專利名稱：電子控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般的電子控制系統(tǒng)及系統(tǒng)，尤其是涉及照明控制電路及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
存在有多個應(yīng)用，這些應(yīng)用希望對傳送到負載的電能的平均值進行控制。這種應(yīng)用的一個例子就是利用調(diào)光器來控制燈的輸出。調(diào)光器的典型功能就是對通過負載的電流傳導(dǎo)性進行控制?？煽貍鲗?dǎo)設(shè)備與AC線電壓相同步，并且對可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以使其在AC線電壓的每半個周期中的預(yù)定間隔內(nèi)是可傳導(dǎo)的。也就是說，負載僅在AC線電壓半周期的一部分內(nèi)接收電能(導(dǎo)通)。傳導(dǎo)時間越長，傳送到負載的電能越多。由于相同的邏輯，傳導(dǎo)時間越短，傳送到負載的電能越少。
主要存在兩種用于對諸如照明負載這樣的AC負載進行控制的方法，即前相控制和逆相控制?？煽貍鲗?dǎo)設(shè)備是其傳導(dǎo)性是由外部信號來控制的一設(shè)備。這些設(shè)備包括諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵二級管(IGBT)、二級結(jié)型晶體管(BJT)、三端雙向可控硅器件、可控制硅整流器(SCR)、中繼器、開關(guān)、真空管等等這樣的設(shè)備。這兩種方法利用可控傳導(dǎo)設(shè)備的可傳導(dǎo)和不可傳導(dǎo)狀態(tài)來控制負載上的電能，并且使可控傳導(dǎo)設(shè)備的傳導(dǎo)性和不可傳導(dǎo)性與AC線電壓源的過零相同步。
如圖13所示的前相控制方法使可控傳導(dǎo)設(shè)備與AC外部電源相同步，并且將可控傳導(dǎo)設(shè)備控制為在AC線電壓半周期的第一部分內(nèi)是不可傳導(dǎo)的，此后將可控傳送設(shè)備控制為在AC線電壓半周期的剩余部分內(nèi)是可傳導(dǎo)的。在逆相控制的方法中，如圖14所示，相對于時間而言使不可傳導(dǎo)和可傳導(dǎo)的周期反轉(zhuǎn)。也就是說，對可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以使其在AC線電壓半周期的第一部分期間是可傳導(dǎo)的，之后是相同半周期的不可傳導(dǎo)周期。逆相控制方法經(jīng)常被用于對諸如電子變壓器這樣的電容性負載進行操作。
在基于前相控制的控制系統(tǒng)中，可控傳導(dǎo)設(shè)備通常是三端雙向可控硅器件或SCR?？蓪@些設(shè)備進行控制以使其是不可傳導(dǎo)的或者是可傳導(dǎo)的。然而，如果對這些設(shè)備進行控制以使其是可傳導(dǎo)的，僅僅能通過使流過這些設(shè)備的電流達到零而使其是不可傳導(dǎo)的。由于這個特性，這類可控傳導(dǎo)設(shè)備不用于基于逆相控制的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要具有可啟用和禁止傳導(dǎo)的能力。
電子控制設(shè)備必須獲得電源以便為其相關(guān)的電子設(shè)備提供電能。此外，許多控制設(shè)備需要與定時信息有關(guān)的線性頻率。僅具有兩個電源終端的控制設(shè)備具有與AC外部電源的一帶電線相連的這些終端中的一個(帶電端)以及與負載的第一終端相連的其他終端(微弱的帶電端)。具有這種連接的控制設(shè)備通常被稱為“兩線”控制。與其負載串行連接的兩線控制設(shè)備必須對其電源充電并且通過該負載獲得了定時信息。該負載通常具有很寬范圍的輸入阻抗。因而，在兩線連接方案中兼顧了電源的操作和定時電路。然而，當(dāng)在其不使用中性線的一應(yīng)用中對控制設(shè)備敷設(shè)導(dǎo)線時，兩線連接是必需的。
與帶電線、負載、以及中性線相連的控制設(shè)備通常被稱為“三線”控制。當(dāng)AC外部電源的中性線用于連接控制設(shè)備的一中性端時，獲得了與相連的負載無關(guān)的電源和過零信息，由此提高了性能。在許多應(yīng)用中，不使用AC外部電源的中性線。因此，需要可正確操作的一控制以作為兩線控制或三線控制，由此使得控制可用在其具有更大靈活性的寬范圍的應(yīng)用領(lǐng)域中。
用于將諸如AC線電壓這樣的高壓電源衍變成非絕緣的低壓電源的現(xiàn)有技術(shù)使用諸如貓耳電源這樣的電路。該系統(tǒng)可在線電壓過零時或接近線電壓過零時進行傳導(dǎo)，以便對儲能電容器進行重新充電。該系統(tǒng)通常在從線電壓過零開始的大約1微秒范圍內(nèi)進行適當(dāng)操作。時間窗之外的操作可消除電源中的過多電能。
相對于提供給相連DC負載的平均電流而言，貓耳電源具有相對高的波峰輸入電流和較高的平均輸入電流。當(dāng)所提供的這種技術(shù)用于兩線模式下的與相位控制調(diào)光器相連的電子低壓(ELV)負載型時，該較高的平均輸入電流存在一個重大的問題。需要將電源提供給低壓控制電路，該電路具有流經(jīng)高壓負載的較低平均輸入電流。同時，典型的現(xiàn)有電源具有相對低的效率，這樣它們需要較高的平均輸入電流以提供典型的現(xiàn)有調(diào)光器的電能需要。
照明控制設(shè)備的現(xiàn)有電源的另一個缺點就是在電源隨電源所傳送的電流量而增加的過程中損失了電源?，F(xiàn)代照明控制設(shè)備的趨勢是包括多個特征和功能。這些特征和功能需要不斷增加電源所傳送的電流量。因此希望為照明控制設(shè)備提供一電源，該電源可有效的提供比可從典型的現(xiàn)有電源中所獲得的電流更多量的電流，而無需損失與該現(xiàn)有電源有關(guān)的電能。
存在多種照明控制設(shè)備所遭受的故障條件，這些故障條件包括例如過壓條件和過流條件。過壓條件是例如由于導(dǎo)通和斷開相連的磁性負載附近以及相連的磁性負載、與平行導(dǎo)線相耦合的電容與急速瞬變負載一起運行、雷擊等等所造成的。過流條件是例如由于短路負載超出了控制速率、故障導(dǎo)線等等所造成的。諸如MOSFET這樣的半導(dǎo)體設(shè)備具有這樣的局限性，即在無故障的情況下這樣半導(dǎo)體設(shè)備可以耐得住多大的電壓和電流。為了保護其使用這些半導(dǎo)體的控制設(shè)備沒有故障，最好是不超出這些限制。為了保護這些設(shè)備，希望快速檢測故障條件并快速對其做出反應(yīng)。
與此相反，在正常操作下，將這些半導(dǎo)體設(shè)備的可傳導(dǎo)與不可傳導(dǎo)之間的轉(zhuǎn)換速率控制為很慢。這些慢速率的轉(zhuǎn)換例如用于限制負載的電壓和電流波形以遵從放射性及傳導(dǎo)性射頻干擾(RFI)的限制，或者限制感應(yīng)電力布線所造成的電壓回響。然而，正常操作期間的慢速率轉(zhuǎn)換非常慢以足以保護這些半導(dǎo)體設(shè)備。因此，需要這樣一種保護電路，即該電路可使在故障條件下轉(zhuǎn)換速率很快，同時在正常操作條件下半導(dǎo)體設(shè)備仍以較慢的轉(zhuǎn)換速率進行操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于電子控制系統(tǒng)中的一設(shè)備，該設(shè)備可允許兩線或三線操作。根據(jù)本發(fā)明的方面，該設(shè)備采用了一高效電源，該電源可將電能提供給其內(nèi)配置有兩線和三線的電子控制系統(tǒng)的操作電路。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該設(shè)備采用一檢測器，該檢測器對中性線連接的存在性進行檢測并且為響應(yīng)所檢測到的中性線連接而輸出了一信號以使得當(dāng)不存在中性線連接時電子控制系統(tǒng)以兩線模式進行操作并且當(dāng)存在中性線連接時電子控制系統(tǒng)以三線模式進行操作。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，該設(shè)備采用了一過零檢測器，該檢測器以兩線和三線模式進行操作。在一實施例中，過零檢測器包括一帶電過零檢測器、一中性過零檢測器、以及一微處理器。該帶電過零檢測器產(chǎn)生了一帶電過零信號。該中性過零檢測器產(chǎn)生了一中性線過零信號。該微處理器響應(yīng)過零信號以使該設(shè)備以兩線模式和三線模式中的一個模式進行操作。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，該設(shè)備采用了一系統(tǒng)，當(dāng)該系統(tǒng)對與負載相連的電子低壓變壓器進行操作時，該系統(tǒng)可使電子控制系統(tǒng)所接收到的過零信號穩(wěn)定。
本發(fā)明的另一實施例致力于對電子控制系統(tǒng)中所使用的諸如象MOSFET和IGBT的半導(dǎo)體設(shè)備這樣的可控傳導(dǎo)設(shè)備進行保護。過壓電路對處于不可傳導(dǎo)狀態(tài)的可控傳導(dǎo)設(shè)備上的過壓條件進行檢測，并對可傳導(dǎo)的可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以便除去過壓條件。過流電路檢測通過可控傳導(dǎo)設(shè)備的電流何時會超過預(yù)定的電流門限值并對可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制使其不可傳導(dǎo)以便確保其未超過可控傳導(dǎo)設(shè)備的安全操作區(qū)。希望將保護電路輸出配置成其可旁路并替代可控傳導(dǎo)設(shè)備的正常控制路徑并使得可控傳導(dǎo)設(shè)備在可傳導(dǎo)和不可傳導(dǎo)狀態(tài)之間快速的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，采用了鎖存電路以即使在除去了故障條件之后也可使保護電路的結(jié)果一直有效。在由于一特定故障條件而斷開了其他保護電路之后，利用鎖定電路來防止斷開一個保護電路。
結(jié)合隨后的附圖，從本發(fā)明的下述詳細說明中可顯而易見的得出本發(fā)明的上述及其他方面。


為了說明本發(fā)明，附圖中給出了優(yōu)選的實施例，然而，應(yīng)該明白的是本發(fā)明并不局限于所公開的特定方法和手段。
圖1給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性系統(tǒng)的高級別方框圖；圖2給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性控制系統(tǒng)的方框圖；圖3給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性控制系統(tǒng)的一部分的電路示意圖；
圖4給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性控制系統(tǒng)的另一部分的電路示意圖；圖5給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性控制系統(tǒng)的另一部分的電路示意圖；圖6給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性控制系統(tǒng)的另一部分的電路示意圖；圖7給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性晶體管驅(qū)動器的簡化方框圖；圖8給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性過零檢測器的簡化方框圖；圖9給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性控制電路的簡化方框圖；圖10給出了根據(jù)本發(fā)明的用于去除過零的誤示度的一示例性系統(tǒng)的簡化方框圖以及示例性的定時框圖；圖11給出了本發(fā)明所使用的一示例性負載的電路示意圖；圖12給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)包括與高電壓可控傳導(dǎo)設(shè)備并聯(lián)的一低壓電源；圖13給出了一示例性的前相控制波形的方框圖；圖14給出了一示例性的逆相控制波形的方框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一實施例是指電子控制系統(tǒng)，并且尤其是指一照明控制器，該照明控制器可自動確定是以兩線模式還是以三線模式進行操作(也就是說利用中性線連接進行操作還是無需中性線連接即可操作)。該控制器檢測是否存在與電子控制系統(tǒng)相連的中性線并且因此調(diào)節(jié)其操作。電子控制系統(tǒng)可自動的選擇并持續(xù)監(jiān)控連接模式。一實施例致力于諸如照明控制器或調(diào)光器這樣的電子控制系統(tǒng)；然而，本發(fā)明還可更廣的應(yīng)用于其他電子控制方面。
圖1給出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性系統(tǒng)的高級別方框圖。在這里還被稱為照明控制器或調(diào)光器的電子控制系統(tǒng)100最好是連接在諸如AC線電壓這樣的輸入源與負載200的第一終端之間，該第一終端諸如是其具有相連的照明負載的一白熾燈或電子低壓(ELV)變壓器。典型的AC線電壓包括一個120V、60Hz的單相電源。AC線還包括一個220至240V、50Hz的單相電源等等。
電子控制系統(tǒng)100包括一帶電端、一微弱帶電端、以及一中性端，該中性端可選的與AC線的中性線相連。AC線的中性線還與負載200的第二終端相連。
電子控制系統(tǒng)100利用基于預(yù)定選擇的前相控制或者逆相控制來控制流向負載200的電流。對于電子低壓負載而言，希望利用逆相控制來進行操作，因為電子低壓負載具有電容性輸入阻抗。如果利用前相控制來控制電子低壓負載，那么當(dāng)電子控制系統(tǒng)的可控傳導(dǎo)設(shè)備從不可傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換為可傳導(dǎo)時，大的順態(tài)電流流動。
電子控制系統(tǒng)100檢測中性線是否被連接并且因此而調(diào)節(jié)其操作。尤其是，如下更加詳細的描述，微處理器監(jiān)控檢測器的輸出，并且確定電子控制系統(tǒng)是利用兩線模式還是三線模式來對相連的負載進行控制。
圖2給出了一示例性的電子控制系統(tǒng)100的方框圖，并且圖3、4、5及6是一示例性的電子控制系統(tǒng)100的各部分的電路示意圖。電子控制系統(tǒng)100包括一過零檢測器110、一過壓保護電路120、一過流保護電路130、一外部電源150、一輸出電路160、以及一微處理器190。帶電端和中性端與過零檢測器110相連，并且將微弱的帶電端提供給過壓保護電路120。
電源150最好是具有高效率的開關(guān)電源(例如其效率是大約50％以上)。更具體的說，參考圖3，在兩線模式和三線模式下電源150提供了足夠的能量。二極管D1、D2、D60、D61以及MOSFET本體的兩個二極管Q101和Q102(在如圖5所示的輸出電路160中)形成了電源電流的全波橋以在AC線電壓的兩個半周期內(nèi)流動。
在電子控制系統(tǒng)具有與AC線電壓的中性線相連的中性端(三線模式)的情況下，電源150的總線電容150通過在AC線電壓的負半周期內(nèi)從經(jīng)由帶電線和中性線的AC外部電源中取得電流以及在AC線電壓的正半周期內(nèi)從經(jīng)由帶電線和負載的AC電源中取得電流來進行充電。在兩線模式的情況下，當(dāng)AC線電壓的絕對值大于總線電容電壓VBMS并且可控傳導(dǎo)設(shè)備是不可傳導(dǎo)時，在兩個半周期內(nèi)通過負載來對總線電容C10充電。圖3的二極管D10可防止總線電容C10通過其他的相連電路而放電?？偩€電容C10用作高壓DC電源以向有效功率變換器提供電源以提供低電壓DC以對電子控制系統(tǒng)的控制電路進行操作。
如下利用為大家所熟知的降壓轉(zhuǎn)換器拓撲結(jié)構(gòu)來對有效功率變換器進行操作。有效功率變換器包括下述主要部件U10、L10、C13以及一調(diào)節(jié)電路，該調(diào)節(jié)電路包括主要部件U11、Z10、及R12。當(dāng)流過電容C13的電壓小于齊納二極管Z10和光耦合器U11的LED二極管壓降的串連組合所確定的電壓門限值時，沒有電流流過這些部件，由此斷開光耦合器U11的光耦合晶體管。當(dāng)斷開了晶體管時，沒有電流從控制器U11的使能管腳4流動到其電源管腳2，3(諸如由位于加利福尼亞州圣約瑟的Power Integrations公司所制造的TNY253IC)，由此使得控制器U10開始轉(zhuǎn)換以便使C13的輸出電壓電平升高。此后控制器U10導(dǎo)通其內(nèi)部MOSFET，由此使得電流通過電感線圈L10從漏極流動到源極并流入輸出電容C13。電感線圈L10的感應(yīng)系數(shù)限制了該電流的上升速率。當(dāng)內(nèi)部MOSFET中的電流到達控制器U10內(nèi)部所設(shè)置的門限值時，斷開內(nèi)部MOSFET。電流繼續(xù)繞著電感L10、電容C13、以及二極管D11所定義的回路流動，直到電感中的電流達到零。以控制器U10所設(shè)置的最大速率44KHz來重復(fù)該轉(zhuǎn)換周期，直到流過電容C13的電壓超過了齊納二極管Z10和光耦合器U11的LED二極管壓降的串連組合所確定的電壓門限值。當(dāng)超過了該電壓門限值時，電流開始流過這些部件，以便導(dǎo)通光耦合器U11的光耦合晶體管。當(dāng)導(dǎo)通該晶體管時，由此使控制器U10的使能管腳4與源管腳3相連，并且根據(jù)控制器U10的操作而結(jié)束該轉(zhuǎn)換。此外，利用使能管腳4來選擇電源的運行模式或不運行模式。利用該管腳來限制電源在所選擇的AC線電壓半周期的時間內(nèi)進行操作。因為轉(zhuǎn)換型電源產(chǎn)生了電噪聲，因此其有利于強制電源在對噪聲反應(yīng)敏感的其他電路不進行操作的時間內(nèi)進行操作。
在包括有其使用高頻轉(zhuǎn)換變換器的電源的現(xiàn)有電子控制系統(tǒng)中，連接電源以直接從諸如AC線電壓這樣的低阻抗中獲取電流。在本發(fā)明實施例的設(shè)備中，使用高頻轉(zhuǎn)換變換器的電源獲取了流過負載的電流，該負載典型的具有高阻抗。
希望提供一過壓電路120和一過流電路130，該過壓電路120和該過流電路130檢測并對流過電子控制系統(tǒng)中的可控傳導(dǎo)設(shè)備的一過壓或過電流條件作出反應(yīng)以便保護電子控制系統(tǒng)不會被損壞。
圖4給出了一示例性的過壓電路120和一示例性的過流電路130的詳圖。在開始時，通過限流電阻R114、電壓調(diào)節(jié)齊納二極管Z111、以及噪聲去耦電容C111從8V MOSFET驅(qū)動軌Vc中獲得參考電壓VREF。希望是向IC U110中的比較器提供8V電源而不是5V電源以使急速彎曲(sharp-knee)5.6V齊納二極管用作檢測電路對其進行比較的參考電壓。已很好調(diào)節(jié)的參考電壓可使檢測電路的容許誤差窗變緊。
圖7包括一示例性輸出電路的簡化方框圖。圖5給出了一示例性輸出電路160的詳圖。眾所周知的是，可通過選擇驅(qū)動電路的阻抗來控制MOSFET傳導(dǎo)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換速率。阻抗越高，轉(zhuǎn)換速率越低。在正常操作期間，通過高阻抗路徑165來驅(qū)動輸出晶體管Q101和Q102，并且在故障條件期間，通過低阻抗路徑162(圖4)來驅(qū)動輸出晶體管Q101和Q102。微處理器190與高阻抗路徑165以及保護電路120、130相連。保護電路120、130還與低阻抗路徑162相連。當(dāng)保護電路120、130檢測到一故障時，激活低阻抗路徑162。當(dāng)檢測到一故障時，僅激活低阻抗路徑162。故障路徑取代了高阻抗路徑165所提供的正常路徑。
在正常操作過程中，使用高阻抗路徑165。通過電阻R103和R104而導(dǎo)通晶體管Q101和Q102，并且通過電子R104而使其斷開。在正常操作期間，兩個微處理器端口提供了對晶體管的控制，這兩個端口即就是Gate Drive(柵極驅(qū)動)和Gate Drive Complement(柵極驅(qū)動補償)(如圖6所示)。為了導(dǎo)通MOSFET Q101和Q102，將Gate Drive驅(qū)動為高電平，由此可導(dǎo)通晶體管Q100B(如圖5所示)，由此可導(dǎo)通晶體管Q100A，該晶體管通過由電阻R103和R104的串聯(lián)組合所設(shè)置的一阻抗而將8V提供給MOSFET Q101和Q102的柵極。當(dāng)Gate Drive是高電平時，Gate Drive Complement是低電平，由此使晶體管Q123B斷開，這樣使從8V到電路公共端的電流路徑開路。
為了斷開MOSFET Q101和Q102，將Gate Drive拉到低電平，由此使晶體管Q100B斷開，由此斷開晶體管Q100A，使從8V軌到MOSFET Q101和Q102柵極的電流路徑開路。將Gate DriveComplement驅(qū)動為高電平，導(dǎo)通晶體管Q123B，由此通過電阻R104而使MOSFET Q101和Q102的柵極放電。
在正常操作期間，通過高阻抗路徑來驅(qū)動MOSFET Q101和Q102以減小RFI發(fā)射。在故障條件期間，通過低阻抗路徑來驅(qū)動MOSFETQ101和Q102以使其快速關(guān)閉。
在正常操作期間，比較器U110A(過壓保護電路(OVP)比較器)的倒相輸入端上的電壓小于5.6V的參考電壓，這樣該比較器U110A的輸出是高阻抗。該高阻抗可保持晶體管Q111A處于斷開并且MOSFET Q101和Q102未受影響。只要MOSFET Q101和Q102斷開，則微處理器端口OVP RESET(如圖6所示)是低電平，由此斷開了晶體管Q111B并且可使檢測器正常操作。
此外，比較器U110B(過壓保護電路(OVP)比較器)的倒相輸入端上的參考電壓小于非倒相輸入端上的8V，這樣比較器U110B的輸出是高阻抗，并且MOSFET Q101和Q102未受影響。二極管DN1111和DN1201使MOSFET Q101和Q102與保護電路120、130之間相隔離。
在過壓故障條件下，因為流過MOSFET Q101和Q102的電壓升高了，電阻R110和R111公共節(jié)點上的分壓也是如此。當(dāng)與比較器U110A倒相輸入端相連的該節(jié)點電壓超過了參考電壓VREF時，將比較器U110A的輸出拉到低電平，由此可使晶體管Q111A導(dǎo)通，由此通過由電阻R129所設(shè)置的低阻抗路徑而將驅(qū)動電壓提供給MOSFET Q101和Q102的柵極。低阻抗路徑使得以比操作的正常模式期間更快的一速率來導(dǎo)通MOSFET Q101和Q102。因為順態(tài)電壓大約是數(shù)千伏，因此由最大值是大約8.6V的二極管DN1101來安全鉗位OVP比較器的輸入電壓。
即使在去除了故障條件之后，也可借助于二極管DN1112的反饋作用來鎖存OVP電路120。該反饋可使比較器U110A的倒相輸入端電壓一直處于參考電壓VREF之上，由此可保持晶體管Q111A導(dǎo)通。
通過暫時將微處理器端口OVP_RESET驅(qū)動為高電平來清除對OVP的鎖存，由此可使晶體管Q111B導(dǎo)通并且驅(qū)動比較器U110A的管腳2小于參考電壓VREF，由此可將U110A的輸出驅(qū)動為高阻抗。
當(dāng)斷開一個保護電路時，為了防止在過壓保護與過流保護之間出現(xiàn)振蕩情況，鎖定其他保護電路。當(dāng)激活了過壓保護電路120時，通過二極管DN120來使過流保護電路130不能正常工作。當(dāng)激活了過壓保護電路120時，DN120的正極大約是7.4V，并且即使斷開了過流保護電路130以將其非倒相輸入端拉到低電平，也可保持過流保護比較器U110B的非倒相輸入端足夠高于此參考電壓VREF。這可有效的使過流保護比較器U110B不能正常工作。
在過電流故障條件期間，因為通過MOSFETs的電流增加了，因此流過電阻R109(在輸出電路160中)的電壓增加了。因為該電壓接近0.6V，因此根據(jù)電流流動的方向而導(dǎo)通晶體管Q120A或者Q120B。晶體管Q120A或者Q120B的導(dǎo)通將會將比較器U110B的非倒相輸入端拉到比參考電壓VREF低，由此將比較器的輸出轉(zhuǎn)換到低電平。該低電平輸出通過二極管DN1201及電阻R128而很快斷開MOSFET Q101和Q102。由電阻R124和R121以及電容C120、C121和C122來過濾噪聲。
即使在清除了故障條件之后，也可借助于二極管DN1202的反饋作用來鎖存過流保護電路130。該反饋可使比較器U110B的非倒相輸入端電壓一直處于參考電壓VREF之下，由此可保持輸出低電平。當(dāng)Gate Drive Complement變成高電平、導(dǎo)通了晶體管Q123B(在輸出電路160中)、由此而導(dǎo)通了晶體管Q123A時，對過流保護電路進行復(fù)位，由此可將比較器U110B的非倒相輸入端驅(qū)動到8V并可清除鎖存。
當(dāng)激活過流保護電路130時，通過二極管DN110來使過壓保護電路120不能正常工作。當(dāng)過流保護比較器U110B的輸出變?yōu)榈碗娖綍r，將過壓保護比較器U110A的倒相輸入端拉到大約0.8V，由此可防止激活過壓保護電路。
電壓比較器U110A和U110B提供了較快的反應(yīng)速度和準(zhǔn)確度并且在很寬的溫度范圍內(nèi)也可正常工作。每個比較器具有大約1.5μs的特定典型響應(yīng)時間以及大約5mV的過驅(qū)動。在25℃輸入補償電壓具有大約2.0mV的特定典型值。由其輸入來驅(qū)動電纜線的比較器的輸入至輸出響應(yīng)時間大約是90毫微秒。在過流保護電路130中，從輸入VREF穿過MOSFET的90％斷開點的時間被測定為大約是3.5μs。在過壓保護電路120中，從輸入VREF穿過MOSFET的90％打開點的時間被測定為大約是2.0。
圖8給出了一示例性過零檢測器110的簡化方框圖。過零檢測器110包括一帶電過零檢測器112和一中性過零檢測器115。該帶電過零檢測器112提供了一帶電過零檢測信號。當(dāng)中性端與中性線相連時，該中性過零檢測器115提供了一中性過零檢測信號。微處理器190監(jiān)控檢測器112和115的輸出。如果微處理器190檢測到一中性線過零檢測信號，確定該連接是三線連接并且激活三線模式，在該模式中來自中性檢測器115的中性過零檢測信號用于定時。否則，確定該連接是兩線連接并且激活兩線模式，在該模式中來自帶電檢測器112的帶電過零檢測信號用于定時。
就過零檢測器110而言，通過連接在帶電端與電路公共端之間的帶電過零檢測器112實現(xiàn)了該過零檢測器110的一例子，圖3給出了該過零檢測器110的詳圖，用在兩線模式中的過零檢測器110產(chǎn)生了帶電過零檢測信號。電路公共端通過MOSFET Q102本體的二極管而與微弱帶電端相連，并且通過MOSFET Q101本體的二極管而與帶電端相連。在AC線電壓的正半周期內(nèi)電路公共端具有與微弱帶電端相同的電位，并且在AC線電壓的負半周期內(nèi)具有與帶電端相同的電位。電阻R63和R64對帶電端與電路公共端之間的電壓進行分壓。當(dāng)所分的電壓達到大約0.6V時，導(dǎo)通晶體管Q60A，由此將處于正常邏輯高電平的微處理器端口HOT_ZC(如圖6所示)拉到電路公共端。微處理器檢測該轉(zhuǎn)換并且由此獲得了過零定時信息。在檢測器112中，電容C61是噪聲去耦電容器。
當(dāng)電子控制系統(tǒng)的中性端與中性線相連時，希望從連接在中性端與帶電端之間的中性過零檢測器中獲得過零定時信息，以這種方式獲得過零定時信息，這與相連的負載無關(guān)并且這不受負載變化的影響，其中負載變化特別在磁性負載或者容性負載的情況下可導(dǎo)致過零時間偏移。此外，即使當(dāng)電子控制系統(tǒng)將所有線路功率提供給負載時，也可獲得過零信息。當(dāng)將所有的功率傳送到負載200時，帶電過零檢測器112不產(chǎn)生一信號，因為帶電端和微弱帶電端的電位基本上是相同的，并且由此在帶電端與電路公共端之間基本不存在電壓。
中性線過零檢測器115以與帶電過零檢測器112相同的方式創(chuàng)建了轉(zhuǎn)換，但是輸出信號與微處理器端口NEUT_ZC相連。中性線過零檢測器115使用了帶電過零檢測器112未使用的兩個二極管二極管D60，當(dāng)電路公共端與帶電端的電位相同時，該二極管D60通過阻擋電流來保護晶體管Q60B的基極發(fā)射結(jié)不超過其規(guī)定的反向電壓；以及二極管D61，當(dāng)MOSFET Q101和Q102是不可傳導(dǎo)時，該二極管D61阻擋來自帶電端的電流，不希望該二極管D61在正半周期內(nèi)觸發(fā)中性線過零檢測器115。微處理器190可以是諸如如圖6所示的摩托羅拉MC68HC908AB32這樣的任意類型的微處理器。
上述過零檢測器將過零定時信息以及中性線連接信息提供給微處理器?？商峁﹩为毜呐c上述過零檢測器相分離的中性線連接檢測器。中性線連接檢測器的主要功能是指示存在有中性線連接。中性線連接檢測器還可將有關(guān)于是使用兩線模式還是使用三線模式這樣的信息提供給微處理器。可以使用其它類型的中性線連接檢測器，諸如機械檢測器，其中機械傳感器檢測中性線的存在并向微處理器提供有關(guān)中性線連接狀態(tài)的信息?？衫檬謩娱_關(guān)或者諸如DIP開關(guān)這樣的一組開關(guān)來手動的指示存在有中性線連接。
圖9給出了一示例性控制電路的簡化示意圖。當(dāng)中性線被連接時(即在三線模式中)，該控制電路通過中性端來對總線電容C10充電。通過起始于帶電端、中性端、或微弱帶電端的多個路徑來對電容C10充電。通過帶電端經(jīng)由二極管D2、通過中性端經(jīng)由二極管60，61、以及通過微弱帶電端經(jīng)由二極管D1來對電容C10充電。
典型的現(xiàn)有兩線電子控制系統(tǒng)通過使可控傳導(dǎo)設(shè)備在每個AC線電壓半周期的一個選定部分內(nèi)可傳導(dǎo)來控制傳送到負載的功率。在所希望的AC線電壓過零的時間之前，使電路打開檢測窗以接收過零信號。當(dāng)接收到過零信號時，電子控制系統(tǒng)與AC線電壓相同步，并且由此可控傳導(dǎo)設(shè)備的傳導(dǎo)性與所接收到的過零信號相同步。
對于在兩線模式中進行操作的電子控制系統(tǒng)而言，當(dāng)負載阻抗主要是阻性時，該控制技術(shù)可很好的工作。當(dāng)電子低壓照明負載使用了該技術(shù)時，則由于電子低壓變壓器的多元輸入阻抗而產(chǎn)生了一個問題。典型的電子低壓變壓器通過以高頻來限幅提供給其輸入端的電壓并且通過高頻變壓器來降低所限幅的電壓而進行操作。該電路根據(jù)輸入到電子變壓器中的電壓來以不同模式執(zhí)行該限幅作用。當(dāng)輸入電壓是低電平時，典型的不到大約60V，那么限幅電路不運行并且變壓器的輸入阻抗很高，并且當(dāng)停止了限幅作用時電子變壓器的輸入電容保持變壓器上的電壓實際值。當(dāng)線電壓達到大約60V時，限幅電路開始運行并且輸入阻抗實質(zhì)上跌至相連電燈負載所具有的負載。此外，在限幅器不運行期間，通過經(jīng)由電子控制系統(tǒng)的任意漏泄路徑而很容易的對輸入電容充電。因為漏泄電流是變化的并且是基于多個參數(shù)的，因此電子變壓器的輸入電容的充電變化劇烈。這導(dǎo)致了在AC線電壓半周期開始時電子低壓變壓器的輸入電容電壓是易變的，這足以導(dǎo)致在半周期至半周期起始時的電子低壓變壓器操作的初始條件發(fā)生變化。該變化對諸如照明控制器這樣的典型兩線相控電子控制系統(tǒng)的過零檢測電路有影響，以至過零信號不穩(wěn)定。過零信號的不穩(wěn)定性會造成可控傳導(dǎo)設(shè)備的傳導(dǎo)時間的不穩(wěn)定性，并且由此造成了相連電燈負載的閃爍效應(yīng)。
為了使適用于兩線模式的過零信號穩(wěn)定以使電子控制系統(tǒng)對電子低壓變壓器進行操作，需要在接近AC線電壓半周期的過零時穩(wěn)定電子低壓變壓器輸入電容的初始電壓條件。已發(fā)現(xiàn)這是通過使得在AC線電壓半周期的過零時間附近存在很短時段的傳導(dǎo)而實現(xiàn)的。在一個實施例中，對電子控制系統(tǒng)中的可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以使其在AC線電壓過零之前的大約1毫秒時的大約200微秒期間是可傳導(dǎo)的。當(dāng)AC線電壓的絕對值很低時這個短時段的傳導(dǎo)將電子低壓變壓器的輸入電容復(fù)位到一貫的起始條件并且由此使電子控制系統(tǒng)所接收到的過零信號穩(wěn)定。
圖10給出了根據(jù)本發(fā)明的用于消除過零信號不穩(wěn)定性的一示例性電路的簡化框圖以及示例性的時序圖。
對于兩線操作而言，對輸出電路160的晶體管Q101和Q102進行控制以使其在每個AC線電壓半周期的預(yù)定點時且在微處理器打開過零檢測窗之前的預(yù)定時段內(nèi)是可傳導(dǎo)的。對于三線操作而言，晶體管Q101和Q102最好是通過AC線電壓過零時間時仍保持可傳導(dǎo)。
負載200(諸如如圖11中的電路框圖所示的電子低壓變壓器)與電子控制系統(tǒng)100相連。負載200包括要對其充電的電容C1、C2，并且這些電容上的電壓影響電子低壓變壓器的操作以及電子控制系統(tǒng)100所接收到的過零信號。在兩線模式中，通過對經(jīng)由調(diào)光器(VDIMMER)而從帶電端至微弱帶電端的壓降進行測定來檢測AC線電壓的過零。然而，當(dāng)MOSFET Q101和Q102諸如在AC線電壓過零之前的時間期間是不可傳導(dǎo)的，那么流過調(diào)光器的壓降等于AC線電壓(VLINE)減去流過負載200(VLOAD)的壓降。因為泄漏電流通過了調(diào)光器，因此電容C2可朝著負載200的雙向擊穿二極管所確定的擊穿電壓的方向進行充電。這使得調(diào)光器電壓VDIMMER小于該調(diào)光器其他時的電壓。不希望的是，從一個過零檢測窗到下一個過零檢測窗時負載電壓VLOAD不是始終如一的。這個問題本身表現(xiàn)為用戶所不希望的燈光閃爍，尤其當(dāng)燈光昏暗時在其低端出現(xiàn)了燈光閃爍。
因此，如前所述的，為了消除兩線模式中的這個問題，對晶體管Q101和Q102進行控制以使其在預(yù)定時段內(nèi)(例如最好是大約200μs，更好的是大約250至300μs)是可傳導(dǎo)的(FET柵驅(qū)動高)，并且將其控制為在下一個過零檢測窗開始之前是不可傳導(dǎo)的。對晶體管Q101和Q102進行控制以使其在線電壓足以擊穿負載200的雙向擊穿二極管時是可傳導(dǎo)的。對晶體管Q101和Q102進行控制以使其在過零檢測窗開始之前是不可傳導(dǎo)的。在將晶體管Q101和Q102控制為不可傳導(dǎo)之后，微處理器190啟動或開始一過零檢測窗并且開始對過零檢測器110的過零信號進行監(jiān)控。最好是，在過零信號是所期望的信號之前的大約1微秒打開過零檢測窗并且在打開之后的大約2微秒關(guān)閉該過零檢測窗。
當(dāng)一組目標(biāo)電子變壓器使用了電子控制系統(tǒng)100時，由預(yù)期效果來確定為了消除過零信號的不穩(wěn)定性而將MOSFET Q101和Q102控制為在一時間段內(nèi)是可傳導(dǎo)的這段時間段的最短時間。也就是說，在線電壓電平足夠高時，MOSFET在足夠長的時間段內(nèi)是導(dǎo)通的，以便這組目標(biāo)電子變壓器中的控制電路擊穿為可傳導(dǎo)的，由此在從一個過零檢測窗到下一個過零檢測窗時可使流過負載的電壓恢復(fù)為一不變值。由多個因素確定了為了消除過零信號的不穩(wěn)定性而將MOSFETsQ101和Q102控制為在一時間段內(nèi)是可傳導(dǎo)的這段時間段的最長時間，這些因素諸如是由電子低壓變壓器所驅(qū)動的任意電燈所輸出的可見光效果以及MOSFET中的轉(zhuǎn)換及傳導(dǎo)損耗。例如，允許越長的MOSFET保持可傳導(dǎo)，則越有可能的是電流流過負載或者燈光輸出可增加到所希望的程度之上。
微處理器190監(jiān)控供電頻率并確定在哪里打開下一個過零檢測窗。最好是，在下一個所期望的AC線電壓過零之前的其是所測定的AC線電壓半周期時段的大約10％的一時間時打開過零檢測窗。如上所述的使過零信號穩(wěn)定的優(yōu)點在于還可通過消除流過電子低壓變壓器的電子控制系統(tǒng)的泄漏電流的影響來提高在三線模式中進行操作的電子控制系統(tǒng)的操作，該泄漏電流對電子控制系統(tǒng)的控制電路會產(chǎn)生不利影響。此外，因為在電子控制系統(tǒng)的三線模式操作中過零信號來自帶電端和中性端，因此可控傳導(dǎo)設(shè)備在通過AC線電壓過零的時間時仍保持可傳導(dǎo)，同時實現(xiàn)了上述過零穩(wěn)定性的有利效果。
因此，對于兩線和三線實現(xiàn)過程而言，最好是無需考慮負載即可對過零基準(zhǔn)進行復(fù)位。這可清除始終如一的過零基準(zhǔn)。
圖12給出了與可控傳導(dǎo)設(shè)備Q101、Q102并聯(lián)的一示例性高頻開關(guān)電源的簡化框圖。電源150通過利用開關(guān)轉(zhuǎn)換器而獲得了流經(jīng)高壓負載200的低電流以有效的將流經(jīng)可控傳導(dǎo)設(shè)備Q101、Q102的高壓轉(zhuǎn)換成低壓電源。本實施例包括開關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備與一對高壓可控傳導(dǎo)設(shè)備的并連組合。圖12中的MOSFET Q101和Q102表示高壓可控傳導(dǎo)設(shè)備。由低壓電源150所供以動力的控制電路來驅(qū)動該設(shè)備Q101、Q102的柵極。在這種情況下，這種組合系統(tǒng)控制一個或多個電子低壓變壓器(負載200)。
為了進一步對本發(fā)明各方面進行描述，傳統(tǒng)的用于兩線模式調(diào)光器的線性調(diào)節(jié)器貓耳電源通常是大約10％有效的作用于將高壓電源轉(zhuǎn)換成低壓負載(即控制電路)，然而本發(fā)明的電源具有75％的效率。因為電子控制系統(tǒng)需要大概50至100mV的電源以對其控制電路進行操作，因此在電源中消耗了大約0.5至1瓦特的功率。一般來說，這不是顯著的問題。然而，貓耳電源低效這是因為最高峰值電流以及平均輸入電流成為了給定平均輸出電流的電源。通常，成為貓耳電源的峰值電流至少是平均輸出電流的10倍。在兩線模式調(diào)光器的情況下，由流過相連負載的貓耳電源所得到的峰值電流使得負載產(chǎn)生了可聽噪聲，尤其是當(dāng)期望負載不具有流過其的大電流時負載處于斷路狀態(tài)。當(dāng)直接通過電子低壓變壓器時的貓耳電源的高平均電流造成了由于如上所述的過零信號的變化而產(chǎn)生的閃爍。此外，因為輸入電源與輸出電源間的差值增加了，因此貓耳電源的效率降低了。因此，其根本局限性在于在過零之后在大約AC線電壓的第一個1毫秒之后才能操作貓耳電源。因此貓耳電源的可用傳導(dǎo)時間的局限性使得如果需要稍微增加平均輸出電流，那么輸入峰值電流則明顯上升。
與現(xiàn)有電源的缺點大不相同，本發(fā)明的電源具有很多優(yōu)點。電源效率最好是大約75％。因此，對于電源的給定供電要求而言，本發(fā)明電源的平均輸入電流以及峰值輸入電流明顯的小于現(xiàn)有電源(例如貓耳電源)的平均輸入電流以及峰值輸入電流。當(dāng)對電子低壓變壓器型負載進行操作時，這些較低的輸入電流尤其有利。實際上，即使其效率是50％電源也呈現(xiàn)出顯著的改善。另外，該效率是合理的，而與電源的輸入電源與輸出電壓之間的差值無關(guān)。因此，本發(fā)明的電源并不局限于AC線電壓過零時間左右的操作，而現(xiàn)有貓耳電源局限于AC線電壓過零時間左右的操作。實際上，本發(fā)明電源的一個優(yōu)點在于在AC線電壓半周期整個期間內(nèi)都可取得輸入電流。
本發(fā)明的電源最好是使用降壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)電壓的逐步下降。也可采用其他有效高頻轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，這對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的。其他這種配置可以是逆向變換器。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明具體表現(xiàn)為適當(dāng)計算機軟件的形式、或者適當(dāng)硬件的形式、或者適當(dāng)軟件和硬件相結(jié)合的形式。另外，對于相關(guān)的公眾而言，這種硬件和/或軟件是顯而易見的。此外，這里不必進一步對這種硬件和/或軟件進行詳細的說明。
盡管這里參考特定實施例進行說明和描述，然而本發(fā)明并不局限于所示的詳細描述。而是，在權(quán)利要求等價體的范圍之內(nèi)且在不脫離本發(fā)明的情況下可做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種在兩線模式和三線模式中可操作的電子控制系統(tǒng)，包括一檢測器，該檢測器具有一帶電輸入端和一中性線輸入端并且產(chǎn)生了至少一個輸出信號，在兩線模式和三線模式的之一模式下該輸出信號用于自動操作電子控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中至少一個輸出信號包括一帶電過零檢測信號和一中性過零檢測信號，并且其中檢測器包括一帶電過零檢測器，該帶電過零檢測器與帶電輸入端相連以產(chǎn)生帶電過零檢測信號；以及一中性過零檢測器，該中性過零檢測器與中性輸入端相連以產(chǎn)生中性過零檢測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，進一步包括一微處理器，該微處理器與檢測器相連以響應(yīng)于輸出信號而監(jiān)控輸出信號并選擇兩線模式和三線模式中的一個模式。
4.一種可與外部電源相連的電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在兩線模式和三線模式下操作，該系統(tǒng)包括一帶電端、一微弱帶電端、一中性端、以及一電源，該電源從外部電源中得到了電源電流，其中當(dāng)所述電子控制系統(tǒng)在所述兩線模式下進行操作時，所述電源電流僅在帶電端與微弱帶電端之間流動，并且當(dāng)所述電子控制系統(tǒng)在所述三線模式下進行操作時，一部分所述電源電流在帶電端與中性端之間流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電源，其中電源包括一高頻轉(zhuǎn)換電源。
6.一種可與具有線電壓過零的一線電壓相連的電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一可控傳導(dǎo)設(shè)備，可操作所述電子控制系統(tǒng)通過使所述可控傳導(dǎo)設(shè)備在所述電子控制系統(tǒng)監(jiān)控線電壓過零的線電壓之前的預(yù)定時間段內(nèi)可傳導(dǎo)來檢測該線電壓過零。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中對所述可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以使其在監(jiān)控線電壓過零的線電壓的整個過程中都是可傳導(dǎo)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中電子控制系統(tǒng)在兩線模式下是可操作的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中對可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以使其在所述電子控制系統(tǒng)監(jiān)控線電壓過零的線電壓之前是不可傳導(dǎo)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中預(yù)定的時間段至少是大約200μs。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中在線電壓過零之前大約為兩個連續(xù)線電壓過零之間的時間的至少約10％開始對線電壓過零的線電壓進行監(jiān)控。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中在線電壓過零之前至少大約1毫秒開始對線電壓過零的線電壓進行監(jiān)控。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中對可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制以使其在所述電子控制系統(tǒng)對線電壓過零的線電壓進行監(jiān)控的整個時間內(nèi)都是可傳導(dǎo)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中電子控制系統(tǒng)在三線模式下是可操作的。
15.一種電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備，在所述電子控制系統(tǒng)的無故障操作期間通過一高阻抗路徑來驅(qū)動可控傳導(dǎo)設(shè)備并且在所述電子控制系統(tǒng)檢測到有故障條件之后通過一低阻抗路徑來驅(qū)動可控傳導(dǎo)設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，進一步包括一過壓保護器，該過壓保護器檢測所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備所具有的一過壓故障條件并且使所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備是可傳導(dǎo)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，進一步包括一鎖存電路，在已清除了過壓故障條件之后，該鎖存電路保持所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備是可傳導(dǎo)的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，進一步包括一過流保護器，該過流保護器檢測所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備的一過流故障條件并且使所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備是不可傳導(dǎo)的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，進一步包括一鎖定電路，該鎖定電路可防止在檢測到一過流故障條件之后過壓保護器仍對至少一個可控設(shè)備進行控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，進一步包括一鎖定電路，該鎖定電路可防止在檢測到一過壓故障條件之后過流保護器仍對至少一個可控設(shè)備進行控制。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，進一步包括一過流保護器，該過流保護器檢測所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備的一過流故障條件并且使所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備是不可傳導(dǎo)的。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，進一步包括一鎖存電路，在已清除了過流故障條件之后，該鎖存電路保持所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備是不可傳導(dǎo)的。
23.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中高阻抗路徑包括第一路徑和第二路徑，第一路徑用于控制將所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備從可傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換到不可傳導(dǎo)的轉(zhuǎn)換速率，第二路徑用于控制將所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備從不可傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換到可傳導(dǎo)的轉(zhuǎn)換速率。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述第一和第二路徑的阻抗彼此無關(guān)。
25.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中低阻抗路徑包括第三路徑和第四路徑，第三路徑用于控制將所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備從可傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換到不可傳導(dǎo)的轉(zhuǎn)換速率，第四路徑用于控制將所述至少一個可控傳導(dǎo)設(shè)備從不可傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換到可傳導(dǎo)的轉(zhuǎn)換速率。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中所述第三和第四路徑的阻抗彼此無關(guān)。
27.一種用于對外部電源傳送到負載的電量進行控制的設(shè)備，該設(shè)備包括一可控傳導(dǎo)設(shè)備，該可控傳導(dǎo)設(shè)備連接在所述源與所述負載之間；一控制電路，響應(yīng)于表示從所述源傳送到所述負載的預(yù)定電量的用戶輸入信號，該控制電路對所述可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制，所述控制電路具有第一操作模式和第二操作模式；以及一檢測器電路，該檢測器對其他輸入信號的存在性進行檢測并且當(dāng)檢測到存在所述其他輸入信號時使所述控制電路將所述第一操作模式轉(zhuǎn)換到所述第二操作模式。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，其中當(dāng)檢測到存在所述其他輸入信號時，檢測器電路將來自所述其他輸入信號的一信號提供給所述控制電路。
29.一種用于對外部電源傳送到負載的電量進行控制的設(shè)備，該設(shè)備包括一可控傳導(dǎo)設(shè)備，該設(shè)備連接在所述源與所述負載之間，所述可控傳導(dǎo)設(shè)備具有一可傳導(dǎo)狀態(tài)和一不可傳導(dǎo)狀態(tài)；第一控制電路，響應(yīng)于表示從所述源傳送到所述負載的預(yù)定電量的用戶輸入信號，該第一控制電路在正常操作模式下對所述可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制，所述第一控制電路使得所述可控傳導(dǎo)設(shè)備以第一轉(zhuǎn)換速率來在所述可傳導(dǎo)狀態(tài)與所述不可傳導(dǎo)狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換；第二控制電路，響應(yīng)于對故障條件的檢測，該第二控制電路在故障操作模式下對所述可控傳導(dǎo)設(shè)備進行控制，所述第二控制電路使得所述可控傳導(dǎo)設(shè)備以與所述第一轉(zhuǎn)換速率不同的第二轉(zhuǎn)換速率來在所述可傳導(dǎo)狀態(tài)與所述不可傳導(dǎo)狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的設(shè)備，其中第一轉(zhuǎn)換速率小于第二轉(zhuǎn)換速率。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的設(shè)備，其中第一轉(zhuǎn)換速率包括第一導(dǎo)通速率和第一斷開速率，并且第二轉(zhuǎn)換速率包括第二導(dǎo)通速率和第二斷開速率。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中第一導(dǎo)通速率與第二導(dǎo)通速率不同。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中第一斷開速率與第二斷開速率不同。
34.一種用于對外部電源傳送到負載的電量進行控制的設(shè)備，該設(shè)備包括第一主終端和第二主終端，所述第一主終端與所述外部電源相連并且所述第二主終端與所述負載相連以使電流從所述外部電源流到所述負載；一電源，該電源從經(jīng)由所述負載的所述外部電源中獲取電源電流；一第三終端，該第三終端與所述外部電源相連，其中當(dāng)所述外部電源給所述第三終端通以電流時，所述電源電流的一部分流過了所述第三終端而不流過所述負載。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，其中所述第一主終端與所述外部電源的帶電端相連。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的設(shè)備，其中所述第三終端與所述外部電源的中性連接相連。
37.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，進一步包括一二極管，該二極管對流經(jīng)所述第三終端而不是流經(jīng)所述負載的所述電源電流的所述部分進行控制。
38.一種用于對AC外部電源傳送到負載的電量進行控制的設(shè)備，該AC外部電源在帶有過零的預(yù)定線頻率處具有基本上是正弦曲線的線電壓，該設(shè)備包括一可控傳導(dǎo)設(shè)備，該可控傳導(dǎo)設(shè)備連接在所述AC外部電源與所述負載之間；一控制電路，該控制電路對所述可控傳導(dǎo)設(shè)備的傳導(dǎo)性進行控制，所述控制電路響應(yīng)于表示從所述AC外部電源傳送到所述負載的預(yù)定電量的輸入信號，所述控制電路響應(yīng)于所述基本上是正弦曲線的線電壓的所述過零以便使所述可控傳導(dǎo)設(shè)備的傳導(dǎo)性與所述基本上是正弦曲線的線電壓相同步；所述控制電路使能所述可控傳導(dǎo)設(shè)備的第一傳導(dǎo)時間，該第一傳導(dǎo)時間是與AC外部電源傳送到負載的所述預(yù)定電量成比例的可變傳導(dǎo)時間；所述控制電路使能所述可控傳導(dǎo)設(shè)備的第二傳導(dǎo)時間，該第二傳導(dǎo)時間是與所述第一傳導(dǎo)時間相同的半周期中的固定傳導(dǎo)時間，在所述基本上是正弦曲線的線電壓的下一個過零之前開始所述第二傳導(dǎo)時間，并且在相對于所述下一個過零的預(yù)定時間上結(jié)束第二傳導(dǎo)時間；所述控制電路使得可控傳導(dǎo)設(shè)備在結(jié)束所述第一傳導(dǎo)時間與開始所述第二傳導(dǎo)時間之間的時段內(nèi)是不可傳導(dǎo)的。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的設(shè)備，其中第二傳導(dǎo)時間大約為200μs。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的設(shè)備，其中在大約所述下一個過零時間時結(jié)束第二傳導(dǎo)時間。
41.一種可減少由一系統(tǒng)中的電子變壓器所驅(qū)動的電燈閃爍的方法，該系統(tǒng)是由AC線電壓來供電的，該方法包括通過可串連的調(diào)光電路來將電流提供給所述電子變壓器，其中所述電流在AC線電壓半周期中的用戶可選擇的第一傳導(dǎo)時間內(nèi)流動；并且恰好在AC線電壓的下一個過零之前，提供與AC線電壓的半周期相同的不重疊的第二傳導(dǎo)時間。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中所述第二傳導(dǎo)時間是固定量的時間。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中所述固定量的時間大約為200微秒。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中所述第二傳導(dǎo)時間在所述AC線電壓的下一個過零之前的大約1000微秒內(nèi)結(jié)束。
45.一種用于對外部電源傳送到負載的電量進行控制的電源控制設(shè)備，該設(shè)備包括第一和第二主終端，所述第一主終端可與所述外部電源相連并且所述第二主終端與所述負載相連以使電流從所述外部電源流到所述負載；以及一電源，該電源從經(jīng)由所述負載的所述外部電源中獲取電源電流，所述電源具有大于大約50％的效率。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的電源控制設(shè)備，其中所述電源是一開關(guān)型電源。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的電源控制設(shè)備，其中所述電源是一降壓轉(zhuǎn)換器型開關(guān)電源。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的電源控制設(shè)備，其中所述電源是一逆向型開關(guān)電源。
49.根據(jù)權(quán)利要求45的電源控制設(shè)備，進一步包括一可控傳導(dǎo)設(shè)備，該可控傳導(dǎo)設(shè)備與所述第一主終端和所述第二主終端相連，其中所述電源在所述可控傳導(dǎo)設(shè)備的可傳導(dǎo)和不可傳導(dǎo)時段內(nèi)都是可操作的。
50.根據(jù)權(quán)利要求45的電源控制設(shè)備，其中所述電源被迫僅在所選擇的AC線電壓半周期的時間期間運行。
51.一種在兩線模式下將電源提供給電源控制設(shè)備的控制電路的方法，該電源控制設(shè)備包括至少一個與一負載相連的可控傳導(dǎo)設(shè)備，該方法包括步驟當(dāng)所述可控傳導(dǎo)設(shè)備處于不可傳導(dǎo)狀態(tài)時，通過所述負載將一電容充電到預(yù)定高壓；以及利用具有預(yù)定效率的一轉(zhuǎn)換器來從所述電容中獲取電流以為所述控制電路的操作提供電源電壓。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中所述轉(zhuǎn)換器是一開關(guān)模式型轉(zhuǎn)換器。
53.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中所述轉(zhuǎn)換器是一逆向型變換器。
54.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中所述轉(zhuǎn)換器具有至少大約50％的效率。
全文摘要
電子控制系統(tǒng)中的一設(shè)備允許兩線或三線操作。電源(150)將電源提供給其內(nèi)設(shè)置有兩線和三線的閉合電路。使用兩個獨立的過零檢測器以便在兩線和三線配置中可匯集定時信息。兩個過零檢測器(110)被監(jiān)控并用于自動配置電子控制。過壓電路檢測其處于斷開狀態(tài)的MOSFET的一過壓條件并且導(dǎo)通MOSFET，以便希望其不會到達雪崩區(qū)。過流電路檢測流過MOSFET的電流何時超過預(yù)定電流門限值并且斷開MOSFET以便其不過超過MOSFET的安全操作區(qū)(SOA)曲線。采用鎖存電路(120)以使即使在清除了故障條件之后保持保護電路一直有效。采用了鎖定電路(130)以防止一個保護電路在由于故障條件而斷開了其他電路之后也被斷開。希望將保護電路輸出配置成可繞過并不考慮正常導(dǎo)通和斷開電阻且?guī)缀踔苯幼饔糜贛OSFET的柵極。最好是，該系統(tǒng)具有與低頻可控傳導(dǎo)設(shè)備并聯(lián)的高效開關(guān)型電源。
文檔編號H03K17/13GK1524333SQ02813683
公開日2004年8月25日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者理查德·L·布萊克, 格拉哈姆·克里斯滕森, 本杰明·阿倫·約翰遜, 肖恩·L·利克萊特, 羅伯特·C·Jr·紐曼, 史蒂芬·斯彭切爾·湯姆森, 吳晨銘, C Jr 紐曼, 斯彭切爾 湯姆森, 阿倫 約翰遜, L 利克萊特, 姆 克里斯滕森, 理查德 L 布萊克 申請人:盧特龍電子公司