專利名稱：通用調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)器電路，并且具體來說，涉及能夠作為前沿模式
(leading edge)和后沿才莫式(trailing edge)設(shè)備工作的調(diào)節(jié)器電路， 因此稱為"通用調(diào)節(jié)器"。
優(yōu)先權(quán)
本申請(qǐng)要求以下優(yōu)先權(quán)
2005年12月12日提交的名稱為"A Universal Dimmer"的澳大利 亞臨時(shí)專利申請(qǐng)No.2005906990;和
2005年12月12日提交的名稱為"Load detector for a Di,er，,的 澳大利亞臨時(shí)專利申請(qǐng)No.2005906949 。
通過引用將這些申請(qǐng)的內(nèi)容包括在此。
背景技術(shù)：
調(diào)節(jié)器電路用于控制從例如干線的交流(AC)電源提供到例如 燈或電動(dòng)機(jī)的負(fù)載的功率。這種電路經(jīng)常使用一種被稱作相位控制調(diào) 節(jié)的技術(shù)。這使得能夠通過改變將負(fù)栽連接到電源的開關(guān)在給定周期 中導(dǎo)通的時(shí)間量來控制提供到負(fù)栽的功率。
例如，如果可以由正弦波表示由電源提供的電壓，則在將負(fù)載連 接到電源的開關(guān)始終接通時(shí)提供到負(fù)載的功率最大。在此方式中，電 源的全部能量都傳送到負(fù)載。如果每個(gè)周期(正周期和負(fù)周期)中將 開關(guān)關(guān)斷一部分時(shí)間，則正弦波的成比例的量有效地與負(fù)栽隔離，因 此減少了提供到負(fù)載的平均能量。例如，如果每個(gè)周期中將開關(guān)接通 和關(guān)斷半程，則僅一半功率將傳送到負(fù)載。因?yàn)檫@些類型的電路經(jīng)常 與電阻負(fù)栽而不是電感負(fù)載一起使用，所以重復(fù)地接通和關(guān)斷電源的
影響將不明顯，因?yàn)殡娮柝?fù)載對(duì)其具有固有的慣性。整體效果將會(huì)是，
例如在燈的情況下，在燈的亮度控制中產(chǎn)生平滑的調(diào)節(jié)動(dòng)作。本領(lǐng)域
技術(shù)人員將很好地理解此技術(shù)。
現(xiàn)代調(diào)節(jié)電路通常以兩種方式之一工作——前沿或后沿。 在前沿技術(shù)中，調(diào)節(jié)器電路在每個(gè)半周期的前端部分"切斷"或阻
塞負(fù)栽的導(dǎo)電(因此稱為"前沿")。
在后沿技術(shù)中，調(diào)節(jié)器電路在每個(gè)半周期的后端部分"切斷"或阻
塞負(fù)載的導(dǎo)電。
圖1A示出前沿調(diào)節(jié)器的功能表示，而圖1B示出后沿電路的功能。 在圖1A中，代表施加到負(fù)載的AC電源的正弦波的陰影區(qū)表示周 期中調(diào)節(jié)器電路允許電流到達(dá)負(fù)載的部分。在陰影區(qū)之前的空白區(qū)表
示周期中被調(diào)節(jié)器電路阻塞、阻止電源施加到調(diào)節(jié)器電路的部分。
在圖1B中示出了相反的后沿情形。在此情況下，AC周期開始處 的陰影區(qū)表示周期中調(diào)節(jié)器電路允許電流到達(dá)負(fù)載的部分。陰影區(qū)之 后的空白區(qū)表示周期中被調(diào)節(jié)器電路阻塞、阻止電源施加到調(diào)節(jié)器電 路的部分。
對(duì)于具體應(yīng)用使用兩種技術(shù)中的哪一種取決于負(fù)載的類型。電感 負(fù)載類型(例如鐵芯低壓照明變壓器和小風(fēng)扇電動(dòng)機(jī))最適于前沿工 作模式，其中已建立的半周期負(fù)栽電流終止在實(shí)質(zhì)上很低的電平上， 因此避免了不想要的電壓尖峰。電容負(fù)載類型最適于后沿工作模式， 其中半周期開始處施加的負(fù)載電壓以相對(duì)慢的速度從零爬升，因此避 免了不想要的電流尖峰。
在實(shí)踐中，必須為合適的負(fù)栽選擇合適的調(diào)節(jié)器。這需要每種類 型的調(diào)節(jié)器有多個(gè)庫存，并且具有不正確的調(diào)節(jié)器被連接到給定負(fù)載 的風(fēng)險(xiǎn)。
在調(diào)節(jié)器電路的一個(gè)改進(jìn)形式中，已經(jīng)開發(fā)出已知為"適應(yīng)性" 的或"通用，，的調(diào)節(jié)器，其既可以工作在前沿模式下也可以工作在后沿 模式下。這緩解了為每種調(diào)節(jié)器類型準(zhǔn)備多個(gè)調(diào)節(jié)器以用于不同負(fù)載 的需要，并且安裝者不必特別關(guān)心負(fù)載類型。另外，從制造的立場來看，僅需要一種安裝類型的調(diào)節(jié)器。
通用調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)包括初始地確定哪種工作模式適合于所連接的 負(fù)載的裝置，以及之后用于保存該工作模式的非易失性存儲(chǔ)器元件。
有多種技術(shù)用于針對(duì)要控制的負(fù)載類型確定適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定狀態(tài)調(diào) 節(jié)器工作模式。典型的現(xiàn)有通用調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)在一次性地在工作開始時(shí)
確定"負(fù)載類別"的基礎(chǔ)上工作，并且其后有效地作為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器(或 者是前沿或者是后沿類型)。所選工作模式的表示存儲(chǔ)在非易失性存 儲(chǔ)器中，每次要操作負(fù)載時(shí)就可用于檢索。
盡管對(duì)單模式調(diào)節(jié)器進(jìn)行了改進(jìn)，現(xiàn)有通用調(diào)節(jié)器存在這樣的缺
點(diǎn) 一旦確定了工作模式，該設(shè)備就必須在該設(shè)備不工作時(shí)保存關(guān)于 選擇了哪種工作模式的信息。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用于控制施加到負(fù)載的功率 的通用調(diào)節(jié)器，所述通用調(diào)節(jié)器包括負(fù)載類型檢測(cè)器，其在使用時(shí)， 在每次激活通用調(diào)節(jié)器時(shí)檢測(cè)負(fù)載類型。
在一種形式中，所述通用調(diào)節(jié)器適于在激活時(shí)工作在后沿模式， 并且所述負(fù)載類型檢測(cè)器包括電感負(fù)載檢測(cè)器，用于檢測(cè)電感負(fù)載的 存在，并且所述通用調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括模式控制電路，用于如果電感 負(fù)載檢測(cè)器檢測(cè)到電感負(fù)栽，則將通用調(diào)節(jié)器的工作模式改變?yōu)榍把?模式。
在一種形式中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器包括
電壓振蕩(ringing)檢測(cè)器，用于檢測(cè)跨負(fù)載的電壓振蕩信號(hào)；
以及
信號(hào)發(fā)生器，用于當(dāng)電壓振蕩檢測(cè)器檢測(cè)到所述電壓振蕩信號(hào) 時(shí)，生成指示電感負(fù)載存在的信號(hào)。
在一個(gè)方面中，所述電壓振蕩檢測(cè)器包括峰值檢測(cè)器，用于檢測(cè) 電壓振蕩信號(hào)的峰值和生成對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)出的峰值的dc信號(hào)。
在一種形式中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器進(jìn)一步包括dc累加器，用于
隨時(shí)間累加d c信號(hào)以提供累加的d c信號(hào)。
在另一種形式中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器進(jìn)一步包括比較器，用于 比較累加的dc信號(hào)和參考電壓，并且當(dāng)累加的dc信號(hào)超過參考電壓時(shí) 產(chǎn)生輸出。
在另一種形式中，所述電感負(fù)栽檢測(cè)器進(jìn)一步包括電感負(fù)載指 示器，用于當(dāng)比較器的輸出指示累加的dc信號(hào)超過參考電壓時(shí)產(chǎn)生指 示電感負(fù)載的存在的信號(hào)。
在另一種形式中，所述電感負(fù)栽檢測(cè)器進(jìn)一步包括電壓尖峰檢測(cè) 器，用于檢測(cè)跨負(fù)載的電壓尖峰的存在，并且生成指示電壓尖峰存在 的信號(hào)。
在一種形式的通用調(diào)節(jié)器中，在檢測(cè)到電壓振蕩信號(hào)時(shí)，模式控 制電路在使用中將調(diào)節(jié)器電路的工作模式從后沿改變?yōu)榍把毓ぷ鳌?br> 在另一種形式中，在檢測(cè)到電壓尖峰時(shí)，模式控制電路在使用中 將調(diào)節(jié)器電路的工作模式從后沿改變?yōu)榍把毓ぷ鳌?br> 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種操作通用調(diào)節(jié)器的方法，該 通用調(diào)節(jié)器用于控制施加到負(fù)載的功率，所述方法包括在每次激活通 用調(diào)節(jié)器電路時(shí)使所迷通用調(diào)節(jié)器檢測(cè)它所連接的負(fù)載的類型。
在一種形式中，該方法進(jìn)一步包括使所述通用調(diào)節(jié)器在激活時(shí)工 作在后沿模式中并且如果檢測(cè)到電感負(fù)載則改變?yōu)榍把啬Ｊ健?br> 在一種形式中，檢測(cè)電感負(fù)載存在的步驟包括檢測(cè)跨負(fù)載的電壓振蕩信號(hào)；以及
在檢測(cè)到所述電壓振蕩信號(hào)時(shí)，生成表示電感負(fù)栽存在的信號(hào)。 在一種形式中，該方法進(jìn)一步包括檢測(cè)電壓振蕩信號(hào)的峰值并且
生成對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)出的峰值的dc信號(hào)。
在一種形式中，該方法進(jìn)一步包括僅在施加到負(fù)載的電壓信號(hào)的
每個(gè)半周期的一個(gè)短時(shí)期期間檢測(cè)電壓振蕩信號(hào)的峰值，以最小化電
噪聲的影響。
在一種形式中，該方法進(jìn)一步包括隨時(shí)間累加dc信號(hào)以提供累加 的dc信號(hào)。
在另一種形式中，該方法進(jìn)一步包括比較累加的dc信號(hào)和參考電 壓，并且當(dāng)累加的dc信號(hào)超過參考電壓時(shí)產(chǎn)生輸出。
在另一種形式中，該方法進(jìn)一步包括當(dāng)累加的dc信號(hào)超過參考電
壓時(shí)產(chǎn)生指示電感負(fù)栽存在的信號(hào)。
在另一種形式中，該方法進(jìn)一步包括檢測(cè)跨負(fù)載的電壓尖峰的存 在，并且生成指示電壓尖峰存在的信號(hào)。
在另 一種形式中，該方法進(jìn)一步包括在檢測(cè)到電壓振蕩信號(hào)時(shí)將 調(diào)節(jié)器電路的工作模式從后沿改變到前沿工作。
在一種形式中，該方法進(jìn)一步包括在檢測(cè)到電壓尖峰時(shí)將調(diào)節(jié)器 電路的工作模式從后沿改變?yōu)榍把毓ぷ鳌?br>

現(xiàn)在將參考以下附圖更具體地描述本發(fā)明，其中
圖1A示出前沿調(diào)節(jié)器工作的表示； 圖1B示出后沿調(diào)節(jié)器工作的表示；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的通用調(diào)節(jié)器，其中在每次激活 通用調(diào)節(jié)器時(shí)檢測(cè)負(fù)栽類型；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的通用調(diào)節(jié)器電路，其中使用 電感負(fù)載檢測(cè)器檢測(cè)負(fù)載類型；
圖4示出在本發(fā)明的一個(gè)方面中使用振蕩檢測(cè)器的框圖5示出跨控制電阻負(fù)載的調(diào)節(jié)器的電壓波形；
圖6A示出跨控制電感負(fù)載的調(diào)節(jié)器的電壓波形；
圖6B示出圖6A的波形的放大版本；
圖7示出圖4的振蕩檢測(cè)器的主要元件的框圖8示出圖7的峰值檢測(cè)器的輸入和輸出波形；
圖9示出本發(fā)明的一個(gè)方面中使用電壓尖峰檢測(cè)器的框圖10示出本發(fā)明的一個(gè)形式的電路圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明的通用調(diào)節(jié)器采用在每次激活燈 負(fù)載時(shí)選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器工作模式的方法。因此，在負(fù)載關(guān)斷時(shí)，不 需要保存工作模式以用于下一次負(fù)載操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，負(fù)栽類型檢測(cè)的一種方法包括響應(yīng)于所 連接的電感負(fù)載檢測(cè)調(diào)節(jié)器電壓振蕩的存在。標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造的低電壓照明 變壓器顯示出充分的"漏電感"以產(chǎn)生所需的調(diào)節(jié)器電壓振蕩特征。當(dāng) 燈的亮度級(jí)別相對(duì)較低時(shí)，在初始地處于較低的后沿模式導(dǎo)通角時(shí)檢 測(cè)調(diào)節(jié)器電壓振蕩使得能切換到前沿模式——其中有效施加的負(fù)載 功率中的任何階躍變化都是不明顯的(在調(diào)節(jié)器導(dǎo)通角設(shè)置相同的情 況下，以后沿模式驅(qū)動(dòng)的照明變壓器將產(chǎn)生比在以前沿模式驅(qū)動(dòng)時(shí)高 的輸出功率電平。在導(dǎo)通角較大時(shí)此差別較大)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，與上述主要方法以級(jí)聯(lián)方式合作的負(fù)栽 類型檢測(cè)的次要方法，使得例如風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的高電感負(fù)栽也能容易地 被檢測(cè)，從而切換到前沿模式。對(duì)于此檢測(cè)方法，由于高電感負(fù)栽產(chǎn) 生的后沿調(diào)節(jié)器電壓尖峰，被箝位到安全可接受的電平，同時(shí)受到監(jiān) 視以促使切換到前沿模式。以與上述相似的方式，在初始地處于較低 低的后沿模式導(dǎo)通角時(shí)檢測(cè)調(diào)節(jié)器電壓尖峰使得能在電動(dòng)機(jī)處于相 對(duì)較低的導(dǎo)通角時(shí)，即，在電動(dòng)機(jī)甚至開始旋轉(zhuǎn)之前，切換到前沿模 式。
僅將描述用于提供所討論的自動(dòng)檢測(cè)所連接的電感負(fù)栽的額外 功能的相關(guān)電路部分。關(guān)于產(chǎn)生適于實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器工作的反向或正向相 位控制模式所必要的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的電路被省略，因?yàn)樗梢允侨缃?通用的調(diào)節(jié)器中的標(biāo)準(zhǔn)電路，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知 的。
假設(shè)這樣的控制電路初始地工作于反向相位，或后沿控制模式， 但是能夠在需要時(shí)被觸發(fā)到正向相位控制。
參考圖2，示出了連接到負(fù)載30并且控制施加到負(fù)載30的功率的 通用調(diào)節(jié)器l。在通用調(diào)節(jié)器l內(nèi)，是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的負(fù)載類 型檢測(cè)器2，其在每次激活通用調(diào)節(jié)器1時(shí)檢測(cè)負(fù)載30的類型。
在本發(fā)明的一個(gè)具體形式中，由電感負(fù)載檢測(cè)器3提供負(fù)載類型 檢測(cè)器2，如圖3中所示。在此方面中，通用調(diào)節(jié)器l還具有模式控制 電路4，用于改變通用調(diào)節(jié)器l的工作模式。在此方面中，通用調(diào)節(jié)器 1以后沿模式開始工作，并且在電感負(fù)載檢測(cè)器3檢測(cè)到電感負(fù)載時(shí) (然后生成一個(gè)信號(hào)給模式控制電路4)，模式控制電路4將通用調(diào)節(jié) 器l的工作模式從后沿變?yōu)榍把?，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的。
參考圖4，示出了電感負(fù)載檢測(cè)器3的一種具體形式的框圖。所示 的有振蕩檢測(cè)器IO，其接收跨負(fù)栽30的負(fù)載電壓的測(cè)量結(jié)果作為輸 入。如果負(fù)載30是電感負(fù)載，則使用后沿調(diào)節(jié)將導(dǎo)致跨負(fù)載感應(yīng)出電 壓振蕩信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到這個(gè)電壓振蕩信號(hào)時(shí)，振蕩檢測(cè)器10將產(chǎn)生一 個(gè)信號(hào)指示電感負(fù)載的存在。
當(dāng)使用在通用調(diào)節(jié)器中時(shí)，此信號(hào)可以應(yīng)用于已知電路(未示出) 以將通用調(diào)節(jié)器的工作模式從后沿變?yōu)榍把兀绫绢I(lǐng)域技術(shù)人員將理 解的。
事實(shí)上，如果在需要檢測(cè)振蕩或檢測(cè)負(fù)載類型的另一種設(shè)備中使 用振蕩電路，則可以按該設(shè)備的需要使用此信號(hào)。例如，如果該設(shè)備 是非通用的調(diào)節(jié)器并且僅可以在后沿模式下工作，則此信號(hào)可以用作 停止或其它告警信號(hào)以防止對(duì)該設(shè)備和周圍設(shè)備的破壞。
在此具體實(shí)施例中，經(jīng)鎖存器20提供指示信號(hào)給模式控制電路。
為了幫助理解以上討論和以下將要討論的配置的功能，現(xiàn)在參考 圖5、 6A和6B,它們示出在該配置中各個(gè)點(diǎn)的信號(hào)波形。
圖5示出當(dāng)連接到電阻負(fù)載30時(shí)，后沿模式中在以低導(dǎo)通角啟動(dòng) 時(shí)跨調(diào)節(jié)器的電壓。如所示，在每個(gè)半周期導(dǎo)通時(shí)段結(jié)束處，調(diào)節(jié)器 電壓從接近零伏上升到瞬時(shí)線電壓。
圖6A現(xiàn)在示出當(dāng)調(diào)節(jié)器1連接到電感負(fù)載時(shí)，后沿模式中在以低 導(dǎo)通角啟動(dòng)時(shí)跨調(diào)節(jié)器的電壓。在此情況下，在半周期導(dǎo)通時(shí)段結(jié)束 處，調(diào)節(jié)器電壓從接近零伏上升到短暫地超過瞬時(shí)線電壓。
圖6B示出圖6A的放大波形，示出當(dāng)連接到電感負(fù)載時(shí)，在以低 導(dǎo)通角啟動(dòng)時(shí)跨調(diào)節(jié)器l的電壓。以顯著大于線電壓頻率的頻率發(fā)生電壓振動(dòng)或振蕩，如以下將要
進(jìn)一步討論的，振蕩幅度為Vpk。
現(xiàn)在看圖7，示出了振蕩檢測(cè)器10的主要元件。在振蕩檢測(cè)器IO 的輸入端是用于提取如上參考圖6B所述的高頻分量的濾波器11。此信 號(hào)分量一般是來自施加到負(fù)栽的千線ac電壓(典型地為50Hz - 60Hz， 取決于國家和應(yīng)用)的大約lkHz振蕩信號(hào)。
此提取出的信號(hào)然后施加到峰值檢測(cè)器12,其檢測(cè)振蕩信號(hào)中的 峰。這些峰的檢測(cè)結(jié)果然后產(chǎn)生輸入到比較器13的信號(hào)。參考電壓也 施加到比較器13的第二輸入端。當(dāng)來自峰值檢測(cè)器12的輸出信號(hào)的電 平超過參考電壓時(shí)，比較器13將產(chǎn)生指示存在振蕩的信號(hào)，該信號(hào)反 過來指示負(fù)載30是電感負(fù)載。
圖8示出從圖7中所示的濾波器11輸出的波形，濾波器ll是高通濾 波器，其過濾掉線電壓頻率分量，因此僅幅度為Vpk的振蕩波形分量 出現(xiàn)在峰值檢測(cè)器12的輸入端。
峰值檢測(cè)器12的有效響應(yīng)時(shí)間等于若干個(gè)線電壓周期，因此僅在 相應(yīng)數(shù)量的連續(xù)振蕩波形現(xiàn)象發(fā)生之后才得到峰輸出電壓。
當(dāng)峰值檢測(cè)器輸出的幅度超過相關(guān)參考電壓時(shí)，隨后的比較器激 活鎖存電路以改變調(diào)節(jié)器工作模式為前沿模式。圖8示出峰值檢測(cè)器 的上升到值Vpk的輸出波形。圖8也以虛線示出參考電壓Vref的值。
當(dāng)調(diào)節(jié)器工作模式變?yōu)榍把啬Ｊ綍r(shí)，峰值檢測(cè)器的輸出因?yàn)樗p
時(shí)間常數(shù)相對(duì)較慢而緩慢降到零。
將理解，當(dāng)此配置用于通用調(diào)節(jié)電路時(shí)，此輸出可以用于觸發(fā)已 知模式的控制電路，以將通用調(diào)節(jié)電路的工作模式從后沿變?yōu)榍把兀?如上所述。
圖9示出圖4外加一個(gè)尖峰檢測(cè)器40。尖峰檢測(cè)器40可以用于與振 蕩檢測(cè)器10結(jié)合，以進(jìn)一步提高本發(fā)明配置的性能。
現(xiàn)在將參考圖IO具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電路和工作。 本發(fā)明的電路可以分為若干功能模塊，如下所述 功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路
在典型的反相控制調(diào)節(jié)器中的負(fù)載導(dǎo)通元件包括一對(duì)例如
MOSFET器件的晶體管。需要適當(dāng)?shù)拈T輸入驅(qū)動(dòng)電路以提供對(duì)開關(guān)轉(zhuǎn) 換時(shí)間的控制，以作為限制EMI (電磁接口 )輻射電平的手段(在工 業(yè)中應(yīng)用嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)以限制來自例如調(diào)節(jié)器的設(shè)備的EMI電平)。
如圖10中所示的晶體管Q9和Q10以串行背靠背的方式串聯(lián)，以形 成用于控制所連接的負(fù)載的ac開關(guān)。在此實(shí)施例中，晶體管Q9和Q10
晶體管)。電阻R23和R24幫助防止并聯(lián)的MOSFET中發(fā)生的寄生振 蕩。
對(duì)電阻R16施加驅(qū)動(dòng)電壓導(dǎo)致晶體管Q6的導(dǎo)通，同時(shí)使得晶體管 Q8截止并且晶體管Q7也導(dǎo)通，因此導(dǎo)致激活負(fù)載控制ac開關(guān)。
選擇電阻R18、 R19和R20的值以確保Q7的導(dǎo)通狀態(tài)與Q6相同， 而Q8呈相反的導(dǎo)通狀態(tài)。Q7提供電平移動(dòng)功能，而Q8提供反相功能。
電阻R21限制經(jīng)Q7到ac開關(guān)門輸入的開啟電流，這對(duì)實(shí)現(xiàn)受控的 前沿開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間是必要的，尤其是當(dāng)調(diào)節(jié)器工作處于正向相位或前 沿控制模式時(shí)。
電阻R22限制來自ac開關(guān)門輸入并流經(jīng)Q8的關(guān)斷電流，對(duì)實(shí)現(xiàn)受 控的后沿開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間是必要的，尤其是當(dāng)調(diào)節(jié)器工作處于反向相位 控制模式時(shí)。
使用偏置電阻R13、 R14和R15以及阻塞二極管D6，將電平移動(dòng) 晶體管Q5配置成導(dǎo)通狀態(tài)與Q6相反。此晶體管提供反相的拉高驅(qū)動(dòng) 以用于振蕩檢測(cè)器電路的瞬時(shí)建立，振蕩檢測(cè)器電路將在以下具體描 述。
振蕩檢測(cè)器電路
電容C1部分地決定了每次干線半周期調(diào)節(jié)器關(guān)斷轉(zhuǎn)換時(shí)振蕩信 號(hào)的幅度和頻率。二極管D1和D2，和與Q9和Q10相關(guān)的固有反相二 極管一起，形成二極管橋以提供調(diào)節(jié)器電壓波形的全波整流。每次干 線半周期關(guān)斷轉(zhuǎn)換時(shí)，在橋的dc側(cè)出現(xiàn)開始是上升的、接著是以瞬時(shí) 干線電壓為中心的振蕩電壓分量的電壓。
在上升的調(diào)節(jié)器電壓轉(zhuǎn)換時(shí)，輸入耦合電容C3變?yōu)榻?jīng)串聯(lián)元件 電阻R9、 二極管D4和15V dc母線充電到等于峰振蕩電壓的電平。
在第一振蕩周期期間，二極管D4變成反向偏置的而D5是正向偏 置的，之后電壓下降。這使得局部電荷存儲(chǔ)從C3經(jīng)電阻R9、 R26和二 極管D5轉(zhuǎn)移到檢測(cè)器輸出電容C4——其因此引發(fā)相對(duì)于15V母線的 負(fù)電壓。
傳遞到檢測(cè)器輸出電容C4的電荷隨每個(gè)干線半周期振蕩現(xiàn)象而 積累，電容電壓相應(yīng)增加。
濾波器輸入電阻R26提供高頻"噪聲"抑制功能。電阻R27代表在 二極管橋電路的dc側(cè)，對(duì)于確保橋輸出電壓可以以與調(diào)節(jié)器終端電壓 相似的速度下降所必要的負(fù)荷?？梢杂?5V母線的電流源元件提供這 種負(fù)荷元件。
檢測(cè)器放電電阻R10具有足夠的阻值，使得檢測(cè)器輸出電容C4 的放電速度與充電脈沖重復(fù)速度相比相對(duì)較慢。
二極管D5在上升調(diào)節(jié)器電壓轉(zhuǎn)換期間防止檢測(cè)器輸出電容C4放 電。這對(duì)于"檢測(cè)，，功能來說是必要的。
電阻R25與輸入耦合電容C3—起提供高通濾波功能，以防止干線 瞬時(shí)電壓的變化的相對(duì)較慢的下降速度作用于檢測(cè)器輸出電壓。這提 供圖7中框11的功能。
比較器電路13 (參見圖7)包括偏置電流電阻R8、參考齊納二極 管Z2和晶體管Q3。 Q3的發(fā)射極形成比較器的輸入，而集電極形成輸 出。
鎖存電路20包括晶體管Q1和Q2以及偏置電流電阻R4、 R5、 R6 和R7。 Ql的基極形成從比較器13的輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的鎖存輸入，而集 電極形成輸出。
檢測(cè)器禁止(disable)晶體管Q4，通常通過基極電流源電阻Rll 被偏置為導(dǎo)通。在這種情況下，檢測(cè)器輸出電容C4的電荷源被分流， 因此禁止振蕩檢測(cè)器。晶體管Q5與電容C5和電阻R11—起用于在每次 干線半周期關(guān)斷轉(zhuǎn)換時(shí)暫時(shí)移除對(duì)Q4的偏置源，因此允許(enable)
振蕩檢測(cè)器工作。這使得檢測(cè)器對(duì)如前所述的周圍電噪聲的易感性最 小化。
當(dāng)Q7不處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由電阻R13、 R14和R15偏置Q5。在Q7 導(dǎo)通狀態(tài)中，二極管D6用于去除Q5的基極電流源。 過電壓檢測(cè)電路
如上所述，可以實(shí)現(xiàn)以增強(qiáng)電路功能的其它功能是使用過電壓或
電壓尖峰檢測(cè)電路。
當(dāng)連接到例如基于鐵芯變壓器的氖燈的高電感負(fù)載時(shí)，反向相位
控制模式下的調(diào)節(jié)器的工作將導(dǎo)致每次干線半周期調(diào)節(jié)器關(guān)斷轉(zhuǎn)換 時(shí)跨調(diào)節(jié)器兩端出現(xiàn)過大的電壓尖峰。
在存在任何可感知級(jí)別的電流時(shí)關(guān)斷開關(guān)導(dǎo)致跨負(fù)栽電壓的突
然上升。如公知的關(guān)系式所描述的
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其中V是跨電感負(fù)栽出現(xiàn)的電壓； L是負(fù)載的電感數(shù)值；以及 dl/dt是通過負(fù)載的電流I隨時(shí)間t的變化速率 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的。
可見，通過負(fù)栽的電流I的變化速率越大，出現(xiàn)的電壓尖峰越大。 因此，關(guān)斷開關(guān)時(shí)的電流越大(導(dǎo)致電流在很短的時(shí)間內(nèi)下降到零)， 電流的變化速率越大并且因此所感應(yīng)的電壓尖峰越大。
過電壓檢測(cè)電路配置首先用于安全地限制尖峰電壓幅度，然后是 在多個(gè)連續(xù)的干線電壓半周期(例如3-6個(gè)半周期)檢測(cè)出尖峰之后 激活鎖存電路。
一旦被觸發(fā)，鎖存器輸出狀態(tài)用于通知調(diào)節(jié)器控制電路機(jī)制，調(diào) 節(jié)器操作應(yīng)改變?yōu)檎蛳辔换蚯把乜刂颇Ｊ健?br> 再參考圖IO， 二極管D1和D2，和與Q9和Q10相關(guān)的固有反向二 極管一起，形成二極管橋以提供如上所述相對(duì)于振蕩檢測(cè)器的調(diào)節(jié)器 電壓波形的全波整流。變阻器MV1和齊納二極管Z1的串聯(lián)電路提供必 要的調(diào)節(jié)器終端電壓尖峰箝位功能。
在箝位現(xiàn)象期間，引起跨電阻R1的電壓，并且檢測(cè)器輸出電容 C2能夠通過電阻R2和二極管D3充電。阻塞二極管D3防止在電壓尖峰 現(xiàn)象之間相對(duì)長的時(shí)間間隔內(nèi)C2通過R2和R1放電。
濾波器輸入電阻R2提供高頻"噪聲"抑制功能。輸出電阻R3與現(xiàn) 有鎖存電路輸入電阻R5和晶體管Q2—起用于形成基本的比較器功 能，以確定所需的檢測(cè)器輸出電壓電平，從而觸發(fā)鎖存器。
將意識(shí)到，參考具體實(shí)施例描述了上述內(nèi)容，但是可以在本發(fā)明 的范圍內(nèi)作出許多變更和修改。
具體地，該電路可用作在任何適當(dāng)應(yīng)用中使用的電壓振蕩檢測(cè) 器。此外，雖然在通用調(diào)節(jié)器的背景下描述了本發(fā)明，以使其自動(dòng)檢 測(cè)連接到調(diào)節(jié)器的負(fù)栽類型，但是可以理解該電路可以應(yīng)用于常規(guī)的 通用調(diào)節(jié)器，它將在第一次連接到負(fù)載時(shí)確定其工作模式，并且在存 儲(chǔ)器中保存該工作信息以備其在該模式下的后續(xù)使用。
或者，所描述的一個(gè)或多個(gè)電路甚至能夠用在非通用的調(diào)節(jié)器 中，作為安全告警關(guān)斷意外連接到電感負(fù)載的后沿調(diào)節(jié)器。
還將理解，在整個(gè)說明書中，除了上下文需要，否則詞語"包括，， 應(yīng)理解包括為所指出整體或整體的組，而不排除任何其它整體或整體 的組。
在本說明書中對(duì)任何現(xiàn)有技術(shù)的參考不是，并且不應(yīng)該被視為承 認(rèn)這種現(xiàn)有技術(shù)形成公知常識(shí)的一部分，或任何形式的這種暗示。
權(quán)利要求
1.一種用于控制施加到負(fù)載的功率的通用調(diào)節(jié)器，所述通用調(diào)節(jié)器包括負(fù)載類型檢測(cè)器，該負(fù)載類型檢測(cè)器在使用中在每次激活通用調(diào)節(jié)器時(shí)檢測(cè)負(fù)載類型。
2. 如權(quán)利要求l的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述通用調(diào)節(jié)器適于在激 活時(shí)工作在后沿模式，并且所述負(fù)栽類型檢測(cè)器包括電感負(fù)載檢測(cè) 器，用于檢測(cè)電感負(fù)載的存在，并且所述通用調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括模式 控制電路，用于如果電感負(fù)載檢測(cè)器檢測(cè)到電感負(fù)載，則將通用調(diào)節(jié) 器的工作模式改變?yōu)榍把啬Ｊ健?br> 3. 如權(quán)利要求2的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器包括 電壓振蕩檢測(cè)器，用于檢測(cè)跨負(fù)載的電壓振蕩信號(hào)；以及 信號(hào)發(fā)生器，用于當(dāng)電壓振蕩檢測(cè)器檢測(cè)到所迷電壓振蕩信號(hào)時(shí)，生成指示電感負(fù)載存在的信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求3的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述電壓振蕩檢測(cè)器包括 峰值檢測(cè)器，用于檢測(cè)電壓振蕩信號(hào)的峰值和生成對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)出的 峰值的dc信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求4的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器進(jìn)一 步包括dc累加器，用于隨時(shí)間累加dc信號(hào)以提供累加的dc信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求5的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器進(jìn)一 步包括比較器，用于比較累加的dc信號(hào)和參考電壓，并且當(dāng)累加的dc 信號(hào)超過參考電壓時(shí)產(chǎn)生輸出。
7. 如權(quán)利要求6的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述電感負(fù)載檢測(cè)器進(jìn)一 步包括電感負(fù)載指示器，用于當(dāng)比較器的輸出指示累加的dc信號(hào)超過 參考電壓時(shí)產(chǎn)生指示電感負(fù)栽的存在的信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7的通用調(diào)節(jié)器，其中，所述電感負(fù)栽檢測(cè)器進(jìn)一 步包括電壓尖峰檢測(cè)器，用于檢測(cè)跨負(fù)載的電壓尖峰的存在，并且生 成指示電壓尖峰存在的信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求3的通用調(diào)節(jié)器，其中，在檢測(cè)到電壓振蕩信號(hào)時(shí)， 模式控制電路在使用中將調(diào)節(jié)器電路的工作模式從后沿變?yōu)榍把毓?作。
10. 如權(quán)利要求8的通用調(diào)節(jié)器，其中，在檢測(cè)到電壓尖峰時(shí)， 模式改變電路在使用中將調(diào)節(jié)器電路的工作模式從后沿變?yōu)榍把毓?作。
11. 一種操作通用調(diào)節(jié)器的方法，該通用調(diào)節(jié)器用于控制施加到 負(fù)載的功率，所述方法包括使所述通用調(diào)節(jié)器在每次激活通用調(diào)節(jié)器 電路時(shí)檢測(cè)它所連接的負(fù)載的類型。
12. 如權(quán)利要求ll的方法，進(jìn)一步包括使所述通用調(diào)節(jié)器在激活 時(shí)工作在后沿模式，并且如果檢測(cè)到電感負(fù)載則改變?yōu)榍把啬Ｊ健?br> 13. 如權(quán)利要求12的方法，其中，所述檢測(cè)電感負(fù)栽存在的步驟包括檢測(cè)跨負(fù)載的電壓振蕩信號(hào)；以及在檢測(cè)到所述電壓振蕩信號(hào)時(shí)，生成表示電感負(fù)載存在的信號(hào)。
14. 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括檢測(cè)電壓振蕩信號(hào)的峰值 并且生成對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)出的峰值的dc信號(hào)。
15. 如權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括僅在施加到負(fù)栽的電壓信號(hào)的每個(gè)半周期的一個(gè)短時(shí)段期間檢測(cè)電壓振蕩信號(hào)的峰值，以最小 化電噪聲的影響。
16. 如權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括隨時(shí)間累加dc信號(hào)以提供 累加的dc信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括比較累加的dc信號(hào)和參考 電壓，并且當(dāng)累加的dc信號(hào)超過參考電壓時(shí)產(chǎn)生輸出。
18. 如權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)累加的dc信號(hào)超過參考 電壓時(shí)產(chǎn)生指示電感負(fù)載存在的信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括檢測(cè)跨負(fù)載的電壓尖峰的 存在，并且生成指示電壓尖峰存在的信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括在檢測(cè)到電壓振蕩信號(hào)時(shí) 將調(diào)節(jié)器電路的工作模式從后沿改變到前沿工作。
21.如權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括在檢測(cè)到電壓尖峰時(shí)將調(diào) 節(jié)器電路的工作模式從后沿改變?yōu)榍把毓ぷ鳌?br> 全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種通用調(diào)節(jié)器，每次激活該通用調(diào)節(jié)器時(shí)，其檢測(cè)它所連接的負(fù)載類型。因此不需要為將來的使用而存儲(chǔ)關(guān)于連接到通用調(diào)節(jié)器的負(fù)載類型的信息。在一種形式中，通用調(diào)節(jié)器以后沿模式開始每次工作，并且在檢測(cè)到電感負(fù)載時(shí)切換到前沿模式。
文檔編號(hào)H05B39/04GK101371622SQ200680051442
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者J·R·溫德森 申請(qǐng)人:澳大利亞奇勝有限公司