数字相位角检测和处理制造技术

本发明专利技术涉及数字相位角检测和处理。装置和方法可操作来对与整流交流的边沿控制功率信号关联的波形（100和200）执行数字时间采样，无论是前沿（100）控制还是后沿（200）控制。基于上升沿和下降沿过零时序生成调光代码（DIM代码）（150，155，250，255）。针对与波形（100，200）同步的允许边沿控制窗口（TK1140至TK2138）归一化DIM代码。最小调光的波形（例如在TK1140处触发的波形100）产生对应于满量程DAC最大亮度模拟输出信号（468）的最大DIM代码。DIM代码被加载到DAC（465）中，从而转换为模拟亮度信号（468）。模拟亮度信号（468）可以由照明功率控制器（未示出）用来控制一个或多个照明元件（未示出）的亮度。可以得到与调光器类型（例如对应于前沿调光器类型的波形100和对应于后沿调光器类型的波形200）无关的准确和可重复的光强。

【技术实现步骤摘要】
数字相位角检测和处理
这里描述的实施例涉及与电子电路关联的装置和方法，包括数字处理调光器信号，从而获得照明亮度信号的归一化（normalized）数字表示。
技术介绍
双向三端晶闸管通常称为用于交流电（AC）三极管或“TRIAC”。TRIAC是三端电子部件，当TRIAC由流入或流出栅极端子的电流触发时，TRIAC可以通过电流通道传导任一方向上的电流。一旦被触发，该器件持续传导，直到电流降到称为保持电流的某一阈值以下。TRIAC能够使用毫安规模的栅极电流控制大电流。对于AC功率控制应用，可以通过在每个AC半周期（cycle）期间，以一受控相位角将触发脉冲施加到TRIAC栅极，以此改变流过TRIAC的电流。TRIAC通常用于低功耗电机速度控制、电灯调光、控制流过AC加热电阻元件的电流等。TRIAC也可以用于DC功率应用中的电流控制。在通常情形中，由TRIAC响应于相位控制的触发脉冲而激发（firing），以此调制半波或全波整流器的输出波形。LED照明的调光控制可以采用这类技术。获得模拟亮度信号的一种方法是，将模拟滤波器应用到由TRIAC斩波的波形。用于照明调光器的数字功率控制器可以通过捕获整流AC波形内的相对于前一个下降沿的急剧上升转变，以此对上升沿调光器相位角进行数字式时间采样。后沿调光器相位角的数字时间采样捕获相对于前一个上升沿的急剧下降转变。因此，依据调光器类型，即前沿或下降沿，使用两种方法之一。
技术实现思路
这里的实施例和方法对与整流AC边沿控制功率信号关联的波形进行数字时间采样，从而生成调光（DIM）代码。DIM代码是数字值，其适于输入到DAC，从而生成与DIM代码成正比的模拟亮度信号。本专利技术的实施例生成针对与波形同步的允许边沿控制窗口而归一化的DIM代码。这种归一化根据针对允许调光窗口被最小化调光的波形得到对应于满量程（fullscale）DAC输出（最大亮度）的DIM代码。同样地，在接收到在允许调光窗口内被最大化调光的波形之后，生成对应于最小亮度的零DIM代码。换句话说，随着DIM代码的增加，调光反向增加。在前沿控制调光器的情形中，下降沿过零对应于整流AC正弦波过零，而上升沿过零对应于与TRIAC触发关联的相位角。在后沿调光器的情形中应用过零的相反设置。这里的方法使用基于前沿和后沿的时序，而不是基于TRIAC触发点本身的时序来实现。因此，这些方法同样适用于前沿和后沿调光器波形，而无需知道调光器类型，如下面进一步描述。以第一时钟速率F1进行计数的形式执行数字测量，从而确定允许控制窗口的最左边沿（对应于控制窗口内的最早允许时间，如下面进一步描述）和下一个上升沿过零之间的时间段。从这些测量中生成DIM代码。附图说明图1是根据本专利技术各种示例实施例的与全波整流、前沿控制调光器信号关联的波形示意图。图2是根据各种示例实施例的与全波整流、后沿控制调光器信号关联的波形示意图。图3是根据各种示例序列操作的表示如下方法的流程图，该方法通过对与全波整流的边沿控制调光器信号关联的波形进行数字处理，以此生成亮度信号的幅度的归一化数字表示。图4是根据各种示例实施例的如下装置的方框图，该装置能够通过对与全波整流的边沿控制调光器信号关联的波形进行数字处理，以此产生亮度信号的幅度的归一化数字表示。具体实施方式图1是根据本专利技术各种示例实施例的与全波整流的前沿控制调光器信号关联的波形100的示意图。TRIAC触发点105仅在如下范围内考虑，其为上升沿装置，并且此处的方法以相同方式处理上升沿，无论上升沿是否对应于触发点。波形100分成A段110和B段115。对波形100的A段110执行同步测量。对B段115执行测量以生成一个或多个DIM代码。通过从下降沿T0（A）121到随后的下降沿T0（B）123以第一时钟速率F1进行计数，以获得对应于时间段（period）P_AC118的计数值CP，从而确定波形100的时间段P_AC118。通过将K1和K2选择为时间段P_AC118的百分比，将选定的控制窗口定义在时间TK1128和时间TK2133之间。归一化时钟速率F2如下计算，起始于时间TK1140并且停止于时间TK2138的以归一化时钟速率F2进行的计数值等于用于将DIM代码转换为亮度信号的DAC的满量程（full-scale）计数值CMAX。时间段PMAX142对应于计数值CMAX。应该注意，鉴于波形的上升沿发生在时间TK1140处或其之前，CMAX的DIM代码表示没有调光或最大亮度。在这个意义上，“DIM代码”可能有些用词不当，因为随着DIM代码正向增加，亮度正向增加，如先前所述。将计数器加载满量程计数值CMAX。在时间TK1140开始，计数器以归一化时钟速率F2倒计数，当检测到下一个上升沿TR（1）144时停止。计数器的剩余内容是对应于时间段P_DIM（1）的DIM代码150。换句话说，通过将计数器加载对应于PMAX142的满计数值CMAX，并且接着减去对应于TK1140和TR（1）144之间的时间的计数值，余留对应于时间段P_DIM（1）的DIM代码。一些实施例可以将在随后周期上测得的DIM代码（例如对应于时间段P_DIM（2）的DIM代码DIM（2）155）进行平均。这样做可以得到更准确的DIM代码，这里称为“转换DIM代码”。接着将转换DIM代码转换为模拟亮度信号。应该注意，虽然图1的前沿调光器例子的上升沿TR（1）144对应于TRIAC触发，但这不需要是先前提到和下面进一步解释的情形。图2是根据各种示例实施例的与全波整流的后沿控制调光器信号关联的波形200的示意图。这里的方法和装置以与之前参考图1的前沿控制调光器情形描述的相同方式对图2的后沿控制调光器信号进行操作。虽然下降沿205对应于TRIAC触发点，但参考波形时间段P_AC的下降沿、上升沿和K1百分比进行测量，而不管TRIAC触发的时间。因此，通过从下降沿T0（A）221到下一个下降沿T0（B）223以第一频率进行计数，以此获得对应于波形时间段P_AC的计数值CP。通过从对应于允许调光窗口时间段PMAX的时间段的满量程计数值CMAX中减去在时间TK1240和TR（1）244之间以归一化时钟速率F2得到的计数值，以此获得对应于特定周期的时间段P_DIM（1）的DIM代码250。图3是表示方法300的流程图。根据各种示例序列操作（sequence），按方法300的顺序进行，通过对与全波整流的边沿控制调光器信号关联的波形进行数字处理，得到亮度信号幅度的归一化数字表示。与方法300关联的动作概述如下。接收与边沿调制AC功率信号关联的波形。建立相对于并且同步于波形的允许边沿控制窗口的时域宽度和位置。建立针对允许边沿控制窗口宽度而归一化的时钟速率F2，使得在归一化时钟速率F2下的宽度的计数值CMAX对应于用于控制照明亮度的DAC的满量程模拟输出。最后，以归一化时钟速率F2积累计数，从而捕获归一化到满量程DAC输出的DIM代码。该计数起始于对应于允许边沿控制窗口的最早时间，并且停止于下一个上升沿过零处。详细地说，参考图3，方法300在方框303处开始，其中在执行下一个同步序列操作之前，初始化索引N，其表示要处理的DIM代码样本数目。方法300在方框305处继续，其中同步序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理方法，其包括：接收与边沿调制的整流交流（AC）功率信号关联的波形；建立相对于并且同步于所述波形的允许边沿控制窗口的时域宽度和位置；确定针对所述允许边沿控制窗口的宽度归一化的时钟速率F2，使得在归一化时钟速率F2下的宽度的计数值CMAX对应于用于控制照明亮度的数字模拟转换器（DAC）的满量程模拟输出；以及从对应于所述允许边沿控制窗口的最早时间到下一个上升沿过零，以所述归一化时钟速率进行计数，从而捕获归一化到满量程DAC输出的调光（DIM）代码，所述DIM代码与所述波形关联的调光电平成正比。

【技术特征摘要】
2012.05.23 US 13/479,0381.一种信号处理方法，其包括：接收与边沿调制的整流交流(AC)功率信号关联的波形；建立相对于并且同步于所述波形的允许边沿控制窗口的时域宽度和位置；确定针对所述允许边沿控制窗口的宽度归一化的时钟速率F2，使得在归一化时钟速率F2下的宽度的计数值CMAX对应于用于控制照明亮度的数字模拟转换器(DAC)的满量程模拟输出；以及从对应于所述允许边沿控制窗口的最早时间到下一个上升沿过零，以所述归一化时钟速率进行计数，从而捕获归一化到满量程DAC输出的调光(DIM)代码，所述DIM代码与所述波形关联的调光电平成正比。2.根据权利要求1所述的信号处理方法，进一步包括：在执行下一个同步序列操作之前，初始化索引N，所述索引N表示要处理的DIM代码样本数目。3.根据权利要求2所述的信号处理方法，进一步包括同步序列操作，所述同步序列操作包括：在计数器中，在检测到与所述波形关联的第一个下降沿过零之后，以第一时钟速率进行计数；在检测到与所述波形关联的紧接着的下降沿过零之后，停止计数；存储所述计数器内容，作为对应于所述波形的时间段P_AC的计数值CP；以及将所述计数值CP乘以选定的常数百分比K1％，从而确定计数值CK1，所述计数值CK1对应于在前一下降沿过零之后的所述允许边沿控制窗口的最早开始时间。4.根据权利要求3所述的信号处理方法，进一步包括：在下一个下降沿过零处复位所述计数器；以及以所述第一时钟速率进行正计数，直到所述计数值CK1。5.根据权利要求4所述的信号处理方法，包括如果在达到所述计数值CK1之前遇到上升沿则要执行的条件动作，所述条件动作包括：将当前索引的DIM代码DIM(N)设置为等于CMAX；存储DIM(N)；以及递增N。6.根据权利要求4所述的信号处理方法，进一步包括：将所述归一化时钟速率F2计算为CMAX/[(K2％-K1％)*P_AC]，选定的常数K2％将最大允许边沿控制窗口的上界表示为所述波形的时间段P_AC的百分比。7.根据权利要求6所述的信号处理方法，包括如果在达到所述计数值CK1之前没有遇到上升沿则要执行的条件动作，所述条件动作包括：复位所述计数器；以所述归一化时钟速率从时间TK1进行正计数；在下一个上升沿过零处停止计数，从而获得中间计数值CK1R(N)；将DIM(N)计算为CMAX减去CK1R(N)；存储DIM(N)；以及递增N。8.根据权利要求6所述的信号处理方法，包括如果在达到所述计数值CK1之前没有遇到上升沿则要执行的条件动作，所述条件动作包括：将所述计数器加载计数值CMAX；在对应于所述计数值CK1的时间TK1处开始，以所述归一化时钟速率F2进行倒计数；在下一个上升沿过零处停止计数，计数值等于所述DIM代码DIM(N)；存储DIM(N)；以及递增N。9.根据权利要求8所述的信号处理方法，进一步包括：确定所述索引N是否已经达到选定的最大值；以及如果N没有达到所述选定的最大值，则捕获额外的DIM代码。10.根据权利要求9所述的信号处理方法，包括如果所述索引N达到所述选定的最大值则要执行的条件动作，所述条件动作包括：如果N已经达到所述选定的最大值，则对存储的DIM代码执行数学函数F(DIM(1→N))，从而获得可转换的DIM代码；以及将所述可转换的DIM代码转换为模拟亮度值。11.根据权利要求10所述的信号处理方法，进一步包括：如果N已经达到所述选定的最大值，则在执行下一个同步序列操作之前，重新初始化所述索引N。12.一种信号处理装置，其包括：同步逻辑，其接收与边沿调制的整流交流(AC)功率信号关联的波形，并且建立相对于且同步于所述波形的允许边沿控制窗口的时域宽度和位置；时钟速率归一化逻辑，其通信地耦合到所述同步逻辑，以确定针对所述允许边沿控制窗口的宽度而归一化的时钟速率，使得在归一化时钟速率下的宽度的计数值CMAX对应于用于控制照明亮度的数字模拟转换器(DAC)的满量程模拟输出；以及调光(DIM)代码捕获逻辑，其通信地耦合到所述时钟速率归一化逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·凯雅特，G·波特，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：