用于限制直流电压的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了用于限制DC电压的系统和方法的示例性实施方式。在示例性实施方式中，一种DC电压限制电路通常包括电流供给部，该电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号。该电路的保护部被配置成基于电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止电流供给部的操作。电压电平控制部被配置成将电压输出信号限制为预定电压电平。在一些实施方式中，该DC电压限制电路被设置在气候控制系统控制器中。
【专利说明】
用于限制直流电压的系统和方法
技术领域
[0001]本发明总体涉及用于限制直流(Direct Current, DC)电压的系统和方法。
【背景技术】
[0002]本章节提供与本发明有关的背景信息，其不一定为现有技术。
[0003]数字恒温器和其它气候控制系统控制器通常具有微型计算机和其它持续用电的组件。各种恒温器可以利用窃电来获得操作功率。因此，例如，当气候控制系统中的负载(例如压气机、风扇或气阀)已经被断开时，可从用于该负载的电路中窃取用于恒温器的操作功率。
【发明内容】
[0004]本章节提供本发明的总体概况，并不是本发明的完整范围或全部特征的全面公开。
[0005]根据各个方面，公开了用于限制DC电压的系统和方法的示例性实施方式。在示例性实施方式中，一种DC电压限制电路通常包括电流供给部，该电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号。该电路的保护部被配置成基于电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止电流供给部的操作。电压电平控制部被配置成将电压输出信号限制为预定电压电平。在一些实施方式中，该DC电压限制电路设置在气候控制系统控制器中。
[0006]在另一个示例性实施方式中，一种DC电压限制电路包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管和第二晶体管被配置成接收电压输入信号，每个晶体管具有发射极，该发射极被配置成提供流经开关的电流以提供电压输出信号。第二晶体管具有与相对于电压输入信号反向偏压的第一齐纳(Zener) 二极管串联的基极。第二齐纳二极管具有高于第一齐纳二极管的齐纳电压的齐纳电压。第二齐纳二极管连接在开关的栅极和开关的源极之间且相对于该栅极反向偏压。第三晶体管具有通过第三齐纳二极管而与电压输出连接的基极，第三齐纳二极管相对于电压输出反向偏压且具有对应于预定电压电平的齐纳电压。
[0007]还公开了多种方法，通常包括限制DC电压的方法。响应于电压输入信号供给电流以提供电压输出信号，该供给由气候控制系统控制器的DC电压限制电路的电流供给部执行。该示例方法包括基于电压输入信号的幅度限制电流供给部的操作，该限制由DC电压限制电路的保护部执行。该示例方法还包括将电压输出信号限制为预定电压最大电平。
[0008]从本文中所提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。在本
【发明内容】
中的描述和特定示例仅意图用于说明性目的，并不意图限制本发明的范围。
【附图说明】
[0009]本文中所描述的附图仅出于说明所选实施方式而非所有可能的实现方式的目的，并不意图限制本发明的范围。
[0010]图1是根据本发明的一个示例实施方式的包括DC电压限制电路的恒温器的示意图；
[0011]图2是根据本发明的一个示例实施方式的DC电压限制电路的示意图；和
[0012]图3是根据本发明的一个示例实施方式的DC电压限制电路的示意图。
[0013]贯穿附图的这几个视图，对应的附图标记指示对应的部件。
【具体实施方式】
[0014]现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。
[0015]本发明的发明人已经认识到，大部分的气候控制系统恒温器使用24V至30V交流(Alternating Current, AC)输入电压作为电源输入，通常使用AC/DC转换器以获得DC电压。然后可使用线性电路或降压电路来降低用于能量储存器的电压并为恒温器系统供电。然而，客户可能会将错误连接的恒温器接线至24V变压器。在这种情况下，供给恒温器的AC输入例如可以是48V至60V。如果在已经错误接线后使用恒温器，则可发生过热问题和/或过电压问题。因此，发明人已经研发出并在本文中公开了 DC电压限制电路的示例实施方式，该DC电压限制电路通常包括电流供给部，该电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号。该电路的保护部被配置成基于电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止电流供给部的操作。电压电平控制部被配置成将电压输出信号限制为预定电压电平。
[0016]现在参照附图，图1示出气候控制系统控制器(例如恒温器10)的示例性实施方式，该恒温器10包括体现本发明的一个或多个方面的DC电压限制电路14。如图1所示，恒温器10的窃电电路18例如通过气候控制系统26的一个或多个负载22获得电能，该气候控制系统26中包括恒温器10。例如，如图1所示，窃电电路18的桥式整流器30通过未激活的加热或制冷负载22接收例如处于18VAC与30VAC之间的电能。未激活的负载22例如可以是断开的气阀或压气机。窃电电路18通过负载22从例如变压器(未示出)获得电能，当接通负载22时，该变压器为负载22供电。
[0017]应当注意，窃电电路18仅仅是示例性的。在本发明的各实施方式中，对于各种电能值，可以采用各种方式从各种电源进行窃电。还应当注意，根据本发明的各个方面，可以实现关于除恒温器之外的其它或附加的电子设备和/或控制器的DC电压限制电路。更进一步地，尽管在本文中所描述的各种示例实施方式中提供了各种电压和其它值，但是这些值仅仅是示例，并且是为了帮助理解各种实施方式而提供的。
[0018]再次参照图1，桥式整流器30可以向DC电压限制电路14提供宽范围的DC输出电压，例如从约25V至约42V。DC电压限制电路14使电源电容器Cl充电至例如约30VDC。电压下降转换器(例如降压电路34)与DC电压限制电路14电连接并连接在电容器Cl两端。降压电路34向各种恒温器电路42提供例如3.3VDC的电压输出38，恒温器电路42包括但不限于以下项中的一个或多个:微处理器46、温度传感器50、湿度传感器54、无线保真(Wireless Fidelity，W1-Fi)模块58、继电控制模块62、和/或其它恒温器功能模块66。电容器Cl连接在DC电压限制电路14的电压输出70与电源地端74之间。在本示例实施方式中，DC电压限制电路14用于限制供给电容器Cl的输入电压。另一个电容器C2被设置在降压电路的电压输出38与电源地端74之间。
[0019]在图2中用附图标记100总体上指示DC电压限制电路的一个示例实施方式。DC电压限制电路100在电压输入104处接收电压输入信号，该电压输入信号例如为来自包括在恒温器的窃电电路中的整流电路(图2中未示出)的已整流的AC电压。DC电压限制电路100使用两个电容器C3和C4提供输出电压Vcapl，例如用于为恒温器负载108供电。电容器C3和电容器C4以并联方式连接在输出电压Vcapl与地端GND之间。应当注意，尽管在本示例实施方式中提供了两个电容器C3和C4，但是在其它实施方式中也可提供单个电容器或多于两个电容器。
[0020]电压Vcapl随负载108以及在电容器C3和电容器C4上的电荷量而变化。在本实施方式中，DC电压限制电路100将电压Vcapl限制为30VDC，并且负载108是降压电路(图2中未示出)。然而应当注意，根据本发明的多个方面的各种DC电压限制电路的实施方式可以用于将电压限制为其它电压值和/或用于提供在其它或附加类型的电路中使用的电压输出。
[0021]在本示例实施方式中，在恒温器操作期间，电压输入104通常在24V与30V之间。然而，当用户将气候控制系统的24V变压器上的接线错误连接至包括DC电压限制电路100的恒温器时，电压输入104会异常地高，例如在48VAC和60VAC之间。在本示例实施方式中，DC电压限制电路100被配置成，在输入电压达到在其它方面可能导致过热和/或过电压条件的电平时，保护窃电电路和恒温器。
[0022]再次参照图2，在电压输入104和DC电压限制电路100的其余部分之间设置小电阻器R1。电阻器Rl与电阻器R2、第一齐纳二极管CR1、电阻器R3以及NPN型晶体管Q2的集电极116连接在节点112处。晶体管Q2的发射极120与NPN型晶体管Q3的发射极124连接。发射极120和发射极124都与金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)Ml 的漏极 128 连接。离开MOSFET Ml的源极132的电流处于输出电压Vcapl。
[0023]齐纳二极管CRl的阳极136通过电阻器R5与晶体管Q3的基极140连接。晶体管Q2的基极144通过电阻器R4连接在电阻器R3与晶体管Q3的集电极148之间。MOSFET Ml的栅极152连接在电阻器R2和电阻器R7之间。该栅极152还通过与二极管Dl串联的第二齐纳二极管CR2而与MOSFET Ml的源极132连接在节点154处。齐纳二极管CR2的阴极156与二极管Dl的阳极160被导向节点154。
[0024]NPN型晶体管Ql的集电极164通过电阻器R1、电阻器R2和电阻器R7与电压输入104连接。离开晶体管Ql的发射极168的电流流向地端GND。第三齐纳二极管CR3和电阻器R6与晶体管Ql的基极172串联，并接收来自MOSFET源极132的处于输出电压Vcapl的电流输出。齐纳二极管CR3的阳极176和阴极180分别被导向晶体管Ql和电阻器R6。在本示例实施方式中，齐纳二极管CRl、齐纳二极管CR2和齐纳二极管CR3各自具有不同的齐纳电压，其中，在三个齐纳电压中，CRl的齐纳电压最低，CR3的齐纳电压最高。
[0025]在操作中，晶体管Q2和晶体管Q3向DC电压限制电路100供给电流。MOSFET Ml作为开关，用以传送和切断从晶体管Q2和晶体管Q3所接收的电流。晶体管Ql和齐纳二极管CR3充当开关控制器，用于将输出电压Vcapl的电平限制为齐纳二极管CR3的齐纳电压。齐纳二极管CR2和二极管Dl用于保护DC电压限制电路100免遭受异常高的输入电压。
[0026]例如，当电压输入104处的信号具有低于齐纳二极管CRl的齐纳电压的电压时，电流流经晶体管Q2的发射极120到达MOSFET Ml。电流也流经M0SFETM1的栅极152，正的栅极-源极电压使MOSFET Ml切换成导通并保持导通。电流流经MOSFET Ml以给电容器C3和电容器C4充电。当电压输入104处的电压信号超过CRl的齐纳电压时，电流流经晶体管Q3和MOSFET Ml，使得输出电压Vcapl可用在负载108以及电容器C3和电容器C4处。
[0027]当齐纳二极管CR2处的电压超过CR2的齐纳电压时，电流流经齐纳二极管CR2和二极管Dl进入开关Ml的源极132，限制栅极电压降低以保护MOSFET Ml。电流随后可以流经晶体管Q2和/或晶体管Q3以提供电压Vcap，例如如前所述。因此，例如如果在错误接线的恒温器的电压输入104处接收到异常高的电压信号，则可以保护DC电压限制电路100。在一个示例实施方式中，齐纳二极管CRl具有8.2V的齐纳电压，齐纳二极管CR2具有16V的齐纳电压。
[0028]当电压Vcapl已经达到DC电压限制电路100的按照齐纳二极管CR3的齐纳电压而设置的上限(例如30V)时，电流流经齐纳二极管CR3和晶体管Ql的基极172。然后电流流经晶体管Ql的集电极164和发射极168到达地端GND，直到电压Vcapl回到小于齐纳二极管CR3的齐纳电压的电压电平。
[0029]DC电压限制电路100的示例性组件如下:
[0030]Rl:12Ω
[0031]R2:43ΚΩ
[0032]R3:0.96ΚΩ
[0033]R4: IK Ω
[0034]R5:3.9ΚΩ
[0035]R6:10ΚΩ
[0036]R7:20ΚΩ
[0037]Ql:NSS60201
[0038]Q2:FCX493
[0039]Q3:NSS60201
[0040]CRl:MMSZ4694, Vz = 8.2V
[0041]CR2:MMSZ4703, Vz = 16V
[0042]CR3:MMSZ4713, Vz = 30V
[0043]Dl:MBR0540
[0044]Ml:DMN10H220
[0045]C3:820uf
[0046]C4:820uf
[0047]在图3中用附图标记200总体上指示DC电压限制电路的另一个示例实施方式。DC电压限制电路200在电压输入204处接收电压输入信号，该电压输入信号例如为来自包括在恒温器的窃电电路中的整流电路(图3中未示出)的已整流的AC电压。DC电压限制电路200使用两个电容器C5和C6提供输出电压Vcap2，例如用于为恒温器负载208供电。电容器C5和电容器C6以并联方式连接在输出电压Vcap2与地端GND之间。应当注意，尽管在本示例实施方式中提供了两个电容器C5和C6，但是在其它实施方式中也可提供单个电容器或多于两个电容器。
[0048]电压Vcap2随负载208以及在电容器C5和电容器C6上的电荷量而变化。在本实施方式中，DC电压限制电路200将电压Vcap2限制为30VDC，并且负载208是降压电路(图3中未示出)。然而应当注意，根据本发明的多个方面的各种DC电压限制电路的实施方式可以用于将电压限制为其它电压值和/或用于提供在其它或附加类型的电路中使用的电压输出。
[0049]在本示例实施方式中，在恒温器操作期间，电压输入204通常在24V与30V之间。然而当用户将气候控制系统的24V变压器上的接线错误连接至包括DC电压限制电路200的恒温器时，电压输入204会异常地高，例如在48VAC和60VAC之间。在本示例实施方式中，DC电压限制电路200被配置成，在输入电压达到在其它方面可能导致过热和/或过电压条件的电平时，保护窃电电路和恒温器。
[0050]再次参照图3，在电压输入204和DC电压限制电路200的其余部分之间设置小电阻器R8。电阻器R8与电阻器R9、NPN型晶体管Q4的集电极216、NPN型晶体管Q5的集电极220、以及电阻器RlO连接在节点212处，该电阻器RlO与齐纳二极管CR4串联。可以提供若干个串联的电阻器来代替单个电阻器R9。此外，通常应当注意，本文中描述成包含在各种实施方式中的各种组件在某些情况下可由各种在功能上等效的组件所代替。
[0051]晶体管Q4和晶体管Q5被配置成达林顿(Darlington)对。B卩，晶体管Q4和晶体管Q5以如下方式连接:其中一个晶体管所放大的电流被另一个晶体管进一步放大。在各实施方式中，相比于单独采用的每个晶体管，Darlington配置可以提供更高的公共极/发射极电流增益。晶体管Q4的发射极224和晶体管Q5的基极232在节点228处连接。电阻器Rll连接在晶体管Q4的基极236和节点228之间。电阻器R12连接在节点228和晶体管Q5的发射极240之间。离开晶体管Q5的发射极240的处于电压Vcap2的电流被提供至电容器C5、电容器C6和负载208。
[0052]晶体管Q4的基极236连接在电阻器R9和电阻器Rl3之间。电阻器Rl3连接在基极236和NPN型晶体管Q7的集电极244之间。晶体管Q7的发射极248连接至地端GND。齐纳二极管CR5的阳极252与晶体管Q7的基极256连接。电阻器R14连接在晶体管Q7的阴极260与输出电压Vcap2之间。齐纳二极管CR4的阳极262与NPN型晶体管Q6的基极264连接。晶体管Q6的集电极268与节点228连接。离开晶体管Q6的发射极272的电流处于输出电压Vcap2。
[0053]在操作中，Darlington晶体管Q4和晶体管Q5向DC电压限制电路200供给电流。晶体管Q7和齐纳二极管CR5充当开关控制器，并用于将输出电压Vcap2的电平限制为齐纳二极管CR5的齐纳电压，在本示例实施方式中，齐纳二极管CR5的齐纳电压为30V。齐纳二极管CR4和晶体管Q6用于保护晶体管Q5免遭受过热。当晶体管Q5停止供给电流(如下所述)时，晶体管Q4可继续向电容器C5、电容器C6和负载208供给电流。
[0054]当电压输入204处的信号具有低于齐纳二极管CR4的齐纳电压的电压时，电流流经晶体管Q4和晶体管Q5，以在电容器C5、电容器C6和负载208处提供电压Vcap2。当电压输入204处的信号电压超过CR4的齐纳电压(在本示例实施方式中为9.1V)时，电流开始从晶体管Q4的发射极224，经过晶体管Q6的集电极268和发射极272，流至晶体管Q6的基极264。当基本上减缓或停止经过晶体管Q5的电流流动时，晶体管Q4继续供给电流。
[0055]当电压Vcap2已经达到DC电压限制电路200的按照齐纳二极管CR5的齐纳电压而设置的上限(例如30V)时，电流流经齐纳二极管CR5和晶体管Q7的基极256。然后电流流经晶体管Q7的集电极244到达地端GND。
[0056]当电压输入204异常高时，电路200将高电压输入转换成向电容器C5和电容器C6充电的电流，以便将电容器的输出电压限制到期望值。在这种方式下，可以防止高电压输入直接供给后续电路，例如图1中的电容器Cl和/或降压电路34，从而例如为错误的布线情况提供保护。
[0057]DC电压限制电路200的示例性组件如下:
[0058]R8:12Ω
[0059]R9:600ΚΩ
[0060]RlO:4.7ΚΩ
[0061]Rll:1OK Ω
[0062]R12:10ΚΩ
[0063]R13:5.1KΩ
[0064]R14:10ΚΩ
[0065]Q4:NSS60201
[0066]Q5:FCX493
[0067]Q6:NSS60201
[0068]Q7:NSS60201
[0069]CR4:MMSZ4696，Vz = 9.1V
[0070]CR5:MMSZ4713, Vz = 30V
[0071]C5:820uf
[0072]C6:820uf
[0073]前述电路和方法的实施方式可以在各种电路中提供DC电压的低成本限制，各种电路包括但不一定限于用于气候控制系统恒温器的窃电电路。各种实施方式可以用于以低成本提供具有低功耗的值得考虑的电源。例如，如果安装者没有正确连接24V变压器与恒温器，则前述电路的实施方式可以通过避免过热并防止过电压条件来保护恒温器。各种实施方式可使向功率负载供给足够的电流且同时将输出电压控制到期望值成为可能。对于制造低功率电源和/或电池供电的应用产品来说，所有组件是线性组件的实施方式可以是廉价的，这在恒温器中是特别有利的。在各种实施方式中，可以提供具有相当的电流输出能力的普通的DC/DC电压限制电路。这种电路可以以低成本提供宽的AC输入范围，并且其耗能水平低。例如相比于DC/DC降压电路，使用MOSFET作为开关的实施方式可以很容易地以低成本进行配置。
[0074]因此，在本发明的各种实施方式中，DC电压限制电路包括:电流供给部，该电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号；保护部，该保护部被配置成基于电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止电流供给部的操作；以及电压电平控制部，该电压电平控制部被配置成将电压输出信号限制为预定电压电平^DC电压限制电路被设置在气候控制系统控制器中。
[0075]在一些实施方式中，电流供给部包括第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有发射极，该发射极被配置成提供流经开关的电流以提供电压输出信号，第二晶体管具有与第一齐纳二极管串联的基极，第一齐纳二极管具有背对该基极的阴极；第一晶体管被配置成，当电压输入信号具有低于第一齐纳二极管的齐纳电压的电压时，供给流经开关的电流；以及第二晶体管被配置成，当电压输入信号的电压超过第一齐纳二极管的齐纳电压时，供给流经开关的电流。
[0076]在DC电压限制电路的一些实施方式中，保护部包括第二齐纳二极管，第二齐纳二极管的齐纳电压高于第一齐纳二极管的齐纳电压，第二齐纳二极管连接在开关的栅极和开关的源极之间；以及保护部被配置成控制开关的操作。
[0077]在DC电压限制电路的一些实施方式中，电压电平控制部包括第三晶体管，该第三晶体管具有通过第三齐纳二极管而与电压输出连接的基极，第三齐纳二极管具有对应于预定电压电平的齐纳电压。
[0078]在DC电压限制电路的一些实施方式中，第一齐纳二极管具有8.2伏的齐纳电压，第二齐纳二极管具有16伏的齐纳电压，以及第三齐纳二极管具有30伏的齐纳电压。
[0079]在一些实施方式中，电流供给部包括处于Darlington配置的第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管和第二晶体管被配置成接收电压输入信号并与电压输出连接。
[0080]在DC电压限制电路的一些实施方式中，保护部包括连接在电压输入和第三晶体管的基极之间的第一齐纳二极管，以及保护部被配置成限制处于Darlington配置的晶体管中的一个晶体管的操作。
[0081]在DC电压限制电路的一些实施方式中，电压电平控制部包括第四晶体管，该第四晶体管具有通过第二齐纳二极管而与电压输出连接的基极，该第二齐纳二极管具有对应于预定电压电平的齐纳电压。
[0082]在DC电压限制电路的一些实施方式中，电压输入信号由窃电电路提供，且电压输出信号用于向控制器供电。
[0083]在DC电压限制电路的一些实施方式中，气候控制系统控制器包括恒温器。
[0084]在各种实现方式中，限制DC电压的方法包括:响应于电压输入信号供给电流以提供电压输出信号，该供给由气候控制系统控制器的DC电压限制电路的电流供给部执行；基于电压输入信号的幅度限制电流供给部的操作，该限制由DC电压限制电路的保护部执行；以及将电压输出信号限制为预定电压最大电平。
[0085]在一些实现方式中，方法包括使用电压输出信号向控制器供电。
[0086]在各种实施方式中，DC电压限制电路包括:第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管和第二晶体管被配置成接收电压输入信号，每个晶体管具有发射极，该发射极被配置成提供流经开关的电流以提供电压输出信号，第二晶体管具有与相对于电压输入信号反向偏压的第一齐纳二极管串联的基极；第二齐纳二极管，该第二齐纳二极管的齐纳电压高于第一齐纳二极管的齐纳电压，第二齐纳二极管连接在开关的栅极和开关的源极之间且相对于该栅极反向偏压；以及第三晶体管，该第三晶体管具有通过第三齐纳二极管而与电压输出连接的基极，该第三齐纳二极管相对于电压输出反向偏压且具有对应于预定电压电平的齐纳电压。
[0087]在DC电压限制电路的一些实施方式中，第一晶体管被配置成，当电压输入信号的电压低于第一齐纳二极管的齐纳电压时，供给流经开关的电流；以及第二晶体管被配置成，当电压输入信号的电压超过第一齐纳二极管的齐纳电压时，提供流经开关的电流。
[0088]在一些实施方式中，DC电压限制电路包括与第三齐纳二极管串联的二极管。
[0089]在DC电压限制电路的一些实施方式中，预定电压电平为30伏。
[0090]在各种实施方式中，气候控制系统控制器包括DC电压限制电路。
[0091]在各种实施方式中，恒温器包括DC电压限制电路。
[0092]提供示例实施方式，使得本发明是详尽的，并且将向本领域的技术人员充分表达其范围。提出许多具体细节，例如具体组件、设备和方法的示例，以提供对本发明的实施方式的全面理解。本领域技术人员将明白，不一定使用具体细节，可以以许多不同的形式体现示例实施方式，并且具体细节和示例实施方式不应被视为限制本发明的范围。在一些示例实施方式中，没有详细描述已知的流程、已知的设备结构和已知的技术。此外，利用本发明的一个或多个示例性实施方式可达到的优势和改进仅出于说明性目的而被提供，并不限制本发明的范围，例如，本文中所公开的示例性实施方式可提供所有上述优势和改进或不提供任何上述优势和改进，但仍在本发明的范围之内。
[0093]本文中所公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状在性质上是示例，并不限制本发明的范围。本文中所公开的针对给定参数的特定值和特定的值范围并未排除可用在本文中所公开的示例中的一个或多个示例中的其它值和值范围。此外，可以预见，本文中所陈述的针对具体参数的任何两个特定值可以限定可适用于给定参数的值范围的端点(即，针对给定参数的第一值和第二值的公开可以被解释成公开了第一值和第二值之间的任意值也可以用于给定参数)。例如，如果在本文中举例证明参数X具有值A且也具有值Z，则可以预见，参数X可以具有从约A至约Z的值范围。类似地，可以预见，针对参数的两个或多个值范围(无论这些范围是否为嵌套的，重叠的或有区别的)的公开包括针对该值的范围的所有可能组合，可使用所公开的范围的端点来要求保护上述所有可能组合。例如，如果在本文中举例证明参数X具有范围1-10或2-9或3-8内的值，则还可预见，参数X可以具有其它值范围，包括 1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10 和 3-9。
[0094]本文中所使用的术语仅出于描述特定的示例实施方式的目的，而并不意图构成限制。如本文中所使用，单数形式“一”和“该”可以意图也包括复数形式，除非文中另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”都是非排它性的，因此指的是存在所列的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。本文中所描述的方法步骤、流程和操作不应被解释为必须要求其按照所讨论的或示出的特定次序实现，除非特别指定实现次序。也应当理解，可以采用附加的或可替选的步骤。
[0095]当元件或层被称为在另一元件或层之上、并入另一元件或层、连接到另一元件或层、或耦合到另一元件或层时，该元件或层可直接在另一元件或层之上、并入另一元件或层、连接到另一元件或层、或耦合到另一元件或层，或者可以存在介于中间的元件或层。反之，当元件被称为直接在另一元件或层之上、直接并入另一元件或层、直接连接到另一元件或层、或直接耦合到另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。应当以类似的方式理解用于描述元件之间的关系的其它说法(例如，“在二者之间”对比“直接在二者之间”、“相邻”对比“直接相邻”等)。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任意组合和全部组合。
[0096]术语“约”，当应用于值时，其指的是计算或测量允许值的一些轻微不精确(非常接近准确值；大约或相当临近准确值；几乎为准确值)。如果出于某种原因，在本领域中，不能利用普通含义理解“约”所提供的不精确，则本文中所使用的“约”至少指示可产生于测量或使用这类参数的常规方法的变型。例如，在本文中可使用术语“通常”、“约”和“基本上”来意指在制造公差之内。或者，例如，当修改本发明的或所采用的组成部分或反应物的量时，本文中所使用的术语“约”指的是可以通过所使用的常规测量和处理过程(例如，当通过这些过程中疏忽的错误而在真实世界中进行浓缩或溶解时)、通过用于制造合成物或执行方法的制造工艺、原料、组成部分的纯度的差别等而导致发生的数值量的变化。术语“约”也包含因由特定的初始混合物所形成的合成物的不同平衡条件而导致不同的量。不论是否用术语“约”进行修改，权利要求包括等于这些量。
[0097]尽管在本文中可使用术语第一、第二、第三等来描述各元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当被这些术语所限制。这些术语可仅用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分。本文中所使用的例如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语并不暗指顺序或次序，除非文中另有明确指示。因此，下面所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被看作第二元件、组件、区域、层或部分，而不脱离示例实施方式的教导。
[0098]为了方便描述，在本文中可使用空间上的相对术语，例如“内部”、“外部”、“在下面”、“之下”、“低于”、“之上”、“高于”等，来描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间上的相对术语可以意图包含设备在使用或操作中除了附图中所绘的定位之外的不同定位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为在其它元件或特征“之下”或“下面”的元件将会被定位为在其它元件或特征“之上”。因此，示例术语“之下”可以包含之上和之下两种定位。可以按照其它方式(旋转90度或以其它取向)定位该设备，并且相应地理解本文中所使用的空间上的相对描述符。
[0099]已出于说明和描述的目的提供了实施方式的前述描述。这并不是详尽的或限制本发明。特定实施方式的单独元件、预期或陈述的用途、或特征通常并不限于该特定实施方式，但是在应用时，是可互换的且可用在所选实施方式中，即使未明确示出或描述。也可以以许多方式改变上述单独元件、预期或陈述的用途、或特征。这些变型不被视为脱离本发明，意图将这类修改包括在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种直流DC电压限制电路，包括: 电流供给部，所述电流供给部被配置成接收电压输入信号并提供电压输出信号； 保护部，所述保护部被配置成基于所述电压输入信号的幅度至少暂时地限制或停止所述电流供给部的操作；以及 电压电平控制部，所述电压电平控制部被配置成将所述电压输出信号限制为预定电压电平； 所述DC电压限制电路被设置在气候控制系统控制器中。2.根据权利要求1所述的DC电压限制电路，其中，所述电流供给部包括: 第一晶体管和第二晶体管，每个晶体管具有发射极，所述发射极被配置成提供流经开关的电流以提供所述电压输出信号，所述第二晶体管具有与第一齐纳二极管串联的基极，所述第一齐纳二极管具有背对所述基极的阴极； 所述第一晶体管被配置成，当所述电压输入信号具有低于所述第一齐纳二极管的齐纳电压的电压时，供给流经所述开关的电流；以及 所述第二晶体管被配置成，当所述电压输入信号的电压超过所述第一齐纳二极管的齐纳电压时，供给流经所述开关的电流。3.根据权利要求2所述的DC电压限制电路，其中，所述保护部包括: 第二齐纳二极管，所述第二齐纳二极管的齐纳电压高于所述第一齐纳二极管的齐纳电压，所述第二齐纳二极管连接在所述开关的栅极和所述开关的源极之间；以及 所述保护部被配置成控制所述开关的操作。4.根据权利要求3所述的DC电压限制电路，其中，所述电压电平控制部包括第三晶体管，所述第三晶体管具有通过第三齐纳二极管而与电压输出连接的基极，所述第三齐纳二极管具有对应于所述预定电压电平的齐纳电压。5.根据权利要求4所述的DC电压限制电路，其中，所述第一齐纳二极管具有8.2伏的齐纳电压，所述第二齐纳二极管具有16伏的齐纳电压，以及所述第三齐纳二极管具有30伏的齐纳电压。6.根据权利要求1所述的DC电压限制电路，其中，所述电流供给部包括处于达林顿配置的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管被配置成接收所述电压输入信号并与所述电压输出连接。7.根据权利要求6所述的DC电压限制电路，其中，所述保护部包括第一齐纳二极管，所述第一齐纳二极管连接在所述电压输入和第三晶体管的基极之间，所述保护部被配置成限制处于所述达林顿配置的晶体管中的一个晶体管的操作。8.根据权利要求7所述的DC电压限制电路，其中，所述电压电平控制部包括第四晶体管，所述第四晶体管具有通过第二齐纳二极管而与所述电压输出连接的基极，所述第二齐纳二极管具有对应于所述预定电压电平的齐纳电压。9.根据权利要求1所述的DC电压限制电路，其中，所述电压输入信号由窃电电路提供，且所述电压输出信号用于向所述控制器供电。10.根据前述权利要求中任一项所述的DC电压限制电路，其中，所述气候控制系统控制器包括恒温器，和/或其中，所述预定电压电平为30伏。11.一种限制直流DC电压的方法，包括: 响应于电压输入信号供给电流以提供电压输出信号，所述供给由气候控制系统控制器的DC电压限制电路的电流供给部执行； 基于所述电压输入信号的幅度限制所述电流供给部的操作，所述限制由所述DC电压限制电路的保护部执行；以及 将所述电压输出信号限制为预定电压最大电平。12.根据权利要求11所述的方法，还包括使用所述电压输出信号向所述控制器供电。13.一种直流DC电压限制电路，包括: 第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管被配置成接收电压输入信号，每个晶体管具有发射极，所述发射极被配置成提供流经开关的电流以提供电压输出信号，所述第二晶体管具有与第一齐纳二极管串联的基极，所述第一齐纳二极管相对于所述电压输入信号反向偏压； 第二齐纳二极管，所述第二齐纳二极管的齐纳电压高于所述第一齐纳二极管的齐纳电压，所述第二齐纳二极管连接在所述开关的栅极和所述开关的源极之间且相对于所述栅极反向偏压；以及 第三晶体管，所述第三晶体管具有通过第三齐纳二极管而与电压输出连接的基极，所述第三齐纳二极管相对于所述电压输出反向偏压且具有对应于预定电压电平的齐纳电压。14.根据权利要求13所述的DC电压限制电路，其中: 所述第一晶体管被配置成，当所述电压输入信号的电压低于所述第一齐纳二极管的齐纳电压时，供给流经所述开关的电流；以及 所述第二晶体管被配置成，当所述电压输入信号的电压超过所述第一齐纳二极管的齐纳电压时，供给流经所述开关的电流。15.根据权利要求13所述的DC电压限制电路，还包括与所述第三齐纳二极管串联的二极管。16.根据权利要求13所述的DC电压限制电路，其中，所述预定电压电平为30伏。17.一种气候控制系统控制器，包括如权利要求13至16中任一项所述的DC电压限制电路。18.—种恒温器，包括如权利要求13至16中任一项所述的DC电压限制电路。
【文档编号】H02M7/217GK105991049SQ201510097301
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月4日
【发明人】韩力, 曹亮, 涂礼晖, 布兰得利·C·齐克什
【申请人】艾默生电气公司