专利名称：用于调光器电路的控制信号发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制诸如紧凑型荧光灯(CFL)的负载的调光器电路。优先权声明本申请要求于2010年2月18日提交的申请号为2010900685、标题为“ControlSignal Generator For A Dimmer Circuit”的澳大利亚临时专利申请的优先权。通过引用将该文献的全部内容合并到本文中。援引加入
本申请中参考了以下文献标题为“Improved Dimmer Circuit Arrangement” 的 PCT/AU03/00365 ;标题为“Dimmer Circuit with Improved Inductive Load” 的 PCT/AU03/00366 ;标题为“Dimmer Circuit with Improved Ripple Control ” 的 PCT/AU03/00364 ;标题为“Current Zero Crossing Detector in A Dimmer Circuit” 的 PCT/AU2006/001883 ；标题为“Load Detector For A Dimmer，，的 PCT/AU2006/001^2 ；标题为“A Universal Dimmer” 的 PCT/AU2006/001881 ;标题为“Improved Start-Up Detection in a Dimmer Circuit” 的 PCT/AU2008/001398 ；标题为“DimmerCircuit With Overcurrent Detection”的PCT/AU2008/001399 ；以及标题为“OvercurrentProtection in a Dimmer Circuit，，的PCT/AU2008/001400。通过引用将这些文献中的每个文献的全部内容合并到本文中。
背景技术：
相位控制调光器电路(也称为调光电路或者简称为调光器)用于控制从例如市电的电源提供至例如灯或电动机的负载的功率。这种电路通常使用被称为相位控制调光的技 术。这允许通过改变用于将负载连接至电源的开关在给定周期内导通的时间量，来控制提供至负载的功率。例如，如果电源提供的电压可以由正弦波表示，则在用于将负载连接至电源的开关一直接通时，对负载提供最大功率。以此方式，电源的全部能量被传输至负载。如果在每个周期(正周期和负周期)的一部分断开开关，则一定比例量的正弦波有效地与负载隔离，从而降低了提供给负载的平均能量。例如，如果开关在每个周期内接通和断开一半周期，则仅有一半的功率会被传输给负载。例如在灯的情况下，整体效果将是产生灯的亮度控制的平滑调光动作。现代相位控制调光电路通常以前沿或后沿这两种方式之一工作。在前沿技术中，调光器电路在每半个周期的前部(因此称“前沿”)内“切断”或阻 断负载的导电。在后沿技术中，调光器电路在每半个周期的后部内“切断”或阻断负载的导电。图IA示出前沿调光器的功能的表示，其中示出通过负载的电流Iy而图IB示出后沿调光器的功能。图2A示出典型的现有技术的相位控制调光器电路(或调光器电路)1，其包括开关4 (例如，诸如双向可控硅开关的固态开关)，如本领域的技术人员应理解的，该开关4根据定时控制电路3提供的定时信号将电流切换到负载10。定时控制电路3确定开关4触发导通的角度(触发角)，以允许电流流入负载10。定时控制电路3的输出5’(被提供为驱动信号)由定时控制电路3的、为控制电压的输入5来控制。该控制电压5的值可以通过用户操作用户可设置接口 2 (诸如电位计或数字开关)来改变。用户将用户可设置接口 2设置得越高，施加给定时控制电路3的控制电压5就越高，驱动信号5就越高，从而导通角就越大。较大的导通角导致灯的较高亮度。图2B示出用户控制信号/控制信号/控制电压/驱动信号关于导通角的典型传递函数。 可以使用的一种类型的负载为紧凑型荧光灯(CFL)。紧凑型荧光灯(CFL)正逐渐被用作比传统白炽灯更节能的照明源。CFL的一个缺点在于由于CFL在低导通角时可能非常不稳定，因而更难通过相位控制照明调光器控制CFL。具体地，当调光器控制设置被设置为低水平(或低导通角)时，利用标准调光器，这些负载类型的启动会不可靠或者在某些情况下不可能。目前，为了实现CFL负载的可靠启动，用户通常必须确保在CFL变热后能够调到较低亮度水平之前，调光器控制设置被设置为超过最大导通时段的约50%的水平。
现在将参照以下附图来描述本发明的各个方面，其中图IA示出前沿相位控制调光器的功能的表示；图IB示出后沿相位控制调光器的功能的表示；图2A示出典型的现有技术的相位控制调光器布置；图2B示出控制电压关于导通角的典型传递函数；图3示出根据本发明的一个方面的相位控制调光器电路的布置的一个示例；图4A不出具有低用户设置的图3的布置；图4B示出针对图4A的所选择的用户设置的负载电流^ ;图4C示出“激励”或启动时段内的负载电流Il ;图5A不出具有闻用户设置的图3的布置；图5B示出针对图5A的所选择的用户设置的负载电流込；图5C不出从控制信号发生器输出的负载电流Ilj ；图6A示出在“激励”或启动时段内和“激励”或启动时段后驱动信号关于时间的曲线图。图6B示出具有倾斜上升和倾斜下降时段的图6A的曲线图的修改版本；图6C示出倾斜上升时段长于倾斜下降时段；图6D示出倾斜上升时段短于倾斜下降时段；图6E示出不存在倾斜上升时段但存在倾斜下降时段；图6F示出存在倾斜上升时段但不存在倾斜下降时段；
图6G示出使用和缓倾斜的倾斜上升时段和倾斜下降时段；图7示出根据图6B的驱动信号改变的负载电流Il ;图8示出图3的相位控制调光器电路的不同布置；图9示出图3的相位控制调光器电路的又一布置；图IOA示出控制信号发生器的一个实施例的总体框图；图IOB示出控制信号发生器的另一个实施例的框图；图11示出控制信号发生器的一个实施例的电路布置； 图12示出图3的相位控制调光器电路的数字实现；图13示出由图12所示的微控制器执行的步骤的流程图；图14示出根据一个实施例的用于生成控制信号的概括性方法的流程图；以及图15示出根据本文中描述的实施例的相位控制调光器电路的概括性实施例的框图。
发明内容
在概括性方面上，提供了一种用于相位控制调光器电路中的控制信号发生器。控制信号发生器在用户输入大于或等于导通阈值的情况下生成用户输入作为输出，或者在用户输入小于导通阈值的情况下生成升压信号作为输出。该输出用于控制调光器电路的触发角并且可以用于控制诸如紧凑型荧光灯(CFL)的负载。在一个方面，提供了一种用于相位控制调光器电路中的控制信号发生器，所述控制信号发生器包括输入端，用于接收表不用户控制信号的输入信号；升压信号发生器，用于在所述用户控制信号小于导通阈值的情况下在启动时段内生成等于或大于所述导通阈值的升压信号；以及输出端，用于在生成了升压信号的情况下输出所述升压信号。在一个实施例中,在没有生成升压信号的情况下，输出端输出输入信号。在一个实施例中,输入信号为用户控制信号。在一个实施例中，输入信号为由相位控制调光器电路的定时控制电路生成的驱动信号。在一个实施例中，启动时段在约0. 5秒到约5秒之间。在一个实施例中，启动时段为约2秒。在另一个实施例中，启动时段为约4秒。在一个实施例中，启动时段开始于倾斜上升时段。在一个实施例中，启动时段结束于倾斜下降时段。在一个实施例中，导通阈值由两个电阻器的分压器确定。在一个实施例中，启动时段由RC网络确定。在一个实施例中，控制信号发生器由微控制器提供。在一个实施例中，输出被提供为用于输入至相位控制调光器电路的定时控制电路的控制信号。在一个实施例中，输出被提供为用于输入至相位控制调光器电路的开关的控制驱动信号。在一个实施例中，导通阈值在线电压半周期的约50%到约100%之间。在一个实施例中，导通阈值为线电压半周期的约80%。在另一个方面，提供了一种用于生成相位控制调光器电路中使用的控制信号的方法，该方法包括接收表示用户控制信号的输入；在所述用户控制信号小于导通阈值的情况下，在启动时段内生成等于或大于所述导通阈值的升压信号；以及在生成了升压信号的情况下输出所述升压信号。
在一个实施例中，该方法还包括在没有生成升压信号的情况下，输出输入信号。在另一个实施例中，启动时段为约2秒。在另一个实施例中，启动时段为约4秒。在另一个实施例中，启动时段之前具有倾斜上升时段。在另一个实施例中，启动时段之后具有倾斜下降时段。在另一个方面，提供了一种用于控制传输至负载的功率的相位控制调光器电路，所述相位控制调光器电路包括输入端，用于从用户控制部分接收用户控制信号；控制信号发生器，用于在所述用户控制信号大于或等于导通阈值的情况下提供作为用户控制信号的控制信号，或者在用户控制信号小于导通阈值的情况下提供为升压信号的控制信号，其中所述升压信号大于或等于导通阈值；定时控制电路，其响应于所述控制信号生成驱动信号；以及开关，用于响应所述驱动信号将电流切换至负载。
具体实施例方式图3示出相位控制调光器电路(或调光器电路)100的框图，其包括开关110 (例如，诸如双向可控硅开关的固态开关)，如本领域的技术人员应理解的，开关110根据由定时控制电路120作为开关驱动信号8提供的定时信号来将电流从源9切换至负载10。定时控制电路120确定开关110触发导通的角度(触发角或导通角)，以允许电流流入负载10。作为开关驱动信号8的、定时控制电路120的输出由被提供作为控制信号7的、定时控制电路120的输入来控制。可以通过用户操作用户控制130 (诸如电位计或数字开关)、产生用户控制信号6，来改变该控制信号7的值。如果负载10为紧凑型荧光灯(CFL)，则在用户将用户控制130设置得太低的情况下，难以控制该负载的亮度。这将导致CFL变得不稳定并可能闪烁，或者根本不能接通。根据本发明的一个方面的一个实施例，提供了在一个实施例中所提供的“激励”电路作为控制信号发生器140，控制信号发生器140生成或提供适当的升压信号作为控制信号7，该控制信号7足够大以避免该不稳定性。在一个具体示例中，如果通过用户控制信号6表示的导通角小于负载工作阈值(在一个示例中，约为最大导通时段的50%)，则控制信号发生器140将生成足以提供等于或大于负载工作阈值的导通角的升压信号或控制信号或电压7。
为了使调光器电路100能够以稳定方式控制负载，将导通阈值设置为等于或大于负载工作阈值。在一个示例中，将导通阈值设置为等于线电压半周期的约50%。应理解，对于每个负载，负载工作阈值(即，CFL在等于或大于该阈值情况下将以稳定模式工作)可以不同，并且这可以通过实验来确定。在一个示例中，保守的方法是将导通阈值设置为远超过负载工作阈值，例如，设置为线电压半周期的80%。在另一个示例中，导通阈值在最大导通时段的约50%到约80%之间。导通阈值可以为包括如下的任意适合的值在约50%到约100%之间、在约50%到60%之间、约55%、在约50%到约70%之间、约60%、在约50%到约90%之间、 约70%、约80%、约90%、在约80%到约100%之间、约85%、以及约95%。应理解，在2线调光器应用中，调光器电路100的最大导通时段小于线电压半周期。例如，对于具有IOms半周期的50Hz系统，最大调光器导通时段的80%(8ms)是典型的。在3线调光器应用中，100%的最大调光器导通时段是可能的。在2线调光器应用中，在使用CFL负载的情况下，由于调光器电路100需要接收某一线电压来维持每个半周期内的操作，因而通过CFL负载特性限制调光器电路100的实际可实现的最大导通时段。例如，状况差的CFL将导致调光器电路100的可允许的最大导通时段近似为6ms。在此示例中，激励事件或启动时段期间的调光器半周期导通时段将接近于调光器电路的可允许的最大导通时段的100% (即，6ms)。由于2线应用不适用于3线调光器设计，因此激励事件或启动时段期间的最小半周期导通时段的50%将是足够的。因此，对于状况差的CFL负载类型，激励事件或启动时段期间的调光器半周期导通时段可以在调光器最大半周期导通时段的约65%到约100%的范围内，或者可替代地，可以规定激励事件或启动时段期间的调光器半周期导通时段可以约为线电压半周期的60%(6ms)。图4A示出具有被设置为低设置(例如约为最大设置的20%)的用户控制130 (也表示为电位计拨盘131)的、图3的调光器电路100。当接通正由调光器电路100控制的灯(负载10)时，调光器电路100通常会将该用户设置施加给负载10。在负载10为CFL的情况下，由于用户设置远低于最大导通时段的或线电压半周期导通时段的例如50%的负载工作阈值，CFL会变得不稳定。图4B示出在后沿模式下在20%用户设置情况下的负载电流Ip可以看出，0度到180度的全导通时段的仅一小部分(约20%)被用来向负载传输电流。图4B示出如下情形该负载的负载工作阈值为约50%，并且在该情况下选择的导通阈值为约80%。图4C示出在该示例中应用本发明的该方面时的等效负载电流Iy其中，控制信号发生器140生成如下水平的升压信号控制信号(例如控制电压)7 :该水平使得定时控制电路120在约80%的选定导通阈值处在启动时段生成控制开关110的开关驱动信号8。图4C示出正在远超过50%负载工作阈值的约80%的水平下传输的负载电流。因此，在此应用中，由于生成了升压信号，因而控制信号发生器140的输出为升压信号。在CFL (负载10)已变热而足以以较低的设置或导通角保持稳定前，该较高的电流使得CFL能够接通并以稳定模式工作。
图5A示出图4A的布置，不过其中以最大设置的约90%设置用户控制130 (诸如电位计拨盘131)。由于在本示例中该设置大于所选择的80%的导通阈值，这意味着接通时的用户选定水平足够高而能够以稳定方式控制负载(CFL) 10，因此控制信号发生器140输出与输入用户控制信号6相同的信号作为控制信号7。该输出可以为实际输入信号或由控制信号发生器140生成的、与输入用户控制信号6相同水平的新信号。图5B示出在后沿模式下在90%用户设置的情况下的负载电流Ip图5B示出示出如下情形该负载的负载工作阈值为约50%，并且在该情况下选择的导通阈值为约80%。在该情况下，在该用户设置下生成的负载电流k处于90%，其远大于80%的所选择的导通阈值。图5C不出由控制信号发生器140的输出产生的负载电流II。在该情况下，由于该水平大于以稳定方式操作负载的最低水平(即，大于选定的80%导通阈值)，控制信号发生器140不需要改变，因而该波形与图5B中的波形相同。
图6A示出如何通过增加作为升压信号的开关驱动信号8 (在一个示例中，通过增加由控制信号发生器140生成的控制信号7)来应用较高导通阈值的一个示例。可以看出，当负载10被用户接通并且确定用户控制信号6低于选定的导通阈值时，使开关驱动信号或者升压信号变高(例如最大值的80%)，从而提供如图4C所示的负载电流。在负载接通或者上电之后，该较高的驱动信号和所得到的负载电流仅施加很短时间(启动时段)。该时间被选择成足够长以使CFL能够充分变热，从而以较低的设置或导通角以稳定方式工作。在一个示例中，如图6A所示，该时间约为5秒。然而，应理解，此时段可以更短或更长，包括约0. 5秒、约I秒、约I. 5秒、约2秒、约2. 5秒、约3秒、约3. 5秒、约4秒、约4. 5秒、约5秒、约5. 5秒、约6秒、约6. 5秒、约7秒、在约5秒到约10秒之间或更多。在使用升压信号作为开关驱动信号8的该选定时段(启动时段)之后，将控制信号7和后续的开关驱动信号8设置为用户控制信号6，以使得调光器电路100以用户选定水平(例如，在该情况下，约为20%)控制CFL或负载10。然后，在后面由用户按照调光器电路100的通常操作再次调节该负载电流以采用期望的照明水平之前，负载电流将如图4B中示出的那样呈现。例如，用户可以决定降低用户设置到约10%最大设置以提供用户控制信号6，从而降低CFL负载10的亮度。由于CFL已经变热，因而能够以稳定方式将其降低到任何期望设置。在另一情形下，用户可以决定增大用户设置到约50%以提高CFL的亮度。在另一个实施例中，如图6B所示，以上示例的改进包括提供倾斜效果以实现作为开关驱动信号8的升压信号。取代有效地“瞬间”达到接通时的例如80%的选定导通阈值，作为驱动信号8的升压信号在例如约0. 5秒的倾斜上升时段内从约0%倾斜上升到约80%。应理解，该倾斜上升时段可以为任何合理的时段，包括在约0秒到约I秒之间的任何时间，从而包括约0. I秒、约0. 2秒、约0. 3秒、约0. 4秒、约0. 5秒、约0. 6秒、约0. 7秒、约0. 8秒、约0. 9秒和约I秒。一旦获得了升压信号或导通阈值水平，就可以将该升压信号或导通阈值水平应用如上关于图6A描述的选定时段(在图6B中被示出为约4秒)，然后使其在倾斜下降时段内再次倾斜下降到如由用户控制信号6确定的用户选定水平。在此示例中，倾斜下降时段与约0. 5秒的倾斜上升时段大致相同，而其不必是这种情况。在一些实施例中，倾斜上升时段比倾斜下降时段长(例如图6C)，而在其它实施例中，倾斜下降时段比倾斜上升时段长(例如图6D)，或者甚至在一些其它实施例中，没有倾斜上升时段，只有倾斜下降时段(例如图6E)，而在另外一些其它实施例中，只有倾斜上升时段而没有倾斜下降时段(例如图6F)。在其它实施例中，可以将倾斜上升和/或倾斜下降提供为具有弧形始端和弧形终端的“和缓倾斜”以提供较平滑的过渡。图6F示出为和缓倾斜的倾斜上升，而图6G示出均为和缓倾斜的倾斜上升和倾斜下降二者。图7示出如图4B和4C的Il的等效示意图，不过其具有图6B的升压信号或较高驱动信号的倾斜应用。如所示出的，在初始接通时，负载电流込以最大导通的约20%为起点开始倾斜上升，然后在随后周期内倾斜上升到约30%，然后倾斜上升到约40%，直到其达到约80%的选定导通阈值(在此示例中)。保持该值一段时间(例如，约4秒)，然后开始倾斜下降到约40%，然后在随后的周期内倾斜下降到约30%，然后倾斜下降到约20%的用户选定水平，在剩余的后续周期内k维持该用户选定水平，直到用户以后调节调光水平为止，如本领域内技术人员应理解的，此时调光器电路100将以传统方式响应。应理解，图6中示出的周期仅是代表性的，可以在倾斜上升到下一导通角度之前保持给定的导通角几个周期。如本领域内技术人员应理解的，周期的数目由需要导通角的期望时间长度来确定。还应理解，导通角可以平滑地倾斜上升到选定导通阈值，例如，在达到选定导通阈值之前，导通角可以被应用为约50%、60%和70%，并且可以类似地倾斜下降至约70%、约60%、约50%。为了简单，图7未示出这些情况。还应理解，可以使用图3的电路的许多其它配置。例如，在图8中，示出位于定时控制电路120与开关110之间的控制信号发生器140。在该情况下，用户控制信号6如在传统布置中一样被直接输入到定时控制电路120中，并且控制信号发生器140从定时控制电路120接收驱动信号8作为用户控制信号6。在该布置中，控制信号发生器140仍接收用户控制信号6作为其输入，只是形式为驱动信号8。应理解，在该配置中，驱动信号8与用户控制信号6等效、成比例、或代表用户控制信号6，并且代表用户在用户控制130处设置的用户设置。如果控制信号发生器140确定由定时控制电路120生成的开关驱动信号8太低(SP，作为接通时的低用户选择结果，这使得驱动信号将生成低于选定导通阈值的导通角)，控制信号发生器140将生成用于调节输入驱动信号8的升压信号以生成驱动信号8’，从而使得开关110在选定导通阈值(例如最大导通的约80%)处接通以上参照图6A到6G描述的初始启动时段(例如约5秒)。图9示出又一可能的配置，在该配置中，控制信号发生器140操作上连接到用户控制130 (通过有线、无线或二者的组合)并且操作上连接到开关110 (通过有线、无线或二者的组合)，从而如果用户选定水平小于选定导通阈值，则提供驱动信号所需的增加作为升压信号，以驱动开关110在选定导通阈值或超过选定导通阈值处接通初始时段。如果在初始CFL变热或启动时段内用户选定水平等于或大于选定导通阈值，则控制信号发生器140不采取修改操作。在概括性实施例中，控制信号发生器140包括输入端141，用于接收表示用户控制信号的输入信号；升压信号发生器142，用于在用户控制信号小于导通阈值的情况下在启动时段内生成等于或大于导通阈值的升压信号；以及输出端142，在生成了升压信号的 情况下，输出端142输出该升压信号。在一个实施例中,在没有生成升压信号的情况下,输出端142输出输入信号。
图IOA示出控制信号发生器140的一个实施例的框图。示出在具有导通时段的相位控制调光器电路中使用的控制信号发生器140。在此实施例中，控制信号发生器140包括输入端141，其用于接收表示用户控制信号(6)的输入信号。控制信号发生器140还包括升压信号发生器142，在用户控制信号6小于导通阈值的情况下，升压信号发生器142在启动时段内生成等于或大于导通阈值的升压信号145。控制信号发生器140还包括输出端142，输出端142在没有生成升压信号的情况下输出输入信号6,或者在生成了升压信号的情况下输出升压信号145。输出信号将被提供为上述控制信号7。在如图IOB所示的一些实施例中，控制信号发生器140包括比较器143，比较器143用于将输入用户控制信号与选定导通阈值进行比较。如果用户控制信号小于选定导通 阈值，则升压信号发生器142将生成升压信号145。如果生成了升压信号145，则将在输出端142处从控制信号发生器140输出升压信号145作为控制信号7。如果没有生成升压信号145 (例如因为用户控制信号大于或等于选定导通阈值)，则控制信号发生器140将在输出端142处输出用户控制信号6作为控制信号7。在块144处完成该确定。在一个实施例中，启动时段在约0. 5秒到约5秒之间。在另一个实施例中，启动时段约为2秒。在另一个实施例中，启动时段约为4秒。在一个实施例中，启动时段始于倾斜上升时段。在另一个实施例中，启动时段终止于倾斜下降时段。图11示出用于信号控制发生器140的电路实施例的一个实施例的一个示例。在“激励”特征的该电路实现中，使用RC定时网络(R5/C1)来临时激活晶体管(Ql)以施加增加的控制电压。电阻分压器(R2和R3)按照电源电压V。。的百分比来确定导通阈值设置。二极管(Dl)防止分压器在正常操作期间不利地加载控制电压电位计(在一个示例中)或用户控制130。控制电位计滑臂串联电阻(Rl)防止对激励电压水平的加载效应。在一个实施例中，如下选择用于实现近似2秒“激励”或者导通阈值时段的组件及组件值R1=2M2R2=15kR3=100kR4=220kR5=1M5Cl=2. 2uFVRl=500kQ1=BC858D1=BAV19VCC= 12V本领域的技术人员已知选择不同的值来实现不同的时段，例如上述4秒或5秒时段。在用作表示用户控制信号的输入信号的用户控制130被设置为接近最初启动或接通的最小水平(例如最大导通时段的10%)的情况下，电路如下进行动作。紧接着上电事件(接通有源调光器)之后，电容器Cl具有零充电电压，因此用于激活晶体管Ql的基础偏置电流流经R5。分压器电阻R2和R3确定施加给二极管Dl的阳极的最终电压，因此控制信号发生器140生成的实际电压(或信号)被降低与Dl正向电压降相等的量。在此示例中，可以看到，选定导通阈值等于约IOms的线电压半周期导通时段的最大导通时段的约80%。如本领域内技术人员应理解的，这可以根据施加在DI的阳极的电压导出为(R3/ (R2+R3))*VCC=(100/115)*VCC=约 0. 87VCC。如果 VCC=12V，则施加于 Rl 的电压约为 10. 44V。假设 Dl具有约0. 5V的正向压降，则生成约9. 94V的电压作为电路的输出。这等于最大控制电压的9. 94/12=82%或约80%，其等于被选择为导通阈值的、最大导通时段的约80% (或约6. 4ms)。如先前描述的，在该实施例中，如图3所示，在该情况下用作控制信号7的、该生成的输出信号或升压信号被施加于定时控制电路120的输入端，或者，在其它实施例中，如图8和图9的布置所示，将控制信号发生器140的输出直接用作修改的驱动信号8’。电位计串联缓冲电阻器Rl具有足够高的值使得不允许电位计电阻不利地加载到R2/R3分压器。定时控制电路120的输入阻抗显著大于Rl的值，使得在正常操作期间不会不利地加载电位计 输出电压。在用作表示用户控制信号的输入的控制电位计或用户控制130被设置为接近最大水平(例如约90%)的情况下，电路的功能如下。在该情况下，电位计输出电压经过Rl被直接地施加于定时控制电路，这是因为电位计输出电压的幅值超过分压器R2/R3的电压的幅值，从而二极管Dl被反向偏置以产生阻断状态，因此不发生“激励”事件，并且依赖于调光器电路的配置生成用户控制信号的值作为信号控制发生器140的输出或者作为控制信号7或驱动信号8。电路中的此点提供图IOB的比较器143功能和块144功能。由于用户选定的用户控制信号产生大于负载工作阈值(实际上大于选定导通阈值)的导通角，因此CFL将能够以稳定模式接通。如果用户后续在CFL变热之后调节调光水平，则调光器将能够正常工作并能够以稳定方式对CFL进行调光。图12示出相位控制调光器电路100的又一可能的布置或实施例。在此布置中，微控制器150提供控制信号发生器140以及定时控制电路120的功能性。微控制器150的输入为用作表示用户控制的输入信号的用户控制信号6，并且输出为被提供为驱动信号8的升压信号，其被施加给开关110。如本领域的技术人员应理解的，实际上，在一些实施例中，微控制器150提供调光器电路100的其它功能，或者在其它实施例中，微控制器150简单地提供某些功能，例如仅提供控制信号发生器的功能。图13示出由微控制器150提供的功能性以提供控制信号发生器140的功能。在步骤201处，在接通时读取用户控制130的输出，该输出为用户控制信号6并用作表示用户控制信号的输入信号。在步骤202中，确定该输入的水平。如果该水平大于选定导通阈值，则生成该水平作为微控制器150的输出，例如，作为要施加至定时控制电路120 (为独立部件或由微控制器本身提供)的控制信号，或者作为直接地施加至开关110的驱动信号。如果在步骤202处输入水平被确定为小于或等于选定导通阈值，则在步骤203处作为升压信号将该水平增加到或超过选定导通阈值，在步骤204处保持该水平选定时段(启动时段)(例如0. 5秒、I秒、2秒、3秒、4秒或5秒)，然后在步骤205处在启动时段之后返回到用户选定水平。
在如图13所示的该具体示例中，选定导通阈值约为最大值的70%，但是当然，如先前所述，选定导通阈值可以具有等于或大于负载工作阈值的任何合适的值。微控制器150用于实施以上参照图13概述的方法的合适的伪代码如下
#defme NEAR MAX CONDUCTION TIME 7000 // 80%导通 #define MAX CONDUCTION TIME 8000 Il 100%导通 Mefme BOOST TH RESHOLD 7000 fl 80%导通
#defme MAX—HOLD TIME 200 // 200*10 毫秒(2 秒)
#defme STARTI//第一次检查用户选择#define BOOST WAIT 2 !I在最大设置处等待 #defme CURRENT SETTING 3 H 实施用户设置unsigned short Int user_seleeted—dlmmin_level=2000;"用户输入 2000.^000unsigned short int current conduction time = 2000; it导通时间unsigned charhalf cycle timer = 0;
unsigned charcurrent mode = START;
II每半个周期执行一次
userselecteddimminglevel = get_user_input(); Il获得用户设置并转换成导通时间
if ( current mode == START)
{
if ( user_selected_dimmirig_level <=BOOST_THRESHOLD)
{
current_conductioii_time=NEAR_MAX_CONDUCTION_TIME;// 给出升压启动
currentmode = BOOSTWAIT; halfcycletimer = 0;
}
I
else if ( current mode == BOOST WAIT)
{
if ( half_cycle_timer >= M AX HOi J) TI ME) current—mode = CU RREM SETTING;
}
else if (current_mode == CURRENT SETTING)
{
current conduction time = user selected dimming level;
________o__>
}
half cycle timer++;// 定时器增加 I
在以上伪代码示例中，导通阈值被选择为约80%。应理解，只需在接通时而非负载变热之后执行这些步骤。可以直接应用后续的用户设置变化。如本领域的技术人员应理解的，存在用于确定负载是否接通的许多方法。在另一个方面的实施例中，提供了用于生成相位控制调光器电路中使用的控制信号的概括性方法。在此实施例中，该方法包括接收表示用户控制信号的输入，在用户控制信号小于导通阈值的情况下在启动时段内生成等于或大于导通阈值的升压信号，以及在生成了升压信号的情况下输出该升压信号。在另一个实施例中，该方法还包括在没有生成升压信号的情况下输出输入信号。在另一个实施例中，提供了用于生成相位控制调光器电路中使用的控制信号的概括性方法。如图14所示，在步骤301中，接收表示用户控制信号的输入。在步骤302中，在用户控制信号小于导通阈值的情况下生成等于或大于导通阈值的升压信号；以及在步骤303中，控制信号在没有生成升压信号的情况下被输出为输入信号，或者在生成了升压信号的情况下被输出为升压信号。 在一个实施例中，启动时段在约0. 5秒到约5秒之间。在另一个实施例中，启动时段约为2秒。在另一个实施例中，启动时段约为4秒。在一个实施例中，启动时段开始于倾斜上升时段。在另一个实施例中，启动时段终止于倾斜下降时段。在另一个方面上，如图15所示，也概括性地提供了用于控制传输至负载的功率的相位控制调光器电路100。在该实施例中，调光器电路100包括输入端101，用于从用户控制(在此视图中未示出)接收用户控制信号6 ;控制信号发生器140，用于在用户控制信号6大于或等于导通阈值的情况下提供控制信号7为用户控制信号6，或者在用户控制信号6小于导通阈值的情况下提供控制信号7为大于或等于导通阈值的升压信号。在该实施例中，调光器电路100还包括用于响应于控制信号7生成驱动信号8的定时控制电路120 ;以及用于响应于驱动信号8将电流切换到负载(在此视图中未示出)的开关110。以上描述的各个方面可以应用于或者合并在任何合适的相位控制调光电路，包括前沿调光器、后沿调光器和通用调光器，并且包括如下文献中详细描述的调光器标题为 “Improved Dimmer Circuit Arrangement” 的 PCT/AU03/00365;标题为 “DimmerCircuit with Improved Inductive Load” 的 PCT/AU03/00366;标题为 “Dimmer Circuitwith Improved Ripple Control ” 的 PCT/AU03/00364;标题为 “Current Zero CrossingDetector in A Dimmer Circuit，，的 PCT/AU2006/001883;标题为 “Load Detector For ADimmer，，的 PCT/AU2006/001882;标题为“A Universal Dimmer，，的 PCT/AU2006/001881;标题为 “Improved Start-Up Detection in a Dimmer Circuit，，的 PCT/AU2008/001398;标题为 “Dimmer Circuit With Overcurrent Detection” 的 PCT/AU2008/001399;以及标题为“Overcurrent Protection in a Dimmer Circuit” 的 PCT/AU2008/001400。在整个说明书及所附权利要求书中，除非文中另有要求，否则单词“包含”和“包括”及其变形将被理解为意指包含规定的整体或整体组，然而不排除任意其它的整体或整体组。本说明书中对任何现有技术的引用不是且不应被理解为以任意形式建议承认该现有技术构成公知常识的一部分。
权利要求
1.一种用于相位控制调光器电路中的控制信号发生器，所述控制信号发生器包括 输入端，用于接收表示用户控制信号的输入信号。
升压信号发生器，用于在所述用户控制信号小于导通阈值的情况下在启动时段内生成等于或大于所述导通阈值的升压信号；以及 输出端，用于在生成了所述升压信号的情况下输出所述升压信号；
2.根据权利要求I所述的控制信号发生器，其中，所述输出端在没有生成升压信号的情况下输出所述输入信号。
3.根据权利要求I或2所述的控制信号发生器，其中，所述输入信号为所述用户控制信号。
4.根据权利要求I或2所述的控制信号发生器，其中，所述输入信号为由所述相位控制调光器电路的定时控制电路生成的驱动信号。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述启动时段在约O.5秒到约5秒之间。
6.根据权利要求5所述的控制信号发生器，其中，所述启动时段为约2秒。
7.根据权利要求5所述的控制信号发生器，其中，所述启动时段为约4秒。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述启动时段开始于倾斜上升时段。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述启动时段结束于倾斜下降时段。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述导通阈值由两个电阻器的分压器确定。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述启动时段由RC网络确定。
12.根据权利要求I至9中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述控制信号发生器由微控制器提供。
13.根据权利要求I所述的控制信号发生器，其中，所述输出被提供为用于输入至所述相位控制调光器电路的定时控制电路的控制信号。
14.根据权利要求I所述的控制信号发生器，其中，所述输出被提供为用于输入至所述相位控制调光器电路的开关的控制驱动信号。
15.根据权利要求I至14中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述导通阈值在线电压半周期的约50%到约100%之间。
16.根据权利要求I至15中任一项所述的控制信号发生器，其中，所述导通阈值为线电压半周期的约80%。
17.一种用于生成在相位控制调光器电路中使用的控制信号的方法，所述方法包括 接收表示用户控制信号的输入； 在所述用户控制信号小于导通阈值的情况下在启动时段内生成等于或大于所述导通阈值的升压信号；以及 在生成了所述升压信号情况下输出所述升压信号。
18.根据权利要求18所述的方法，还包括在没有生成升压信号的情况下输出所述输入信号。
19.根据权利要求17所述的用于生成控制信号的方法，其中，所述启动时段在约O.5秒到约5秒之间。
20.根据权利要求17所述的用于生成控制信号的方法，其中，所述启动时段为约2秒。
21.根据权利要求17所述的用于生成控制信号的方法，其中，所述启动时段为约4秒。
22.根据权利要求17至20中任一项所述的用于生成控制信号的方法，其中，在所述启动时段之前具有倾斜上升时段。
23.根据权利要求17至21中任一项所述的用于生成控制信号的方法，其中，在所述启动时段之后具有倾斜下降时段。
24.—种用于控制传输至负载的功率的相位控制调光器电路,包括 输入端，用于从用户控制接收用户控制信号； 控制信号发生器，用于在所述用户控制信号大于或等于导通阈值的情况下提供为所述用户控制信号的控制信号，或者在所述用户控制信号小于所述导通阈值的情况下提供为升压信号的控制信号，其中所述升压信号大于或等于所述导通阈值； 定时控制电路，用于响应于所述控制信号生成驱动信号；以及 开关，用于响应所述驱动信号将电流切换至所述负载。
全文摘要
公开了一种用于相位控制调光器电路(100)中的控制信号发生器(140)。控制信号发生器(140)在用户输入信号(6)大于或等于导通阈值的情况下生成用户输入信号(6)作为输出(7)，或者在用户输入信号(6)小于导通阈值的情况下生成升压信号(145)作为输出(7)。输出(7)用于控制相位控制调光器电路(100)的触发角并且可以用于控制诸如紧凑型荧光灯(CFL)的负载(10)。还公开了用于生成控制信号的方法和相位控制调光器电路。
文档编号H05B37/02GK102783252SQ201180010064
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月18日
发明者亚历山大·施特尔马赫, 詹姆斯·罗伯特·万德宗 申请人:澳大利亚克林普斯有限公司