专利名称：用于2线调光器的电源的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及在照明控制应用中使用的电源，更具体来说， 涉及用于内部电源调光器电路的电源。
背景技术：
双线连接电路的通常应用是为调光器的内部控制供电。双线调光 器的常规电源通常基于线性模拟方法，包括带有线性后调节器的不同 电容器充电方案。美国专利第4,334,184、 4，504，778、 4，678，985以及 5,600,552中给出了采用该方法的电源示例。这些设计存在许多缺点， 包括庞大的部件和低效率，因为它们在装置处于其关状态时会泄漏电 流。这些电源有时还需要很高的实现成本。
开关电源可以避免上述问题。开关模式电源通过在饱和(全开) 与截断(全关)之间对晶体管进行开关而实现调节。当晶体管接通时， 能量被递送给电感器，并且在某些情况下被递送给输出电容器和负载。 当晶体管断开时，电感器中存储的能量被递送给输出滤波电容器和负 载。晶体管要么在全电流和最低电压下操作，要么在全电压和最小电 流下操作，这使得被浪费的电力很少。开关模式电源的效率通常在 80%到95%的范围内，在某些情况下甚至更高。开关频率的范围可以 是从25 kHz到超过1 MHz，其中100 kHz到400 kHz是典型的范围。 在离线开关模式电源(50Hz或60Hz的交流千线(ACmains))下， 有时需要用于隔离的变压器在上述频率范围(其比50Hz或60Hz要高 得多)下利用芯通量进行操作。这会得到与常规电源相比小且轻得多 的芯。而且，由于高效率，产生的热少得多，可以使用更小的部件和 更小的热沉；在某些电源中，仅仅PC板就可以充当足够的热沉。
开关模式电源的另一优点是输入电压不必比输出电压高。线性调
节器只能向下步进，而开关模式电源可以向上或向下步进，并且可以 具有负输出电压。此外，线性调节器既不能升压也不能切换极性。
图l示出了使用开关装置的典型调光器的框图。当用于向调光器
内部电路19供电时，如图l所示，调光器的开关装置15连接在线路 端子11与负载16之间，并且中性端子12连接到负载的另 一端。
用于调光器的电源18通常跨开关装置端子而连接。该类型的电 源的设计可能是个问题，因为可用AC电源通常将取决于负载的状态。 例如，当调光器处于其全开位置时，仅可以在靠近过零点的短时段内 使用AC输入；这限制了可供给电路电源18的电力的数量。图2代表 了调光器AC波形20的示例，其中开关装置15包括作为开关元件的 三端双向可控硅开关(triac )。时段22 ( Tl到T2等)代表负载接通 的时间。时段21(T0到T1、 T2到T3等)代表负载断开的时间，在 此期间AC线路电力是可用的，以向调光器的电源供电。
最低操作电压代表对开关模式电源的开关装置的限制，这对于照 明应用来说可能是关键的。如图2所示，当仅可以在过零点附近的短 时间间隔内使用AC输入电力时，在负载断开时形成的峰值电压电平 对于开关操作来说可能是微不足道的，或者可能提供不了所需电力输 出的足够的能量。因此开关电源可能不适合用于照明应用，照明应用 通常需要不被阻断的线路接入和输入电压值，该输入电压值对于开关 电源的适当的操作来说并不太低。在家庭能量管理系统中会产生类似 的问题，在该系统中，将电源开关装置布置成与24V或120V电源以 及负载相串联(如美国专利第4,678,985中讨论的)。
发明内容
本发明通过提供一种升高了输入电压电平的开关电源电路而解 决了上迷问题，从而改进了开关电源的性能。在负载开关装置与到开 关电源的输入之间引入了诸如电压加倍器电路的电压倍增器。电压倍 增器使得电源设置在低电压下也可以进行稳定的操作。
根据本发明的一个方面，将用于向照明调光器装置的内部电路提
供电力的电源电路设计成连接到电势源；电源电路包括电压倍增器、 开关电源以及线性后调节器。将所述电压倍增器设计成耦合到所述电 势源，以提供所述电势源的至少两倍的输出信号；所述开关电源耦合 到所述电压倍增器，以接收倍增后的电压作为输入。将所迷线性后调 节器插在所述开关电源与所述调光器装置的内部电路之间。
根据本发明的另 一方面，提供了 一种用于连接到照明调光器装置 的电源电路，其包括电压加倍器电路、滤波器电路、开关电源以及线 性调节器电路。在一个实施例中，所述电压加倍器电路包括具有第一 电容器和第一二极管的第一级，以及具有第二电容器和第二二极管的 第二级。所述开关电源可以包括反馈电路，并且可以是非隔离电源。 在一个实施例中，所述调光器装置可在关位置与全开位置之间变化， 并且在所述调光器装置处于所述全开位置时，所述电路可以提供用于 所述开关电源的操作的电力。
图l是用于向调光器电路供电的常规布置的框图。
图2是示出带有三端双向可控硅开关元件的调光器电路中的AC波形。
图3是根据本发明实施例的开关电源电路的框图。 图4是根据本发明实施例的电源电路的电路图。
具体实施例方式
图3示出了根据本发明实施例的开关电源30的框图。在本实施 例中，使用诸如电压加倍器的电压倍增器来提高电源的输入电压电平， 从而即使调光器处于其全开位置也可以确保电源的合适操作。在开关 装置15与到开关电源38的输入之间连接电压加倍器电路31。该布置 使得提供其他可选调光器功能(如到远程装置的通信)的调光器的各 种部件可以直接接入线路端子11。还可以使用除电压加倍器以外的其 他电压倍增电路(例如，3X)。可以有利地在电源38的输出与调光
器内部电路19之间布置线性后调节器32。噪声敏感调光器电路尤其 可以受益于附加的线性后调节器。
参照图4，示出了实现图3的框图的电路40的电路图。电路40 包括用于电涌(surge )保护的金属氧化物变阻器MOVl、提供过流保 护的可熔电阻器Rl、电压加倍器31以及开关电源38的上游的LC滤 波器。二极管D1和电容器C1代表电压加倍器的第一级。在AC周期 的正半部分期间(线路电压高并且中性电压低，例如如图2所示的T0 到T2)， 二极管Dl导电并向电容器Cl充电。在AC周期的负半部 分期间，将电容器Cl上存储的DC电压加入AC部件，并通过二极 管D2施加给电容器C2。在AC周期的负半部分(例如图2中的T2 到T4)期间，二极管D1截止。所得电压由包括电感器Ll和电容器 C3的LC滤波器来过滤。将LC滤波器的输出馈送给电源开关器Ul 的输入，在此特定实施例中基于来自Power Integrations公司的 LinkSwith -TN装置，利用向电源开关器Ul提供反馈的二极管D4 和电阻器-电容器反馈网络U2， 二极管D3、电感器L2以及电容器 C4实现了 Buck转换器方案。电源的输出17在被施加给调光器电路 19之前被馈送到调节器32中。调节器32包括线性电压调节器VR1 和输出电容器C5。
在本实施例中，电源38是带有确定输出电压的反馈的非隔离开 关电源。可以理解，也可以4吏用隔离电源。此外，可以将电路40的输 入连接到除具有如图4所示的线路和中性端子的AC千线电源以外的 AC源。例如，可以由变压器、AC分压器、滤波器或其他电路来提供 输入。
尽管按照具体实施例对本发明进行了描述，但是从以上描述来 看，显然，本领域的技术人员能够做出多个备选实施例、修改以及变 型。因此，本发明旨在涵盖落入本发明和以下权利要求的范围和精神 内的所有这种备选实施例、修改以及变型。
权利要求
1.一种用于向照明调光器装置的内部电路提供电力的电源电路，所述照明调光器装置被设计成连接到电势源，所述电源电路包括电压倍增器，其被设计成耦合到所述电势源，以提供所述电势源的至少两倍的输出信号。开关电源，其耦合到所述电压倍增器，以从所述电压倍增器接收所述至少两倍电势作为输入电势；以及线性后调节器，其插在所述开关电源与所述内部电路之间。
2、 根据权利要求1所述的电源电路，其中所述电压倍增器是电 压加倍器。
3、 根据权利要求1所述的电源电路，其中所述开关电源是非隔 离电源。
4、 根据权利要求1所述的电源电路，其中所述开关电源包括反 馈电路。
5、 根据权利要求1所述的电源电路，还包括插在所述电压倍增 器与所述开关电源之间的滤波器电路。
6、 根据权利要求1所述的电源电路，其中所述电势源包括线路 端子，所述线路端子是可接入的，以直接连接到所述调光器装置的部 件。
7、 根据权利要求1所述的电源电路，其中所述电势源是AC干 线电源、变压器、AC分压器以及滤波器中的一个。
8、 根据权利要求1所迷的电源电路，还包括开关装置，所述开 关装置具有用于连接到所述电势源的线路连接端子以及负载连接端 子，并且所述电压倍增器耦合到所述负载连接端子。
9、 一种用于连接到照明调光器装置的电源电路，包括 电压加倍器电路，其被设计成耦合到电势源； 滤波器电路，其连接到所述电压加倍器电路； 开关电源，其连接到所述滤波器电路；以及线性调节器电路，其连接到所述开关电源并耦合到所述调光器装 置的内部电路。
10、 根据权利要求9所迷的电源电路，其中所述电压加倍器电路 包括具有第一电容器和第一二极管的第一级，以及具有第二电容器和 第二二极管的第二级。
11、 根据权利要求9所迷的电源电路，其中所述滤波器电路包括 电感器和电容器。
12、 根据权利要求9所述的电源电路，其中所述开关电源包括反 馈电路。
13、 根据权利要求9所述的电源电路，其中所述线性调节器电路 包括线性电压调节器和电容器。
14、 根据权利要求9所述的电源电路，其中所述电势源是AC干 线电源、变压器、AC分压器以及滤波器中的一个。
15、 根据权利要求9所述的电源电路，其中所述开关电源是非隔 离电源。
16、 根据权利要求9所述的电源电路，其中所述调光器装置在关 位置与全开位置之间是可变的，并且当所述调光器装置处于全开位置 时，所述电路可提供用于所述开关电源的操作的电力。
17、 根据权利要求9所述的电源电路，还包括开关装置，所述开 关装置具有用于连接到所迷电势源的线路连接端子以及负载连接端 子，并且所述电压加倍器耦合到所述负载连接端子。
18、 根据权利要求17所述的电源电路，其中所述开关装置包括 三端双向可控硅开关。
全文摘要
一种用于调光器装置的电源电路，其包括电压加倍器电路、滤波器电路、开关电源以及线性调节器电路。在一个实施例中，所述电压加倍器电路包括具有第一电容器和第一二极管的第一级，以及具有第二电容器和第二二极管的第二级。所述开关电源可以包括反馈电路，并且可以是非隔离电源。在一个实施例中，所述调光器装置可在关位置与全开位置之间变化，并且在所述调光器装置处于所述全开位置时，所述电路可以提供用于所述开关电源的操作的电力。
文档编号G05F1/00GK101371210SQ200680039884
公开日2009年2月18日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者E·弗里德 申请人:立维腾制造有限公司