切換式調暗鎮流器的製作方法
2023-06-09 18:23:01 1
專利名稱：切換式調暗鎮流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於使燈泡通電的開關裝置，它包含—被連接到電壓饋送源電極的輸入端子，—用於由電壓饋送源所提供的電源電壓產生頻率f的高頻燈泡電流的直流—交流(DC-AC)轉換器，該DC-AC轉換器含有—包括第一和第二個開關元件的串聯電路分支，元件有關的末端被耦合到輸入端子，—包括用於使第一和第二個開關元件交替變得導電和不導電的微處理器的控制電路，該控制電路配置有調暗電路，它具有—用於調節使第一個開關元件在其間導電的第一個時間間隔及用於調節使第二個開關元件在其間導電的第二個時間間隔的定時器。
本發明還涉及供這種開關裝置用的控制電路。
在開頭段落中所提到類型的開關裝置可從WO 99/0 1013了解到。因為控制電路包含微處理器，開關裝置的許多不同功能能在控制電路中被實現，儘管那樣，它能被裝置得比較小。例如，已知的開關裝置能通過影響開關元件的導電時間使燈泡的光通量被調節到期望值。為了實現這點，通過微處理器利用軟體可使數字被設置在定時器中，該數字的值是開關元件所期望的導電時間的量度或開關元件在其間都不導電的時間間隔的所期望長度的量度。接著，定時器的存數通過微處理器在與定時器中所設置的數字相等數目的步驟中被減低到零。當定時器中數字的值已被軟體減低到零時，開關元件中的一個被致使導電或不導電。這種藉助開關裝置使所通電的燈泡調暗的方法的缺點在於通過定時器所調節時間間隔的解析度由微處理器執行從軟體中發出的命令所需要的時間決定。除非使用非常昂貴的微處理器，這實際上意味解析度相當差。從而，能藉助控制電路被調節的燈泡的光通量的級別數比較小。已知的開關裝置的另外的缺點在於，在穩定運行期間，微處理器幾乎持續地決定開關元件的導電時間和/或其間兩個開關元件不導電的時間間隔。作為這個另外的缺點的結果，保留以執行其他功能，例如控制功能等，的容量是非常有限的。
本發明目的是提供開關裝置，藉助它使用該開關裝置通電的燈泡的光通量能被調節在相當大數量的數值，但另一方面，除了控制開關元件的導電時間外，微處理器在穩定運行期間還能實現大量的其他功能。
為了實現這點，在開頭段落中所提到類型的開關裝置的特徵按照本發明在於定時器的輸入端被連接到用於產生頻率高於微處理器時鐘頻率的信號的信號發生器，以及在於定時器被配置用於使定時器以2*f頻率復位的復位電路，並且在於調暗電路另外包含—第一個比較器，其第一個輸入端被耦合到定時器的輸出端，而第二個輸入端被耦合到用於產生作為第一個時間間隔期望值量度信號的第一個參考電路的輸出端，並且該比較器的輸出端被耦合到第一個開關元件的控制電極，—第二個比較器，其第一個輸入端被耦合到定時器的輸出端，而第二個輸入端被耦合到用於產生作為第二個時間間隔期望值量度的信號的第二個參考電路的輸出端，並且該比較器的輸出端被耦合到第二個開關元件的控制電極。
在按照本發明的開關裝置中，定時器的存數隨信號發生器的頻率被改變。這個頻率不依賴於微處理器的時鐘頻率並且能被選定以致比該時鐘頻率高得多。來自信號發生器信號的這個比較高頻率導致藉助定時器確定的時間間隔的比較高的解析度。作為這個高解析度的結果，燈泡的光通量能被設置到相當大量的數值。
在按照本發明的開關裝置的實例中，第一個參考電路的輸入端和第二個參考電路的輸入端被耦合到微處理器。在這個實例中，第一和第二個參考電路的輸出信號，並從而第一和第二個開關元件的導電時間能通過微處理器被調節。
滿意的結果還在按照本發明的開關裝置的實例中被獲得，在那裡定時器的輸入端被耦合到復位電路的輸出端，而復位電路的輸入端被耦合到微處理器。在這種實例中，復位電路使定時器以頻率f復位，該頻率能通過微處理器被設置。
為了阻止兩個開關元件變得同時導電，按照本發明的開關裝置的控制電路最好被配置有耦合電路部件，它被用於—在具有持續時間1/(2*f)的第三個時間間隔期間，維持在第一個比較器的輸出端與第一個開關元件的控制電極之間的電連接，並用於中斷在第二個比較器的輸出端與第二個開關元件的控制電極之間的電連接，以及用於—在具有持續時間1/(2*f)的第四個時間間隔期間，維持在第二個比較器的輸出端與第二個開關元件的控制電極之間的電連接，並用於中斷在第一個比較器的輸出端與第一個開關元件的控制電極之間的電連接。該第一個時間間隔構成第三個時間間隔的部分而該第二個時間間隔構成第四個時間間隔的部分。在第三個時間間隔中，第一個開關元件在等於第一個時間間隔的時間間隔期間是導電的。在第三個時間間隔的剩餘部分期間，第一個開關元件是不導電的。第二個開關元件在整個第三個時間間隔期間是不導電的。從而，在第四個時間間隔中，第二個開關元件在等於第二個時間間隔的時間間隔期間是導電的。在第四個時間間隔的剩餘部分期間，第二個開關元件是不導電的。第一個開關元件在整個第四個時間間隔期間是不導電的。在這種耦合電路部件的有益的實施例中，耦合電路部件含有—雙穩態多諧振蕩器，其輸入端被耦合到定時器的輸出端，—第一個「與」門，其第一個輸入端被耦合到雙穩態多諧振蕩器的第一個輸出端，其第二個輸入端被耦合到第一個比較器的輸出端，而其輸出端被耦合到第一個開關元件的控制電極，以及—第二個「與」門，其第一個輸入端被耦合到雙穩態多諧振蕩器的第二個輸出端，其第二個輸入端被耦合到第二個比較器的輸出端，而其輸出端被耦合到第二個開關元件的控制電極。
照這樣，耦合電路部件按比較簡單並且可靠的方式被構成。
最好，按照本發明的開關裝置的微處理器、定時器、第一個參考電路、第二個參考電路及控制電路的耦合電路部件被綜合在集成電路(IC)中。結果，控制電路，並因而按照本發明的開關裝置能被配備得比較緊湊。
本發明的這些及其他方面將參照在下文中所描述的實施例變明白並被闡明。
在附圖中
圖1示出按照本發明的開關裝置的實例，燈泡La被與它相連接，以及圖2是被示出圖1中實例的控制電路的更詳細的視圖。
在圖1中，K5和K6是被連接到AC電壓源，例如幹線電壓源的電極的端子。端子K5和K6各自被連接到用於使由AC電壓源提供的AC電壓整流器裝置GM的輸入端子。整流器裝置GM的第一個輸出端子通過線圈L2和開關元件S3的串聯電路被連接到整流器裝置GM的第二個輸出端子。開關元件S3被二極體D1和電容器C1的串聯電路分路。開關元件S3的控制電極被連接到電路部件SC2的輸出端。電路部件SC2的輸入端被連接到二極體D1和電容器C1的連接點。電路部件SC2是用於使開關元件S3導電和不導電的電路部件。線圈L2、二極體D1、開關元件S3、電路部件SC2及電容器C1共同構成直流—直流(DC-DC)轉換器。這個DC-DC轉換器在開關裝置運行期間由被整流的AC電壓產生基本上恆定的DC電壓。這個基本恆定的DC電壓出現於電容器C1兩端。這種DC-DC轉換器的運行和大小在照明電子學技術領域中是已知的。AC電壓源、整流器裝置GM和DC-DC轉換器共同構成電壓饋送源。電壓饋送源提供由跨越電容器C1呈現基本恆定的DC電壓形成的電源電壓。電容器C1被開關元件S1和S2的串聯電路分路。在這個實例中，這個串聯電路的各個末端分別構成輸入端子K1和K2，它們被連接到電壓饋送源。開關元件S1和S2的控制電極被連接到電路部件SC1的相應的輸出端，該部件在這個實例中構成用於使第一和第二個開關元件交替導電和不導電的控制電路。電路部件SC1和開關元件S1及S2共同形成用於由電源電壓產生頻率f的高頻燈泡電流的DC-AC轉換器。開關元件S2被線圈L1、燈泡端子K3、放電燈泡La、燈泡端子K4和電容器C2的串聯電路分路。燈泡端子K3和K4是由開關裝置調節燈泡通電的端子。燈泡端子K3和K4藉助電容器C3互連。線圈L1、燈泡端子K3及K4、燈泡La和電容器C2及C3共同構成DC-AC轉換器的負載分支。
在圖1中所示實例的運行如下。
如果端子K5和K6被連接到AC電壓源，整流器裝置GM使由AC電壓源提供的AC電壓整流，而電路部件SC2使開關元件S3交替地變得導電和不導電。以此方式，DC-DC轉換器由被整流的AC電壓生成基本上恆定的DC電壓，該DC電壓存在於電容器C1兩端。電路部件SC1使開關元件S1和S2以頻率f交替地變得導電和不導電。從而，頻率f的基本上方波的電壓被施加在負載分支的兩端。這個基本上方波的電壓造成頻率f的高頻電流在負載分支中流動，以便頻率f的高頻電流也流過燈泡La。控制電路配置有用於調節燈泡La光通量的調暗電路。通過設置在其間第一個開關元件S1是導電的第一個時間間隔以及設置在其間第二個開關元件S2是導電的第二個時間間隔，光通量被調節。在其中第一個和第二個時間間隔被設置的方法將參考圖2被闡明。
在圖2中，μP是構成控制電路部件的微處理器。微處理器μP的第一個輸出端被連接到電路部件Ref 1的輸入端。微處理器μP的第二個輸出端被連接到電路部件Ref 2的輸入端。電路部件Ref 1構成用於生成作為第一個時間間隔期望值量度信號的第一個參考電路。電路部件Ref 2構成用於生成作為第二個時間間隔期望值量度信號的第二個參考電路。電路部件Ref 1的輸出端被連接到比較器COMP 1的第一個輸入端。比較器COMP 1的第二個輸入端被連接到定時器T的第一個輸出端。比較器COMP 1的輸出端被連接到「與」門AND 1的第一個輸入端。「與」門AND 1的輸出端被連接到開關元件S1的控制電極。電路部件Ref 2的輸出端被連接到比較器COMP 2的第一個輸入端。比較器COMP 2的第二個輸入端被連接到定時器T的第一個輸出端。比較器COMP 2的輸出端被連接到「與」門AND 2的第一個輸入端。「與」門AND 2的輸出端被連接到開關元件S2的控制電極。定時器T的第一個輸入端被連接到用於生成具有比微處理器μP的時鐘頻率更高頻率的信號的信號發生器OSC的輸出端。雙穩態多諧振蕩器K的輸入端被連接到定時器T的第二個輸出端。定時器T的第二個輸出端也被連接到用於使定時器T以頻率2*f復位的復位電路R的第一個輸入端。復位電路R的第二個輸入端被連接到微處理器μP的第三個輸出端供用微處理器μP調節頻率f用。為了這個目的，復位電路R的輸出端被連接到定時器T的第二個輸入端。雙穩態多諧振蕩器K的第一個輸出端被連接到「與」門AND 1的第二個輸入端。雙穩態多諧振蕩器K第二個輸出端被連接到「與」門AND 2的第二個輸入端。在這個實例中，雙穩態多諧振蕩器K和第一及第二個「與」門共同構成用於交替地維持和中斷，在(？)頻率f處，在比較器COMP 1與COMP2的輸出端之間以及第一個開關元件S1與第二個開關元件S2之間分別電連接的耦合電路部件。
在圖2中所示控制電路的運行如下。
在開關裝置運行期間，信號發生器OSC生成具有比較高頻率的周期性信號，在復位期間，復位電路R使定時器的存數等於對應於頻率2*f的預定值。從這個時刻起，定時器中數字的值在任何時刻都等於在1/(2*f)的時間間隔期間預定值減去在最後定時器復位以後周期信號的周期數。參考電路Ref 1生成作為第一個時間間隔期望值量度的信號。只要定時器的存數高於由參考電路Ref 1生成的信號，比較器COMP 1的輸出就是高的。定時器的存數一旦變成等於由參考電路Ref1生成的信號，比較器COMP 1的輸出就從高變到低。定時器的存數進一步減小並且比較器COMP 1的輸出保持低值直到時間間隔1/(2*f)在最後定時器復位以後已耗盡。在定時器的存數為零並且時間間隔1/(2*f)自最後的定時器復位已耗盡的時刻，復位電路R使定時器復位，這意味著定時器的存數被成為等於預定的數值。在使定時器復位之後，定時器的存數再次下降，而比較器COMP 1的輸出再次是高的。同樣地，比較器COMP 2的輸出在每個1/(2*f)時間間隔期間起初是高的，直到定時器的存數等於由參考電路Ref 2生成的信號。此後，比較器COMP 2的輸出從高變到低。在定時器每次復位時，脈衝被產生在定時器的第二個輸出端並因而產生在雙穩態多諧振蕩器K的輸入上。如果雙穩態多諧振蕩器K的第一個輸出是高的，然後第二個輸出是低的。在脈衝加在雙穩態多諧振蕩器K的輸入上以後，第一個輸出由高變到低而第二個輸出由低變到高。後繼的脈衝致使第一個輸出由低變到高，而第二個輸出由高變到低。結果，在1/(2*f)的相繼時間間隔期間，第一個開關元件S1和第二個開關元件S2交替地分別在其中比較器COMP 1的輸出是高的時間間隔和在其中比較器COMP 2的輸出是高的時間間隔期間被變得導電。通過微處理器μP，由第一個參考電路生成的信號的數值和/或由第二個參考電路生成的信號的數值能被調節。這些數值可被選擇是相等的或不同的。如果這些數值被選擇是不同的，則有可能調節燈泡的光通量在許多不同的級別。頻率2*f的數值也能通過微處理器μP藉助調節預定值到定時器的存數在每次復位時變得相等而被調節。除了調節參考信號和頻率2*f的數值以外，微處理器μP在生成控制信號方面未起作用。因而，微處理器基本上完全適用於實現開關裝置的其他功能。當由信號發生器OSC生成的信號的頻率比較高時，藉助控制電路開關元件組的導電時間解析度也比較高，以使燈泡的光通量能在許多不同的數值處被調節。
權利要求
1.用於使燈泡通電的開關裝置，它包含—被連接到電壓饋送源電極的輸入端子，—用於由電壓饋送源提供的電源電壓產生頻率f的高頻燈泡電流的DC-AC轉換器，該DC-AC轉換器含有—包括第一和第二個開關元件的串聯電路的分支，元件有關的末端被連接到輸入端子，—包括用於使第一和第二個開關元件交替變得導電和不導電的微處理器的控制電路，該控制電路配置有用於調節使第一個開關元件在其間導電的第一個時間間隔以及用於調節使第二個開關元件在其間導電的第二個時間間隔的定時器的調暗電路，其特徵在於定時器的輸入端被連接到用於生成其頻率高於微處理器時鐘頻率的信號的信號發生器，並在於定時器配置有用於以頻率2*f使定時器復位的復位電路，以及在於調暗電路另外包含—第一個比較器，其第一個輸入端被連接到定時器的輸出端，而第二個輸入端被連接到用於生成作為第一個時間間隔期望值量度的信號的第一個參考電路的輸出端，並且該比較器的輸出端被連接到第一個開關元件的控制電極，—第二個比較器，其第一個輸入端被連接到定時器的輸出端，而第二個輸入端被連接到用於生成作為第二個時間間隔期望值量度的信號的第二個參考電路的輸出端，並且該比較器的輸出端被連接到第二個開關元件的控制電極。
2.根據權利要求1的開關裝置，其中第一個參考電路的輸入端和第二個參考電路的輸入端都被耦合到微處理器。
3.根據權利要求1或2的開關裝置，其中定時器的輸入端被耦合到復位電路的輸出端，而復位電路的輸入端被耦合到微處理器。
4.根據權利要求1，2或3的開關裝置，其中控制電路包含耦合電路部件，它被用於—在具有持續時間1/2*f的第三個時間間隔期間維持在第一個比較器的輸出端與第一個開關元件的控制電極之間的電連接，並用於中斷在第二個比較器的輸出端與第二個開關元件的控制電極之間的電連接，以及用於—在具有持續時間1/2*f的第四個時間間隔期間維持在第二個比較器的輸出端與第二個開關元件的控制電極之間的電連接，並用於中斷在第一個比較器的輸出端與第一個開關元件之間的電連接。
5.根據權利要求4的開關裝置，其中耦合電路部件包含一雙穩態多諧振蕩器，其輸入端被耦合到定時器的輸出端，—第一個「與」門，其第一個輸入端被耦合到雙穩態多諧振蕩器的第一個輸出端，其第二個輸入端被耦合到第一個比較器的輸出端，並且其輸出端被耦合到第一個開關元件的控制電極，以及—第二個「與」門，其第一個輸入端被耦合到雙穩態多諧振蕩器的第二個輸出端，其第二個輸入端被耦合到第二個比較器的輸出端，並且其輸出端被耦合到第二個開關元件的控制電極。
6.供在根據前面的任何一個權利要求的開關裝置中使用的控制電路。
7.根據權利要求6的控制電路，其中微處理器、定時器、第一個參考電路、第二個參考電路及耦合電路部件都被集成在IC中。
全文摘要
在包含橋路及為控制橋路開關的控制電路的用於操縱燈泡的鎮流電路中,控制電路含有微處理器。用於控制開關的控制信號由獨立的電路產生,它包含信號發生器、定時器、兩個比較器及兩個參考信號發生器。微處理器僅被用於把參考信號設置到期望值從而使燈泡調暗。
文檔編號H05B41/282GK1366796SQ01800885
公開日2002年8月28日 申請日期2001年1月22日 優先權日2000年2月10日
發明者G·W·范德維恩, E·M·J·埃恩德凱克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司