專利名稱：模塊的主－從電源控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及控制系統(tǒng)領(lǐng)域。更特別的，本發(fā)明涉及一個軟件可編程的電源控制器的模塊的主-從裝置。
用于照明單元的實現(xiàn)控制電源(例如一個鎮(zhèn)流器)的ASIC的使用在技術(shù)上是已知的。ASIC能夠在單一集成元件(IC)上執(zhí)行大量的分立元件的功能。因為電源單元的整個尺寸能夠被降低，所以這是有利的。另外在大量的應(yīng)用中，ASIC的費用明顯低于用于執(zhí)行相同功能所需要的分立元件的費用。這也同樣減少了電源單元的整個費用和物理尺寸。
ASIC典型地被設(shè)計用于與電源中特殊的元件或者級相連接。電源的各級中可以含有一個或者多個IC和/或分立的元件。例如
圖1示出了用于HID燈(未示出)的電源。電源10含有三個級用于功率系數(shù)修正的升高級11、下降變換器級12和一個全橋驅(qū)動器級13。這些級的功能在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的并且在此不再描述。在傳統(tǒng)的裝置中，需要三個不同的ASIC14用于控制電源的不同的級。ASIC14的每一個是不同的并且被設(shè)計用于只連接或者控制一個特殊的級。
相應(yīng)的，EPA 0 830 982(Endo)示出了一個微處理器和一個ASIC,其被用于控制汽車的照明電路。這種照明電路裝置可以使用在多種類型的汽車上。相似于ASIC 14，使用在Endo裝置中的該ASIC特別被設(shè)計用于特殊的硬件應(yīng)用。例如，該ASIC不能被用于控制照明電路裝置的另外的級或者硬件應(yīng)用。
ASIC可以是根據(jù)應(yīng)用定制的或者現(xiàn)用的元件。定制的ASIC是昂貴的并且耗時。因為用于定制ASIC開始時的開發(fā)費用非常高，它們一般只使用在大量的應(yīng)用情況下，開發(fā)的費用能夠分散到所有售出單元的價格中。另外，一個定制的ASIC典型地被設(shè)計用于操作特殊類型的元件/級或者由一定的制造商生產(chǎn)的特殊的元件/級。這阻止了ASIC能夠使用執(zhí)行相同功能的元件/級或者由其他的制造商生產(chǎn)的元件/級。
現(xiàn)用的元件典型地需要外部的元件/硬件以使它們使用在特殊的應(yīng)用中。外部的元件(例如其他的IC和分立的電子元件)是需要的以將ASIC連接到特定的級。然而這也提高了電源的費用和尺寸。另外的優(yōu)點是當(dāng)現(xiàn)用元件改變時，外部的元件必須重新設(shè)計。
以此在該技術(shù)中對于一個控制系統(tǒng)存在一個需要，該系統(tǒng)利用了ASIC的所有的優(yōu)點，并且允許相同的ASIC可互換地使用在不同的系統(tǒng)和電源拓?fù)渲小?br>
本發(fā)明的任務(wù)是定位于上面討論的傳統(tǒng)的電源控制器的局限性。
本發(fā)明的另一個任務(wù)是提供具有可互換的通用元件的模塊系統(tǒng)控制器。
本發(fā)明的一方面是涉及一個電路，該電路含有一個具有一個控制器的主集成電路和一個主通信接口和至少一個具有一個接口電路的從集成電路和一個從通信接口。該接口電路適合于從一個元件或者控制電路的一個級接收信號并且根據(jù)接收的信號控制該元件或者級。該從IC也適合于被主IC通過從接口到接口的通信進(jìn)行編程并且控制控制電路的一個或者多個不同的元件或者級。
本發(fā)明的另外一方面是涉及一個控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)含有多個通用的從IC，其控制功率控制單元的一個或者多個級。一個主IC通過通信網(wǎng)絡(luò)耦合到多個通用的從IC以管理多個通用從IC的操作。
本發(fā)明的一個實施形式涉及一個系統(tǒng)控制設(shè)備，該設(shè)備含有可互換的裝置用于管理和控制一個系統(tǒng)的一個或者多個電路部分和控制裝置用于控制可互換裝置的運行。
本發(fā)明的這些和其他的實施形式以示例的形式在下面進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點通過參考下面結(jié)合附圖的優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述能夠被理解。
圖1是使用傳統(tǒng)的ASIC控制器的電源的示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明一個方面的電源的示意圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明另一方面的電源的示意圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的電源控制器的示意圖。
在本發(fā)明的一個方面中，一主從方案在使用相同的IC或者ASIC的各種電源拓?fù)渲杏糜趯崿F(xiàn)不同的控制計劃。在此實施例中，本發(fā)明的模塊化的設(shè)計方案使用了軟件可編程的單元和相同的通用從IC或者ASIC的多個(可互換的)情況。此模塊的方案簡化了復(fù)雜的例如用于HID或者熒光燈的鎮(zhèn)流器控制器的電源系統(tǒng)設(shè)計。使用相同的IC或者ASIC來控制不同的電源拓?fù)湟蚕烁倪M(jìn)新的運用特殊IC(ASIC)的需要，如上所述，這是耗時的和昂貴的。并且對比于使用的一般目的，用于實現(xiàn)電源控制器的現(xiàn)用IC需要大量的外部的元件，而這種模塊化的方案需要很少的外部元件。
特殊的，參考圖2，示出了本發(fā)明的電源20。電源20用于控制將功率提供給HID燈(未示出)。應(yīng)該理解本發(fā)明不局限于此特殊的運用，也能夠被實現(xiàn)以用于需要電源控制器的其他類型的應(yīng)用。另外本發(fā)明還可以用于其他的與功率無關(guān)的控制系統(tǒng)應(yīng)用。
對比于圖1，其示出了用于控制電源10的三個不同的ASIC，圖2示出了用于使用主從方案的HID燈的電源20。一個主IC30用于控制多個從IC40。主IC30可以是現(xiàn)用的微控制器或者一個ASIC。從IC40是相同的從IC的情況下，則他們被用于控制電源20的不同級。主IC30和從IC40通過一個通信網(wǎng)絡(luò)21(例如一個內(nèi)芯片接口I2C)進(jìn)行通信。
如圖2所示，各個級包括一個升高變換器級22、一個下降變換器級23和一個全橋的啟動器級24。另外在圖2中示出了一個整流器級25。主IC30和從IC40進(jìn)行所有的對于控制各種電源20的級所需要的所有的控制功能。優(yōu)選的，一個從IC40被用于控制功率20的每一個級。然而，一個從IC40可以控制電源20的多于一個的元件/級。
如上所述，本發(fā)明能夠應(yīng)用于其他的電源拓?fù)?。例如圖3示出了用于熒光燈(未示出)的兩級的電源50。電源50含有一個升高變換器級51、一個半橋驅(qū)動器級52和一個整流器級53。相同的主IC30和從IC40(如圖2所示)被用于實現(xiàn)此電源拓?fù)洹?br>
如圖4所示，主IC30優(yōu)選含有一個微控制器31、一個存儲器32和一個通信接口33。主IC30還可以含有一個外部的通信接口34。存儲器32存儲了由微控制器31執(zhí)行的指令(例如計算機(jī)可讀的編碼)，存儲器32可以存儲其他的數(shù)據(jù)。另外的，主IC30可以由狀態(tài)機(jī)器電路構(gòu)成，其執(zhí)行由微控制器31執(zhí)行的一個或者多個功能。
優(yōu)選的，通信接口33和/或34是可以串行或者并行的兩種數(shù)字接口。通信接口33和/或34可以含有硬線的連接，例如一個印刷電路(PC)板數(shù)據(jù)總線裝置。另外的，通信接口33和/或34可以含有無線的接口，另外紅外線或者無線電。
主IC30執(zhí)行指令或者通過狀態(tài)由通信接口33來控制從IC40。特殊的，主IC30發(fā)送指令并且通過通信接口33由從IC40接收數(shù)據(jù)。另外，主IC30管理并且協(xié)調(diào)從控制IC40的運行。
由主IC30執(zhí)行的控制功能含有(1)在從IC40設(shè)置的閾值參數(shù)(例如過壓閾值)；(2)從IC40的運行模式設(shè)置(例如升高變換器級連續(xù)的模式或者斷續(xù)的模式)；(3)由從IC40進(jìn)行的運行類型的設(shè)置；(4)在從IC40中的計時參數(shù)的設(shè)置(例如運行的頻率)；(5)由從IC40的請求和接收狀態(tài)信息。從IC40還可以含有寄存器來存儲來自于主IC30操作/性能參數(shù)或者狀態(tài)信息。
主IC30可以含有預(yù)定模式的或者用于從IC40設(shè)置的信息庫或者數(shù)據(jù)庫。該信息庫可以存儲在存儲器32中或者通過外部的通信接口34下載/更新。模式或者設(shè)置可以通過如下方式選擇，(1)通過I/O接口的編碼輸入(例如觸發(fā)器開關(guān))，(2)存儲在存儲器32中的微程序語言，(3)通過外部通信接口34提供的指令。
外部的通信接口34也用于與外部的數(shù)據(jù)處理裝置，例如網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)控制器或者報警/安全系統(tǒng)進(jìn)行通信。例如根據(jù)來自于從IC40的狀態(tài)信息，主IC30可以與樓宇安全系統(tǒng)進(jìn)行通信以報告一個報警或者維護(hù)條件。對于此實施例，具有電池電源備份的主IC30可以用于保證，如果樓宇的電源發(fā)生損壞，主IC30仍舊能夠提供報警顯示。
在另外的實施例中，主IC30能夠使用通常目的(慢)的A/D轉(zhuǎn)換器35(例如一個監(jiān)視器電路)來監(jiān)視慢的模擬信號(例如從動作和/或光強(qiáng)度傳感器)。這些信號然后被數(shù)字化并且由主IC30進(jìn)行處理?？刂浦噶钊缓蟊煌ㄟ^通信接口33發(fā)送到從IC40。
然而在另外的實施例中，主IC30含有無線的接收器36(圖4示出)。無線的接收器36可以例如作為紅外線(IR)檢測器起作用，以致于電源20能夠通過手持的或者壁掛的遠(yuǎn)程控制裝置進(jìn)行控制。無線的接收器36可以使用于監(jiān)視器或者與一個遠(yuǎn)程傳感器(例如動作和/或光強(qiáng)度傳感器)進(jìn)行通信?；趶倪h(yuǎn)程控制單元或者傳感器的接收信號的指令然后與從IC40進(jìn)行通信。
從IC40是可編程的計算引擎，其適合于檢測模擬(或者數(shù)字)輸入信號并且產(chǎn)生輸出信號來控制電源20的級22-24。檢測和控制是由接口電路進(jìn)行的。例如，從元件或者級的信號由接口電路接收，并且從接口電路的輸出信號控制并且調(diào)節(jié)在電源20中的功率開關(guān)(例如FET)的狀態(tài)。一個或者多個從IC開關(guān)40能夠使用在一個應(yīng)用中。
返回到圖4，優(yōu)選的，從IC含有一個A/D變換器41、一個數(shù)字信號處理器42、一個或者多個寄存器43、一個脈寬調(diào)制器(PWM)發(fā)生器、一個電平移動器45和一個通信接口46。該A/D變換器41從電源20的各個級22-24接收模擬信號(例如過取樣的模擬輸入信號)。數(shù)字信號處理器42在從IC40內(nèi)處理數(shù)字信號。寄存器43用于存儲通過通信接口46的要發(fā)送的或者接收的數(shù)據(jù)。PWM發(fā)生器44優(yōu)選是一個高分辨率的PWM發(fā)生器用于控制在電源20中的電源開關(guān)的狀態(tài)。電平移動器45驅(qū)動電源開關(guān)的控制輸入。
然而從IC40不局限于此結(jié)構(gòu)。替換的，或者另外的，從IC40可以含有另外類型的監(jiān)視電路，例如電平鎖存器或者數(shù)字輸入電路。
如圖4所示，VREF是一個用于A/D變換器41的參考電壓。AGND是一個模擬接地參考。VDD是用于給主IC30和從IC40供電的電源電壓。GND是返回接地。
所有的從IC40使用了相同的接口(例如通信接口46)以與主IC30進(jìn)行通信。應(yīng)該理解為，從IC40的通信接口46應(yīng)該與用于主IC30的通信接口33的類型相匹配。主IC30通過一個廣播信息或者通過分別地尋址每一個從IC40來與所有的從IC40進(jìn)行通信。
在一個實施例中，從IC40通過通信接口46設(shè)置寄存器43的內(nèi)容可以以預(yù)定的模式(如上所述)被編程運行。該預(yù)定的模式含有對電源20的每一個級22-24的設(shè)置。該預(yù)定的模式基于一個特殊級的描述，和/或被監(jiān)視或者接收的信號的類型進(jìn)行確定。這些預(yù)定的模式不必須是相互唯一的。另外，其他預(yù)定的模式可以根據(jù)不同的原則，例如特定的制造商的元件進(jìn)行設(shè)置。
應(yīng)該被理解的，DSP42可以執(zhí)行與微控制器類似的功能。因此，在另外的實施例中，從IC40可以通過由DSP42執(zhí)行的軟件或者微程序語言指令被編程。例如從IC40可以收集來自于特殊的級22-24的數(shù)據(jù)，以使從IC40(或者主IC30)能夠分析和確定哪一個預(yù)定的模式是最適合于該級的。
在另外一個實施例中，由主IC30執(zhí)行的處理/功能可以由從IC40直接使用例如DSP42進(jìn)行執(zhí)行。預(yù)定的模式或者設(shè)置通過通信接口46輸入到從IC40。這些模式或者設(shè)置可以在制造或者安裝到位置期間由外部的數(shù)據(jù)處理裝置(例如圖2中示出的可拆卸的安裝計算機(jī)60)進(jìn)行發(fā)送。這些模式或者設(shè)置也可以通過耦合到每一個從IC40的一個或者多個開關(guān)70或者類似裝置進(jìn)行設(shè)置。計算機(jī)60和/或開關(guān)70是基本的控制裝置用于控制每一個從IC40的運行/模式。
如上所述，對于不同的電源裝置應(yīng)用而言，使用了不同數(shù)量的通用從IC40。對于每一個級或者電源設(shè)計一個新的或者不同的ASIC不是必須的。例如，因為升高變換器技術(shù)的改進(jìn)，電源20的升高變換器級22也要改變，相同的從IC40能夠被用于控制改進(jìn)的升高變換器級。另外，模塊化的方案簡化了由電子設(shè)計和物理方面(即印刷電路板)的復(fù)雜的控制系統(tǒng)的設(shè)計。因此，不同類型的級能夠被容易地組裝，因為相同通用的從IC40能夠被用于控制任何的級。
盡管本發(fā)明上面用特殊的實施例進(jìn)行了描述，應(yīng)該理解為本發(fā)明不趨向于或者限定或者局限于公開的實施例。相反，本發(fā)明應(yīng)該覆蓋包括有隨后的權(quán)利要求的精神和范圍各種結(jié)構(gòu)和修改。
權(quán)利要求
1．一個控制電路，含有，一個主集成電路(IC)(30)，其含有一個控制器和一個主通信接口(33)；和至少一個從集成電路(IC)(40)，其含有一個接口電路(41)和一個從通信接口(46)，接口電路(41)適合于從一個控制電路(20)的一個元件或者級(22-24)接收至少一個信號并且根據(jù)所接收的信號控制該元件或者級，其中該從IC(40)適合于通過主IC(30)由該通信接口(33,46)被編程以通過接口連接并且控制該控制電路(20)的一個或者多個不同的元件或者級，其特征在于，控制電路是一個用于控制一個發(fā)光裝置的電源控制電路。
2．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，主通信接口(33)和從通信接口(46)是兩種數(shù)字接口。
3．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，該接口電路含有一個A/D變換器(41)、一個數(shù)字信號處理器(42)和一個PWM發(fā)生器(44)。
4．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，主IC另外含有一個外部的通信接口(34)。
5．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，主通信接口(33)和從通信接口(46)是無線接口。
6．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，從IC適合于根據(jù)一個或者多個預(yù)定的模式進(jìn)行編程，其中預(yù)定的模式是根據(jù)被接口連接的該元件或者級的描述進(jìn)行確定。
7．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，從IC(40)是一個應(yīng)用特殊的集成電路(ASIC)。
8．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，主IC(30)另外含有一個監(jiān)視電路(35)。
9．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，主IC另外含有一個無線接收機(jī)(36)。
10．如權(quán)利要求1的電路，其特征在于，該無線接收機(jī)含有一個紅外線接收機(jī)(36)。
全文摘要
公開了一個主從可編程的控制裝置,用于在不同的控制系統(tǒng)拓?fù)渲袑崿F(xiàn)控制計劃。該裝置使用了模塊化的設(shè)計,這允許一個主單元對于相同的通用從單元中的一個或者多個情況設(shè)置運行模式。主單元和從單元通過通信接口進(jìn)行通信。每一個從單元通過主單元進(jìn)行配置以監(jiān)視/控制例如一個電源的一個或者多個元件或者級。
文檔編號H02M1/00GK1322456SQ00802081
公開日2001年11月14日 申請日期2000年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月27日
發(fā)明者D·吉安諾普羅斯, I·瓦茨克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司