專(zhuān)利名稱(chēng)：用于2線(xiàn)調(diào)光器的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及在照明控制應(yīng)用中使用的電源，更具體來(lái)說(shuō)， 涉及用于內(nèi)部電源調(diào)光器電路的電源。
背景技術(shù)：
雙線(xiàn)連接電路的通常應(yīng)用是為調(diào)光器的內(nèi)部控制供電。雙線(xiàn)調(diào)光 器的常規(guī)電源通常基于線(xiàn)性模擬方法，包括帶有線(xiàn)性后調(diào)節(jié)器的不同 電容器充電方案。美國(guó)專(zhuān)利第4,334,184、 4，504，778、 4，678，985以及 5,600,552中給出了采用該方法的電源示例。這些設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)， 包括龐大的部件和低效率，因?yàn)樗鼈冊(cè)谘b置處于其關(guān)狀態(tài)時(shí)會(huì)泄漏電 流。這些電源有時(shí)還需要很高的實(shí)現(xiàn)成本。
開(kāi)關(guān)電源可以避免上述問(wèn)題。開(kāi)關(guān)模式電源通過(guò)在飽和(全開(kāi)) 與截?cái)?全關(guān))之間對(duì)晶體管進(jìn)行開(kāi)關(guān)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。當(dāng)晶體管接通時(shí)， 能量被遞送給電感器，并且在某些情況下被遞送給輸出電容器和負(fù)載。 當(dāng)晶體管斷開(kāi)時(shí)，電感器中存儲(chǔ)的能量被遞送給輸出濾波電容器和負(fù) 載。晶體管要么在全電流和最低電壓下操作，要么在全電壓和最小電 流下操作，這使得被浪費(fèi)的電力很少。開(kāi)關(guān)模式電源的效率通常在 80%到95%的范圍內(nèi)，在某些情況下甚至更高。開(kāi)關(guān)頻率的范圍可以 是從25 kHz到超過(guò)1 MHz，其中100 kHz到400 kHz是典型的范圍。 在離線(xiàn)開(kāi)關(guān)模式電源(50Hz或60Hz的交流千線(xiàn)(ACmains))下， 有時(shí)需要用于隔離的變壓器在上述頻率范圍(其比50Hz或60Hz要高 得多)下利用芯通量進(jìn)行操作。這會(huì)得到與常規(guī)電源相比小且輕得多 的芯。而且，由于高效率，產(chǎn)生的熱少得多，可以使用更小的部件和 更小的熱沉；在某些電源中，僅僅PC板就可以充當(dāng)足夠的熱沉。
開(kāi)關(guān)模式電源的另一優(yōu)點(diǎn)是輸入電壓不必比輸出電壓高。線(xiàn)性調(diào)
節(jié)器只能向下步進(jìn)，而開(kāi)關(guān)模式電源可以向上或向下步進(jìn)，并且可以 具有負(fù)輸出電壓。此外，線(xiàn)性調(diào)節(jié)器既不能升壓也不能切換極性。
圖l示出了使用開(kāi)關(guān)裝置的典型調(diào)光器的框圖。當(dāng)用于向調(diào)光器
內(nèi)部電路19供電時(shí)，如圖l所示，調(diào)光器的開(kāi)關(guān)裝置15連接在線(xiàn)路 端子11與負(fù)載16之間，并且中性端子12連接到負(fù)載的另 一端。
用于調(diào)光器的電源18通常跨開(kāi)關(guān)裝置端子而連接。該類(lèi)型的電 源的設(shè)計(jì)可能是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)榭捎肁C電源通常將取決于負(fù)載的狀態(tài)。 例如，當(dāng)調(diào)光器處于其全開(kāi)位置時(shí)，僅可以在靠近過(guò)零點(diǎn)的短時(shí)段內(nèi) 使用AC輸入；這限制了可供給電路電源18的電力的數(shù)量。圖2代表 了調(diào)光器AC波形20的示例，其中開(kāi)關(guān)裝置15包括作為開(kāi)關(guān)元件的 三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)(triac )。時(shí)段22 ( Tl到T2等)代表負(fù)載接通 的時(shí)間。時(shí)段21(T0到T1、 T2到T3等)代表負(fù)載斷開(kāi)的時(shí)間，在 此期間AC線(xiàn)路電力是可用的，以向調(diào)光器的電源供電。
最低操作電壓代表對(duì)開(kāi)關(guān)模式電源的開(kāi)關(guān)裝置的限制，這對(duì)于照 明應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能是關(guān)鍵的。如圖2所示，當(dāng)僅可以在過(guò)零點(diǎn)附近的短 時(shí)間間隔內(nèi)使用AC輸入電力時(shí)，在負(fù)載斷開(kāi)時(shí)形成的峰值電壓電平 對(duì)于開(kāi)關(guān)操作來(lái)說(shuō)可能是微不足道的，或者可能提供不了所需電力輸 出的足夠的能量。因此開(kāi)關(guān)電源可能不適合用于照明應(yīng)用，照明應(yīng)用 通常需要不被阻斷的線(xiàn)路接入和輸入電壓值，該輸入電壓值對(duì)于開(kāi)關(guān) 電源的適當(dāng)?shù)牟僮鱽?lái)說(shuō)并不太低。在家庭能量管理系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似 的問(wèn)題，在該系統(tǒng)中，將電源開(kāi)關(guān)裝置布置成與24V或120V電源以 及負(fù)載相串聯(lián)(如美國(guó)專(zhuān)利第4,678,985中討論的)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供一種升高了輸入電壓電平的開(kāi)關(guān)電源電路而解 決了上迷問(wèn)題，從而改進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源的性能。在負(fù)載開(kāi)關(guān)裝置與到開(kāi) 關(guān)電源的輸入之間引入了諸如電壓加倍器電路的電壓倍增器。電壓倍 增器使得電源設(shè)置在低電壓下也可以進(jìn)行穩(wěn)定的操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，將用于向照明調(diào)光器裝置的內(nèi)部電路提
供電力的電源電路設(shè)計(jì)成連接到電勢(shì)源；電源電路包括電壓倍增器、 開(kāi)關(guān)電源以及線(xiàn)性后調(diào)節(jié)器。將所述電壓倍增器設(shè)計(jì)成耦合到所述電 勢(shì)源，以提供所述電勢(shì)源的至少兩倍的輸出信號(hào)；所述開(kāi)關(guān)電源耦合 到所述電壓倍增器，以接收倍增后的電壓作為輸入。將所迷線(xiàn)性后調(diào) 節(jié)器插在所述開(kāi)關(guān)電源與所述調(diào)光器裝置的內(nèi)部電路之間。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種用于連接到照明調(diào)光器裝置 的電源電路，其包括電壓加倍器電路、濾波器電路、開(kāi)關(guān)電源以及線(xiàn) 性調(diào)節(jié)器電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述電壓加倍器電路包括具有第一 電容器和第一二極管的第一級(jí)，以及具有第二電容器和第二二極管的 第二級(jí)。所述開(kāi)關(guān)電源可以包括反饋電路，并且可以是非隔離電源。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)光器裝置可在關(guān)位置與全開(kāi)位置之間變化， 并且在所述調(diào)光器裝置處于所述全開(kāi)位置時(shí)，所述電路可以提供用于 所述開(kāi)關(guān)電源的操作的電力。


圖l是用于向調(diào)光器電路供電的常規(guī)布置的框圖。
圖2是示出帶有三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件的調(diào)光器電路中的AC波形。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源電路的框圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源30的框圖。在本實(shí)施 例中，使用諸如電壓加倍器的電壓倍增器來(lái)提高電源的輸入電壓電平， 從而即使調(diào)光器處于其全開(kāi)位置也可以確保電源的合適操作。在開(kāi)關(guān) 裝置15與到開(kāi)關(guān)電源38的輸入之間連接電壓加倍器電路31。該布置 使得提供其他可選調(diào)光器功能(如到遠(yuǎn)程裝置的通信)的調(diào)光器的各 種部件可以直接接入線(xiàn)路端子11。還可以使用除電壓加倍器以外的其 他電壓倍增電路(例如，3X)?？梢杂欣卦陔娫?8的輸出與調(diào)光
器內(nèi)部電路19之間布置線(xiàn)性后調(diào)節(jié)器32。噪聲敏感調(diào)光器電路尤其 可以受益于附加的線(xiàn)性后調(diào)節(jié)器。
參照?qǐng)D4，示出了實(shí)現(xiàn)圖3的框圖的電路40的電路圖。電路40 包括用于電涌(surge )保護(hù)的金屬氧化物變阻器MOVl、提供過(guò)流保 護(hù)的可熔電阻器Rl、電壓加倍器31以及開(kāi)關(guān)電源38的上游的LC濾 波器。二極管D1和電容器C1代表電壓加倍器的第一級(jí)。在AC周期 的正半部分期間(線(xiàn)路電壓高并且中性電壓低，例如如圖2所示的T0 到T2)， 二極管Dl導(dǎo)電并向電容器Cl充電。在AC周期的負(fù)半部 分期間，將電容器Cl上存儲(chǔ)的DC電壓加入AC部件，并通過(guò)二極 管D2施加給電容器C2。在AC周期的負(fù)半部分(例如圖2中的T2 到T4)期間，二極管D1截止。所得電壓由包括電感器Ll和電容器 C3的LC濾波器來(lái)過(guò)濾。將LC濾波器的輸出饋送給電源開(kāi)關(guān)器Ul 的輸入，在此特定實(shí)施例中基于來(lái)自Power Integrations公司的 LinkSwith -TN裝置，利用向電源開(kāi)關(guān)器Ul提供反饋的二極管D4 和電阻器-電容器反饋網(wǎng)絡(luò)U2， 二極管D3、電感器L2以及電容器 C4實(shí)現(xiàn)了 Buck轉(zhuǎn)換器方案。電源的輸出17在被施加給調(diào)光器電路 19之前被饋送到調(diào)節(jié)器32中。調(diào)節(jié)器32包括線(xiàn)性電壓調(diào)節(jié)器VR1 和輸出電容器C5。
在本實(shí)施例中，電源38是帶有確定輸出電壓的反饋的非隔離開(kāi) 關(guān)電源。可以理解，也可以4吏用隔離電源。此外，可以將電路40的輸 入連接到除具有如圖4所示的線(xiàn)路和中性端子的AC千線(xiàn)電源以外的 AC源。例如，可以由變壓器、AC分壓器、濾波器或其他電路來(lái)提供 輸入。
盡管按照具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是從以上描述來(lái) 看，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠做出多個(gè)備選實(shí)施例、修改以及變 型。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落入本發(fā)明和以下權(quán)利要求的范圍和精神 內(nèi)的所有這種備選實(shí)施例、修改以及變型。
權(quán)利要求
1.一種用于向照明調(diào)光器裝置的內(nèi)部電路提供電力的電源電路，所述照明調(diào)光器裝置被設(shè)計(jì)成連接到電勢(shì)源，所述電源電路包括電壓倍增器，其被設(shè)計(jì)成耦合到所述電勢(shì)源，以提供所述電勢(shì)源的至少兩倍的輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)電源，其耦合到所述電壓倍增器，以從所述電壓倍增器接收所述至少兩倍電勢(shì)作為輸入電勢(shì)；以及線(xiàn)性后調(diào)節(jié)器，其插在所述開(kāi)關(guān)電源與所述內(nèi)部電路之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述電壓倍增器是電 壓加倍器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述開(kāi)關(guān)電源是非隔 離電源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述開(kāi)關(guān)電源包括反 饋電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，還包括插在所述電壓倍增 器與所述開(kāi)關(guān)電源之間的濾波器電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述電勢(shì)源包括線(xiàn)路 端子，所述線(xiàn)路端子是可接入的，以直接連接到所述調(diào)光器裝置的部 件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其中所述電勢(shì)源是AC干 線(xiàn)電源、變壓器、AC分壓器以及濾波器中的一個(gè)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的電源電路，還包括開(kāi)關(guān)裝置，所述開(kāi) 關(guān)裝置具有用于連接到所述電勢(shì)源的線(xiàn)路連接端子以及負(fù)載連接端 子，并且所述電壓倍增器耦合到所述負(fù)載連接端子。
9、 一種用于連接到照明調(diào)光器裝置的電源電路，包括 電壓加倍器電路，其被設(shè)計(jì)成耦合到電勢(shì)源； 濾波器電路，其連接到所述電壓加倍器電路； 開(kāi)關(guān)電源，其連接到所述濾波器電路；以及線(xiàn)性調(diào)節(jié)器電路，其連接到所述開(kāi)關(guān)電源并耦合到所述調(diào)光器裝 置的內(nèi)部電路。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所迷的電源電路，其中所述電壓加倍器電路 包括具有第一電容器和第一二極管的第一級(jí)，以及具有第二電容器和 第二二極管的第二級(jí)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所迷的電源電路，其中所述濾波器電路包括 電感器和電容器。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中所述開(kāi)關(guān)電源包括反 饋電路。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中所述線(xiàn)性調(diào)節(jié)器電路 包括線(xiàn)性電壓調(diào)節(jié)器和電容器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中所述電勢(shì)源是AC干 線(xiàn)電源、變壓器、AC分壓器以及濾波器中的一個(gè)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中所述開(kāi)關(guān)電源是非隔 離電源。
16、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，其中所述調(diào)光器裝置在關(guān) 位置與全開(kāi)位置之間是可變的，并且當(dāng)所述調(diào)光器裝置處于全開(kāi)位置 時(shí)，所述電路可提供用于所述開(kāi)關(guān)電源的操作的電力。
17、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路，還包括開(kāi)關(guān)裝置，所述開(kāi) 關(guān)裝置具有用于連接到所迷電勢(shì)源的線(xiàn)路連接端子以及負(fù)載連接端 子，并且所述電壓加倍器耦合到所述負(fù)載連接端子。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電源電路，其中所述開(kāi)關(guān)裝置包括 三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)。
全文摘要
一種用于調(diào)光器裝置的電源電路，其包括電壓加倍器電路、濾波器電路、開(kāi)關(guān)電源以及線(xiàn)性調(diào)節(jié)器電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述電壓加倍器電路包括具有第一電容器和第一二極管的第一級(jí)，以及具有第二電容器和第二二極管的第二級(jí)。所述開(kāi)關(guān)電源可以包括反饋電路，并且可以是非隔離電源。在一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)光器裝置可在關(guān)位置與全開(kāi)位置之間變化，并且在所述調(diào)光器裝置處于所述全開(kāi)位置時(shí)，所述電路可以提供用于所述開(kāi)關(guān)電源的操作的電力。
文檔編號(hào)G05F1/00GK101371210SQ200680039884
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者E·弗里德 申請(qǐng)人:立維騰制造有限公司