专利名称：从基于三端可控硅调光器给高效照明装置供电的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及照明装置电源，如包括在可调光发光二极管灯中的那些电源，并且更特别地涉及一种在给高效照明装置供电时提供基于三端双向可控硅开关(triac-based)调光器的正确操作的照明装置电源。
背景技术：
照明控制和电源供应集成电路(IC)在电子系统中和在可更换消费类照明装置中都普遍使用的，如取代传统白炽灯光灯泡的发光二极管(LED)和紧凑型荧光灯(CFL)。，在可调光高效更换灯泡中，照明装置的低能量要求使调光器难以正常运行，因为典型三端双向可控硅开关控制调光器设计用于与需要以典型高效照明装置要求的电流的10倍的级别的负载一起操作。因此，可调光高效更换照明装置电路必须确保调光器与照明装置关联地正确操作，即，提供足够的能量，并且提供所需的调光电平指示，以便可以执行照明装置的调光。因此，期望可以提供一种可调光高效照明装置电源电路，该电路提供基于三端双向可控硅开关调光器电路的正确操作。
发明内容
本发明实施在一种用于从晶闸管控制(thyristor-controlled)的调光器电路供应电力给高效照明装置的电路、一种包括所述电路的IC以及一种操作所述电路的方法。所述电路包括确定和预测给调光器供电的AC电力线的过零时间的电路。通过预测的过零时间，胶水阻抗电平可以出现在可控硅开关晶闸管控制调光器电路的输出端，以使当晶闸管关闭时，在晶闸管(可控硅开关)控制调光器中的定时器正常操作。在本发明的另一个方面，紧接在晶闸管控制调光器(晶闸管开关调光器)电路的导通时刻之后，出现低阻抗，通过控制从所述调光器转移能量到照明装置的功率变换器的操作，以便所述功率变换器在导通时刻后持续一段时间非均匀地转移更多能量来吸收与晶闸管的导通相关联的能量。所述非均匀操作也可以与耗散负载结合。在导通后出现的低阻抗阻止了晶闸管的“导通”周期由于共振而较早的结束。所述功率变换器也可以是两级变换器，以便可以存储保持负载操作需要的多余能量直到在以后的周期中需要。在能量已经被转移之后出现高阻抗，直到AC电源线的预测下一个过零时刻，这样防止在调光器电路中的晶闸管的误触发。从下面所述，更具体地，从本发明如在附图中示出的优选实施例的描述中，本发明的上述和其它的目标、特征、以及优点将是显而易见的。
图1为描述根据本发明的一个实施例的照明电路的方框图。图2为示出根据本发明的一个实施例的照明电路的操作的各个阶段的信号波形图。
图3A-3C为可以使用在根据本发明的各种实施例的图1的照明电路中的更换照明装置的方框图。图4为根据本发明的另一个实施例的照明电路的简化示意图。图5A-5B为根据与本发明的替代实施例的过零确定电路的方框图。图6A-6B为示出在根据本发明的实施例的照明电路内的信号的信号波形图。
具体实施例方式本发明包括用于给照明装置供电以及控制照明装置的电路和方法。在具体实施例中，成串的发光二极管(LED)包装来取代白炽灯，并且根据从给更换照明装置供电的晶闸管控制调光器的操作确定的调光值改变供应到LED串的能量，以便实现调光操作。本发明通过在下面进一步详细描述的各种特征有效地实现了调光操作，不会有在调光器中的晶闸管的误激发。现在参照图1中，示出了根据本发明的一个实施例的照明电路。交流电源线源6通过基于例如设计为与具有消耗功率为40瓦或更大的白炽灯泡一起操作的三端双向可控娃开关调光器(triac-based dimmer)8提供AC线路电压Vline到更换照明装置10。更换照明装置10使用发光二极管(LED)LEDA、LEDB来供应光，其可以是串联连接的LED串，如图所示。因为即使使用相当于100W的LED的高效更换灯泡也只消耗13瓦的功率，所以LED更换灯的电流水平将低于通过规定的最小功率白炽灯泡传导的电流水平的1/3，并且可以是低至该电流的1/10。因此，由于在基于三端双向可控硅开关调光器8导通时通过三端双向可控硅开关传导的电流减少，在基于三端双向可控硅开关调光器8中的三端双向可控硅开关可能无法正确地触发。并且触发在基于三端双向可控硅开关调光器中的三端双向可控硅开关的定时电路可以在错误时刻开启三端双向可控硅开关，除非从线路电压Vlin6的过零时刻直到触发在基于三端双向可控硅开关调光器8中的三端双向可控硅开关，在基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端出现正确条件。并且，如果包含开关功率变换器12的更换照明装置10的操作以某种方式与整流调光器输出电压Vdim的切正弦波不一致，那么开关功率变换器12将不会接收用于该周期供应发光二极管LEDA、LEDB需要的所有能量。如果在基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端突然引入低阻抗，通过在当前周期基于三端双向可控硅开关调光器8已经关断之后启动开关功率变换器12的另一个有效周期，开关功率变换器12也会不正确地再次触发基于三端双向可控硅开关调光器8。在描绘基于三端双向可控硅开关调光器8的方框中，示出了模型等效电路，其可用于描述在实际基于三端双向可控硅开关调光器中的三端双向可控硅开关和定时电路的操作。开关g表示三端双向可控硅开关本身的操作，它交替传导在AC电源线源6和更换照明装置10之间的电流Iin。最初，当开关g打开时，EMI电容器Ce和由定时电阻Rt和定时电容Ct形成的定时电路通过基于三端双向可控娃开关调光器8的输出端施加的负载充电，其在普通的操作中通常是40瓦或更大功耗的白炽灯泡。一旦电容器Ct被充电到阈值电压的强度，开关g关闭(即，触发三端双向可控硅开关的栅极)并且通过电感器Le提供AC线路电压Vline到基于三端双向可控硅开关调光器的输出端，其提供用于EMI滤波并且减少灯的口翁嗓声(在白识灯的灯丝中的噪首)。一旦开关g关闭，开关g保持关闭状态(即，二端双向可控硅开关继续传导)，直到通过基于三端双向可控硅开关调光器8传导的电流Iin的强度下降到低于三端双向可控硅开关的保持电流。但是，如果不足够低阻抗的负载连接到三端双向可控硅开关的输出端，那么已经被倒入电感Le的来自电容器Ce的所存储能量将返回到电容器CE，因为电容器Ce和电感器Le的并联组合将开始振荡。当电流通过电感器LE低于三端双向可控硅开关的保持电流，三端双向可控硅开关将关闭。为了防止上述误触发的基于三端双向可控硅开关调光器8，更换照明装置10包括动态阻抗控制电路16，其在检测到在由基于三端双向可控硅开关调光器8的导通事件造成的整流调光器输出电压Vdim上升的情况下，通过阻尼由电容器Ce和电感器Le组成的谐振电路，施加足够以防止重新触发在基于三端双向可控硅开关调光器8的三端双向可控硅开关的阻尼阻抗电平。在更换照明装置10的输入端处的阻抗保持在或低于所需的阻尼阻抗电平，直到已经经过预定时间周期。必要的阻尼阻抗电平随着具体三端双向可控硅开关的设计而变化，但通常为在100欧姆到I千欧姆之间。在预定时间周期已经过去之后，更换照明装置10只需要汲取足够的电流以将基于三端双向可控硅开关调光器保持在导通状态下，同时正在转移对于该周期供应LED的LEDA、LEDB所需要的能量。维持导通状态所需的最小电流是在基于三端双向可控硅开关调光器8中的具体三端双向可控硅开关的保持电流，这通常是在25和70毫安之间。更换照明装置然后进入高阻抗状态，禁用开关功率变换器12以便由于激活的开关功率变换器12，通过在相应三端双向可控硅开关输出周期已经终止的AC线路电压Vlim的半周期的任何剩余部分期间将电容器Ct重新充电到触发阈值，导致的阻抗的突然变化不触发基于三端双向可控硅开关调光器8。为了确保基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端的下一个前沿发生在正确的时刻，必须提供由电容器Ct和电阻Rt形成的定时器电路的正确操作。在下一个过零AC线电压Vline发生的时刻，并且从该时刻起直到基于三端双向可控硅开关调光器8导通，必须在更换照明装置的输入端提供用于给定时电容Ct充电的输入电流Iin的路径。另外，阻抗必须足够低，以便不会产生在更换照明装置10的输入端上的电压降，其将大大影响触发三端双向可控硅开关的触发点，例如，开关g关闭的时刻。为了防止上述基于三端双向可控硅开关调光器8的误动作，更换照明装置10包括通过观察调光器的输出电压Vdim预测或检测AC线电压Vlim的过零时刻的过零预测电路14以及确保从过零时刻直到前沿检测电路18检测到导通事件在更换照明装置的输入端出现足够低的“胶水”阻抗的动态阻抗控制电路16。确保正确定时需要的胶水阻抗通常为等于100欧姆或更小的阻抗。这样的阻抗，如果在基于三端双向可控硅开关调光器的有效阶段期间存在于调光器输出端子上，那么将需要相当于100瓦的灯泡产生的功率转移或耗散，但是由于在三端双向可控硅开关关断时施加胶水阻抗，仅需要功率转移来操作由电容器Ct和电阻Rt形成的定时器电路。现在参考图2，参考AC线电压Vline的周期和整流调光器输出电压Vdim的切正弦波示出更换照明装置10的操作的各个阶段。在紧随在时刻的三端双向可控硅开关导通事件之后的预定时间周期tdamp，当前沿检测器18检测到三端双向可控硅开关导通事件并且使控制信号dima有效时，通过动态阻抗控制16的操作出现阻尼阻抗电平。通过刚好在时间
之后开始的时间周期tartiV6期间操作的开关功率变换器12的操作可提供阻尼阻抗的至少一部分。在所描述的实施例中，控制信号active，它被提供给开关功率变换器12，以给开关功率变换器12指示什么时候开始能量转移周期，以及该周期可能会延长多长时间，即，有效周期的最大持续时间，是控制信号active的高状态脉冲的持续时间。一旦已经避免三端双向可控硅开关的谐振重触发的可能性，例如，在与导通事件相关联的能量被消耗或者存储用于操作LED的发光二极管LEDA、LEDB之后，同时开关功率变换器12仍然需要用于AC线路电压Vlim的当前周期的能量，那么由开关功率变换器12执行能量的转移，并且在有效时间周期tartiV6的整个其余部分通过基于三端双向可控硅开关调光器8的电流保持在基于三端双向可控硅开关调光器8中的三端双向可控硅开关所要求的保持电流的电平处或以上。在时刻txft。完成能量转移后，在空闲时间间隔期间Tidle更换照明装置10的输入端端进入高阻抗状态。然后，一旦过零预测电路14通过施加使控制信号zero有效来指示，产生AC线路电压Vlin6的过零，那么动态阻抗控制16在基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端施加胶水阻抗，以便在基于三端双向可控硅开关调光器8中由电容器Ct和电阻Rt形成的定时器电路将正常充电，并在正确时刻Trai2产生调光器输出电压Vdim的下一个前沿。在时刻Trai2,阻尼阻抗电平再次施加在更换照明装置10的输入端。参考图3A，示例性更换照明装置IOA在根据本发明的一个实施例中示出，并且其可以使用于在图1的照明电路中。更换照明装置IOA利用可能是可控电流吸收端的可控负载24可能是用于分流流过基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端的电流的可控电流吸收器、具有串联连接开关晶体管的电阻器、或者其他合适电路分流流过基于三端双向可控硅开光调光器8的电流，来控制出现在输入端IN的阻抗。的可控负载24控制出现在输入端IN的阻抗。虽然通过如可控负载24的耗散负载分流电流浪费了能量，但是取决于LED的发光二极管LEDA和LEDB的能量需求，可能需要提供某种形式耗散负载以以确保在基于三端双向可控硅开关调光器8中的正确三端双向可控硅开关操作。可控负载24由从前缘检测器18的输出端提供的控制信号dima触发，其给定时控制电路22指示什么时候施加由控制信号damp选择的阻尼阻抗。在预定阻尼周期已届满后，如在100微秒，定时控制电路22不施加控制信号damp，而施加设置最低保持阻抗以将三端双向可控硅开关维持在导通状态的控制信号hold。在更换照明装置IOA的所述实施例中，保持阻抗不提早终止，即使开关功率变换器12A已完成能量转移，以便由在基于三端双向可控硅开关调光器8中的电容器Ct形成的定时器正确充电并且在正确的时刻产生调光器输出电压Vdim的下一个前沿。在下面进一步详细说明本发明包括空闲周期的实施例。过零预测电路14提供控制信号zero给动态阻抗控制16A，其导致定时电路22施加控制信号glue，其继而命令可控负载24施加胶水阻抗电平在输入端子之间，以便以提供在三端双向可控硅开关控制调光器8中的定时器的正确操作。过零预测电路14从整流调光器输出电压Vdim,即，输入端子IN两端的电压确定AC线电压Vlin6的过零位置。因为由于前缘切割，也由于在本发明的一些实施例中的空闲阶段，整流调光器输出电压Vdim不是正弦波，所以过零预测电路14使用模拟技术，如多阈值比较器来触发波形发生器，例如，提供了一个非常接近的近似正弦波波形形状的抛物线波形发生器，或数字技术，例如模拟数字转换器(ADC)，其具有可以从整流器输出电压Vdim的切正弦波波形形状推导过零位置的处理模块。这种数字电路不要求复杂性，因为即使是非常低分辨率的ADC也可以使用来预测过零位置并且产生控制信号zero。通过执行与整流调光器输出电压Vdim及基准计时器时钟输出的相位比较，锁相环(PLL)替代地可以使用来预测过零位置。调光估算器21还包括在更换照明装置IOA中，并且从过零预测器14和前缘检测器18中接收输入信号。调光估算器从在AC线电压Vlim的过零之间的时间周期确定调光值dim,并且基于三端双向可控硅开关调光器8在AC线电压Vline的下一个周期导通。开关功率变换器12A由提供给开关功率变换器12A的起始输入端的控制信号dima控制来与AC线电压Vlim的波形同步，确保在整流调光器输出电压Vdim的切正弦波的前沿产生从输入端子IN到开关功率变换器12A的能量转移周期。一旦给定半周期需要的所有能量已经转移，功率变换器12A停止转移能量并且将不再次开始直到在输入端start接收到另一个脉冲。定时控制电路22可以通过响应于来自开关功率变换器12A的反馈信号将可控负载24的阻抗提高到高阻抗状态，产生操作的空闲操作状态，可选地终止整流调光器输出电压Vdim的半周期。当过零时预测器14指示AC线电压Vlin6的过零发生时，定时控制电路22施加控制信号glue来在三端双向可控硅开关控制调光器8的输出端之间施加胶水阻抗电平。现在参考图3B，示例性更换照明装置IOB在根据本发明的一个实施例中示出，并且其可替代地可以使用于在图1的照明电路中。更换照明装置IOB与图3A的更换照明装置IOA相似，所以在下面将仅描述在电路之间的区别。更换照明装置IOB通过以非均匀的方式操作开关功率变换器12B来控制在基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端出现的阻抗。动态阻抗控制电路16B包括在开关功率变换器12B中，并且从前沿检测器18接收控制信号dima以及从过零预测电路14接收控制信号zero。动态阻抗控制电路16B提供一个或多个控制信号给开关功率变换器12B的第一级26A，其迫使第一级26A转移的电流在阻尼时间tdamp期间至少呈现最小电流电平Idamp,以及在时间周期tglue期间至少呈现最小胶水电流电平Iglue，如在图2的时序中示出的。电流计算模块(1。_) 28确定当前周期需要完成能量转移所需的剩余(如果有的话)电流，其也是基于当前调光值dim，因为调光值dim指示将需要多少能量来从开关功率变换器的第二级26B供应到发光二极管LEDA、LEDB,以及基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端的有效周期的持续时间，如果必要时其确定第一级26A可以转移能量的最大时间周期。连结电容器Clink提供子在第一级26A和第二级26B之间的中间存储，以便在如上所述的整流调光器输出电压Vdim的有效周期的初始部分期间第一级26A可以以较高电流电平(较低电阻电平)操作，并且在该周期的剩余有效部分以较低电流电平操作，不会导致第二级26B不够转移到发光二极管的LEDA、LEDB需要的能量。因此，在该周期的开始期间连结电压Vlink将大体上在AC线电压Vline的整个半周期上改变。现在参考图3C，示例性更换照明装置IOC在根据本发明的另一个实施例中示出，并且其可替代地可以使用于在图1的照明电路中。更换照明装置IOC与图3B的更换照明装置IOB相似，所以在下面将仅描述在电路之间的区别。在更换照明装置IOC中，开关功率变换器12C包括动态阻抗控制和周期电流分布计算器模块16C，其从开关功率变换器26C接收下一个周期的能量估算并且使用所需最小胶水阻抗和保持阻抗以及它们与下一个周期能量需求关联的相关时间周期来计算用于开关功率变换器12C的电流配置。当施加控制信号dima时，开关功率变换器12C根据产生的电流配置转移能量到输出端，或者转移到在如图3B所示的多级装置中的连结电容器。现在参考图4，示出根据本发明的一个实施例的照明电路30。图4的电路提供来示出可使用来实现分别如图3A-3C所示的开关功率变换器26A-26C的两级开关功率变换器的细节。调光器的输出端提供给桥式整流器41，其产生整流调光器输出电压Vdim。电容器Ckect提供较高频率开关元件的滤波，其由电感器L1、开关晶体管N1、二极管Dl和电容器Cunk实现的降压输入级产生。电阻器Rl提供通过晶体管N2提供的初级电流的电流检测。集成电路40从第一级控制器44A提供晶体管NI的控制并且从提供第二级控制器44B进一步控制反激式变换器级，第二级控制器44B响应于从电流检测电路46提供的反馈来切换晶体管N2通过变压器Tl提供电流。第二级控制器提供有关能源需求的信息给动态阻抗控制电路16，其提供控制指示给第一级控制器44A以动态控制在接收桥式整流器41的输出端的输入端子处呈现的阻抗，从而控制呈现到基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端的阻抗。过零预测器14和前缘检测器18如上述图操作用于在图3A-3C中示出的本发明的各种实施例。用于操作LED的LEDA、LEDB的电流可以通过次级开关电路48供应，次级开关电路48交替在LED串之间的次级电流的施加，LED串可以是不同的颜色以便提供随着调光值dim并且在其他控制输入信号调节下改变的颜色配置。第一级控制器44A由在图3A-3C的上述实施例示出的控制信号zero激活，并且在图4中示出的照明电路可以使用来实施在图3A-3C中描述的本发明的实施例。现在参考图5A，示出了也可以在本发明的上述实施例中采用的过零检测电路14A。迟滞比较器Kl检测什么时候整流调光器输出电压Vdim超过阈值电压Vth，并且一次冲击54A和54B产生由逻辑或门ORl组合的脉冲，以在每个AC线电压Vline的每个过零处提供一个脉冲。平均计算电路56，例如数字处理模块或PLL，包括来从整流调光器输出电压Vdim重建输入AC线电压路电压VliM。过零预测电路14A的输出是在AC线电压路电压Vlim的每个半周期的末端处施加的脉冲，并且给上面所述电路的其中一个指示什么时候在基于三端双向可控硅开关调光器电路8的输出端处施加胶水阻抗或电流电平。现在参考图5B，示出了也可以在本发明的上述实施例中采用的过零预测电路。ADC50提供输入给抛物线近似逻辑电路52，其根据AC线电压路电压Vlim的过零预测位置产生控制信号zero。ADC50可以由一对比较器替代，并且抛物线近似逻辑电路52可以由从整流调光器输出电压Vdim的切正弦波变形分段逼近来逼近AC线电压路电压Vlin6的波形的模拟电路替代。现在参考图6A，在本发明的上述实施例中的信号示出在信号波形图中。在时刻 整流调光器输出电压Vdim的前沿指示三端双向可控硅开关导通事件，并且对于时间周期
tdamp，从图1的基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端子汲取至少Imp的较大电流电平。电流波形Iinl相应于在时刻h和t2之间的AC线电压路电压Vlin6的半周期的不同部分期间，即低阻抗间隔Tdamp以及在时刻t2和t3之间的调光器输出电压Vdim的有效周期的剩余部分，在该期间施加不同的阻抗电平/电流消耗，由图3A的更换照明装置IOA或者图3B的更换照明装置IOB汲取具有离散或者基本上恒定的值的输入电流。在电流波形Iinl中的过渡不可以太突然，或者EMI电感Le和EMI电容器Ce的振荡会导致三端双向可控硅开关在错误的时刻关闭。电压波形Vlinkl相应于当由图3A的更换照明装置IOA或者图3B的更换照明装置IOB的输入级充电时的连结电压Vlink。在时刻t3和t4之间，胶水阻抗或胶水电流电平施加到基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端。因为电流实际上由在基于三端双向可控硅开关调光器8中的定时器确定，所以电流的实际波形将随着通过如图1所示由电容器Ct和电阻Rt形成的定时器电路的电流改变。因此，Iglu6的值通常不是常数，但这里示出为最小值以表示更换照明装置的输入在胶水间隔Tglue期间不处于高阻抗状态中。
现在参考图6B，描述在上述照明电路中的信号的信号波形图，描绘根据本发明的其它实施例。电流波形Iin2相应于由图3C的更换照明装置IOC汲取的电流，其中可以从图1的基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端得到连续变化的电流配置。电压波形Vlink2相应于当由图3C的更换照明装置IOC的输入级充电时的连结电压Vlink。在所有上述波形中，在从前沿时刻h延伸直到基于三端双向可控硅开关调光器8的有效周期的末端的能量转移时间周期Tartiv6期间，能量从基于三端双向可控硅开关调光器8的输出端转移，虽然在一些情况下，并且在一些实施例中，通过将输入电流Iin下降到在基于三端双向可控硅开关调光器8中的三端双向可控硅开关的保持电流的值以下，能量转移将在基于三端双向可控硅开关调光器8的有效周期的末端之前终止。例如，在图3A的更换照明装置IOA中，因为耗散负载能够延长有效三端双向可控硅开关周期超过已经由开关功率变换器12A转移足够的能量的时刻，所以实际能量转移可以较早地终止。并且，在本发明的一些实施例中，可以不需要延伸能量转移周期跨过基于三端双向可控硅开关调光器的整个有效周期，以便有效周期由图1的更换照明装置10实际终止，停止从基于三端双向可控硅开关调光器的输出端汲取电流。在图6A和图6B两个图中，在时刻t4和t5开始的周期示出需要的能量转移减少，由于连结电压Vlinkl及Vlink2在强度方面增加。由于更换照明装置IOC使用计算出的电流配置，所以电流当前Iin2被确定形状，除了在每个有效间隔的末端和在胶水间隔期间。然而，由于连结电压Vlink2的上升值和接近最大值的有效周期调光器输出电压Vdim，在时刻t7，示出这样的情况。同样地，在图6A中的时刻t7，电流Iinl示出可能需要的一种情况，当对于一个周期能量转移的程度太大以致于电压Vlinkl将上升太高时，会导致不终止基于三端双向可控硅开关调光器8的有效周期。虽然已经具体地示出并参照其中的优选实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上对前述和其它作出改变。
权利要求
1.一种用于从晶闸管开关调光器(thyristor-switched dimmer)电路的输出给一个或多个照明装置供电的电路，包括: 功率变换器，其具有用于耦合到所述可控硅开关调光器电路的输出端的输入端和用于给所述一个或多个照明装置供给能量的至少一个输出端； 控制电路，其具有耦合到用于确定所述功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路的输出端转移能量的有效时间周期的过零预测电路的输出端的输入端，其中在有效时间周期之后的空闲周期期间在所述晶闸管开关调光器电路的输出端出现高阻抗电平； 过零预测电路，其用于计算耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输入端的AC电源的电压的过零时间；以及 定时器，其耦合到所述过零预测电路，用于触发施加胶水阻抗电平到所述晶闸管开关调光器电路的输出端以在基本上等于过零时刻的时刻处终止所述空闲周期。
2.如权利要求1所述的电路，其中所述控制电路控制所述功率变换器的操作以施加所述胶水阻抗电平，以便所述胶水阻抗水平出现到所述晶闸管开关调光器电路的输出端，直到对于所述晶闸管开关调光器电路的当前周期所述一个或多个照明装置需要的至少所有能量已经转移到所述功率变换器的输出端。
3.如权利要求1所述的电路，其中所述功率变换器包括:第一功率变换器级，其具有耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输出端的输入端； 连结电容器，其耦合到所述第一功率变换器级的输出端；以及第二功率变换器级，其具有耦合到所述电容器用于从所述连结电容器转移能量到所述一个或多个照明装置的输入端。
4.如权利要求3所述的电路，其中，第一功率变换器级耦合到所述控制电路，以便在有效周期期间所述控制电路控制所述第一功率变换器级转移能量来给所述连结电容器充电，使得超过在所述AC电源的电力线周期的至少一部分期间从所述第二功率变换器级转移到所述一个或多个照明装置的能量。
5.如权利要求1所述的电路，还包括在所述有效时间周期期间用于从所述晶闸管开关调光器电路的输出端耗散提供的能量的负载电路，其中所述控制电路控制所述负载电路在所述晶闸管开关调光器电路的输出端提供所述胶水阻抗电平。
6.如权利要求1所述的电路，其中所述过零预测电路是在所述有效周期期间从所述晶闸管开关调光器电路的输出端处的电压 波形计算所述AC电源的电压的过零时刻的电路。
7.如权利要求1所述的电路，其中所述过零预测电路和定时器组成从AC电源的多个周期与定时器的相位的相位比较计算所述AC电源的电压的过零时刻的锁相环的一部分。
8.一种从晶闸管开关调光器电路的输出端给一个或多个照明装置供电的方法，包括: 通过变换来自所述晶闸管开关调光器电路的输出端的能量来供给能量到所述一个或多个照明装置； 确定所述功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路的输出端转移能量的有效时间周期； 控制出现到所述晶闸管开关调光器电路的输出端的阻抗，以便在有效时间周期之后的空闲周期期间较高阻抗电平出现到所述晶闸管开关调光器电路的输出端； 预测耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输入端的AC电源的电压的过零时刻；响应于所述预测，施加胶水阻抗电平到所述晶闸管开关调光器电路的输出端以在基本上等于过零时刻的时刻处终止所述空闲周期。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述控制控制所述变换的操作，以便所述胶水阻抗电平出现到所述晶闸管开关调光器电路的输出端，直到对于所述晶闸管开关调光器电路的当前周期所述一个或多个照明装置需要的至少所有能量已经转移。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述变换步骤包括:在第一变换级中将来自所述晶闸管开关调光器电路的输出端的能量存储在所述连结电容器中；以及 由第二变换级将能量从所述连结电容器转移到所述一个或多个照明装置。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述第一变换级在有效周期期间转移能量来给所述连结电容器充电，使得超过在所述AC电源的电力线周期的至少一部分期间从所述第二变换级转移到所述一个或多个照明装置的能量。
12.如权利要求8所述的方法，还包括在所述有效时间周期期间通过负载电路从所述晶闸管开关调光器电路的输出端耗散提供的能量，其中所述控制电路控制所述负载电路在所述晶闸管开关调光器电路的输出端提供所述胶水阻抗电平。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述预测在所述有效周期期间从所述晶闸管开关调光器电路的输出端处的电压波形计算所述AC电源的电压的过零时刻。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述预测由从AC电源的多个周期与定时器的相位的相位比较计算所述AC电源的电压的过零时刻的锁相环执行。
15.一种集成电路，用于操作从可控硅开关调光电路的输出端给一个或多个照明装置供电的电路，包括: 功率变换器控制电路，其具有用于耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输出端的输入端和用于控制所述功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路的输出端给所述一个或多个照明装置供电的输出端； 阻抗控制电路，其具有耦合到用于确定所述功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路的输出端转移能量的有效时间周期的过零预测电路的输出端的输入端，其中在有效时间周期之后的空闲周期期间在所述晶闸管开关调光器电路的输出端出现高阻抗电平； 过零预测电路，其用于计算耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输入端的AC电源的电压的过零时间；以及 定时器，其耦合到所述过零预测电路，用于触发施加胶水阻抗电平到所述晶闸管开关调光器电路的输出端以在基本上等于过零时刻的时刻处终止所述空闲周期。
16.如权利要求15所述的集成电路，其中所述控制电路控制所述功率变换器控制电路的操作以施加实施胶水阻抗电平，以便所述胶水阻抗水平出现到所述晶闸管开关调光器电路的输出端，直到对于所述晶闸管开关调光器电路的当前周期所述一个或多个照明装置需要的至少所有能量已经由所述功率变换器转移。
17.如权利要求15所述的集成电路，其中所述功率变换器控制电路控制由存储由所述功率变换器控制电路的第一级从所述晶闸管开关调光器电路的输出端转移的能量的连结电容器耦合的两个级联功率变换器级，并且其中所述功率变换器控制电路的第二级由所述功率变换器控制电路控制来将能量从所述连结电容器转移到所述一个或多个照明装置。
18.如权利要求17所述的集成电路，其中所述功率变换器控制电路在所述有效周期期间控制所述第一功率变换器级转移能量来给所述连结电容器充电，使得超过在所述AC电源的电力线周期的至少一部分期间从所述第二功率变换器级转移到所述一个或多个照明装置的能量。
19.如权利要求15所述的集成电路，还包括在所述有效时间周期期间用于从所述晶闸管开关调光器电路的输出端耗散提供的能量的负载电路，其中所述阻抗控制电路控制所述负载电路在所述晶闸管开关调光器电路的输出端提供所述胶水阻抗电平。
20.如权利要求15所述的集成电路，其中所述过零预测电路是在所述有效周期期间从所述晶闸管开关调光器电路的输出端处的电压波形计算所述AC电源的电压的过零时刻的电路。
21.如权利要求15所述的集成电路，其中所述过零预测电路和定时器组成从AC电源的多个周期与定时器的相位的相位比较计算所述AC电源的电压的锁相环的一部分。
22.一种用于从可控硅开关调光器电路的输出端给一个或多个照明装置供电的电路，包括: 功率变换器，其具有用于耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输出端的输入端； 过零确定电路，其用于确定耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输入端的AC电源的电压的过零时刻；以及 控制电路，其具有耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输出端的输入端，用于控制所述功率变换器的操作，以便在基本上等于所述晶闸管开关调光器电路的导通时刻的第一时刻处开始通过所述功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路汲取比在所述第一时刻之后并且在所述AC电源的电压的下一个过零时刻之前的第二时刻处开始转移的更少非零电流量更多的电流量。
23.如权利要求22所述的电路，其中在从所述导通时刻延伸到所述第一时刻的第一时间周期期间转移所述一个或多个照明装置的操作需要的一部分能量，其中在从所述第一时刻延伸到所述第二时刻的第二时间周期期间转移所述一个或多个照明装置的操作需要的剩余部分能量，并且其中在从所述第二时刻延伸到下一个过零时刻的第三时间周期期间不转移能量。
24.如权利要求22所述的电路，其中所述控制电路确定用于所述AC电源的下一个周期的所述功率变换器的操作配置，并且控制与之相匹配的所述功率变换器，以便从所述导通时刻到所述第一时刻汲取最小指定电流值并且在从所述第一时刻延伸到所述第二时刻的时间周期期间转移所述一个或多个照明装置需要的任何剩余能量。
25.一种从晶闸管开关调光器电路的输出端给一个或多个照明装置供电的方法，包括: 确定耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输入端的AC电源的电压的过零时刻； 通过利用功率变换器变换来自所述晶闸管开关调光器电路的输出端的能量来供给能量到所述一个或多个照明装置； 控制所述功率变换器，以便在基本上等于所述晶闸管开关调光器电路的导通时刻的第一时刻处开始通过所述功率变换器从所述可控硅开关调光器电路汲取比在所述第一时刻之后并且在所述AC电源的电压的下一个过零时刻之前的第二时刻处开始转移的更少非零电流量更多的电流量。
26.如权利要求25所述的方法,其中在从所述导通时刻延伸到所述第一时刻的第一时间周期期间由所述供应转移所述一个或多个照明装置的操作需要的一部分能量，其中在从所述第一时刻延伸到所述第二时刻的第二时间周期期间由所述供应转移所述一个或多个照明装置的操作需要的剩余部分能量，并且其中在从所述第二时刻延伸到下一个过零时刻的第三时间周期期间不由所述供应转移能量。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述控制包括: 确定用于AC电源的下一个周期的所述功率变换器的操作配置，以及 控制与之相匹配的所述功率变换器，以便从所述导通时刻到所述第一时刻汲取最小指定电流值并且在从所述第一时刻延伸直到所述第二时刻的时间周期期间由所述供应转移所述一个或多个照明装置需要的任何剩余能量。
28.一种集成电 路，用于操作从晶闸管开关调光器电路的输出端给一个或多个照明装置供电的电路，包括: 过零确定电路，其用于确定耦合到所述晶闸管开关调光器调光器电路的输入端的AC电源的电压的过零时刻；以及 功率变换器控制电路，其具有耦合到所述晶闸管开关调光器电路的输出端的输入端和用于控制功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路的输出端给所述一个或多个照明装置供电的输出端，其中所述功率变换器控制电路控制所述功率变换器的操作，以便在基本上等于所述晶闸管开关调光器电路的导通时刻的第一时刻处开始通过所述功率变换器从所述晶闸管开关调光器电路汲取比在所述第一时刻之后并且在所述AC电源的电压的下一个过零时刻之前的第二时刻处开始转移的更少非零电流量更多的电流量。
29.如权利要求28所述的集成电路，其中所述功率变换器控制电路控制所述集成电路，以便在从所述导通时刻延伸到所述第一时刻的第一时间周期期间转移所述一个或多个照明装置的操作需要的一部分能量，其中在从所述所述第一时刻延伸到所述第二时刻的第二时间周期期间转移所述一个或多个照明装置的操作需要的剩余部分能量，并且其中在从所述第二时刻延伸到下一个过零时刻的第三时间周期期间不转移能量。
30.如权利要求28所述的电路，其中所述功率变换器控制电路确定用于所述AC电源的下一个周期的所述功率变换器的操作配置，并且控制与之相匹配的所述功率变换器，以便从所述导通时刻到所述第一时刻汲取最小指定电流值并且在从所述第一时刻延伸到所述第二时刻的时间周期期间转移所述一个或多个照明装置需要的任何剩余能量。
全文摘要
一种从晶闸管控制调光器给高效照明装置供电的电路，用于预测给调光器供电的AC电线的过零时刻，并且导致胶水阻抗在过零时刻施加在调光器输出端，以便在所述调光器中的定时器将正常运行来在正确的时刻产生导通事件。在导通时，较低阻抗电平出现来吸收与导通事件相关联的能量。在所述能量被吸收之后可以出现较高阻抗电平，直到转移了整个周期所需要的所有能量。然后，保持高阻抗状态，直到下一个过零时刻。阻抗控制可能由给照明装置供电的功率变换器的非均匀操作或由功率变换器的非均匀操作和耗散负载的组合来提供。
文档编号H02M1/36GK103155387SQ201180047835
公开日2013年6月12日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月30日
发明者约翰·L·梅尔森, 埃里克·金 申请人:美国思睿逻辑有限公司