通用调光器制造技术

公开了一种切相调光器，该切相调光器包括串联耦合在AC电源和负载之间的开关；由开关两端的电压供电的直流电源；跨接在开关两端的过零检测器；计时器，其产生与锯齿信号的峰值电压的可变分数成比例的占空比的定时信号，其中，锯齿波信号与过零检测器同步；当定时信号的占空比超过预定的最大极限时，由占空比检测器触发的消隐信号发生器；以及由电感负载检测器的输出激活的操作模式选择器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通用调光器背景专利
本专利技术涉及相切调光器，特别是用于具有低功耗，高能量效率，宽调光控制范围并且适应于不同负载阻抗的相切调光器。
技术介绍
的描述相切调光器用于控制从交流电源传输到照明负载的电量。如图1A所示，调光器DIMM串联耦合在交流电源VAC和调光器负载DMLD之间。在这种所谓的两线式配置中，负载电流主要流经可控交流开关ACSW，该开关可通过一对串联的MOSFET来实现。交流开关也可以由其他半导体器件实现，例如IGBT，三端双向可控硅开关元件等。请注意，与三线配置相比，两线配置不需要将调光器直接连接到交流电源两个接线端，具有易于安装的实际好处。调光器通过计时器TIMR通过控制信号Ong接通和断开AC开关ACSW来工作。信号Ong是一个矩形信号，与通常为正弦的电源电压同步，其占空比可通过调光器控制信号Dimc调节，而信号Dimc通常是可变的DC电压。信号Ong占空比的调整会导致调光效果，因为通过负载的电流因此会被AC开关ACSW相切。计时电路TIMR以及保护电路PROT几乎是调光器的必选选项，它需要电源来工作，并由与AC开关ACSW并联连接的DC电源DCPW供电。可以看到，当且仅当ACSW打开时，DC电源DCPW才从负载电流“窃取”电力。因此，调光范围受到操作调光器所需的功率量的限制。理想情况下，人们希望调光范围为0％到100％，即从完全开启到完全关闭。但是，对于两线调光器，不可能进行0％的调光，因为这意味着AC开关ACSW始终处于打开状态，这意味着零电压，因此向直流电源提供了零功率。相反，100％的调光也是不可能的，因为总是有一些电流流过调光器，因此即使交流开关始终保持断开状态，负载DMLD也会通电而点亮。因此，任何两线调光器的调光范围都必须在0％到100％之间，并且两端都有足够宽的余量以确保正常工作。需要考虑几个关键因素，即定时器电路TIMR的功率要求，直流电源DCPW的功耗以及相对于交流周期的定时精度。前两个确定需要从负载“窃取”的功率量，并且应通过设计使其尽可能小。降低调光器的功耗是本专利技术的最重要的目标之一。然而，定时的准确性取决于定时装置及其相关部件，例如电容器-电阻器组合。电容器和/或电阻器的值在制造时或在随后的时间变化以及变化的环境条件(例如温度，湿度)下可能会偏离其标称值。此外，要使调光器具有“通用性”，还应能够在不同的电源线系统(例如110V/220V和50Hz/60Hz)中良好运行。为了应对上述工作条件的变化，设计人员被迫在调光范围的每一端采用较大的余量，该余量要比所需的范围宽得多。市场上的调光器产品通常不指定调光范围，但是对于调光器控制器IC，通常指定其调光范围为40度至159度(180度内)，即占空比仅为23％至88％。该范围显然与理想范围0％到100％相差甚远。更进一步，调光器的操作受负载的阻抗特性影响。在现有技术中众所周知，由于需要切换过大的C.dV/dt电流和L.dI/dt电压，前缘调光器在容性负载下不能很好地工作，而后缘调光器在电感负载下不能很好地工作。通用调光器能够自动在前沿和后沿模式之间切换，以适应所连接负载的阻抗特性，那就很好了。因此，现在最需要构建一种低功耗，高功率效率，较宽的调光控制范围以及适应不同负载阻抗的通用相切调光器。这些是本专利技术的目的。在该
技术介绍
部分中公开的以上信息仅用于增强对本专利技术的
技术介绍
的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
已经表明，两线式相切调光器的最小和最大调光能力都取决于调光器本身的功耗与指定负载的最小功率相比。因此，为了实现较宽的调光范围，需要将调光器在直流电源电路和控制电路中的功耗设计为非常低。此外，应精确地控制调光器时序，以使直流电源可以通过负载电流的每个半周期稳定地供电。关于这个目标，并且通过对本专利技术的各种实施例的描述，公开了创新的电路布置，该电路布置根据可变的电压分数生成与定时因素无关的占空比，监视和限制开关控制信号的占空比，并自动选择最适合所连接负载的调光操作模式。作为本专利技术的实施例之一，公开了一种相切调光器，其包括串联耦合在AC电源和负载之间的开关；由开关两端的电压供电的直流电源；跨接在开关两端的过零检测器ZDET，跨接在开关两端的定时器，其中定时器与跨接在开关两端的电压同步地产生可变占空比的定时信号；当定时信号的占空比超过预定的最大极限时，由占空比检测器触发的消隐信号产生器。对于本专利技术的各种实施例，对AC电压进行斩波或相切，不是通过如图1A所示的AC开关ACSW，是通过如图1B所示的DC开关DCSW，后者首先要将AC电压进行整流。请注意，无论哪种情况，每个MOSFET均以DC开关模式工作。即使对于交流开关ACSW的切换，一个MOSFET的本征二极管也充当整流器，为另一个MOSFET提供直流电压。无论如何，尽管整流方式有所不同，定时器TIMR仍以相同的方式驱动交流或直流开关。但是，过零检测器ZDET的要求对于分别在AC或DC开关两端的AC或DC(脉冲)电压下进行检测将有所不同。简要地，对于图2A所示的交流开关模式，交流开关ACSW两端(即端子T1和T2之间)的交流电压被比较器COMP1大大放大，成为方波信号Sgsq，其上升沿和下降沿边沿检测器EDET检测到的信号“0”给出零交叉脉冲信号Sgz。对于典型地如图3A所示的DC开关模式，将来自端子T1的脉动DC信号与基本接近于零的低压阈值Vth进行比较，当DC信号降至阈值以下时产生脉冲。但是请注意，由于端子T1上的寄生电容上积累的电荷可能会阻止电压下降到阈值Vth以下，因此与DC开关DCSW并联安装了可控电压的泄放器CBLD。作为本专利技术的另一个实施例，公开了一种相切调光器，其包括串联耦合在AC电源和负载之间的开关；由开关两端的电压供电的直流电源；零交叉检测器ZDET跨接在开关两端，定时器产生占空比的定时信号，该占空比与锯齿波信号的峰值电压的可变分数成比例，其中锯齿波信号与开关两端的电压同步。作为本专利技术的实施例的又一个，公开了一种相切调光器，其包括串联耦合在AC电源和负载之间的开关。由开关两端的电压供电的直流电源；零跨检测器ZDET跨接在开关两端，定时器产生占空比的定时信号，该占空比与锯齿波信号的峰值电压的可变分数成比例，其中锯齿波信号与开关两端的电压同步；当定时信号的占空比超过预定的最大极限时，由占空比检测器触发的消隐信号产生器。作为本专利技术的又一个实施例，公开了一种相切调光器，该相切调光器包括串联在交流电源和负载之间的开关。由开关两端的电压供电的直流电源；零跨检测器ZDET跨接在开关两端，定时器产生占空比的定时信号，该占空比与锯齿波信号的峰值电压的可变分数成比例，其中锯齿波信号与开关两端的电压同步；消隐信号产生器，由监视直流电源的电压检测器触发。作为本专利技术的又一个实施例，公开了一种相切调光器，该相切调光器包括串联在交流电源和负载之间的开关；由开关两端的电压供电的直流电源；零跨检测器ZDET跨接在开关两端，定时器产生占空比的定时信号，该占空比与锯齿波信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耦合在交流电源和负载之间的相切调光器，包括：/n交流电源和负载之间串联的开关；/n定时器，产生定时信号以可控制的占空比接通和断开该开关；/n占空比检测器；/n可触发的消隐脉冲发生器；/n其中，所述定时信号与所述交流电源同步；并且当占空比超过预定最大极限时，触发发生器输出消隐脉冲；/n从而使负载控制的功率最大极限值不被超过。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180528 US 62/677,1791.耦合在交流电源和负载之间的相切调光器，包括：
交流电源和负载之间串联的开关；
定时器，产生定时信号以可控制的占空比接通和断开该开关；
占空比检测器；
可触发的消隐脉冲发生器；
其中，所述定时信号与所述交流电源同步；并且当占空比超过预定最大极限时，触发发生器输出消隐脉冲；
从而使负载控制的功率最大极限值不被超过。


2.根据权利要求1所述的调光器，其中所述占空比检测器是监视所述开关的至少一个端子的平均电压的电压检测器。


3.根据权利要求1所述的调光器，还包括零交叉检测器，所述定时信号通过所述零交叉检测器被同步到所述交流电源。


4.根据权利要求1所述的调光器，其中响应平均电压下降低于预定的最小极限而减小所述定时信号的占空比。


5.根据权利要求1所述的调光器，其中所述定时器是根据权利要求8所述的电压分数至占空比转换器。


6.根据权利要求1所述的调光器，其中所述开关是半导体开关。


7.根据权利要求1所述的调光器，其中所述开关包括反串联连接的一对MOSFET的AC开关。


8.电压分数占空比转换器，包括：
锯齿信号产生器；
峰值检测器，以检测锯齿信号的峰值电压；
分压器,以产生峰值电压的一个分数电压；
比较器，将该分数电压与锯齿信号进行比较；
由此，比较器的输出信号的占空比等于该分数值。


9.根据权利要求8所述的转换器，其中所述峰值检测器包括采样保持电路，由此所述锯齿信号在所述峰值时被采样。


10.根据权利要求8所述的转换器，其中所述分压器是电位器。


11.根据权利要求3所述的调光器，其中所述零交叉检测器包括：
比较器，其具有同相输入端和反相端，所述同相端耦接至所述开关的第一端，并且所述反相端耦接至所述开关的第二端；
边缘检测器，其耦合到比较器的输出；
从而由边缘检测器产生过零信号。


12.根据权利要求1所述的调光器，还包括电感负载检测器和操作模式选择器，该检测器耦合至所述开关的至少第一端子，从而根据检测输出选择上升沿或下降沿调光操作模式。


13.一种用于耦合到交流电压的负载的电感负载检测器，包括：
负载两端的电压为第一信号检测器；
通过负载的电流为第二信号检测器；
移相器；和
相位检测器；其中：
第一信号相移90度至第三信号；
相位检测器检测第二和第三信号之间的相位差；
由此，相位差表示出电感负载。


14.根据权利要求13所述的电感负载检测器，其中所述相位检测器包括：
第一比较器，用于与零基准进行比较；
第二比较器，用于与零基准进行比较；
逻辑异或电路；和
低通滤波器
其中：
所述第一比较器将所述第二信号转换为第一数字信号；第二比较器将第三信号转换为第二数字信号；
第一和第二数字信号的逻辑异或功能耦合到低通滤波器；其中滤波器的输出指示出相位差。


15.根据权利要求12所述的调光器，其中所述感性负载检测器是根据权利要求13所述的检测器。


16.根据权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯经权，
申请(专利权)人：侯经权，
类型：发明
国别省市：中国香港;81