专利名称：低畸变线路调光器和调光镇流器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及可调光的镇流器系统。
在目前可调光的荧光灯市场中，使用若干不同的方法进行调光控制。一种用于调光控制的流行方法使用被插入电源线和调光镇流器的输入端之间的调光器控制。所述调光器控制包括相控装置，例如三端三端双向可控硅开关开关，用于改变交流电流(AC)供电信号的触发相位角。然后，根据所述触发相位角，一种调光镇流器电路可控地对荧光灯进行调光。
在一些应用中，上述的调光控制方法产生不希望的高的总谐波失真(THD)和不希望的低的功率因数。高的THD是由三端双向可控硅开关的斩波作用引起的。结果，限制了上述的调光控制方法的应用。
美国专利5872429披露了通过在线路信号中使用编码的扰动可以获得较低的THD。编码器在线路信号的几个周期的指令间隔内对指令编码。编码器在指令间隔内通过在特定周期的过零点附近选择地注入扰动对指令进行编码。在镇流器内的控制器在指令间隔内检测所述扰动，并对指令进行译码。只有当需要改变亮度时才可以注入扰动。
本发明如所附的权利要求所述，不过，通过参看下面结合附图对本发明进行的详细说明，可以更好地理解本发明，并可以清楚地看出本发明的其它特点，其中
图1是用于对灯进行调光的调光系统的实施例的方块图；图2是图1的线路调光器的原理图；图3表示在全负载条件下产生的示例的波形；图4表示在最小负载下产生的示例的波形；图5是用于对灯进行调光的调光系统的实施例的原理图；图6是微控制器执行的主程序的流程图，用于把输入端的脉冲信号转换成输出端的脉宽调制信号；图7是用于实现PWM子程序的方法的优选实施例的流程图；以及图8是用于实现PWM-CMD更新子程序的方法的优选实施例的流程图。
本发明的实施例有利地提供了一种低THD的线路调光器和调光镇流器，它们不需要线路调光器内的多周期指令编码器，也不需要在镇流器内的多周期指令译码器。与此相反，通过限制由所述线路调光器产生的最大触发角，减少了THD。
图1是用于对灯20进行调光的调光系统的实施例的方块图。灯20最好包括放电灯，例如小型荧光灯或其它的放电灯。所示的调光系统从交流电源线22和24接收主电源。交流电源线22和24可以被分别称为“火线”和“中线”，或者被称为“电源线”和“公共线”。
线路调光器26和交流电源线22相连，用于提供电源线型控制，用于对灯20进行调光。线路调光器26改变相位切换供电信号的触发角，从而对其中的调光控制信号进行编码。调光系统根据触发角对灯20进行调光。线路调光器26的一个实施例基本上如图2所示。
EMI(电磁干扰)滤波器和桥式整流器级30和线路调光器26的输出端以及交流电源线24相连。EMI滤波器和桥式整流器级30对和其相连的升压、调光逆变器电路32提供经过滤波和整流的交流信号。升压、调光逆变器电路32用于根据从EMI滤波器和桥式整流器级30接收的功率和从输入端34接收的调光指令信号对灯20进行控制和供电。
信号调节器36处理来自EMI滤波器和桥式整流器级30经过滤波和整流的交流信号，以便产生触发角信号。触发角-脉宽调制(PWM)转换器40产生脉冲信号，其脉宽根据触发角信号的触发角被调制。
滤波器42，例如低通滤波器，响应触发角-PWM转换器40。滤波器42产生具有和由触发角-PWM转换器40产生的脉冲信号的脉宽相关的直流电压值的信号。来自滤波器42的信号被提供给输入端34，用于提供调光指令信号。升压、调光逆变器电路32根据调光指令信号对灯20进行调光。
因此，信号调节器36，触发角-PWM转换器40，滤波器42和升压、调光逆变器32协同操作，根据由线路调光器26产生的触发角对灯20进行调光。
图2是图1的线路调光器26的一个实施例的原理图。三端双向可控硅开关50具有和交流电源线22相连的第一端子52，以及和EMI滤波器和桥式整流器级30相连的第二端子54。三端双向可控硅开关50在EMI滤波器和桥式整流器级30产生的交流周期的第一部分和交流电源线22电气相连，并且在EMI滤波器和桥式整流器级30产生的交流周期的第二部分，基本上不和交流电源线22相连。触发角，即第二部分的角度，可以通过三端双向可控硅开关50的控制极56进行控制。
晶体管60，例如n沟道型MOSFET，具有漏极62，栅极64和源极66。漏极62通过电阻70和第一端子52相连。栅极64通过电阻72和第一端子52相连。栅极64通过电容74和第二端子54相连。源极66通过二极管76和三端双向可控硅开关50的控制极56相连。二极管76具有和源极66相连的阳极，以及和控制极56相连的阴极。
晶体管80，例如p沟道型MOSFET，具有漏极82，栅极84和源极86。漏极82通过电阻70和第一端子52相连。栅极84通过电阻72和第一端子52相连。栅极84通过电容74和第二端子54相连。源极86通过二极管90和三端双向可控硅开关50的控制极56相连。二极管90具有和源极86相连的阴极，以及和控制极56相连的阳极。
三端双向可控硅开关50在交流周期的每个过零点附近截止，即基本上使第一端子52和第二端子54断开。由于三端双向可控硅开关50在向上过零之后截止，电容器74根据第一端子52和第二端子54之间的电位差被充电。当电容器74被充电使得晶体管60的栅极对源极的电压大于或等于一个门限电压时，晶体管60则通过二极管76从源极66向三端双向可控硅开关50的控制极56提供电流。所述电流使三端双向可控硅开关50导通，即使第一端子52和第二端子54相连。
第一端子52和第二端子54保持相连直到向下过零附近为止。在向下过零附近，三端双向可控硅开关50使第一端子52和第二端子54断开。由于三端双向可控硅开关50在向下过零之后截止，电容器74根据第一端子52和第二端子54之间的电位差被充电。当电容器74被充电使得晶体管80的栅极对源极的电压小于或等于一个门限电压时，晶体管80在源极86汲取电流。所述电流通过二极管90从三端双向可控硅开关50的控制极56流向源极86。该电流使三端双向可控硅开关50导通，即使第一端子52和第二端子54相连。
上述的线路调光器26的实施例在一个小的范围内改变触发角，从而限制产生的线路电流畸变。最好是，最小负载条件下的触发角小于或等于大约30度。为了进一步减少引起的线路电流畸变，最小负载条件下的触发角可以小于或等于大约25度。为了更进一步减少线路电流畸变，最小负载条件下的触发角可以小于或等于大约20度。
全负载条件下的触发角可以小于或等于大约10度。此外，全负载条件下的触发角可以小于或等于大约5度。作为另一种方案，全负载条件下的触发角可以大约等于0度。
图3表示在全负载条件下在第二端子54产生的示例的波形110。图4表示在最小负载条件下在第二端子54产生的示例的波形112。
图5是用于对灯20进行调光的调光系统的实施例的原理图。EMI滤波器和桥式整流器级30包括电感器120和电容器122的串联组合，其使线路调光器26和地124相连。电感器126和电容器130的串联组合连接交流电源线24和地124。二极管132，134，136和140构成桥式整流器。桥式整流器和电感器120与电容器122的节点142相连，并和电感器126与电容器130的节点144相连。桥式整流器具有输出端146和150。输出端150和镇流器侧的地152相连。
信号调节器36包括电阻154，电容156和齐纳二极管160。电阻154连接输出端146和接合点162。电容156和齐纳二极管的并联组合用于连接接合点162和镇流器侧的地152。
在接合点162，信号调节器36产生一个脉冲信号，所述脉冲信号当三端双向可控硅开关50导通时具有高电平，当三端双向可控硅开关50截止时具有低电平。图3表示在全负载条件下在接合点162产生的示例的波形164。图4表示在最小负载条件下在接合点162产生的示例的波形166。
再次参看图5，触发角-PWM转换器40包括微控制器170。微控制器170具有和接合点162相连的输入端172。微控制器170被编程，用于把在输入端172接收的触发角转换成在输出端174提供的脉宽调制信号。最好是，微控制器170确定在输入端172的脉冲信号的低的时间间隔的持续时间。在输出端174，微控制器170产生具有基于所述持续时间的脉宽的脉冲信号。所述脉宽和所述持续时间成反比关系。因而，如果低的时间间隔的持续时间处于较低的值，例如0，则在输出端174的脉宽基于一个最大的脉宽值。如果低的时间间隔的持续时间处于较高的值，则在输出端174的脉宽基于最大的脉宽值。应当说明，在另一个实施例中，微控制器170可以确定在输入端172的脉冲信号的高的时间间隔的持续时间，并产生具有和所述持续时间直接相关，即非反比关系，的脉宽的脉冲信号。
由电源电路向微控制器170提供电源，所述电源电路包括电容器176和180，齐纳二极管182和184，二极管186和电阻190。电容器176和齐纳二极管182的串联组合连接输出端146和输出端150。电容器176和齐纳二极管182的节点通过二极管186和电阻190的串联组合和微控制器170的电源输入端192相连。电容器180和齐纳二极管的串联组合连接电源输入端192和镇流器侧的地152。微控制器170的地输入端194和镇流器侧的地152相连。
输出端174和滤波器42的输入端相连。滤波器42包括电阻200和电容器202，它们形成低通滤波器。滤波器42输出一个具有基于由触发角-PWM转换器40产生的信号的脉宽直流电平的信号。升压、调光逆变器电路32的输入端34通过电阻204响应滤波器42。
升压、调光逆变器电路32包括功率因数校正(PFC)级206，逆变器和输出级210，以及灯电流检测电路212。PFC级206包括集成电路214，例如型号为MC33262的集成电路，绕组216和220，电阻222和224，晶体管226，二极管230，和电容器232。逆变器和输出级210包括逆变器控制器驱动器集成电路240，电容器242，244，246，250，252和254，电阻256，258，260，262，264，266，268，270和272，二极管274和276，晶体管280和282，电感器284和286。灯电流检测电路212包括电容器300，302和304，电阻306，310和312，二极管314，316和318，以及电感器320。
图6是由微控制器170执行的主程序的流程图，用于把输入端172的脉冲信号转换成输出端174的脉宽调制信号。如方块330所示，微控制器170执行初始化子程序。在初始化子程序中，微控制器170配置输入/输出管脚，设置选项寄存器，把PWM_CMD变量设置为最大值例如10，把PERIOD的值设置为一个值例如31，把LENGTH值设置为一个值例如88，把CMD_COUNT变量设置为初始值例如0，把STEP_COUNT变量设置为初始值例如0，把INP PRE变量设置为高(即逻辑“1”)，并清除计时器值TMRO。
STEP_COUNT变量用于计算在输出周期内的步数。PERIOD值用于根据STEP_COUNT变量确定初始化随后的输出周期的时间。LENGTH值用于表示由计时器值TMRO确定的每步的指令周期数。PWM_CMD变量表示PWM输出信号具有高值的步数。CMD_COUNT变量用于计数输入172具有低值的步数。INP_PRE变量表示在前一步时输入172的状态。
如块332所示，微控制器170执行PWM子程序。在PWM子程序中，微控制器170根据PWM输出信号的当前值、STEP_COUNT值、PWM_CMD值和PERIOD值确定PWM输出信号的下一个值。此处PWM输出信号的状态由变量PWM_PIN表示。图7是执行PWM子程序的方法的优选实施例的流程图。
如块334所示，微控制器170递增STEP_COUNT的值。如块336所示，微控制器170确定当前PWM_PIN状态是高(逻辑“1”)还是低(逻辑“0”)。如果当前PWM_PIN状态是高，则微控制器170确定STEP_COUNT值是否大于或等于PWM_CMD值(如块340所示)。如果STEP_COUNT值大于或等于PWM_CMD值，则PWM_PIN值被设置为低(即逻辑“0”)，如块342所示。由块334，336，340和342表示的作用协同操作，用于在基于PWM_CMD值的时间间隔期间产生具有高的值的输出信号。
再次参看块336，如果当前PWM_PIN的状态是低，则微控制器170确定STEP_COUNT值是否大于PERIOD值(如块344所示)。如果是，则微控制器170把PWM_PIN状态设置为高(即逻辑“1”)，并把STEPCOUNT值设置为初始值例如0，如块346所示。块334，336，344和346表示的作用协同操作，用于产生具有基于PERIOD值的周期的输出信号。
再次参看图6，微控制器170执行用于确定是否更新PWM_CMD值的子程序(如块350所示)。图8表示执行PWM_CMD更新子程序的方法的优选实施例的流程图。
如块352所示，微控制器170确定INP_PRE值是否等于1，即是否输入172的前一个状态是高。如果是，微控制器170确定由变量INPPIN表示的输入172的当前状态是否等于0(如块354所示)。如果是，如块356所示，CMD_COUNT变量被复位为初始值，例如0，并把INP_PRE值设置为0。
参看块352，如果INP_PRE值是0，微控制器170递增CMD_COUNT变量，如块360所示。如块362所示，微控制器170确定CMD_COUNT变量是否小于由CMD_MIN表示的下边界。如果是，微控制器170把CMD_COUNT变量设置为CMD_MIN，如块364所示。最好是，CMD_MIN等于0。
如块366所示，微控制器170确定CMD_COUNT变量是否大于由CMD_MAX表示的上边界。如果是，微控制器170把CMD_COUNT变量设置为CMD_MAX，如块370所示。最好是CMD_MAX等于53。
如块372所示，微控制器170确定由变量INP_PIN表示的输入172的当前状态是否等于1。如果是，则如块374所示，微控制器170就根据CMD_COUNT的值确定PWM_CMD的值。最好是，PWM_CMD的值使用查阅表被确定。
在一个实施例中，PWM_CMD的值在CMD_COUNT值的一个较低的范围内是常数，在CMD_COUNT值的一个中间范围内线性地减少，在CMDCOUNT值的较高的范围内是常数。例如，在较低的范围内的常数值可以是31，在较高的范围内的常数值可以是0，在中间范围内的值可以从31减少(或者线性地或者对数地)到0。
如块376所示，微控制器170设置INP_PRE的值为1，并返回图6的主程序。再次参看图6，微控制器170确定计时器的值TMRO是否超过LENGTH的值，如块380所示。如果没有超过，则重复块380表示的过程。在计时器TMRO超过LENGTH之后，计时器值TMRO被复位为初始值，例如0，并复位看门狗计时器(WDT)，如块382所示。此后，子程序的流程返回块332。由块380和382表示的过程协同操作，用于确保在块332中的PWM子程序以相等的时间间隔被重复地进行。
使用本发明披露的方法，微控制器170能够检测触发角的小的改变，并根据所述改变产生脉宽调制信号。所述脉宽调制信号由滤波器42滤波，从而产生模拟的调光指令信号，其范围例如从0.2VDC到4.8VDC。模拟调光指令信号可以由常规的调光镇流器用来对灯20进行调光。因为触发角在小的范围内改变，所以最终的THD可以在灯20的整个照明范围内被改善。
选择地，微控制器170可以提供一个选择管脚，用于在低THD线路调光器，例如此处所述的调光器，或者具有较大的触发角范围的常规的线路调光器之间进行选择。其中，根据发送给选择管脚的信号是低或者是高，微控制器170可以执行另外的用于常规的线路调光器的方法，而不执行此处所述的用于低THD线路调光器的方法。
因而，本说明描述了包括优选实施例在内的低畸变线路调光器和调光镇流器的几个实施例。
本领域的技术人员应当理解，本发明可以以多种方式进行改变，因而可以具有多个和上述实施例不同的实施例。例如，在其它实施例中，一些元件对可以间接地连接，而不像优选的形式中那样直接地连接。因此，此处的术语“连接”包括直接连接和间接连接。间接地连接意味着元件对通过一个或几个中间元件进行连接。此外，其它的相位控制的调光器可以代替此处所述的相位切换三端双向可控硅开关。
因而，所附权利要求旨在包括落在本发明的范围和构思之内的所有的改变和改型。
权利要求
1.一种调光镇流器装置，包括触发角-脉宽调制转换器，用于根据供电信号的触发角产生脉宽调制信号，其中所述触发角小于或等于30度；以及滤波器，用于根据脉宽调制信号产生调光指令信号。
2.如权利要求1所述的调光镇流器装置，其中所述触发角小于或等于25度。
3.如权利要求1所述的调光镇流器装置，其中所述触发角小于或等于20度。
4.如权利要求1所述的调光镇流器装置，还包括响应来自所述滤波器的调光指令信号的调光逆变器电路。
5.如权利要求1所述的调光镇流器装置，还包括信号调节器，用于根据供电信号产生脉冲触发角信号，其中触发角-脉宽调制转换器响应所述脉冲触发角信号。
6.如权利要求5所述的调光镇流器装置，其中所述触发角-脉宽调制转换器包括微控制器，用于确定脉冲触发角信号的一部分的持续时间，并用于产生具有基于所述持续时间的脉冲宽度的脉宽调制信号。
7.如权利要求6所述的调光镇流器装置，其中所述持续时间是脉冲触发角信号的一个低的间隔。
8.如权利要求7所述的调光镇流器装置，其中所述脉冲宽度和所述持续时间成反比。
9.如权利要求5所述的调光镇流器装置，其中所述触发角-脉宽调制转换器包括微控制器，其具有响应所述信号调节器的输入端和用于产生所述脉宽调制信号的输出端，所述微控制器可以执行下列操作(a)初始化用于计数在输出周期中的步数的第一个值，用于确定初始化随后的输出周期的时间的第二个值，用于表示每步的指令周期的数量的第三个值，用于表示使输出变为高的步数的第四个值，用于计数输入为高的步数的第五个值，用于表示在前一步中输入的状态的第六个值，以及计时器的值；(b)递增所述第一个值；(c)如果输出为高，并且第一个值大于第四个值，则设置输出为低；(d)如果输出为低，并且第一个值大于第二个值，则设置输出为高；(e)如果第六个值为高并且输入的当前状态为低，则复位第五个值，并设置第六个值为低；(f)如果第六个值为低，则递增第五个值，并且如果输入的当前状态为高，则根据第五个值更新第四个值，并设置第六个值为高；以及(g)如果计时器的值已经超过第三个值，则复位计时器的值，并重复过程(b)到(g)。
10.如权利要求9所述的调光镇流器装置，其中，在过程(f)中，微控制器更新第四个值对于第五个值的较低范围，更新为第一常数，对于第五个值的中间范围，更新为第五个值的线性降低的函数，对于第五个值的较高的范围，更新为第二常数。
11.一种方法，包括根据供电信号的触发角产生脉宽调制信号，其中所述触发角小于或等于30度；根据所述脉宽调制信号产生调光指令信号；以及根据调光指令信号对灯进行调光。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述触发角小于或等于25度。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述触发角小于或等于20度。
14.如权利要求11所述的方法，还包括根据供电信号产生脉冲触发角信号，其中根据脉冲触发角信号产生脉宽调制信号。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述产生脉宽调制信号的步骤包括确定脉冲触发角信号的一部分的持续时间；以及产生具有基于所述持续时间的脉冲宽度的脉宽调制信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述持续时间是脉冲触发角信号的一个低的间隔。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述脉冲宽度和所述持续时间成反比。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述产生脉宽调制信号的步骤包括(a)初始化用于计数在输出周期中的步数的第一个值，用于确定初始化随后的输出周期的时间的第二个值，用于表示每步的指令周期的数量的第三个值，用于表示使脉宽调制信号变为高的步数的第四个值，用于计数脉冲触发角信号为高的步数的第五个值，用于表示在前一步中脉冲触发角信号的状态的第六个值，以及计时器的值；(b)递增所述第一个值；(c)如果脉宽调制信号为高，并且第一个值大于第四个值，则设置脉宽调制信号为低；(d)如果脉宽调制信号为低，并且第一个值大于第二个值，则设置脉宽调制信号为高，并且复位第一个值；(e)如果第六个值为高并且脉冲触发角信号的当前状态为低，则复位第五个值，并设置第六个值为低；(f)如果第六个值为低，则递增第五个值，并且如果脉冲触发角信号的当前状态为高，则根据第五个值更新第四个值，并设置第六个值为高；以及(g)如果计时器的值已经超过第三个值，则复位计时器的值，并重复过程(b)到(g)。
19.如权利要求18所述的方法，其中，在过程(f)中，第四个值被这样更新对于第五个值的较低范围，更新为第一常数，对于第五个值的中间范围，更新为第五个值的线性降低的函数，对于第五个值的较高的范围，更新为第二常数。
全文摘要
一种线路调光器具有被限制的最大触发角,从而限制在供电信号内的总谐波畸变。一种调光镇流器根据供电信号的触发角产生脉宽调制信号,根据所述脉宽调制信号产生调光指令信号,并且根据所述调光指令信号对灯进行调光。例如,最大触发角可以被限制为30度,25度或20度,以便限制最终的总谐波畸变。
文档编号G08C19/16GK1326310SQ0110499
公开日2001年12月12日 申请日期2001年2月26日 优先权日2000年2月24日
发明者G·刘 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司