有源阻尼电路的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年2月25日提交的并且题为“activedampingcircuit（有源阻尼电路）”的美国临时申请no.62/120，646的国际申请并且要求该美国临时申请的优先权，该美国临时申请的整体内容被通过引用合并于此。

本申请涉及具有律师签号no.2014p00679wo的、于同一天提交并且题为“activedampingcircuit（有源阻尼电路）”的pct申请，该pct申请的整体内容被通过引用合并于此。

本发明涉及电子器件，并且更具体地涉及有源阻尼电路。

背景技术：

传统的光源典型地是使用切相调光器来调光的，切相调光器例如包括或者基于用于交流电流的三极管（triac）。传统的基于triac的切相调光器在固态光源的情况下并不很好地起作用。为了起作用，固态光源典型地需要驱动器（还被称为电源）。这些典型地包括用以减小电磁干扰（emi）的组件，诸如电感器或电容器。这样的组件可能创建扰乱传统的基于triac的切相调光器的操作的谐振。切相调光器或基于triac的调光器在被触发之后要求有最小的保持电流。如果电流下降而低于该水平或者在一定时间内变成负值，则triac调光器将被关断并且将尝试重新启动。驱动器上的典型的输入emi滤波器的谐振性质以及线路电感可能容易地导致线路电流的反转，引起triac在触发之后不久就失去导通。这可能造成triac在每个半行周期期间重复地接通和关断，将闪烁引入到由驱动器操作的（多个）固态光源。

技术实现要素：

为了解决由于在用于固态光源的驱动器的情况下使用常规的triac或切相调光器而可能地引入的闪烁，典型地使用阻尼电路（还被称为阻尼器电路）。阻尼电路被插入在调光器和驱动器之间，或者被集成到驱动器的前端emi滤波器中。阻尼电路然后对至驱动器的输入电流进行阻尼作用，防止其变成负值。阻尼电路可以是无源的或有源的。无源阻尼电路典型地包括电阻器电容器（rc）电路或电阻器电容器二极管（rcd）电路，因为它们甚至在调光器的接通完成时接收电能，所以其产生更高的功率损耗。有源阻尼电路仅仅在调光器的接通的短时段期间在需要时进行操作。

特别是用于照明负载的常规的有源阻尼电路由于低的组件数量而可以提供低的成本，但是遭受各种其它缺陷。例如，这样的常规的阻尼电路经常地具有高的功率损耗，并且把控制逻辑与通过线路电压进行的mosfet的栅极-源极电压控制逻辑分离。这样的常规的阻尼电路由于在电路中存在地而还要求两个线路电压电阻器分压器。进一步地，常规的有源阻尼电路一般地将电阻器和电容器暂时地插入到主功率电路中并且与驱动器的emi滤波器的电感或线路电感组合以形成电阻器电感器电容器（rlc）电路。对电阻器的值进行适配可以对电路的lc部分的谐振进行阻尼作用。然而，当输入电压高时，谐振很可能更高，这意味着所选取的阻尼电阻器可能针对低输入电压而不是高输入电压工作。这对于在120伏或277伏的所谓的通用输入电压下操作的驱动器而言是特别真实的。

实施例提供了一种有源阻尼电路，其使用电流感测电阻器来即时地或接近于即时地检测相位边沿并调整开关（例如，mosfet）以限制峰值涌入电流并针对输入电流对振铃进行阻尼作用。这样的实施例包括：电流感测电阻器；具有驱动电路的阻尼器开关（例如，mosfet）；以及用以将电流感测电阻器连同驱动电路一起进行短路的低电压额定值开关（例如，mosfet）。这样的实施例能够在低的ac输入（例如，120v）和高的ac输入（例如，277v）这两者下操作。除了其它方面以外，这样的实施例还即使在与其它可能的实施例相比使用更多的组件时也将效率保持为高，并且还改进总的谐波失真，没有输入电流失真，并且改进效率。

在实施例中，提供了一种有源阻尼电路。所述有源阻尼电路包括：峰值电流限制器;漏极源极电压限制器;接通驱动器;电阻器分流电路;以及峰值电流传感器。

在相关的实施例中，峰值电流传感器可以包括：第一电阻器，包括第一引线和第二引线，其中第二引线可以连接到地;第一晶体管，包括栅极、源极和漏极，其中源极可以连接到地;第一二极管，包括连接到第一晶体管的栅极的第一引线和连接到第一电阻器的第一引线的第二引线;以及第一电容器，包括连接到第一晶体管的栅极的第一引线和连接到地的第二引线。在进一步相关的实施例中，峰值电流限制器可以包括：第二电阻器，包括连接到第一晶体管的栅极和第一二极管的第一引线的第一引线;第三电阻器，包括第一引线和第二引线，其中第二引线可以连接到地;第四电阻器，包括连接到第一电阻器的第一引线和第一二极管的第二引线的第一引线;以及第二晶体管，包括基极、集电极和发射极，其中基极可以连接到第三电阻器的第二引线，集电极可以连接到第二电阻器的第二引线，并且发射极可以连接到第四电阻器的第二引线。在进一步相关的实施例中，漏极源极电压电流限制器可以包括：第二二极管，包括第一引线和第二引线，其中第一引线可以连接到第一晶体管的漏极;以及第五电阻器，包括第一引线和第二引线，其中第一引线可以连接到第一二极管的第一引线、第二电阻器的第一引线和第一晶体管的栅极，并且其中第二引线可以连接到第二二极管的第二引线。在进一步相关的实施例中，接通驱动器可以包括：第六电阻器，包括第一引线和第二引线，其中第一引线可以连接到第一二极管的第一引线、第二电阻器的第一引线和第一晶体管的栅极;以及第一电压源，包括第一引线和第二引线，其中第一引线可以连接到第六电阻器的第二引线，并且第二引线可以连接到地。在进一步相关的实施例中，有源阻尼电路可以被配置为通过检测流过第一电阻器的更高的峰值电流从而经由整流器检测来自切相调光器的输入电压的上升沿。

在进一步相关的实施例中，流过第一电阻器的更高的峰值电流可以造成跨第一电阻器的电压降，其通过第三电阻器而可以将第二晶体管的集电极电压驱动为低，这可以降低第一晶体管的栅极电压，并且可以迫使第一晶体管进入线性工作区中，以使得第一晶体管作为阻尼电阻器起作用。在进一步相关的实施例中，第一电阻器和第四电阻器可以是用于接通驱动器的增益，并且第二电阻器可以限制第二晶体管的电流。在进一步相关的实施例中，第一电阻器、第一电容器和第一晶体管可以形成阻尼器电路，所述阻尼器电路被配置为对输入电流的振铃进行阻尼作用并且防止振铃成负值的输入电流，振铃成负值的输入电流将会关断连接到有源阻尼电路的切相调光器。在进一步相关的实施例中，可以感测在第一晶体管的漏极处的电压，并且通过第二二极管和第五电阻器进行的反馈可以限制第一晶体管的漏极电压。在进一步相关的实施例中，有源阻尼电路可以被配置为检测输入电压的接通边沿的通过，以使得在第一电阻器上的所感测的峰值电流可以被减小，并且第二晶体管可以返回到断开状态，以使得来自第一电压源的电压可以对第一晶体管的栅极重新充电，接通第一晶体管，以使得有源阻尼电路等待输入电压的下一个边沿。

在另一相关的实施例中，有源阻尼电路可以被配置为在输入电压为120伏和277伏之间（含120伏和277伏）的情况下进行操作。

在又一相关的实施例中，有源阻尼电路可以被配置为通过检测流过峰值电流传感器的更高的峰值电流从而经由整流器检测来自切相调光器的输入电压的上升沿。在进一步相关的实施例中，流过峰值电流传感器的更高的峰值电流可以造成跨峰值电流传感器的第一电阻器的电压降，其通过峰值电流限制器的第三电阻器而可以将峰值电流限制器的第二晶体管的集电极电压驱动为低，这可以降低峰值电流传感器的第一晶体管的栅极电压，并且可以迫使第一晶体管进入线性工作区中，以使得第一晶体管作为阻尼电阻器起作用。

在另一进一步相关的实施例中，峰值电流传感器可以被配置成作为如下的阻尼器电路：所述阻尼器电路被配置为对输入电流的振铃进行阻尼作用并且防止振铃成负值的输入电流，振铃成负值的输入电流将会关断连接到有源阻尼电路的切相调光器。在再一进一步相关的实施例中，可以感测在峰值电流传感器的第一晶体管的漏极处的电压，并且通过漏极源极电压电流限制器进行的反馈可以被配置为限制在第一晶体管的漏极处的电压。在又一进一步相关的实施例中，有源阻尼电路可以被配置为检测输入电压的接通边沿的通过，以使得在峰值电流传感器处的所感测的峰值电流可以被减小，并且峰值电流限制器的第二晶体管可以切换到断开状态，以使得来自接通驱动器的电压可以对峰值电流传感器的第一晶体管的栅极重新充电，接通第一晶体管，以使得有源阻尼电路等待输入电压的下一个边沿。

在另一实施例中，提供了一种系统。所述系统包括：输入电压源;切相调光器；整流器；滤波器电路;以及有源阻尼电路；其中有源阻尼电路包括：峰值电流限制器;漏极源极电压限制器;接通驱动器;电阻器分流电路;以及峰值电流传感器。

在相关的实施例中，峰值电流传感器可以包括：第一电阻器，包括第一引线和第二引线，其中第二引线可以连接到地;第一晶体管，包括栅极、源极和漏极，其中源极可以连接到地;第一二极管，包括连接到第一晶体管的栅极的第一引线，以及连接到第一电阻器的第一引线的第二引线;以及第一电容器，包括连接到第一晶体管的栅极的第一引线和连接到地的第二引线;并且其中滤波器电路可以包括：第二电容器，包括连接到第一晶体管的漏极的第一引线和第二引线;第一电感器，包括连接到第二电容器的第二引线的第一引线以及被配置为接收来自整流器的被整流的电压的第二引线;第三二极管，包括第一引线和第二引线，其中第一引线可以连接到第一电感器的第一引线;以及第四二极管，包括连接到第三二极管的第二引线的第一引线以及连接到第一电感器的第二引线的第二引线。

在进一步相关的实施例中，第一电阻器、第一电容器以及第一晶体管可以形成阻尼器电路，所述阻尼器电路与滤波器电路的电感组合，对输入电流的振铃进行阻尼作用并且防止振铃成负值的输入电流，振铃成负值的输入电流将会关断切相调光器。

附图说明

根据如在随附附图中图示的对在此公开的特定实施例的以下描述，在此公开的前述的和其它的目的、特征和优点将是明显的，在附图中同样的参照记号贯穿不同的视图提及相同的部分。附图未必是成比例的，相反重点被放在图示在此公开的原理上。

图1示出根据在此公开的实施例的用于通用输入电压调光器的有源阻尼电路；

图2a示出在半负载情况下当输入电压为120v时针对图1的有源阻尼电路的模拟结果的曲线图；

图2b示出在满负载情况下当输入电压为120v时针对图1的有源阻尼电路的模拟结果的曲线图；

图2c示出在满负载情况下当输入电压为277v时针对图1的有源阻尼电路的模拟结果的曲线图；

图2d示出在半负载情况下当输入电压为277v时针对图1的有源阻尼电路的模拟结果的曲线图；

图3a示出在满负载情况下当输入电压为277v时针对与图1的有源阻尼电路一起使用的前沿调光器的各种值的测试结果中的第一组的曲线图；

图3b示出在半负载情况下当输入电压为277v时针对与图1的有源阻尼电路一起使用的前沿调光器的各种值的第二组测试结果的曲线图。

具体实施方式

图1示出系统100，其包括输入电压源ac、切相调光器101、整流器103、滤波器电路105和有源阻尼电路102。输入电压源ac连接到切相调光器101和整流器103。切相调光器101还连接到整流器103。滤波器电路连接到整流器103和有源阻尼电路102。整流器还连接到有源阻尼电路102。

有源阻尼电路102包括电阻器分流电路104、峰值电流传感器106、峰值电流限制器108、漏极源极电压限制器110和接通驱动器112。峰值电流传感器106包括具有第一引线和第二引线的第一电阻器r1，其中第一引线连接到整流器103并且第二引线连接到地。峰值电流传感器106还包括第一晶体管q1。第一晶体管q1（其在一些实施例中是n沟道mosfet）包括栅极、源极和漏极。源极连接到地。漏极连接到滤波器电路105。峰值电流传感器106还包括第一二极管d1。第一二极管d1具有连接到第一晶体管q1的栅极的第一引线，并且具有连接到第一电阻器r的第一引线的第二引线。峰值电流传感器还包括第一电容器c1，其具有连接到第一晶体管q1的栅极的第一引线并且具有连接到地的第二引线。

峰值电流限制器108包括第二电阻器r2、第三电阻器r3、第四电阻器r4和第二晶体管q2。在一些实施例中，第二晶体管q2是双极结型晶体管。第二电阻器r2具有连接到第一晶体管q1的栅极以及第一二极管d1的第一引线的第一引线。第二电阻器r2还连接到第二晶体管q2的集电极。第三电阻器r3具有连接到地的第一引线和连接到第二晶体管q2的基极的第二引线。第四电阻器r4具有连接到第一电阻器r1的第一引线以及第一二极管d1第二引线的第一引线，以及连接到第二晶体管q2的发射极的第二引线。

漏极源极电压电流限制器110包括第二二极管d2和第五电阻器r4。第二二极管d2具有连接到第一晶体管q1的漏极的第一引线和连接到第五电阻器r5的第二引线。第五电阻器r5具有连接到第一二极管d1的第一引线、第二电阻器r2的第一引线和第一晶体管q1的栅极的第一引线。第五电阻器r5还具有连接到第二二极管d2的第二引线的第二引线。

接通驱动器112包括第六电阻器r6和第一电压源v1。第六电阻器r6具有连接到第一二极管d1的第一引线、第二电阻器r2的第一引线、第一晶体管q1的栅极、以及第五电阻器r5的第一引线的第一引线。第六电阻器r6还具有第二引线，其连接到第一电压源v1和第一电阻器r1的第一引线。第一电压源v1还连接到地。

电阻器分流电路104是跨第一电阻器r1并联连接的。电阻器分流电路104包括将围绕第一电阻器r1对电流和/或电压进行分流的任何组件或组件的布置。

在一些实施例中，滤波器电路105包括第二电容器c2、第一电感器l1、第三二极管d3和第四二极管d4。第二电容器c2具有连接到第一晶体管q1的漏极的第一引线和连接到第一电感器l1的第二引线。第一电感器l1具有连接到第二电容器c2的第二引线的第一引线和连接到整流器103的第二引线。第三二极管具有连接到第一电感器的第一引线的第一引线和连接到第四二极管的第二引线。第四二极管具有连接到第三二极管的第二引线的第一引线和连接到第一电感器的第二引线的第二引线。

通过感测来自输入电压源ac、切相调光器101和整流器103的输入电压的峰值电流来接通和关断有源阻尼电路102。更具体地，当切相调光器101接通时，通过流过第一电阻器r1的更高的峰值电流来检测来自整流器103的输入电压的上升沿。该感测到的更高的峰值电流产生跨第一电阻器r1的电压增加，其通过第四电阻器r4而将第二晶体管q2的集电极电压驱动为低。这降低了第一晶体管q1的栅极电压，并且迫使第一晶体管q1进入到线性工作区中，以使得第一晶体管q1充当阻尼电阻器。在该时间段期间，第一电阻器r1、第一电容器c1和第一晶体管q1（其如阻尼电阻器那样动作）形成阻尼器电路，其在一些实施例中包括滤波器电路105的电感，以对输入电流的振铃进行阻尼作用并且防止振铃成负值的输入电流，振铃成负值的输入电流将会关断切相调光器101，特别是如果切相调光器101包括triac的话。同时，在第一晶体管q1的漏极处的电压被感测并且通过第二二极管d2和第五电阻器r5进行的反馈限制该漏极电压以便进行保护。在输入电压的接通边沿从切相调光器102通过之后，在第一电阻器r1上的所感测的峰值电流将减小，并且然后第二晶体管q2回到其断开状态，以使得第一电压源v1的电压对第一晶体管q1的栅极重新充电，接通第一晶体管q1，并且配置有源阻尼电路102以等待来自切相调光器101的输入电压的下一个边沿。

图2a-图2d示出在不同的输入的情况下，针对图1的有源阻尼电路的各种模拟结果的曲线图。图2a示出在半负载的情况下当输入电压为120v时针对图1的有源阻尼电路的输入线路电流的模拟结果的曲线图200。图2b示出在满负载的情况下当输入电压为120v时针对图1的有源阻尼电路的输入线路电流的模拟结果的曲线图202。图2c示出在满负载的情况下当输入电压为277v时针对图1的有源阻尼电路的输入线路电流的模拟结果的曲线图204。图2d示出在半负载的情况下当输入电压为277v时针对图1的有源阻尼电路的输入线路电流的模拟结果的曲线图206。

图3a示出针对与图1的有源阻尼电路一起使用的前沿调光器的各种值的测试结果中的第一组的曲线图300。图1的mosfetq1的栅极-源极电压是用线302示出的。通过所感测的电流得到的跨电阻器r1的电压被示出为线304。输入线路电流被示出为线306。

图3b示出针对与图1的有源阻尼电路一起使用的前沿调光器的各种值的第二组测试结果的曲线图310。图1的mosfetq1的栅极-源极电压是用线312示出的。通过所感测的电流得到的跨电阻器r1的电压被示出为线314。输入线路电流被示出为线316。

在此描述的方法和系统不限制于特定的硬件或软件配置，并且可以在许多计算或处理环境中找到适用性。方法和系统可以以硬件或软件或硬件和软件的组合来实现。方法和系统可以以一个或多个计算机程序来实现，其中计算机程序可以被理解为包括一个或多个处理器可执行的指令。（多个）计算机程序可以在一个或多个可编程处理器上执行，并且可以被存储在由处理器可读取的一个或多个存储介质（包括易失性的和非易失性的存储器和/或存储元件）、一个或多个输入设备和/或一个或多个输出设备之上。因此，处理器可以访问一个或多个输入设备以获得输入数据，并且可以访问一个或多个输出设备以传送输出数据。输入和/或输出设备可以包括以下中的一个或多个：随机存取存储器（ram）、独立磁盘冗余阵列（raid）、软盘驱动器、cd、dvd、磁盘、内部硬盘驱动器、外部硬盘驱动器、存储器棒或能够由如在此提供的处理器访问的其它存储设备，其中这样的前面提到的示例不是穷举的，并且是用于说明而不是限制。

（多个）计算机程序可以是使用一个或多个高级过程或面向对象编程语言来实现的，以与计算机系统通信;然而，如果想要的话，（多个）程序可以是以汇编或机器语言实现的。该语言可以被编译或解释。

如在此所提供的那样，（多个）处理器因此可以被嵌入在如下的一个或多个设备中：所述设备可以在联网环境中被独立地或一起地操作，其中网络可以包括例如局域网（lan），广域网（wan）和/或可以包括内联网和/或互联网和/或另外的网络。（多个）网络可以是有线的或无线的或它们的组合，并且可以使用一个或多个通信协议来促进在不同处理器之间的通信。处理器可以被配置用于分布式处理，并且在一些实施例中可以根据需要利用客户机—服务器模型。相应地，方法和系统可以利用多个处理器和/或处理器设备，并且可以在这样的单处理器或多处理器/设备当中划分处理器指令。

集成有（多个）处理器的（多个）设备或计算机系统可以包括例如（多个）个人计算机，（多个）工作站（例如，sun，hp），（多个）个人数字助理（（多个）pda），诸如（多个）蜂窝电话或（多个）智能手机的（多个）手持式设备，（多个）膝上型计算机，（多个）手持式计算机或者能够与可以如在此提供的那样操作的（多个）处理器集成的（多个）另外的设备。相应地，在此提供的设备不是穷举的并且被提供以用于说明而不是限制。

对“微处理器”和“处理器”或者“该微处理器”和“该处理器”的引用可以被理解为包括可以在单机和/或（多个）分布式环境中通信的一个或多个微处理器，并且因此可以被配置为经由有线或无线通信与其它处理器进行通信，其中这样的一个或多个处理器可以被配置为在可以是类似的或不同的设备的一个或多个处理器控制的设备上进行操作。这样的“微处理器”或“处理器”术语的使用因此还可以被理解为包括中央处理单元，算术逻辑单元，应用专用集成电路（ic）和/或任务引擎，其中这样的示例被提供以用于说明而不是限制。

更进一步地，除非另外指明，否则对存储器的引用可以包括一个或多个处理器可读取的和可访问的存储器元件和/或组件，其可以在处理器控制的设备的内部、在处理器控制的设备的外部和/或可以是使用各种通信协议而经由有线或无线网络来访问的，并且除非另外指明，否则可以被布置以包括外部的和内部的存储器设备的组合，其中这样的存储器可以基于应用而是邻接的和/或被分区的。相应地，对数据库的引用可以被理解为包括一个或多个存储器关联，其中这样的引用可以包括商业上可获得的数据库产品（例如，sql，informix，oracle）以及还有私有数据库，并且还可以包括用于对存储器进行关联的其它结构，诸如链接、队列、图表、树，其中这样的结构被提供以用于说明而不是限制。

除非另外提供，否则对网络的引用可以包括一个或多个内联网和/或互联网。根据以上，在此对微处理器指令或微处理器可执行指令的引用可以被理解为包括可编程的硬件。

除非另外声明，否则词语“实质上”的使用可以被解释为包括精确的关系、条件、布置、定向和/或其它特征、以及如由本领域普通技术人员所理解的在如下的程度上的从精确的关系、条件、布置、定向和/或其它特征的偏差：这样的偏差并不实质地影响所公开的方法和系统。

贯穿本公开的整体，用以修饰名词的量词“一”和/或“一个”和/或代词“这个”的使用可以被理解为是为了方便而使用的，并且除非另外具体声明，否则被理解为包括一个或多于一个的所修饰的名词。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的并且意味着可以存在除所列出的要素之外的附加要素。

除非在此另外规定，否则被描述和/或另外被通过各图描画为与另外的事物通信、与另外的事物关联和/或基于另外的事物的元件、组件、模块和/或其部分可以被理解为以直接和/或间接方式来如此与另外的事物通信、与另外的事物关联和或基于另外的事物。

虽然已经相对于本方法和系统的具体实施例描述了本方法和系统，但是它们并不限制于此。明显地，根据上面的教导，许多修改和变化可以变得明显。可以由本领域技术人员作出在在此描述和图示的各部分的细节、材料和布置上的许多附加的改变。