的热端子DH之间的第一主端子和第二主端子以及被配置为接收用于使双向晶闸管导通的控制信号(例如，栅极电流)的栅极端子。热端子H可以从AC电源(例如，AC电源105)接收热电压V_H。可以使双向晶闸管310导通，以在调光的热端子处生成相位控制电压V_PC，并且传导负载电流I_LOAD通过电负载(例如，图1中所示的LED驱动器102)，用于控制输送到电负载的电力量。

调光开关300可以包括控制电路320，例如具有处理器(诸如微处理器、可编程逻辑设备(PLD)、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何合适的控制器或处理设备)的数字控制电路。控制电路320可以对致动器324(例如，摇臂开关116和/或强度调整致动器118)做出响应。调光开关300的数字控制电路可以使调光开关能够向用户提供高级特征和功能。例如，可以使用户能够使用高级编程模式来调整调光开关300的特征和功能。响应于致动器324的一个或多个致动，控制电路320可操作以进入高级编程模式。例如，用户可以调整低端强度L_LE和高端强度L_HE，其中控制电路320可以在低端强度L_LE与高端强度L_HE之间控制LED光源104的目标强度L_TRGT。具有高级编程模式的调光开关在共同受让的于2007年3月13日颁发的标题为“PROGRAMMABLEWALLBOX DIMMER”的美国专利No.7,190,125中更详细地描述，该专利的公开内容通过引用结合于此。此外，调光开关300的操作可以使用外部编程设备(诸如智能电话、平板电脑或膝上型电脑)来配置，如在共同受让的于2013年1月31日公布的标题为“METHOD OF PROGRAMMING A LOAD CONTROL DEVICE USING ASMART PHONE”美国专利申请公开No.2013/0026947中更详细地描述的，该申请的全部公开内容通过引用结合于此。

调光开关300可以包括电源328，该电源328被配置为传导充电电流I_CHRG通过电负载(例如，LED驱动器102)，用于生成第一DC电源电压V_CC1(例如，近似8伏)和第二DC电源电压V_CC2(例如，近似4伏)。电源328可以用于例如至少向微处理器320供电(例如，经由第二DC电源电压V_CC2)。第一DC电源电压V_CC1和第二DC电源电压V_CC2都可以以电路公共端为基准，并且电源328可以传导充电电流I_CHRG通过电路公共端。例如，电源328可以包括用于生成第一DC电源电压V_CC1的电阻器-齐纳电源和用于生成第二DC电源电压V_CC2的高效开关电源。除了线性调节器、开关电源和电阻器-齐纳电源的任意组合之外，电源328还可以包括一个或多个线性调节器或其它合适的电源。如图3中所示，调光开关300可以不包括中性端子(例如，其耦合到AC电源105的中性侧N)。如此，电源328还可以被配置为传导充电电流I_CHRG通过电负载。如图3中所示，电源328还可以被配置为不传导充电电流I_CHRG通过接地连接。

调光开关300可以包括过零检测电路326，其可以生成指示AC线路电压的过零的过零信号V_ZC。由于调光开关300可以不包括中性连接和/或接地连接，因此过零检测电路326可以耦合在热端子H与调光的热端子DH之间，并且可以对调光器电压V_DIM(例如，调光开关300两端的电压)做出响应。过零检测电路326可以被配置为，当在AC电源105的正半周期期间调光器电压V_DIM的幅度上升到过零阈值(例如，近似30伏)以上时，朝着电路公共端驱动降低过零信号V_ZC。控制电路320可以接收过零信号V_ZC并且可以基于来自过零信号的过零的指示来确定在AC电源的半周期期间何时使双向晶闸管310导通。控制电路320可以在过零窗口期间对过零信号V_ZC进行采样，例如每个线路周期(或每个半周期)一次，以查找过零的指示。例如，在正半周期开始时过零信号V_ZC的下降沿可以指示AC电源105的过零。控制电路320可以基于先前的过零时间(例如，从先前的过零时间起近似一个线路周期的时段)确定在过零窗口期间何时对过零信号V_ZC进行采样。如果控制电路320未在预定数量的顺序线路周期(例如，近似三个线路周期)中检测到过零的指示，则控制电路320可以复位。

虽然在图3中未示出，但是调光开关300可以包括适于耦合到中性连接(例如，AC电源105的中性侧)的中性端子(未示出)。例如，电源328可以耦合在热端子H与中性端子之间，使得电源可以不传导充电电流I_CHRG通过电负载。此外，调光开关300可以包括中性端子过零检测电路(未示出)，其可以耦合在热端子H与中性端子之间，用于生成指示AC电源105的过零的过零信号。

如果调光开关300包括中性端子，则调光开关300可以包括过零检测电路326(例如，耦合在热端子与调光的热端子之间)和中性端子过零检测电路(例如，耦合在热端子H与中性端子之间)中的任一个或两者。调光开关300可以被配置为响应于中性端子过零检测电路而确定中性端子是否电连接到AC电源105的中性侧。调光开关300可以被配置为以双线模式和三线模式操作，在双线模式中控制电路320对耦合在热端子H与调光的热端子DH之间的过零电路326做出响应，而在三线模式中控制电路对中性端子过零检测电路做出响应(例如，响应于确定中性端子连接到AC电源105的中性侧)。在共同受让的于2010年12月28日颁发的标题为“ELECTRONIC CONTROL SYSTEMS AND METHODS”的美国专利No.7,859,815中更详细地描述了被配置为以双线操作模式和三线操作模式操作的调光开关的示例，其全部公开内容通过引用结合于此。

调光开关300可以包括适于耦合到接地连接的接地端子(未示出)。例如，电源328可以耦合在热端子H与接地端子之间，用于通过接地连接泄漏充电电流I_CHRG的至少一部分(例如，电源可以不传导任何充电电流I_CHRG通过电负载)。此外，调光开关300可以包括接地端子过零检测电路(未示出)，该电路可以耦合在热端子H与接地端子之间，用于生成指示AC电源105的过零的过零信号。

调光开关300可以包括串联电耦合在控制电路320与双向晶闸管310的栅极端子之间的栅极耦合电路330和第一可控开关电路360。栅极耦合电路330和第一可控开关电路360可以作为栅极电流路径(例如，图2中所示的栅极电流路径220)来操作，用于传导栅极电流I_G的脉冲通过双向晶闸管310的栅极端子，以使双向晶闸管导通。

栅极耦合电路330可以包括压控可控导电设备，诸如以反串联连接耦合在双向晶闸管310的栅极与双向晶闸管310的主端子中的第一主端子(例如，调光开关的热端子H)之间的两个MOS-门控晶体管(例如，FET Q332A、Q332B)。FET Q332A、Q332B可以包括MOSFET或任何合适的压控半导体开关(诸如IGBT)。FET Q332A、Q332B的源极可以通过两个源极电阻器R333、R334(例如，每个具有近似10Ω的电阻)耦合在一起。源极电阻器R333、R334可以操作以将被传导通过双向晶闸管310的栅极的栅极电流I_G的幅度限制到最大栅极电流(例如，近似0.6安培)。源极电阻器R333、R334的结可以提供用于电源328的电路公共端，以允许电源传导充电电流I_CHRG通过电负载。

栅极耦合电路330可以包括允许对FET Q332A、Q332B的控制(例如，独立控制)的第一栅极驱动电路340和第二栅极驱动电路350。控制电路320可以生成由相应的栅极驱动电路340、350接收的两个驱动信号V_DR1、V_DR2，用于使相应的FET Q332A、Q332B导通和不导通，使得可以使双向晶闸管310导通，以将负载电流I_LOAD传导到电负载(例如，当使得第一可控开关电路360也导通时)。例如，控制电路320可以将相应的驱动信号V_DR1、V_DR2朝第二电源电压V_CC2驱动升高，以使相应的栅极驱动电路340、350导通。调光开关300还可以包括全波整流器桥，该全波整流器桥可以包括FET Q332A、Q332B的体二极管和二极管D314A、D314B，并且可以生成由控制电路320和电源328接收的经整流的电压V_RECT。

控制电路320可以生成用于使第一可控开关电路360导通和不导通的开关控制信号V_SW。当第一可控开关电路360导通时，控制电路320可以使FET Q332A、Q332B导通，以允许栅极耦合电路330传导栅极电流I_G的脉冲通过双向晶闸管310的栅极端子，以使双向晶闸管导通，例如在每个半周期的激发时间。当以第一栅极驱动模式(例如，脉冲栅极驱动模式)操作时，控制电路320可以控制驱动信号V_DR1、V_DR2，以使FET Q332A、Q332B两者都不导通(例如，在短脉冲时间段T_PULSE之后)，使得栅极电流I_G不被传导通过双向晶闸管310的栅极端子。

调光开关300可以包括电阻器R338，电阻器R338可以具有例如近似90.9Ω的电阻并且可以耦合在双向晶闸管310的栅极和第二个主端子之间(例如，耦合到调光开关的调光的热端子DH)。栅极耦合电路330和电阻器R338可以作为替代负载电流路径(例如，图2中所示的替代负载电流路径230)的一部分来操作。当以第二栅极驱动模式(例如，恒定栅极驱动模式)操作时，控制电路320可以被配置为控制栅极耦合电路330的FET Q332A、Q332B，以在双向晶闸管310变为不导通之后并且在当前半周期结束之前经由替代负载电流路径将负载电流I_LOAD传导到电负载。例如，控制电路320可以被配置为使第一可控开关电路360不导通(例如，在当前半周期中的时间T_NON-CON)，以在AC线路电压的每个半周期结束之前将双向晶闸管310的栅极端子从栅极耦合电路330的FET Q332A、Q332B断开，使得双向晶闸管310能够在半周期结束之前换向。在双向晶闸管310换向的时间与当前半周期的结束之间，控制电路320可以被配置为经由替代负载电流路径将负载电流I_LOAD传导到电负载。

图4是更详细地示出第一栅极驱动电路340和第二栅极驱动电路350及第一可控开关电路360的调光开关300的一部分的简化示意图。第一栅极驱动电路340可以包括具有经由电阻器R342(例如，具有近似200kΩ的电阻)接收第一驱动电压V_DR1的基极的NPN双极结型晶体管Q341。晶体管Q341的集电极可以通过电阻器R343(例如，具有近似200kΩ的电阻)耦合到第一DC电源电压V_CC1，并且耦合到另一个NPN双极结型晶体管Q344的基极。晶体管Q344的集电极-发射极结可以与二极管D345和另一个NPN双极结型晶体管Q346的集电极-发射极结串联耦合。晶体管Q346的基极可以通过电阻器R347(例如，具有近似200kΩ的电阻)耦合到第一DC电源电压V_CC1并且耦合到晶体管Q346的集电极。晶体管Q346和二极管D345的结可以通过栅极电阻器R348(例如，具有近似47Ω的电阻)耦合到第一FET Q332A的栅极。

当第一驱动电压V_DR1的幅度低(例如，在近似电路公共端处)时，晶体管Q341可以是不导通的，使得晶体管Q345的基极可以被朝着第一DC电源电压V_CC1向上拉。因而，可以使晶体管Q345导通，从而将晶体管Q346的基极和第一FET Q332A的栅极朝着电路公共端向下拉，使得FET可以是不导通的。但是，当第一驱动电压V_DR1为高(例如，在近似为第一DC电源电压V_CC1处)时，晶体管Q341可以变成导通，使得可以使晶体管Q344不导通。因此，晶体管Q346可以变成导通并且第一FET Q332A的栅极可以朝着第一DC电源电压V_CC1被向上驱动，使得可以使FET导通。第二栅极驱动电路350可以具有类似的结构和操作(例如，完全相同的结构和操作)，用于响应于第二驱动电压V_DR2而使第二FET Q332B导通和不导通。

第一可控开关电路360可以耦合在反串联连接的FET Q332A、Q332B与双向晶闸管310的栅极端子之间，并且可以对来自控制电路320的开关控制信号V_SW做出响应。双向晶闸管310的栅极端子可以通过电容器C370(例如，具有近似0.1μF的电容)和电阻器R372(例如，具有近似47Ω的电阻)的并联组合耦合到双向晶闸管310的主端子之一。第一可控开关电路360可以包括全波整流器桥，该全波整流器桥包括四个二极管D361-D364。整流器桥的AC端子可以与双向晶闸管310的栅极端子串联耦合，而NPN双极结型晶体管Q365可以耦合在整流器桥的DC端子两端。第一可控开关电路360可以包括具有输出光电晶体管的光耦合器U366，该输出光电晶体管可以在桥的DC端子的两端与电阻器R367串联耦合。例如，电阻器R367可以具有近似150kΩ的电阻。开关控制信号V_SW可以经由电阻器R368(例如，具有近似10kΩ的电阻)耦合到光耦合器U366的输入光电二极管。当开关控制信号V_SW为低时，光耦合器U366的输出光电晶体管可以不导通，使得晶体管Q365可以是不导通的(例如，第一可控开关电路360可以是不导通的)。但是，当开关控制电压V_SW为高时，可以使光耦合器U366的输出光电晶体管导通，使得晶体管Q365可以导通(例如，第一可控开关电路360可以导通并且双向晶闸管310的栅极可以接收由反串联连接的FET Q332A、Q332B传导的电流)。

控制电路320可以被配置为以脉冲栅极驱动模式操作，以在AC电源的一个或多个半周期中(例如，在每个半周期中)的激发时间之后使栅极耦合电路330和第一可控开关电路360都在短脉冲时间段T_PULSE内导通。栅极耦合电路330和第一可控开关电路360可以形成控制电路330与双向晶闸管310之间的栅极电流路径(例如，图2中所示的栅极电流路径220)的一部分。通过使栅极耦合电路330和第一可控开关电路360都导通，控制电路320可以使栅极电流路径导通。例如，控制电路320可以控制开关控制信号V_SW以使第一可控开关电路360导通，并且可以控制第一驱动电压V_DR1和第二驱动电压V_DR2，以使得FET Q332A、Q332B能够经由栅极电流路径并通过双向晶闸管310的栅极端子传导栅极电流I_G的脉冲，以使双向晶闸管310导通。在已经使双向晶闸管310导通之后，控制电路320可以控制开关控制信号V_SW以使第一可控开关电路360不导通(例如，在短脉冲时间段T_PULSE之后)，并因此使栅极电流路径不导通。因此，可以停止传导栅极电流I_G通过双向晶闸管310的栅极端子(例如，在短脉冲时间段T_PULSE之后)。

控制电路320可以被配置为在AC电源的一个或多个半周期期间以恒定的栅极驱动模式操作，以向双向晶闸管310提供恒定的栅极驱动(例如，栅极电流)。控制电路320可以控制栅极耦合电路330和第一可控开关电路360(例如，并且因此控制栅极电流路径)，以通过双向晶闸管310的栅极端子传导栅极电流I_G(例如，在半周期的激发时间)，以使双向晶闸管310导通。然后控制电路可以在半周期的其余部分内(例如，在半周期的其余部分的大部分内)维持栅极电流路径导通，使得栅极电流I_G的另外的脉冲可以传导通过双向晶闸管310的栅极端子。因而，双向晶闸管310可以操作以独立于通过调光开关300和电负载(例如，LED驱动器102)传导的负载电流I_LOAD的幅度而保持导通(例如，由于栅极电流I_G)。

图5示出了图示当控制电路320以恒定栅极驱动模式操作时调光开关300的操作的示例波形。控制电路320可以被配置为响应于由过零检测电路326生成的过零电压V_ZC而确定在时间t₁处的AC线路电压的过零。在每个半周期的开始处(例如，当以恒定栅极驱动模式操作时)，控制电路320可以被配置为使FET Q332A、Q332B不导通，使得第一FET Q332A在正半周期期间阻断电流，并且第二FET Q332B在负半周期期间阻断电流。控制电路320可以被配置为同时将驱动电压V_DR1、V_DR2两者驱动为高，使得FET Q332A、Q332B可操作以传导栅极电流I_G通过双向晶闸管310的栅极(例如，当使第一可控开关电路360也导通时)，以在激发时间(例如，在如图5中所示的时间t₃处)使双向晶闸管导通。

控制电路320可以被配置为使FET Q332A、Q332B在不同的时间段或持续时间内导通。例如，在半周期期间，控制电路320可以被配置为控制FET Q332A、Q332B中的一个在第一驱动时间段T_DR1内导通并且驱动另一个FET在第二(并且更长的)驱动时间段T_DR2内导通。如图5中所示，在正半周期期间，控制电路320可以被配置为在半周期结束之前(例如，在图5中的时间t₆)在时间t₅处驱动第二驱动电压V_DR2为低，使得第二FET Q332B可以不导通并且准备好在后续半周期的开始(例如，负半周期)阻断电流。在时间t₅处第二驱动电压V_DR2被驱动至低之后，第二FET Q332B可以被配置为通过其体二极管传导电流直到正半周期结束(例如，从而维持栅极电流路径导通)。控制电路320可以被配置为在时间t₇处在正半周期结束之后将第一驱动电压V_DR1驱动至低，使得第一FET Q332A可以保持导通直到当前正半周期结束。类似地，在负半周期期间，控制电路320可以被配置为在负半周期结束之前将第一驱动电压V_DR1驱动至低并且在负半周期结束之后将第二驱动电压V_DR2驱动至低。

控制电路320可以被配置为在半周期中将开关控制信号V_SW驱动至高(例如，在如图5中所示的时间t₂处)，以使第一可控开关电路360在FET Q332A、Q332B导通同时或在其之前变为导通，例如，在FET导通的时间t₃之前近似40微秒。如果FET Q332A、Q332B允许双向晶闸管310的栅极端子在太靠近半周期结束时传导栅极电流I_G，则双向晶闸管310可能会在下一个半周期开始时错误地导通，这会使双向晶闸管在整个下一个半周期内导通(例如，因此造成LED光源104的闪烁)。因此，控制电路320可以被配置为在当前半周期结束之前(例如，在图5中的时间t₄)将开关控制信号V_SW驱动至低，以使第一可控开关电路360变为不导通。例如，控制电路320可以被配置为在半周期结束(这在图5中的时间t₆发生)之前近似600-1000微秒的时间t₄处将开关控制信号V_SW驱动至低，使得开关控制信号V_SW在半周期的开关控制时段T_SW内为高。由于第一可控开关电路360可以在半周期结束之前被控制为不导通(例如，由此防止经由栅极电流路径传导栅极电流I_G的另外的脉冲)，因此可以使双向晶闸管310能够在负载电流I_LOAD的幅度下降至低于双向晶闸管的额定保持电流时换向。双向晶闸管310在当前半周期期间不会再次变为导通(例如，由于缺少栅极驱动)并且可以在下一个半周期开始时保持不导通。如果电负载(例如，LED驱动器102)在双向晶闸管310换向之后需要传导电流，则FET Q332A、Q332B可以被配置为传导负载电流I_LOAD(例如，经由本文所描述的替代负载电流路径)。因而，调光开关300可以被配置为独立于双向晶闸管310的额定保持电流而通过电负载传导负载电流I_LOAD，并且无需太靠近下一个半周期而将双向晶闸管310驱动至导通。

因此，如本文所述，能够在激发时间t₃与半周期结束之前的过渡时间(例如，在使第一可控开关电路360不导通的时间t₄处)之间通过包括第一可控开关电路360和栅极耦合电路330的FET Q332A、Q332B的栅极电流路径传导栅极电流I_G。当双向晶闸管310在半周期结束附近(例如，在使第一可控开关电路360不导通的过渡时间t₄之后)换向时，能够通过包括电阻器R338和栅极耦合电路330的FET Q332A、Q332B的栅极负载电流路径传导负载电流I_LOAD，直到半周期结束。

控制电路320可以被配置为以脉冲栅极驱动模式和恒定栅极驱动模式中的一个或另一个来操作。例如，控制电路320可以被配置为当调光开关300处于稳态状况时、当控制电路320接通或关断LED光源104时以及当目标强度L_TRGT动态改变时(例如，响应于强度调整致动器118的致动)以恒定栅极驱动模式操作。

对于一些高效照明负载(例如，特定制造商的特定型号和/或产品)，使用恒定栅极驱动模式接通高效照明负载可能造成故障状况。例如，控制电路320可能不能在使用恒定栅极驱动模式接通一些高效照明负载的同时根据由过零检测电路326针对该高效照明负载生成的过零电压V_ZC确定准确的过零信息。因而，当预期过零时，控制电路320可以不接收AC线路电压的过零的指示，并且可以在检测到预定数量的错过的过零之后复位。

图6示出了图示当使用恒定栅极驱动模式接通示例LED光源时调光开关300的操作的示例波形。图6图示了调光器电压V_DIM(例如，调光开关300两端的电压)和由过零检测电路326根据调光器电压V_DIM生成的过零信号V_ZC。控制电路320可以被配置为响应于过零信号V_ZC的下降沿而检测过零的指示。控制电路320可以在每个线路周期开始附近的过零窗口400期间对过零信号V_ZC进行采样。

当LED光源104关断时，高效照明负载101可以通过调光开关300汲取(例如，泄漏)电流。这种泄漏电流可以对高效照明负载101的总线电容器C_BUS进行充电，并且使高效照明负载两端的电压(例如，相位控制电压)的幅度在一个或多个半周期内增大，即使双向晶闸管310不导通(如图6的前三个线路周期中所示)。因此，调光开关300两端的电压(例如，调光器电压V_DIM)的峰值幅度可能在一个或多个半周期中的每一个半周期中下降，这可能使得过零的指示(例如，过零信号V_ZC的下降沿)和过零窗口400向后移动到后续的线路周期(如图6中所示)。这可能导致在使双向晶闸管310导通时错误的过零检测和定时错误。例如，当控制电路320控制驱动信号V_DR1、V_DR2以在时间t₁处使双向晶闸管导通时，过零的指示在半周期中可能如此晚以至于控制电路320可能保持栅极耦合电路330和第一可控开关电路360导通到下一个半周期中(如时间t₂处所示)。这可能使双向晶闸管310成为完全导通(例如，相位控制电压等于近似AC线路电压并且调光器电压V_DIM近似为零伏)并且在一个或多个后续半周期中保持完全导通。然后控制电路320在接下来的几个(例如，三个)过零窗口400期间可能检测不到过零的指示并且可能复位(例如，在时间t₃处)。这可能会在LED光源104中造成不期望的闪烁和/或闪光。

如果控制电路320使用脉冲栅极驱动模式控制栅极耦合电路330和第一可控开关电路360(例如，由此控制栅极电流路径)，则可以使第一可控开关电路360(例如，并且因此可以使栅极电流路径)在半周期结束之前很长时间不导通，并且因此可以不使双向晶闸管310在后续的半周期中完全导通。因此，控制电路320可以被配置为在接通LED光源104时以脉冲栅极驱动模式操作并且在稳态状况下(例如，在LED光源已经接通之后)以恒定栅极驱动模式操作。

图7示出了图示当使用脉冲栅极驱动模式接通示例LED光源时调光开关300的操作的示例波形。控制电路320可以被配置为在接通时间段T_TURN-ON(其可以包括AC电源的一个或多个半周期)内使用脉冲栅极驱动模式来控制栅极耦合电路330和第一可控开关电路360(例如，由此控制栅极电流路径)，然后在稳态状况期间改变成恒定栅极驱动模式。控制电路320可以被配置为控制驱动信号V_DR1、V_DR2以在半周期的激发时间(例如，在图7中的时间t₁处)使栅极耦合电路330导通。在时间t₁处或t₁之前，控制电路可以控制开关控制信号V_SW以使第一可控开关电路360导通，使得当栅极耦合电路330在t₁处变为导通时，可以使双向晶闸管导通(例如，经由通过栅极电流路径传导并进入双向晶闸管的栅极端子的栅极电流I_G)。

控制电路320可以被配置为通过使第一可控开关电路360不导通(例如，在图7中的时间t₂处)来在从激发时间起的脉冲时间段T_PULSE之后使第一可控开关电路360不导通(例如，由此使栅极电流路径不导通)。控制电路320可以通过将开关控制信号V_SW驱动至低(例如，在时间t₂处)来使第一可控开关电路360不导通。控制电路320可以控制驱动信号V_DR1、V_DR2以在当前半周期结束之前并且在已经使第一可控开关电路360不导通之后的一段时间内维持栅极耦合电路330导通。以这种方式，当栅极耦合电路330保持导通时，负载电流I_LOAD可以通过本文描述的替代负载电流路径传导。可替代地，控制电路320可以在其将开关控制信号V_SW驱动为低(例如，在当前半周期的时间t₂处)的同时将驱动信号V_DR1、V_DR2驱动为低。以这种方式，负载电流I_LOAD不会在当前半周期的其余时间内通过替代负载电流路径传导。

控制电路320可以在接通时间段T_TURN-ON期间在一个或多个线路周期(或半周期)内调整脉冲时间段T_PULSE的长度。一个或多个线路周期(或半周期)可以是连续的。例如，控制电路320可以在接通时间段T_TURN-ON的前半周期期间将脉冲时间段T_PULSE设置为等于最小脉冲时间段T_PULSE-MIN(例如，在时间t₁和t₂之间，具有等于近似100微秒的值)。控制电路320可以在后续的半周期期间(例如，在时间t₃和t₄之间)将脉冲时间段T_PULSE增加预定增量T_INC(例如，近似20微秒)。控制电路320可以在连续的线路周期(或半周期)期间或者在选定的线路周期(其可以不连续)期间将脉冲时间段T_PULSE增加相同的增量(例如，近似20微秒)或者可变的量，直到脉冲时间段等于最大脉冲时间段T_PULSE-MAX。可以预先确定在线路周期中应用的增量的量(相同的或变化的)。最大脉冲时间段T_PULSE-MAX可以等于在恒定栅极驱动模式半周期中栅极电流路径保持导通的时间段的长度。脉冲时间段的长度可以取决于需要什么来使用恒定栅极驱动模式驱动双向晶闸管310以实现光源的目标强度L_TRGT(例如，取决于恒定栅极驱动模式的当前激发时间)。如此，最大脉冲时间段T_PULSE-MAX可以取决于控制电路320接通LED光源104的目标强度L_TRGT。因而，在接通时间段T_TURN-ON结束时，控制电路320可以平滑地过渡到恒定栅极驱动模式(例如，在图7中的时间t₅处)，以实现目标强度L_TRGT。例如，当目标强度L_TRGT处于低端强度L_LE时，最大脉冲时间段T_PULSE-MAX可以近似为0.5毫秒，而当目标强度L_TRGT处于高端强度L_HE时，最大脉冲时间段T_PULSE-MAX可以近似为5.5毫秒。在示例中，接通时间段T_TURN-ON的范围可以从近似20个线路周期(在低端处)到近似270个线路周期(在高端处)。

控制电路320可以在接通时间段T_TURN-ON期间维持脉冲时间段T_PULSE恒定。在这种情况下，控制电路320可以在接通时间段T_TURN-ON结束(和/或恒定栅极驱动模式开始)时调整脉冲时间段T_PULSE，使得脉冲时间段T_PULSE可以近似等于使用恒定栅极驱动模式驱动双向晶闸管310以实现目标强度L_TRGT所需的栅极脉冲时间段。

图8示出了用于操作调光开关(例如，本文描述的调光开关300)的示例过程800。使用调光开关300作为示例，在802处，调光开关的控制电路320可以检测AC电源的过零(例如，经由过零检测电路326)。控制电路可以被配置为响应于检测到过零而在当前半周期的激发时间激发双向晶闸管310。在激发时间处或激发时间之前，在804处，控制电路可以将开关控制信号V_SW驱动至高。在激发时间，控制电路320可以将两个驱动电压V_DR1、V_DR2都驱动至高(例如，如在806处所示)，以使双向晶闸管310导通(例如，经由通过栅极电流路径传导并进入双向晶闸管的栅极端子的栅极电流I_G)。

在808处，控制电路320可以在当前半周期结束之前将开关控制信号V_SW驱动至低。在恒定栅极驱动模式期间，控制电路320可以在接近每个半周期结束时(例如，如图5中的时间t₄处所示，在半周期结束之前近似600-1000微秒)将开关控制信号V_SW驱动至低。在脉冲栅极驱动模式期间，控制电路320可以在将驱动电压V_DR1、V_DR2驱动至高(例如，如图7中的时间t₂处所示，在最小脉冲时间段T_PULSE-MIN结束时)之后短时间内将开关控制信号V_SW驱动至低。当控制电路320接通照明负载时，控制电路可将开关控制信号V_SW驱动至低的时间可以例如取决于当前半周期处于接通时间段T_TURN-ON(其可以包括AC电源的一个或多个半周期)中的什么位置而变化。例如，在接通时间段T_TURN-ON的第一个半周期期间，控制电路320可以在从激发时间(例如，控制电路将驱动电压V_DR1、V_DR2驱动至高的时间)起的脉冲时间段T_PULSE-MIN之后将开关控制信号V_SW驱动至低。在一个或多个后续的半周期中，控制电路320可以被配置为增加(例如，逐渐加宽)脉冲时间段的长度。例如，在后续的半周期中，控制电路320可以在激发时间之后的一个时间处(例如，在脉冲时间段T_PULSE结束时)将开关控制信号V_SW驱动至低。例如，控制电路320可以在接通时间段T_TURN-ON期间的每个线路周期将脉冲时间段T_PULSE增加预定增量T_INC(例如，近似20微秒)，例如，

T_PULSE＝T_PULSE-MIN+(N·T_INC)，

其中N是表示接通时间段T_TURN-ON期间的目前线路周期的数字，并且每个线路周期增加1(例如，直到光源进入稳态和/或脉冲时间段达到最大长度T_PULSE-MAX)。

在810处，控制电路320可以确定AC电源的当前半周期是正半周期还是负半周期。如果当前半周期是正半周期，则控制电路320可以在半周期结束之前将驱动电压V_DR2驱动至低(例如，如812处所示)，并且在半周期结束之后将驱动电压V_DR1驱动至低(例如，如814处所示)。否则(例如，如果当前半周期是负半周期)，则控制电路320可以在半周期结束之前将驱动电压V_DR1驱动至低(例如，如816处所示)，并且在半周期结束之后将驱动器电压V_DR2驱动至低(例如，如818处所示)。

控制电路320可以被配置为首先尝试使用恒定栅极驱动模式接通LED光源104，检测故障状况(例如，控制电路320复位)，并且随后响应于检测到故障状况而尝试使用脉冲栅极驱动模式接通LED光源104。如果在未检测到故障状况的情况下控制电路320能够使用恒定栅极驱动模式或脉冲栅极驱动模式接通LED光源104，则控制电路可以被配置为在存储器中存储用于接通LED光源的合适的栅极驱动模式的指示，使得控制电路可以在控制电路尝试接通LED光源104的后续时间使用该栅极驱动模式。如果控制电路320不能使用恒定栅极驱动模式和脉冲栅极驱动模式中的任一个接通LED光源104，则控制电路320可以尝试使用另一种操作模式或本文所述的另一个启动例程来接通LED光源。

更一般而言，如本文所描述的控制电路(例如，控制电路320)可以被配置为尝试用于接通光源的多个启动例程中的一个，检测故障状况，并且随后尝试多个启动例程中的另一个，直到识别出可以在没有故障状况的情况下接通光源的合适的启动例程。启动例程可以各自包括为了接通电负载而由控制电路采取的一个或多个动作。这些可以包括以特定操作模式(例如，本文所描述的脉冲栅极驱动模式或恒定栅极驱动模式)操作控制电路、以操作模式的组合(例如，有或没有特定次序)操作控制电路或者以不同方式执行特定操作模式的功能。

例如，启动例程可以包括使用如本文所描述的恒定驱动模式接通光源。启动例程可以包括以特定方式控制调光开关300的一个或多个部件，使得可以在AC电源的半周期期间仅在激发时间之后的脉冲时间段内通过晶闸管的栅极端子传导栅极电流(例如，如结合图7和脉冲栅极驱动模式所描述的)。例如，一个启动例程可以包括在接通时间段T_TURN-ON期间在一个或多个半周期中逐渐增加脉冲时间段T_PULSE，而另一个启动例程可以包括在接通时间段T_TURN-ON期间保持脉冲时间段T_PULSE恒定并且在接通时间段T_TURN-ON结束时增加脉冲时间段T_PULSE。为了进一步说明，一个启动例程可以包括在将驱动电压V_DR1、V_DR2驱动至低之前将开关控制信号V_SW驱动至低(例如，在图7的t₂处)(例如，使得可以在栅极电流路径附近维持替代的负载电流路径)，而另一个启动例程可以包括在将驱动电压V_DR1、V_DR2驱动至低的同时将开关控制信号V_SW驱动至低(例如，使得在栅极电流路径附近的替代负载电流路径可以在栅极电流路径变为不导通的同时变为不导通)。

图9示出了当接通光源时操作调光开关(例如，本文所描述的调光开关300)的示例过程900。使用调光开关300作为示例，在902处，控制电路320可以尝试第一启动例程(例如，通过使用本文所描述的恒定栅极驱动模式)来接通光源。在904处，控制电路320可以确定调光器在第一启动例程期间是否已经复位(例如，这可以表示故障状况)。如果未发生复位(例如，光源未进入故障状况)，则在916处，控制电路320可以继续执行目前的启动例程(以及用于在稳态下操作光源的后续例程)。例如，如果控制电路320在使用恒定栅极驱动模式接通光源时没有检测到故障状况，则控制电路320可以完成启动过程并继续以稳态操作模式(例如，其也可以是恒定栅极驱动模式)操作处于稳态的光源。

如果在904处检测到复位，则在906处，控制电路320可以尝试第二启动例程，以接通光源。第二启动例程可以包括例如以特定方式(例如，如本文所述)控制调光开关300的一个或多个部件，使得可以在AC电源的半周期期间仅在激发时间之后的脉冲时间段内传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子(例如，如由本文所述的栅极驱动模式所提供的)。在908处，控制电路320可以确定调光器在第二启动例程期间是否已经复位(例如，这可以表示故障状况)。如果未发生复位(例如，光源未进入故障状况)，则在916处，控制电路320可以继续执行目前启动例程(以及用于操作处于稳态的光源的后续例程)。例如，如果控制电路320在使用第二启动例程接通光源时没有检测到故障状况，则控制电路320可以利用目前启动例程完成启动过程并继续以稳态操作模式(例如，其可以是恒定栅极驱动模式)操作处于稳态的光源。

如果在908处检测到复位，则在910处，控制电路320可以尝试第三启动例程以接通光源。例如，第三启动例程可以包括以与第二启动例程不同的方式控制调光开关300的一个或多个部件，使得可以在AC电源的半周期期间仅在激发时间之后的脉冲时间段内传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子(例如，如由本文所述的栅极驱动模式所提供的)。例如，第三启动例程可以包括在AC电源的第一半周期中将脉冲时间段设置为第一值(例如，设置为T_PULSE-MIN)，然后在AC电源的一个或多个后续半周期(例如，连续的半周期)中增加(例如，逐渐增加)脉冲时间段。在912处，控制电路320可以确定调光器在第三启动例程期间是否已经复位(例如，这可以表示故障状况)。如果没有发生复位(例如，光源未进入故障状况)，则在916处，控制电路320可以继续执行目前启动例程(以及用于操作处于稳态的光源的后续例程)。如果在912处检测到复位，则控制电路320可以返回去执行第一启动例程，并且可以重复本文所述的动作。

虽然在图9中作为示例示出了三个启动例程，但应当注意的是，本公开的范围不受这种示例的限制。控制电路320可以被配置为从多于或少于三个启动例程中选择以启动电负载。例如，当多于三个启动例程可用时，控制电路320可以在914之后以类似于关于904-914说明的方式来执行附加的启动例程。

如果调光开关300具有中性端子并且控制电路320确定中性端子连接到AC电源105的中性侧，则控制电路可以被配置为在多种情况下以脉冲栅极驱动模式操作(例如，包括在任何时候)。例如，控制电路320可以被配置为当调光开关300处于稳态状况时、当控制电路320当前在接通或关断LED光源104时以及当目标强度L_TRGT在动态改变时以脉冲栅极驱动模式操作。如果控制电路320确定中性端子没有连接到AC电源105的中性侧，则控制电路可以被配置为在接通电负载时以及处于稳态状况时(例如，包括在任何时候)都以恒定栅极驱动模式操作，或者在接通LED光源104时以脉冲栅极驱动模式操作，然后在处于稳态状况时以恒定栅极驱动模式操作。

控制电路320可以被配置为响应于例如在高级编程模式期间从致动器324的致动和/或从外部编程设备(诸如智能电话、平板电脑或笔记本电脑)接收到的用户输入而以恒定栅极驱动模式和脉冲栅极驱动模式之一操作。

图10是可以被部署为图1的调光开关100或图2的调光开关200的另一个负载控制设备(例如，调光开关500)的简化框图。调光开关500可以包括全波整流器桥514(包括4个二极管D514A、D514B、D514C、D514D)，全波整流器桥514具有串联电耦合在热端子H和调光的热端子DH之间的AC端子，以及用于向控制电路530(例如，数字控制电路)提供经整流的电压V_RECT的DC端子。控制电路530可以包括处理器，例如微处理器、可编程逻辑设备(PLD)、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何合适的控制器或处理设备。调光开关500可以包括串联电耦合在控制电路530与双向晶闸管510的栅极端子之间的栅极耦合电路550。栅极耦合电路550可以作为栅极电流路径(例如，栅极电流路径220)的一部分操作，用于传导栅极电流I_G的脉冲通过双向晶闸管510的栅极端子，以使双向晶闸管导通。

栅极耦合电路550可以包括压控可控制导电设备，诸如在包括二极管D556A-D556D(以及二极管D514D)的全波整流器桥内部的单个MOS-门控晶体管(例如，FET Q552)。FETQ552可以耦合在全波整流器桥的DC端子的两端，而AC端子耦合在热端子H与双向晶闸管510的栅极之间。栅极耦合电路550可以从控制电路530接收驱动电压V_DR，并且驱动电压V_DR可以经由栅极驱动电路560耦合到FET Q552的栅极。当使得FET Q552导通时，可以在AC电源的正半周期期间通过FET Q552、二极管D556A、D556D以及双向晶闸管510的栅极端子传导栅极电流I_G的脉冲，以使双向晶闸管导通。在AC电源的负半周期期间，可以通过双向晶闸管510的栅极端子、FET Q552以及二极管D556B、D556C和二极管D514D传导栅极电流I_G的脉冲。虽然未在图10中这样示出，但是二极管D556B可以包括串联耦合的四个二极管，以确保二极管D556D在正半周期期间正向偏置。

调光开关500可以包括用于接收用户输入的一个或多个致动器536(例如，摇臂开关116和/或强度调整致动器118)以及用于生成表示AC线路电压V_AC的过零的过零电压V_ZC的过零检测电路534。控制电路530可以被配置为响应于过零检测电路534和/或致动器536而使双向晶闸管510导通。调光开关500还可以包括耦合在双向晶闸管510的栅极与调光的热端子DH(例如，双向晶闸管510的第二主负载端子)之间的电阻器554(例如，具有近似30-47Ω的电阻)。

调光开关500可以包括电源520以及升压电源(例如，升压转换器528)，其中电源520用于生成用于向控制电路530供电的第一DC电源电压V_CC1(例如，近似2.8伏)，并且升压电源可以接收第一DC电源电压V_CC1并生成用于驱动栅极耦合电路550的FET Q552的第二升压DC电源电压V_CC2(例如，近似15伏)。

调光开关500还可以包括第二可控开关电路580。第二可控开关电路580可以耦合到全波整流器桥514的DC端子，使得第二可控开关电路580可以以并联电连接与双向晶闸管510耦合。第二可控开关电路580可以作为替代负载电流路径(例如，与图2中所示的替代负载电流路径230相似)操作，以在双向晶闸管不导通时允许负载电流I_LOAD流过电负载。控制电路530可以生成负载电流路径控制信号V_LCP，用于使第二可控开关电路580(以及因此使栅极电流路径)导通和不导通。例如，第二可控开关电路580可以包括耦合在全波整流器桥514的DC端子两端的场效应晶体管(FET)或其它合适的半导体开关或开关电路。第二可控开关电路580可以包括驱动电路(未示出)，用于例如响应于负载电流路径控制信号V_LCP而将第二DC电源电压V_CC2提供到FET的栅极，以使得FET导通。第二可控开关电路580可以包括双向半导体开关(诸如反串联连接的双向晶闸管或两个FET)或耦合在全波整流器桥514的AC端子两端的其它合适的开关电路。

控制电路530可以被配置为以脉冲栅极驱动模式操作，以在半周期中的激发时间之后使栅极耦合电路550(以及因此栅极电流路径)在短脉冲时间段T_PULSE内导通。控制电路530可以控制驱动电压V_DR以使栅极耦合电路550导通，以允许FET Q552传导栅极电流I_G的脉冲通过双向晶闸管510的栅极端子，以使双向晶闸管导通。在已经使双向晶闸管510导通之后，控制电路530可以控制驱动电压V_DR以使栅极耦合电路550(以及因此使栅极电流路径)在半周期的其余部分期间(例如，在半周期的其余部分的大部分期间)不导通(例如，在短脉冲时间段T_PULSE之后)。

控制电路530可以被配置为以恒定栅极驱动模式操作，以向双向晶闸管510提供恒定的栅极驱动。控制电路530可以控制驱动电压V_DR以使栅极耦合电路550(以及因此使栅极电流路径)在半周期的激发时间导通，使得栅极电流I_G可以被传导通过双向晶闸管510的栅极端子，从而使双向晶闸管510在激发时间导通。然后，控制电路可以在激发时间之后在半周期的其余部分内(例如，在半周期的其余部分的大部分内)维持栅极耦合电路550(以及因此使栅极电流路径)导通。因而，双向晶闸管510可以操作以独立于通过调光开关500和电负载(例如，LED驱动器102)传导的负载电流I_LOAD的幅度而保持导通(例如，由于栅极电流I_G)。

图11示出了图示当以恒定栅极驱动模式操作时图10的调光开关500的操作的示例波形。控制电路530可以将驱动电压V_DR朝着第一DC电源电压V_CC1驱动至高，以使栅极耦合电路580(以及因此使栅极电流路径)在一个或多个半周期的激发时间(例如，在图11中的时间t₁)处导通。然后，栅极电流I_G可以被传导通过双向晶闸管的栅极，以使双向晶闸管510导通。控制电路530可以将驱动电压V_DR维持为高，以在激发时间t₁之后保持栅极耦合电路550(以及因此保持栅极电流路径)导通，直到在下一个过零之前的转变时间(例如，在时间t₂处)(例如，在下一个过零之前近似600微秒)。由于在半周期结束之前使得栅极耦合电路550不导通，因此当负载电流I_LOAD的幅度下降到低于双向晶闸管的额定保持电流时，双向晶闸管510能够换向。双向晶闸管510在当前半周期内不会再次导通，并且可以在下一个半周期开始时保持不导通。

控制电路530可以将负载电流路径控制信号V_LCP驱动至高，以使第二可控开关电路580在近似过渡时间t₂处导通，使得如果双向晶闸管510在半周期结束之前换向，则第二可控开关电路能够传导负载电流I_LOAD。例如，控制电路530可以在将驱动电压V_DR驱动至低以使栅极耦合电路550不导通之前(例如，在将驱动电压V_DR驱动至低之前近似10微秒)将负载电流路径控制信号V_LCP驱动至高，使得第二可控开关电路580可以在双向晶闸管510换向时或在此之前导通。然后，控制电路530可以将负载电流路径控制信号V_LCP驱动至低，以在半周期结束时(例如，在图11中的时间t₃处)使第二可控开关电路580不导通。

控制电路530可以被配置为基于各种因素(包括例如用户输入或电负载的操作状态)以脉冲栅极驱动模式或恒定栅极驱动模式操作。控制电路530可以被配置为响应于例如在高级编程模式期间从致动器536的致动和/或从外部编程设备(诸如智能电话、平板电脑或笔记本电脑)接收到的一个或多个用户输入而以恒定栅极驱动模式或脉冲栅极驱动模式之一进行操作。

控制电路530可以被配置为在接通电负载时以脉冲栅极驱动模式操作并且在稳态状况下以恒定栅极驱动模式操作(例如，以与调光开关300的控制电路320相似的方式)。控制电路530可以被配置为在接通时间段T_TURN-ON内使用脉冲栅极驱动模式控制栅极耦合电路550(以及因此控制栅极电流路径)，然后在稳态状况期间变为恒定栅极驱动模式。控制电路530可以被配置为在激发时间控制驱动信号V_DR以使栅极耦合电路550导通并且因此使双向晶闸管510导通(例如，通过经由栅极电流路径并且通过双向晶闸管的栅极端子传导栅极电流I_G)。控制电路530可以被配置为通过使第二可控开关电路580不导通而在从激发时间起的脉冲时间段T_PULSE之后使栅极耦合电路550(以及因此使栅极电流路径)不导通。控制电路530可以在接通时间段T_TURN-ON期间在一个或多个线路周期(或半周期)内调整脉冲时间段T_PULSE的长度。一个或多个线路周期(或半周期)可以是连续的。例如，在接通时间段T_TURN-ON期间，控制电路530可以被配置为在连续的线路周期期间将脉冲时间段T_PULSE从最小脉冲时间段T_PULSE-MIN(例如，近似100微秒)增加预定增量T_INC(例如，近似20微秒)到最大脉冲时间段T_PULSE-MAX(其范围可以例如从低端处的近似0.5毫秒到高端处的近似5.5毫秒)。接通时间段T_TURN-ON的长度可以取决于目标强度L_TRGT，并且其范围可以例如从近似20个线路周期(在低端处)到近似270个线路周期(在高端处)。最大脉冲时间段T_PULSE-MAX可以等于在恒定栅极驱动模式半周期中栅极电流路径保持导通的时间段的长度。该时间段的长度可以取决于需要什么来使用恒定栅极驱动模式驱动双向晶闸管510以实现光源的目标强度L_TRGT(例如，取决于恒定栅极驱动模式的当前激发时间)。因此，最大脉冲时间段T_PULSE-MAX可以取决于控制电路530接通LED光源104的目标强度L_TRGT。因而，在接通时间段T_TURN-ON结束时，控制电路530可以平滑地过渡到恒定栅极驱动模式，以实现目标强度L_TRGT。

控制电路530可以在接通时间段T_TURN-ON期间维持脉冲时间段T_PULSE恒定。在这种情况下，控制电路530可以在接通时间段T_TURN-ON结束时(和/或恒定栅极驱动模式开始时)调整脉冲时间段T_PULSE，使得脉冲时间段T_PULSE可以近似等于使用恒定栅极驱动模式驱动双向晶闸管510以实现目标强度L_TRGT所需的栅极脉冲时间段。

控制电路530可以被配置为执行结合图8所示和描述的过程的至少子集。

控制电路530可以被配置为首先尝试使用恒定栅极驱动模式接通LED光源104，检测故障状况(例如，控制电路530复位)，并且随后尝试响应于检测到故障状况而使用脉冲栅极驱动模式接通LED光源104。如果在没有检测到故障状况的情况下控制电路530能够使用恒定栅极驱动模式或脉冲栅极驱动模式接通LED光源104，则控制电路可以被配置为在存储器中存储用于接通LED光源104的合适的栅极驱动模式的指示，使得每当控制电路尝试接通LED光源104时，控制电路可以使用该栅极驱动模式。如果控制电路530不能使用恒定栅极驱动模式和脉冲栅极驱动模式中的任一个接通LED光源104，则控制电路530可以尝试使用另一种操作模式来接通LED光源。更一般而言，控制电路530可以通过执行类似于图9中所示并结合图9描述的过程来接通光源。

如果调光开关500具有中性端子并且控制电路530确定该中性端子连接到AC电源105的中性侧，则控制电路可以被配置为在多种情况下以脉冲栅极驱动模式操作(例如，包括在任何时候)。如果控制电路530确定中性端子没有连接到AC电源105的中性侧，则控制电路可以被配置为在接通电负载时和处于稳态状况时(例如，包括在任何时候)都以恒定栅极驱动模式操作，或者在接通LED光源104时以脉冲栅极驱动模式操作，然后在处于稳态状况时以恒定栅极驱动模式操作。

Claims

1.一种负载控制设备，用于控制从AC电源向电负载输送的电力，所述负载控制设备包括：

晶闸管，适于电耦合在AC电源与电负载之间，晶闸管包括第一主端子、第二主端子和栅极端子，第一主端子和第二主端子被配置为传导电流以激励电负载，栅极端子被配置为传导电流以使晶闸管导通；

栅极电流路径，连接到栅极端子，栅极电流路径包括栅极耦合电路并且被配置为将电流传导通过晶闸管的栅极端子；以及

控制电路，电耦合到栅极耦合电路以控制栅极电流路径，控制电路被配置为控制栅极电流路径，以在AC电源的半周期期间的激发时间传导电流脉冲通过晶闸管的栅极端子以使晶闸管导通，控制电路还被配置为以第一栅极驱动模式和第二栅极驱动模式进行操作，

其中，在第一栅极驱动模式下，在AC电源的半周期期间，控制电路使栅极电流路径在脉冲时间段内导通并且使栅极电流路径在所述脉冲时间段之后不导通，并且

其中，在第二栅极驱动模式下，在AC电源的半周期期间，控制电路维持栅极电流路径在所述脉冲时间段之后导通，以允许至少一个其它电流脉冲在所述脉冲时间段之后被传导通过晶闸管的栅极端子。

2.如权利要求1所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在接通电负载时以第一栅极驱动模式操作，并且当处于稳态状况时以第二栅极驱动模式操作。

3.如权利要求1所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在AC电源的第一多个半周期内以第一栅极驱动模式操作，并且在AC电源的所述第一多个半周期之后的第二多个半周期内以第二栅极驱动模式操作。

4.如权利要求3所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在所述第一多个半周期中的第一半周期期间将所述脉冲时间段控制为最小脉冲时间段，并且在所述第一多个半周期中的后续半周期期间增加所述脉冲时间段。

5.如权利要求4所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在以第一栅极驱动模式操作时周期性地增加所述脉冲时间段。

6.如权利要求5所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在所述第一多个半周期中的每一个半周期中增加所述脉冲时间段。

7.如权利要求5所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在以第一栅极驱动模式操作时周期性地增加所述脉冲时间段，直到所述脉冲时间段等于最大脉冲时间段。

8.如权利要求7所述的负载控制设备，其中，在第二栅极驱动模式期间，控制电路被配置为在所述第二多个半周期中的每一个半周期中维持栅极电流路径在最大脉冲时间段内导通。

9.如权利要求8所述的负载控制设备，其中最大脉冲时间段取决于第二栅极驱动模式的激发时间。

10.如权利要求7所述的负载控制设备，其中控制电路在此期间将所述脉冲时间段从最小脉冲时间段增加到最大脉冲时间段的半周期的数量取决于第二栅极驱动模式的激发时间。

11.如权利要求3所述的负载控制设备，其中在控制电路以第一栅极驱动模式操作时，所述脉冲时间段恒定。

12.如权利要求1所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在接通电负载时以第二栅极驱动模式操作，在使用第二栅极驱动模式接通电负载时检测故障状况，在接通电负载时在AC电源的第一多个半周期内切换到第一栅极驱动模式，并且在AC电源的在所述第一多个半周期之后的第二多个半周期内以第二栅极驱动模式操作。

13.如权利要求1所述的负载控制设备，还包括：

第一过零检测电路，被配置为生成提供AC电源的过零的指示的第一过零信号；

其中控制电路被配置为基于第一过零信号控制栅极电流路径以传导电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以在AC电源的半周期期间的激发时间使晶闸管导通。

14.如权利要求13所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在过零窗口期间对第一过零信号进行采样，并且确定第一过零信号是否指示AC电源在所述过零窗口期间的过零。

15.如权利要求14所述的负载控制设备，其中控制电路被配置为在接通电负载时以第二栅极驱动模式操作，并且在使用第二栅极驱动模式接通电负载时确定第一过零信号不指示AC电源在过零窗口期间的过零，控制电路被配置为随后在接通电负载时以第一栅极驱动模式操作。

16.如权利要求13所述的负载控制设备，其中第一过零检测电路与晶闸管并联耦合。

17.如权利要求16所述的负载控制设备，还包括：

第二过零检测电路，适于与AC电源并联耦合，所述第二过零检测电路被配置为生成提供AC电源的过零的指示的第二过零信号；

其中控制电路被配置为确定第二过零检测电路与AC电源并联耦合，并且在接通电负载时以及在处于稳态状况时基于该确定而以第一栅极驱动模式操作。

18.如权利要求1所述的负载控制设备，其中栅极电流路径还包括第一可控开关电路，所述第一可控开关电路被配置为串联电耦合在栅极耦合电路与晶闸管的栅极端子之间，并且将电流传导通过晶闸管的栅极端子，并且其中控制电路被配置为使第一可控开关电路导通并且控制栅极耦合电路在激发时间传导电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以使晶闸管导通。

19.如权利要求18所述的负载控制设备，其中，当以第二栅极驱动模式操作时，控制电路被配置为在AC电源的半周期结束之前使第一可控开关电路不导通，以防止更多电流脉冲被传导通过晶闸管的栅极端子。

20.如权利要求19所述的负载控制设备，其中在控制电路使第一可控开关电路不导通之后，晶闸管能够换向，控制电路还被配置为维持第一可控开关电路不导通直到至少AC电源的后续半周期开始。

21.如权利要求20所述的负载控制设备，其中栅极耦合电路包括以反串联连接电耦合在晶闸管的第一主端子与第一可控开关电路之间的两个MOS门控晶体管。

22.如权利要求1所述的负载控制设备，其中，当以第二栅极驱动模式操作时，控制电路被配置为在AC电源的半周期结束之前使栅极电流路径不导通，以防止更多电流脉冲被传导通过晶闸管的栅极端子。

23.如权利要求22所述的负载控制设备，其中在控制电路使栅极电流路径不导通之后，晶闸管能够换向，控制电路还被配置为在使栅极电流路径不导通之后传导负载电流通过替代电流路径直到半周期结束，其中所述替代电流路径包括栅极耦合电路和电阻器。

24.如权利要求22所述的负载控制设备，还包括：

第二可控开关电路，被配置为与晶闸管的第一主端子和第二主端子并联电耦合；

其中，在控制电路使栅极耦合电路不导通之后，晶闸管能够换向，控制电路还被配置为在使栅极耦合电路不导通之后使第二可控开关电路导通并且维持第二可控开关电路导通直到半周期结束，以在晶闸管换向之后传导负载电流通过电负载。

25.如权利要求24所述的负载控制设备，还包括：

包括4个二极管的全波整流器桥；

其中第二可控开关电路包括耦合在全波整流器桥的DC端子两端的场效应晶体管。

26.一种负载控制设备，用于控制从AC电源向电负载输送的电力，所述负载控制设备包括：

晶闸管，适于电耦合在AC电源与电负载之间，晶闸管具有第一主端子和第二主端子以及栅极端子，其中能够通过第一主端子和第二主端子传导电流以激励电负载，并且能够通过栅极端子传导电流以使晶闸管在第一主端子和第二主端子之间导通；

栅极电流路径，包括栅极耦合电路，被布置为传导电流通过晶闸管的栅极端子；以及

控制电路，电耦合到栅极耦合电路，以控制栅极电流路径，控制电路被配置为控制栅极电流路径，以传导电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以在AC电源的半周期期间的激发时间使晶闸管导通，控制电路还被配置为以第一栅极驱动模式和第二栅极驱动模式进行操作，

其中，在第一栅极驱动模式下，在AC电源的半周期期间的激发时间之后，控制电路在脉冲时间段结束时使栅极电流路径不导通，并且

其中，在第二栅极驱动模式下，在AC电源的半周期期间，控制电路在所述脉冲时间段之后维持栅极电流路径导通，以允许至少一个其它电流脉冲在所述脉冲时间段之后被传导通过晶闸管的栅极端子。

27.一种用于通过负载控制设备接通电负载的方法，负载控制设备包括晶闸管，晶闸管具有第一主端子和第二主端子以及栅极端子，其中来自AC电源的负载电流能够通过第一主端子和第二主端子传导以激励电负载，并且栅极电流能够通过栅极端子传导以使晶闸管导通，所述方法包括：

经由负载控制设备应用多个启动例程中的第一启动例程，以接通电负载，其中所述多个启动例程中的至少一个启动例程包括使负载控制设备在AC电源的半周期期间仅在脉冲时间段内传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子，并且其中所述多个启动例程中的至少另一个启动例程包括使负载控制设备在AC电源的半周期期间在超过所述脉冲时间段的时间内传导栅极电流通过晶闸管的栅极端子，

在应用所述多个启动例程中的第一启动例程时确定电负载中是否已经发生故障状况；

基于响应于所述多个启动例程中的第一启动例程而确定在电负载中已经发生故障状况，经由负载控制设备应用所述多个启动例程中的第二启动例程以接通电负载；以及

基于响应于所述多个启动例程中的第一启动例程而确定在电负载中未发生故障状况，将所述多个启动例程中的第一启动例程存储在负载控制设备的存储器位置中。

28.一种负载控制设备，用于控制从AC电源输送到电负载的电力，所述负载控制设备包括：

晶闸管，适于电耦合在AC电源与电负载之间，晶闸管包括第一主端子和第二主端子以及栅极端子，其中能够通过第一主端子和第二主端子传导负载电流以激励电负载，并且能够通过栅极端子传导栅极电流以使晶闸管导通；以及

控制电路，被电耦合以在AC电源的半周期期间的激发时间传导栅极电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以使晶闸管导通，控制电路被配置为利用多个启动例程中的一个启动例程接通电负载，

其中，在所述多个启动例程中的一个启动例程中，控制电路被配置为在AC电源的半周期期间仅传导栅极电流的一个脉冲通过晶闸管的栅极端子，

其中，在所述多个启动例程中的另一个启动例程中，控制电路被配置为在AC电源的半周期期间的激发时间之后传导栅极电流路径的至少另一个脉冲通过晶闸管的栅极端子，并且

其中控制电路被配置为执行所述多个启动例程中的第一启动例程以接通电负载，在使用所述多个启动例程中的第一启动例程接通电负载时检测故障状况，并且切换到多个启动例程中的第二启动例程以接通电负载。

29.如权利要求28所述的负载控制设备，还包括：

栅极耦合电路；以及

第一可控开关电路；

其中栅极耦合电路和第一可控开关电路都耦合在控制电路与晶闸管的栅极端子之间，并且其中所述多个启动例程中的至少一个启动例程包括在AC电源的半周期期间使栅极耦合电路不导通之前在AC电源的半周期期间使第一可控开关电路不导通。

30.如权利要求28所述的负载控制设备，还包括：

栅极耦合电路；以及

第一可控开关电路；

其中栅极耦合电路和第一可控开关电路都耦合在控制电路与晶闸管的栅极端子之间，并且其中所述多个启动例程中的至少一个启动例程包括在AC电源的半周期期间同时使第一可控开关电路和栅极耦合电路不导通。