具有可變的驅動電路的負荷控制裝置的制作方法

文檔序號：8107820閱讀：144來源：國知局

專利名稱：具有可變的驅動電路的負荷控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于負荷控制裝置中的可控制導電的裝置的驅動電路，更具體地涉及用于半導體開關(例如電子調光器中的場效應晶體管)的溫度每文感的驅動電路。
背景技術：
標準的負荷控制裝置，例如電子調光器，使用一個或多個半導體
開關，例如三端雙向可控石圭開關元件或場效應晶體管(FET),以控制傳給電力負荷的電流，例如，控制照明負荷的強度。半導體開關通常串聯(lián)在交流(AC)電源與照明負荷之間。使用相控調光技術，調光器使半導體開關在每半周的一部分內導電以提供功率給照明負荷，并且使半導體開關在每半周的其它部分內不導電以斷開負荷的電源。在正向的相控調光中，半導體開關在每半周的結尾處是導電的?？蛇x地，在反向的相控調光中，半導體開關在每半周的開始處是導電的。
圖l是現(xiàn)有技術的調光器IO的簡化的示意性框圖。調光器10具有至AC電源12的熱連4妄H、至照明負荷14的暗淡的熱連4妾DH。調光器10包括串聯(lián)在AC電源12與照明負荷14之間的兩FET 16、 18 以控制傳導給負荷的功率量。每個FET16、 18具有連接于例如微控制器的控制電路20的控制輸入(或柵極)?？刂齐娐?0是可操作的，通過提供(或者不提供)給柵極的電壓大于FET的柵閾值電壓VTH，致使每個FET16、 18導電(或者不導電)。FET16、 18的柵極常常連接在一起以允許FET的簡化操作。因而發(fā)生的操作允許一個FET 16在 AC電源的正半周期內阻塞流向負荷14的電流并且允許第二 FET 18 在AC電源的負半周期內阻塞流向負荷14的電流。
電源22產生直流(DC )電壓Vcc以對控制電路20供電。過零電路24為控制電路20提供了 AC電源12的AC電壓的過零點的指示。過零點被定義為AC電源電壓在每半周的開始處從正極向負極、或者
從負極向正極轉變的時間。過零電路24在正半周內通過二極管Dl接收AC電壓，在負半周內通過二極管D2接收AC電壓?？刂齐娐?0 通過AC電壓的每個過零點的時序(timing),確定在每半周的何時打開或關閉FET 16、 18。
調光器10的FET 16、 18中的多數(shù)功耗(或"功率損失")發(fā)生在每半周的兩主要時間周期內傳導時間tCONDUCT,以及開關時間tswlTCH。在傳導時間內，傳導損失PD—C0NDUCT發(fā)生并由FET的導通電阻RDS(ON) 和經過FET的負荷電流Iload確定，即，
Pd-coNDucf Iload— Rds(on) (1) 在開關時間tSWITCH內，F(xiàn)ET 16、 18中的一個將在非導電與導電狀態(tài)之間轉變。圖2示出了經過FET的電流ID的波形、FET兩端的電壓
VDS、以及當調光器10工作在反相控制調光時在開關時間tsw汀CH內的
瞬時功耗PoST。如圖2所示，F(xiàn)ET將從開關時間內的導電狀態(tài)轉變到非導電狀態(tài)。因此，在開關時間tSWITCH內經過FET的電流Io減弱而FET兩端的電壓Vds増大。換句話-說，使用正相控制調光，F(xiàn)ET將從開關時間tswrrcH的非導電狀態(tài)轉變到導電狀態(tài)，從而經過FET的電流增強而FET兩端的電壓減小。
開關損誄毛Pd-SWITCH發(fā)生在開關日于間內并且依賴于開關日于間tswiTCH
內下降的電流Id 和上升的電壓VDS (或上升的電流 Id 和下降的電壓
VDS)。從而，由FET16、 18損耗的總功率PD—TOTAL依賴于傳導時間內
的傳導損耗和開關時間內的開關損耗，即，
PD -TOTAL = (tCONDUCT Pd-CONDUCT + tswiTCH Pd-SWITCH)/ThALF-CYCLE， (2) 其中，Thalf.cycle是半個周期。如圖2所示，變化的電流lD和變化的電壓VDS的交迭造成瞬時功耗Po—,NST在開關時間tSWITCH內達到峰值。開關損耗P[)-sw,tch通常是總功耗Pd-TOTal的重要部分。因此，在開關時間tSWITCH內的小增長就能造成FET的總功耗PD-TOTAL的顯著上升。
照明調光器遵守許多工業(yè)標準，例如，限制存在于調光器的相控
輸出的電》茲接口 ( EMI )噪聲大小的EMI標準。如果開關時間tSWITCH很短，即，當半導體開關從導電狀態(tài)變化到非導電狀態(tài)(或者相反) 時的時間很短，相控輸出將具有許多高頻成份而且EMI噪聲會增大。
因此，許多現(xiàn)有技術的調光器已包括與FET的柵極串聯(lián)的柵極電阻 Rc以減慢(即，延長)在這些開關時間內流經FET的電流的上升和下降時間。例如，如果柵極電阻Rc的電阻是22 kQ ,當AC電源電壓具有240VAC的量值，由照明負荷消耗的負荷電流具有IOA的量值，以及周圍溫度是25。C時，開關時間tsw,tch可約為62/xsec。
然而，由于柵極電阻RG而延長的開關時間tSWITCH導致增大的FET 的總功耗PD-TOTAL (如上文中的等式2所示)。而且，當FET的功耗
PD-total增大且FET的溫度上升時，導通電阻Ros(—增大，然后導致增
大的傳導損4€ Pd-conduct。
結合熱量問題，事實是上升的溫度造成FET的內在特征變化使得閾值電壓Vth下降。為了將FET 16、 18從導電狀態(tài)轉變到非導電狀態(tài)，控制電路20將FET的控制輸入拉向電路公共端。因此，柵極電流IG 將流出柵極并具有如下量值
IG = VTH / RG = CM Av/At, (3) 其中，CM是FET的密勒電容，At等于開關時間tSWITCH ， Av是FET 的柵極處的變化的電壓。因為FET兩端的上升的電壓和經過FET的下降的電流，所以FET的柵極處的電壓，即，Av,將在開關時間tSWITCH 的持續(xù)時間內基本保持在閾值電壓VTH上不變。因此開關時間tSWITCH
依賴于閾值電壓vth,這是因為
tSWITCH= At = (HG CM Av) / VTH (斗)。這樣，當FET的溫度上升時，F(xiàn)ET的閾值電壓下降，開關時間 tswiTCH增大(例如，大于85/isec )并且總功肆毛PD—T0TAL增大。該條件能夠導致溫度失控的情況，造成不期望的裝置溫度，最終造成FET的發(fā)生故障(例如，當FET的溫度上升至135°C時)。
為了當FET的溫度升高時減少傳導損耗PD—CONDUCT，某些現(xiàn)有技術的調光器增大了每半周的FET的傳導時間。然而，該操作導致照明負荷的強度級別的改變，這是不期望的。因此，當FET工作在或接近室溫時，需要允許增大的開關時間的柵極驅動電路，從而產生最小的EMI噪聲，而且，當FET的溫度已經升高時，進一步提供縮短的開關時間以防止FET過熱。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，用于控制從AC電源傳導給電力負荷的電源量負荷控制裝置包括可控制導電的裝置和可變的驅動電路。采用可控制導電的裝置以串聯(lián)的方式電連接在電源與電力負荷之間?？煽刂茖щ姷难b 置具有控制輸入，其中，該控制輸入用于使可控制導電的裝置的導電和非導電?？勺兊尿寗与娐繁贿B接于可控制導電的裝置的控制輸入，以提供與可控制導電的裝置的控制輸入串聯(lián)的連續(xù)變化的阻抗。
可變的驅動電路的阻抗響應可控制導電的裝置的溫度變化，特別地，該阻抗隨著可控制導電的裝置的溫度的升高而減小，并且隨著可控制導電的裝置的溫度的降低而增大。優(yōu)選地，可變的驅動電路包括與可控制導電的裝置的控制輸入串聯(lián)的阻抗、與可控制導電的裝置的控制輸入串聯(lián)地電連接并與該阻抗并聯(lián)地電連接的第一電阻器、與該阻抗串聯(lián)地電連接的第二電阻器，使得第二電阻器和阻抗的串聯(lián)組合與第一電阻器進行并聯(lián)地電連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，用于控制從AC電源傳導給電力負荷的負荷控制裝置包括可控制導電的裝置和驅動電路。可控制導電的裝置串聯(lián)在電源與電力負荷之間并具有控制輸入，其中，該控制輸
制導電的裝置在導電狀態(tài)與非導電狀態(tài)之間變化時，可控制導電的裝置由開關時間表現(xiàn)其特征。驅動電路被連接于可控制導電的裝置的控制輸入，使得開關時間的持續(xù)時間能夠對可控制導電的裝置的溫度做出響應。優(yōu)選地，開關時間隨著可控制導電的裝置的溫度升高而保持基本不變(而不是延長)。
另外，本發(fā)明為負荷控制裝置中的可控制導電的裝置提供了驅動電路。驅動電路包括與可控制導電的裝置進行串聯(lián)地電連接的第一電阻器、以及與第一電阻器進行并聯(lián)地電連接的熱敏感裝置。熱敏感裝置被熱連接于可控制導電的裝置，使得熱敏感裝置是可操作的以提供
13可變的阻抗響應可控制導電的裝置的溫度。優(yōu)選地，可變的阻抗隨著可控制導電的裝置的溫度的升高而連續(xù)地減小，并且隨著可控制導電的裝置的溫度的降低而連續(xù)地增大。驅動電路進一步包括與熱敏感裝置進行串聯(lián)地電連接的第二電阻器。
本發(fā)明進一步提供了用于控制負荷控制裝置中的可控制導電的裝
置的方法。該方法包括如下步驟提供與可控制導電的裝置的控制輸
入進行串耳關地電連4秦的可變阻抗，以及變化可變的阻抗以響應可控制導電的裝置的溫度。優(yōu)選地，可變的阻抗連續(xù)地變化。更具體地，可變的阻抗隨著可控制導電的裝置的溫度的升高而連續(xù)地減小，并且隨著可控制導電的裝置的溫度的降低而連續(xù)地增大。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于控制負荷控制裝置中的可控制導電的裝置的方法包括在開關時間內、在導電狀態(tài)與非導電狀態(tài)之間控制可控制導電的裝置的步驟，其中，該開關時間能夠對可控制導電的裝置的溫度做出響應。而且，開關時間隨著可控制導電的裝置的溫度升高而保持基本不變。
參考附圖，通過本發(fā)明的如下描迷，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將會變得顯而易見。

圖1是通常的現(xiàn)有技術的照明調光器的簡化的示意性框圖；圖2是圖1的調光器的FET的電流、兩端電壓和瞬時功耗的圖示；圖3是根據(jù)本發(fā)明具有可變的柵極驅動電路的調光器的筒化的示意性框圖4示出了圖3的可變的驅動電^^的等效電阻的圖示，其中，該等效電阻響應可變的柵極驅動電路的電熱調節(jié)器的溫度而變換；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式具有兩可變的柵極驅動電路的調光器的簡化的示意性框圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式具有兩可變的柵極驅動電路的調光器的簡化的示意性框圖；以及
圖7是圖6的可變的驅動電路的等效電阻的圖示，其中，該等效電阻響應調光器的溫度傳感器的溫度。
具體實施例方式
當結合附圖閱讀時，能更好地理解前述的概要和下文中的詳細描述。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了目前優(yōu)選的實施方式，其中，應該理解，在一些附圖中相同的數(shù)字表示相同的部件，然而，本發(fā)明并不局限于具體的方法和公布的手段。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的調光器100的簡化的示意性的框圖。調光器 100具有兩個連接至AC電源102的熱連4妻H、以及至照明負荷104 的暗淡的熱連接DH。為了控制傳給照明負荷104的功率，可控制導電的裝置例如包括連接在熱終端H與暗淡的熱終端DH之間的反向串聯(lián)的兩FETllO、 112。每個FETllO、 112具有控制輸入，即，柵極，用于^f吏FET非導電和導電。FET IIO在第一、AC波形的正半周期間傳導，并且其它FET 112在第二、 AC波形的負半周傳導。可控制導電的裝置也可包括FET或者全波整流橋中的絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)、反向串聯(lián)的兩IGBT、或者任意其它合適類型的雙向半導體開關。優(yōu)選地，F(xiàn)ETllO、 112的零件號都是IRFPS43N50K，由國際整流器制造。
控制電路114通過可變的驅動電路116為FET 110、 U2提供了控制信號，使得FET變成導電或者非導電?？刂齐娐?14可包括邏輯電路或者任意合適的處理電路，例如，可編程的邏輯裝置(PLD)、微處理器、或者特定用途集成電路(ASIC)。
電源118和過零電路120通過兩二極管Dl、 D2連接于AC電源。電源118產生直流(DC)電壓Vcc以供電給控制電路114。過零電路 120為控制電路114提供了 AC電源102的AC電壓的過零點指示，通過AC電壓的每個過零點的時序，確定在每半周的何時打開或關閉FET 110、 112。換句話說，F(xiàn)ET 110、 112的開關與AC電源電壓的過零點同步。
可變的驅動電路116包括與FET 110、 112串聯(lián)的阻抗，即，負溫度系數(shù)(NTC)的電熱調節(jié)器122?？勺兊尿寗与娐?16進一步包括第一電阻器(即，柵極電阻RcATE)和第二電阻器(即，限流電阻RLIMIT)，
其中，第一電阻器與FET 110、 112的柵極串聯(lián)且與NTC電熱調節(jié)器 122并聯(lián)，第二電阻器與NTC電熱調節(jié)器122串聯(lián)。NTC電熱調節(jié)器 122和限流電阻Rumft的串聯(lián)組合與柵極電阻Rc^te進行并聯(lián)。
NTC電熱調節(jié)器是熱敏感的電阻器，隨著裝置的溫度的升高連續(xù) 地增大電阻(并且反之亦然)。NTC電熱調節(jié)器122優(yōu)選地被放置在非常接近于FETllO、 112的位置，使得NTC電熱調節(jié)器被熱連接于 FET，即，NTC電熱調節(jié)器的電阻響應FET的溫度而改變?？勺兊难b 置電路116具有等效的電阻REQ
其中Rntc是NTC電熱調節(jié)器122的電阻。柵極電阻Rgate和限流屯阻
RuMrr優(yōu)選地分別具有33 kD和10 kQ的電阻。NTC電熱調節(jié)器122 優(yōu)選地的零件號為NCP 15 WB473J03RC，由村田制造有限公司 (M歸ta Manufacturing Co., Ltd )制造且在25。C時具有47 的電阻。因此，可變的驅動電i 各116的等效電阻R印在25。C時約為20.9 kO, 造成FET 110、 112的開關時間約為55 /xsec當FET 110、 112的溫度升高時，NTC電熱調節(jié)器122的溫度也升高，使得NTC電熱調節(jié)器的電阻減小。其造成可變的驅動電路116 的等效電阻Req威小，然后造成FET 110、 112的上升和下降時間縮短，即，開關時間縮短。優(yōu)選地，F(xiàn)ET 110、 112的溫度不能超過105°C。限流電阻RLIMIT防止可變的驅動電路116的等效電阻REQ下降得太低，
即，不低于限流電阻RuM,t和柵極電阻RGATE的并聯(lián)組合的電阻，并
且防止非常大的電流來損壞調光器100的元件。
當FET 110、 112的上升和下降時間隨著溫度的升高而延長(如上文所提到的)時，NTC電熱調節(jié)器122通過縮短FET的開關時間來提供補償。結果，當溫度變化時，調光器100的開關時間保持基本不變。優(yōu)選地，開關時間的變化小于10%的標稱(nominal)開關時間。例如，假定在25°C的周圍溫度下約55 psec的標稱開關時間，開關時間在FET 的工作溫度范圍將保持在49.5 iLtsec與60.5 /xsec之間。FET的工作溫度范圍從近似70°C到100°C且其環(huán)境溫度近似25。C到40°C。
+ Rntc + Rlimit)， (等式 5)可選地，可變的驅動電路116的元件被設計為過補償溫度的升高，從而允許溫度升高時縮短調光器100的開關時間。當運行在高溫下時，和開關時間在工作溫度范圍內保持基本不變的情況相比，過補償允許
調光器IOO以更低的溫度工作。然而，等效電阻REQ不應該下降得足夠低以造成EMI問題，即，優(yōu)選地，不小于9kQ-10kD。
圖4示出了圖3的可變的驅動電路116的等效電阻Req的困示，其中，該等效電阻響應可變的柵極驅動電路的NTC電熱調節(jié)器122 的溫度，使得隨著FET的溫度升高而縮短FET 110、 112的開關時間。由于NTC電熱調節(jié)器122的性質的緣故，可變的驅動電路116提供與 FET 110、 112的柵極串聯(lián)的連續(xù)可變的阻抗。
當柵極電阻RGATE的值、限流電阻Ru MIT的值、以及NTC電熱調節(jié)器122的值優(yōu)選地具有如上所述的值時，其它值可用于這些元件。
熱調節(jié)器，可變的驅動電路可選地包括另一類熱敏感的裝置，例如，正溫度系數(shù)(PTC)的電熱調節(jié)器，其以某種形式連接以提供與本發(fā) 明的可變的驅動電路相同的功能性。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式具有兩可變的柵極驅動電路 116A、 116B的調光器150的簡化的示意性框圖?？刂齐娐?14A是可操作的以單獨地控制FET 110、 112中的每個。第一可變的驅動電i 各 116A被提供為串聯(lián)在控制電路114A與第一 FET 110的柵極之間并且熱連接于第一 FET 110。同樣地，第二可變的驅動電路116B被提供為串聯(lián)在控制電路114A與第二 FET 112的柵極之間并且熱連接于第二 FET 112?？勺兊?冊才及驅動電^各116A、 116B中的每個以如圖3所示的調節(jié)器100的單個可變的柵極驅動電路116的類似方式工作，從而提供與FETllO、 112中的每個的柵極串聯(lián)的連續(xù)可變的阻抗。優(yōu)選地，第一可變的驅動電路116A只響應第一 FET 110的溫度，而第二可變的驅動電^各116B只響應第二 FET 112的溫度。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式具有兩可變的柵極驅動電路的調光器200的簡化的示意性框圖。調光器200包括可變的驅動電路 216，其中，可變的驅動電路216是可操作以提供串聯(lián)在控制電路214
17與FET 110、 112的柵極之間的多個離散步長的不同阻抗。可變的驅動電路216包括并聯(lián)地電連接的多個電阻器230 - 239。電阻器230-239 中的每個分別與可控制導電的裝置240 - 249串聯(lián)地電連接?？煽刂茖?電的裝置240 - 249可每個包括全波整流橋中的FET和IGBT、反向串聯(lián)的兩FET和IGBT、或者任意其它合適類型的雙向開關。
可控制導電的裝置240 - 249的每個具有控制輸入，該控制輸入與控制電路214連接使得該控制電路是可操作的以可選地連接電阻器 230 - 239,其中，電阻器230 - 239與FET 110、 112的柵極串聯(lián)。溫度傳感器250熱連接于FET 110、 112并且是可操作的從而為控制電路 214提供代表FET溫度的控制信號。溫度傳感器250可以是任意種類的熱敏感裝置，該熱敏感裝置是可操作的以將代表FET 110、 112溫度的信號連接至控制電路214。
因此，控制電路是可操作的以選擇性地開關與FET 110、 112的柵極串l關的一個或多個電阻器230 - 239，從而控制FET的開關時間，響應FET的溫度。調光器200是可操作的以提供與FET 110、 112的柵極串聯(lián)的至少三個分離的離散電阻。優(yōu)選地，為了防止照明負荷104 中可察覺的閃爍，調光器200提供了與FET 110、 112的柵極串聯(lián)的十個離散步長的電阻。如圖6所示，為了提供十個離散步長的電阻，調光器200提供了分離的電阻230 - 239。可選地，為了提供十個離散步長的電阻，調光器200包括更少數(shù)量的電阻，例如，通過開關兩個或多個并if關的電阻。
圖7是圖6的可變的驅動電路216的等效電阻REQ2的圖示，其中，該等效電阻響應調光器的溫度傳感器250的溫度，即，F(xiàn)ET 110、 112 的溫度。可變的驅動電路216提供了最大電阻(例如，近似于22kQ) 與最小電阻(例如，近似于9kQ)，之間的十個離散電阻?？蛇x地，可變的驅動電路216可提供多于十個的在最大電阻與最小電阻之間的離散電阻。優(yōu)選地，電阻230-239被設計為使得兩相鄰的離散電阻之間的最大步長為1.5 kQ。電阻的每步長造成FET 110、 112的開關時間的變化約小于20/xsec。優(yōu)選地，每個離散電阻的步長之間的變化引起小于10 /xsec的FET 110、 112的開關時間的變4匕。雖然詞"裝置"被用來描述本發(fā)明的調光器的元件，但是應該注意的是，本文中所描述的每個"裝置"不需要全部包含在單個封裝或
結構內。例如，圖3的調光器IOO可包括安在墻上的裝置中的控制電
路、可變的柵極驅動電路、以及安裝在分離位置中的半導體開關，例
^口電源+反。
另外，附圖所示和文中所描述的電路圖是本發(fā)明的實施例，但是并不是僅有的可能實現(xiàn)。如本領域中的普通技術人員所意識到的，除了由權利要求所識別的，沒有其它的限制，本發(fā)明可替換和變更元件和電路。
雖然本發(fā)明已經描述了具體的實施方式，但是許多其它變體和修改以及其它使用對于本領域的普通技術人員來說也是顯而易見的。因此，優(yōu)選地，本發(fā)明不受限于本文的具體公布，而只受限于權利要求。
權利要求
1. 一種負荷控制裝置，用于控制從AC電源傳給電力負荷的功率量，包括可控制導電的裝置，適于以串聯(lián)的方式電連接于所述電源與所述電力負荷之間，并具有使所述可控制導電的裝置導電和非導電的控制輸入；以及可變的驅動電路，連接于所述可控制導電的裝置的所述控制輸入，以提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)的阻抗；其中，所述可變的驅動電路能夠操作從而響應于所述可控制導電的裝置的溫度而控制所述阻抗。
2. 如權利要求1所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路可操作以隨所述可控制導電的裝置的溫度的升高而減小所述阻抗，并且隨所述可控制導電的裝置的溫度的降低而增大所述阻抗。
3. 如權利要求2所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路可操作以提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)的連續(xù)可變的阻抗。
4. 如權利要求3所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路被熱連接于所述可控制導電的裝置。
5. 如權利要求4所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路包括電熱調節(jié)器。
6. 如權利要求5所述負荷控制裝置，其中，所述電熱調節(jié)裝置包括NTC電熱調節(jié)器。
7. 如權利要求6所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路進一步包括第一電阻器，所述第一電阻器與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入以串耳關的方式電連接，并且與所述NTC電熱調節(jié)器以并聯(lián)的方式電連接。
8. 如權利要求7所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路進一步包括第二電阻器，所述第二電阻器與所述NTC電熱調節(jié)器以串聯(lián)的方式連接；所述第二電阻器和所述NTC電熱調節(jié)器的串聯(lián)組合與所述第一電阻器以并聯(lián)的方式電連接。
9. 如權利要求3所述負荷控制裝置，其中，所述可控制導電的裝置包括半導體開關。
10. 如權利要求9所述負荷控制裝置，其中，所述半導體開關包括相互串聯(lián)的第一 FET和第二 FET。
11. 如權利要求10所述負荷控制裝置，其中，所述第一FET和所述第二 FET是被獨立控制。
12. 如權利要求11所述負荷控制裝置，其中，所述可變的柵極驅動電路包括與所述第一 FET串聯(lián)電連接的第一可變的柵極驅動電路，以及與所述第二 FET串聯(lián)電連接的第二可變的柵極驅動電路。
13. 如權利要求IO所述負荷控制裝置，其中，所述第一FET的柵極電連接于所述第二 FET的柵極。
14. 如權利要求9所述負荷控制裝置，其中，所述半導體開關包括橋式整流器中的FET。
15. 如權利要求9所述負荷控制裝置，其中，所述半導體開關包括串聯(lián)的兩IGBT。
16. 如權利要求9所述負荷控制裝置，其中，所述半導體開關包括橋式整流器中的IGBT。
17. 如權利要求3所述負荷控制裝置，進一步包括控制電路，所述控制電路與所述可變的柵極驅動電路連接用于提供控制信號，從而使所述可控制導電的裝置導電和非導電。
18. 如權利要求2所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路可操作以提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)的至少三個離散步長的阻抗。
19. 如權利要求18所述負荷控制裝置，其中，所述可變的驅動電路可操作以提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)的至少十個離散步長的阻抗。
20. 如權利要求2所述負荷控制裝置，其中，所述電力負荷包括照明負荷，并且所述可變的驅動電路是可操作的以提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)的多個離散步長的阻抗，所述多個離散步長的阻抗足夠大，以當所述阻抗從一個步長向下一步長變化時防止所述照明負荷中出現(xiàn)可察覺的閃爍。
21. —種負荷控制裝置，用于控制從AC電源傳給電力負荷的功率量，包括可控制導電的裝置，適于以串聯(lián)方式電連接于所述電源與所述電制導電的裝置的控制輸入，所述可控制導電的裝置由在所述導電狀態(tài)驅動電路，連接于所述可控制導電的裝置的所述控制輸入，并且可操作以響應所述可控制導電的裝置的溫度控制所述開關時間的持續(xù)時間。
22. 如權利要求21所述負荷控制電路，其中，當所述可控制導電的裝置的溫度的升高時，所述開關時間的所述持續(xù)時間保持基本不變。
23. 如權利要求22所述負荷控制電路，其中，所述可控制導電的裝置由標稱的開關時間表現(xiàn)其特征，并且所述開關時間的變化小于所述標稱的開關時間的10%。
24. 如權利要求21所述負荷控制裝置，其中，所述驅動電路可操作以在所述開關時間內提供步長變化，所述步長變化約小于20 /xsec。
25. 如權利要求24所述負荷控制裝置，其中，所述步長變化約小于10 /xsec。
26. 如權利要求21所述負荷控制裝置，其中，所述開關時間的所述持續(xù)時間隨著所述可控制導電的裝置的所述溫度的升高而減小。
27. —種用于負荷控制裝置中的可控制導電的裝置的驅動電路，所述驅動電^各包括第一電阻器，可操作以與所述可控制導電的裝置的控制輸入以串 if關的方式電連接；以及熱敏感的裝置，與熱連接于所述可控制導電的裝置的所述第一電阻器以并聯(lián)的方式電連接，所述熱敏感的裝置可操作以響應所述可控制導電的裝置的溫度而提供可變的阻抗。
28. 如權利要求27所述驅動電路，其中，所述可變的阻抗隨著所述可控制導電的裝置的溫度的升高而減小，并且隨著所述可控制導電的裝置的溫度的降低而增大。
29. 如權利要求28所述驅動電路，其中，所述可變的阻抗響應所述可控制導電的裝置的溫度變化連續(xù)地變化。
30. 如權利要求29所述驅動電路，其中，所述熱敏感的裝置包括電熱調節(jié)器。
31. 如權利要求30所述驅動電路，其中，所述電熱調節(jié)器包括 NTC電熱調節(jié)器。
32. 如權利要求29所述驅動電^^，進一步包括與所述熱每文感的裝置串聯(lián)電連接的第二電阻器。
33. 如權利要求27所述驅動電路，其中，所述可變的阻抗包括至少三個離散步長的阻抗，所述阻抗與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)電連接,并響應于所述可控制導電的裝置的所述溫度變化。
34. 如權利要求33所述驅動電^^,其中，所述可變的阻抗包括至少十個離散步長的阻抗，所述阻抗與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)電連接,并響應于所述可控制導電的裝置的所述溫度變化。
35. 如權利要求27所述驅動電路，其中，所述負荷控制裝置可操作以控制照明負荷，并且所述可變的阻抗包括與所述可控制導電的裝置的所述輸入串聯(lián)電連接的多個離散步長的阻抗，所述多個離散步長的阻抗足夠大以當所述可變的阻抗從一個離散步長向下一個離散步長變化時防止所述照明負荷出現(xiàn)可察覺的閃爍。
36. —種用于控制負荷控制裝置中的可控制導電的裝置的方法，所述方法包括如下步驟提供與所述可控制導電的裝置的控制輸入串聯(lián)電連接的可變的阻抗；以及響應所述可控制導電的裝置的溫度控制所述可變的阻抗。
37. 如^l利要求36所述方法，其中，所述變化的步驟包括隨所述可控制導電的裝置的所述溫度的升高而減小所述可變的阻抗，以及隨著所述可控制導電的裝置的所述溫度的降低而增大所述可變的阻抗。
38. 如權利要求37所述方法，其中，所述變化的步驟包括隨著所述可控制導電的裝置的溫度的變化連續(xù)地變化所述可變的阻抗。
39. 如權利要求38所述方法，其中，所述可變的阻抗包括電熱調節(jié)器。
40. 如權利要求39所述方法，其中，所述電熱調節(jié)器包括NTC 電熱調節(jié)器。
41. 如權利要求37所述方法，其中，所述變化的步驟包括當所述可控制導電的裝置的所述溫度變化時，為所述可變的阻抗提供至少三個離散步長的阻抗。
42. 如權利要求41所述方法，其中，所述變化的步驟包括當所述可控制導電的裝置的所述溫度變化時，為所述可變的阻抗提供至少十個離散步長的阻抗。
43. 如權利要求37所述方法，其中，所述負荷控制裝置可操作以控制照明負荷，并且所述變化的步驟包括提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)地連接的多個離散步長的阻抗，所述多個離散步長的阻抗足夠大以當所述可變的阻抗從一個離,欠阻抗步長變化到下一離散阻抗步長時防止所述照明負荷出現(xiàn)可察覺的閃爍。
44. 一種用于控制負荷控制裝置中的可控制導電的裝置的方法，所述方法包括如下步驟在開關時間內、在導電狀態(tài)與非導電狀態(tài)之間控制所述可控制導電的裝置，所述開關時間能夠所述可控制導電的裝置的溫度改變。
45. 如權利要求44所述方法，其中，所述開關時間隨所述可控制導電的裝置的所述溫度的升高而保持基本不變。
46. 如權利要求45所述方法，其中，所述可控制導電的裝置由標稱的開關時間表現(xiàn)其特征，并且所述開關時間的變化小于所述標稱的開關時間的10%。
47. 如^l利要求44所述方法，其中，所述開關時間以約小于20 i^sec的離散步長變化。
48. 如權利要求47所述方法，其中，所述開關時間以約小于10 Msec的離散步長變化。
49. 如權利要求44所述方法，其中，所述開關時間隨著所述可控制導電的裝置的所述溫度的升高而減小。
50. —種負荷控制裝置，用于控制從AC電源傳到電力負荷的功率量，包括可控制導電的裝置，適于以串聯(lián)的方式電連接于所述電源與所述電力負荷之間，并具有使所述可控制導電的裝置導電和非導電的控制輸入；以及可變的驅動電路，連接于所述可控制導電的裝置的所述控制輸入，用于提供與所述可控制導電的裝置的所述控制輸入串聯(lián)的連續(xù)變化的阻抗；其中，所述可變的驅動電路被熱連接于所述可控制導電的裝置，使得所述連續(xù)變化的阻抗是可操作的以隨著所述可控制導電的裝置的溫度的升高而減小，并且隨著所述可控制導電的裝置的所述溫度的降低而增大。
51. —種負荷控制裝置，用于控制從AC電源傳到電力負荷的功率量，包括第一可控制導電的裝置，可操作以在所述AC電源的正半周內將電流從所述電源傳到所述負荷，所述第一可控制導電的裝置具有第一控制輸入以使得所述第一可控制導電的裝置導電和非導電；第二可控制導電的裝置，可操作以在所述AC電源的負半周內將電流從所述電源傳到所述負荷，所述第二可控制導電的裝置具有第二控制輸入以使所述第二可控制導電的裝置導電和非導電；控制電路，可操作以獨立地使所述第一和第二可控制導電的裝置導電和非導電；第一可變的驅動電路，與所述第一可控制導電的裝置的所述第一控制輸入串聯(lián)電連接以提供與所述第一控制輸入串聯(lián)的第一阻抗；以及第二可變的驅動電路，與所述第二可控制導電的裝置的所述第二控制輸入串聯(lián)電連接以提供與所述第二控制輸入串聯(lián)的第二阻抗；其中，所述第一可變的驅動電路的所述第一阻抗可操作以基本只響應所述第一可控制導電的裝置的第一溫度而變化，以及所述第二可變的驅動電路的所述第二阻抗可操作以基本只響應所述第二可控制導電的裝置的第二溫度而變化。
全文摘要
一種用于控制從AC電源傳導給電力負荷的功率量的負荷控制裝置包括可控制導電的裝置和可變的柵極驅動電路。該可控制導電的裝置被串聯(lián)地電連接于電源與電力負荷之間，以控制傳導給該負荷的功率量?？勺兊尿寗与娐窡徇B接于可控制導電的裝置并提供與可控制導電的裝置的控制輸入串聯(lián)的連續(xù)可變的阻抗?？勺兊尿寗与娐返淖杩故强刹僮鞯?，從而隨著可控制導電的裝置的溫度的升高而減小并且反之亦然。優(yōu)選地，可變的驅動電路包括NTC電熱調節(jié)器。因此，可控制導電的裝置的開關時間，即，當可控制導電的裝置在導電與非導電狀態(tài)之間變化時的時間，保持不變，或者可選地隨著可控制導電的裝置的溫度的升高而減小。
文檔編號H05B37/02GK101427611SQ200780012927
公開日2009年5月6日申請日期2007年4月5日優(yōu)先權日2006年4月10日
發(fā)明者小唐納德·F·浩斯曼, 尼爾·奧周斯基, 格雷戈里·T·戴維斯申請人:路創(chuàng)電子公司

完整全部詳細技術資料下載