專利名稱：用于負載控制裝置的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于負載控制裝置的電源，更具體地，涉及用于多位置負載控制系統(tǒng) 的負載控制裝置的電源，其中該電源引出基本上對稱電流，同時為引出非對稱電流的電負 載供電。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的雙線調(diào)光器具有兩條連線到交流(AC)電源的“火線”連線以及到照明負 載的“經(jīng)調(diào)光的火線”連線。標準的調(diào)光器使用一個或多個半導(dǎo)體開關(guān)，例如三端雙向可控 硅元件或場控晶體管(FET)，來控制傳送至照明負載的電流，從而控制光的強度。半導(dǎo)體開 關(guān)通常耦合在調(diào)光器的火線連線和經(jīng)調(diào)光的火線之間。智能壁裝調(diào)光器可包括用戶界面，用戶界面通常具有接收用戶輸入的多個按鈕以 及為用戶提供反饋的多個狀態(tài)指示器。這些智能調(diào)光器通常包括微處理器或其他處理裝 置，用于進行控制特征以及對終端用戶反饋選項的高級設(shè)置。共同轉(zhuǎn)讓的1993年9月28 日授權(quán)的、標題為LIGHTING CONTROL DEVICE(照明控制裝置)的、第5，248，919號美國專 利公開了智能調(diào)光器的示例，其全部內(nèi)容通過引用合并于本文。為了提供直流(DC)電壓Vcc以便向微處理器或其他低電壓電路供電，智能調(diào)光器 通常包括貓耳電源。貓耳電源僅在AC電源電壓的過零交點附近引出電流，并根據(jù)其從AC 電壓電源引出的電源波形的形狀而得名。因為智能調(diào)光器僅具有兩個端子，所以電源必須 通過所連接的照明負載引出電流。為了使電源能夠引出充足的電流，半導(dǎo)體開關(guān)必須非導(dǎo) 通，以使得跨過電源可獲得充足的電壓。因此，即使在照明負載上期望最大電壓時，半導(dǎo)體 也不能開啟持續(xù)整個半周期長度。有時，需要智能調(diào)光器的電源為引出非對稱電流的電負載供電，例如，為這樣的電 負載供電，其在正半周期期間引出的電流量大于負半周期期間引出的電流量。根據(jù)產(chǎn)生非 對稱電流的負載，現(xiàn)有技術(shù)的電源使相應(yīng)的非對稱電流流經(jīng)所述電負載。如果電負載對非 對稱電流敏感，例如磁低壓(MLV)照明負載，則該照明負載可生成聲噪聲，而這是不期望 的。例如，如果通過MLV照明負載的電流具有大約0. 3-0. 4A的DC分量，則可能產(chǎn)生聲噪聲。因此，需要一種用于負載控制裝置的電源，其可操作以引出對稱電流，同時為引出 非對稱電流的電負載供電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，電源可操作以生成DC電壓，且包括儲能元件、可控導(dǎo)通開關(guān)電路以及與可控導(dǎo)通開關(guān)電路連接的門閂電路。該電源用于負載控制裝置，所述負載 控制裝置控制從AC電源輸送至電負載的電力總量。所述電源的可控導(dǎo)通開關(guān)電路與所述 儲能元件串聯(lián)，用于選擇性地為所述儲能元件充電以產(chǎn)生所述DC電壓。在AC電壓波形的 半周期期間，在所述AC電壓波形的幅度大致超出DC電壓波形的幅度后，所述可控導(dǎo)通開關(guān) 電路可操作以導(dǎo)通。門閂電路適于響應(yīng)于所述DC電壓的幅度和在所述半周期期間所述儲 能元件已充電的時間總量來使所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路非導(dǎo)通。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，電源可操作以生成DC電壓，且其特征在于非對稱輸 出電流。該電源包括輸出端、儲能元件以及可控導(dǎo)通開關(guān)電路。所述輸出端適于傳導(dǎo)非對 稱輸出電流并提供DC電壓，DC電壓在所述儲能元件上生成?？煽貙?dǎo)通開關(guān)電路，與所述儲 能元件串聯(lián)，用于選擇性地為所述儲能元件充電以產(chǎn)生所述DC電壓，使所述電源從所述AC 電源中引出輸入電流。所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路被控制從而使所述輸入電流為基本對稱的。如本文所述，一種多位置負載控制系統(tǒng)，控制從AC電源輸送至電負載的電力，所 述系統(tǒng)包括主負載控制裝置和遠程負載控制裝置，兩者都包括電源。主負載控制裝置的電 源可操作以從AC電源引出輸入電流以及生成鏈路電壓的電源。主負載控制裝置和所述遠 程負載控制裝置適于串聯(lián)在所述AC電源和所述電負載之間，從而使所述主負載控制裝置 和所述遠程負載控制裝置都可操作以將負載電流從所述AC電源傳導(dǎo)至所述電負載，而不 與所述AC電源零線側(cè)的零線連接。所述遠程負載控制裝置適于通過附屬電線進一步連接 至所述主負載控制裝置。所述主負載控制裝置可操作以提供所述附屬電線上的線電壓，以 允許所述遠程裝置的電源充電，從而使所述主負載控制裝置的電源的輸出電流為非對稱 的，且所述主負載控制裝置的電源的輸入電流為基本對稱的。本文還描述了一種生成DC電源電壓的方法，所述DC電源電壓用于負載控制裝置， 所述負載控制裝置控制從AC電源輸送至電負載的電力總量。所述方法包括步驟(1)在所 述AC電源的半周期期間，開始對儲能元件充電，用于生成DC電源電壓；(2)生成第一控制 信號，所述第一控制信號表示所述DC電源電壓的幅度；(3)生成第二控制信號，所述第二控 制信號表示所述半周期期間所述儲能元件已充電的時間總量；以及(4)響應(yīng)于所述第一控 制信號和第二控制信號來使所述儲能元件停止充電。通過下述參照附圖的具體實施方式
，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將更加清晰。


為了說明本發(fā)明，以附圖的形式示出優(yōu)選實施方式，但應(yīng)該理解為本發(fā)明并不限 于所示的具體設(shè)置和功能。根據(jù)以下參照附圖的對本發(fā)明的描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將 更加清晰，其中圖1是具有主調(diào)光器和兩個遠程調(diào)光器的多位置調(diào)光系統(tǒng)的簡化方塊圖；圖2是圖1系統(tǒng)的主調(diào)光器和遠程調(diào)光器的用戶界面的立體圖；圖3是圖1系統(tǒng)的主調(diào)光器的簡化方塊圖；圖4是圖3的主調(diào)光器的限流電路的簡化示意圖；圖5是圖3的主調(diào)光器的收發(fā)器的簡化示意圖；圖6是圖3的主調(diào)光器的開關(guān)電路的簡化示意7是圖1系統(tǒng)的遠程調(diào)光器的簡化方塊圖；以及
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圖8是對圖1系統(tǒng)的操作細化的AC電壓波形的完整線周期的定時圖；圖9A和圖9B分別是圖3的主調(diào)光器的控制器執(zhí)行的負載側(cè)多位置控制程序和線 路側(cè)多位置控制程序的簡化流程圖；圖IOA是圖3主調(diào)光器的電源的簡化方塊圖；圖IOB是具有與主調(diào)光器的線路側(cè)耦合的兩個遠程調(diào)光器的多位置調(diào)光系統(tǒng)的 簡化方塊圖；圖11圖IOA電源的AD電源電壓的電源的簡化方塊圖；圖12是圖11的AD電源電壓的電源的簡化方塊圖；以及圖13是示出示例波形的示意圖，該示例波形示出圖11的電源的操作。
具體實施例方式結(jié)合附圖可以更好地理解上述的發(fā)明內(nèi)容以及下面描述的優(yōu)選實施方式。為了圖 示本發(fā)明，附圖示出的優(yōu)選實施方式中，相同附圖標記表示全部附圖中相似的部件。然而， 應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于所公開的具體方法和手段。圖1是多位置調(diào)光系統(tǒng)100的簡化方塊圖。如圖1所示，主調(diào)光器102和兩個遠 程調(diào)光器104(即附屬調(diào)光器)串聯(lián)在在AC電源106和照明負載108之間。主調(diào)光器102 包括適于連接至系統(tǒng)100線路側(cè)的火線端子H(即線路側(cè)負載端子)、以及適于連接至系統(tǒng) 100的負載側(cè)的經(jīng)調(diào)光的火線端子DH(即負載側(cè)端子)。主調(diào)光器進一步包括連接在火線 端子和經(jīng)調(diào)光的火線端子之間的負載控制電路，用于控制傳送至照明負載108的電力總量 (將參照圖3詳細描述)。遠程調(diào)光器104包括兩個火線端子H1、H2，火線端子H1、H2將負 載電流從AC電源106傳導(dǎo)至照明負載108。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104都包括附屬 調(diào)光器端子AD，附屬調(diào)光器端子AD經(jīng)一根附屬調(diào)光器(AD)線109 (即附屬電線)連接在 一起。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104經(jīng)由AD線109可操作以通信，即發(fā)送和接收數(shù)字信 息。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104不需要到AC電源106的零線側(cè)的連線。主調(diào)光器102可線連接至多位置調(diào)光系統(tǒng)100的任何位置。例如，主調(diào)光器102 可線連接至兩個遠程調(diào)光器104的中間，即第一遠程調(diào)光器可線連接至系統(tǒng)100的線路側(cè)， 且第二遠程調(diào)光器可線連接至系統(tǒng)100的負載側(cè)(如圖1所示)。可選地，主調(diào)光器102可 線連接至系統(tǒng)100的線路側(cè)或負載側(cè)。而且，可在多位置調(diào)光系統(tǒng)100中設(shè)置多于兩個的 遠程調(diào)光器104 (例如設(shè)置多達四個遠程調(diào)光器)。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104都包括致動器和視頻顯示器，從而可根據(jù)照明負 載的反饋來控制照明負載108，且在主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104處都可提供照明負載的 反饋。為了在遠程調(diào)光器104處提供視屏顯示，每個遠程調(diào)光都包括控制器(例如微處理 器)和為微處理器供電的電源。主調(diào)光器102在AD線109上提供AD電源電壓Vad (例如大 約80Vdc)，以使遠程調(diào)光器104的電源能夠在AC電源106的每個半周期的第一部分(即遠 程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie)充電。在每個半周期的第二部分期間(即通信時間周期 ΤωΜΜ)，主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104可操作以經(jīng)AD線109發(fā)送和接收數(shù)字信息。圖2是主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104的用戶界面200的立體圖。用戶界面200 包括薄的觸感致動器210，觸感致動器210包括致動構(gòu)件212，致動構(gòu)件212具有第一部分 212Α和第二部分212Β。致動構(gòu)件212延伸穿過邊框214以接觸設(shè)置在主調(diào)光器102 (以及遠程調(diào)光器104)中的觸感裝置(圖中未示出)。主調(diào)光器102可操作以響應(yīng)主調(diào)光器102 或遠程調(diào)光器104的致動構(gòu)件212的啟動，以控制連接的照明負載108的強度。用戶界面200進一步包括面板216，面板216具有非標準的開口 218并安裝至接 合器220上。邊框214被容納于面板216的后方并延伸穿過開口 218。接合器220與軛架 (圖中未示出)連接，軛架適于將主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104安裝至標準的電器暗線 箱。氣隙式致動器222允許通過下拉氣隙式致動器來啟動內(nèi)部的氣隙式開關(guān)322(圖3)。邊框214包括斷裂部224，斷裂部224將致動構(gòu)件212下部212A和上部212B分 開。當啟動致動構(gòu)件212的下部212B時，主調(diào)光器102使得所連接的照明負載108從開啟 切換至關(guān)閉(反之亦然)。啟動致動構(gòu)件212的上部212A(即斷裂部224的上方)，使得照 明負載108的強度改變?yōu)檫@樣的級別，其基于啟動沿驅(qū)動構(gòu)件212長度的位置。多個視覺指示器，例如多個發(fā)光二極管(LED)，以線性陣列設(shè)置在致動構(gòu)件212的 后方。致動構(gòu)件212基本是透明的，從而使LED可操作以照明致動構(gòu)件的部分。兩種不同 顏色的LED可設(shè)置在下部212B的后方，從而照亮下部，例如，當照明負載108開啟時采用藍 色光而照明負載關(guān)閉時則采用橘色光。在上部212A后方的LED，例如是藍色的，并且在照明 負載開啟時以條形圖的形式照明，以顯示照明負載108的強度。共同未決的共同轉(zhuǎn)讓的、2006年6月20提交的標題為TOUCHSCREEN ASSEMBLY FOR A LIGHTING CONTROL(用于照明控制的接觸屏幕組件)的第11/471，908號美國專利申請， 和 2007 年 4 月 23 日提交的標題為 LOAD CONTROL DEVICE HAVING A MODULARASSEMBLY (具 有模塊化組件的負載控制裝置)的第60/925，821號美國臨時專利申請，對用戶界面200的 觸感致動器210進行了詳細地描述。兩個專利申請的全部公開內(nèi)容通過引用合并于本文。圖3是多位置調(diào)光系統(tǒng)100的主調(diào)光器102的簡化方塊圖。主調(diào)光器102使 用在火線端子H和經(jīng)調(diào)光的火線端子DH之間連接的雙向半導(dǎo)體開關(guān)310，例如雙向三 極管開關(guān)，來控制通過照明負載108的電流，從而控制照明負載108的強度。半導(dǎo)體開 關(guān)310可選地可為任何適合的雙向半導(dǎo)體開關(guān)，例如，全波整流橋中的FET、反向串聯(lián) (anti-seriesconnection)中的兩個FET、或一個或多個絕緣柵雙極結(jié)型晶體管(IGBT)。半 導(dǎo)體開關(guān)310具有連接至門驅(qū)動電路312的控制輸入(或控制柵極)。柵極的輸入使半導(dǎo) 體開關(guān)310選擇性地導(dǎo)通或非導(dǎo)通，半導(dǎo)體開關(guān)310進而控制供應(yīng)至照明負載108的電力?？刂破?14可操作以通過向柵極驅(qū)動電路312提供控制信號來控制半導(dǎo)體開關(guān) 310。控制器314可為任何適合的控制器，例如微控制器、微處理器、可編程邏輯器件(PLD)、 或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)?？刂破鬟B接至過零交點檢測電路316，過零交點檢測電路316確 定來自AC電源106的AC線電壓的過零交點。控制器314生成柵極控制信號來操作半導(dǎo)體 開關(guān)210，從而在相對于AC線電壓的過零交點的預(yù)定次數(shù)，將來自AC電源106的電壓提供 至照明負載108。用戶界面600連接至控制器314，從而使控制器可操作以接收來自觸感致動器210 的輸入，以及可操作以控制LED來提供當前輸送至照明負載108的電力總量的反饋。共同未 決的共同轉(zhuǎn)讓的、2006年6月20日提交的標題為“FORCE INVARIANT TOUCH SCREEN”(恒 力觸摸屏)的第11/471，914號美國專利申請，對用戶界面600的電路進行了更為詳細的描 述，其全部公開內(nèi)容通過引用合并于本文。主調(diào)光器102進一步包括與控制器314連接的可聽聲生成器318?？刂破?14可
8操作以使音頻生成器318響應(yīng)于觸感致動器210的啟動來產(chǎn)生可聽聲。存儲器320連接至 控制器314并可操作以存儲主調(diào)光器102的控制信息。氣隙式開關(guān)322串聯(lián)在火線端子H和半導(dǎo)體開關(guān)310之間。氣隙式開關(guān)322為常 閉狀態(tài)，氣隙式開關(guān)322處于常閉狀態(tài)時半導(dǎo)體開關(guān)310串聯(lián)在AC電源106和照明負載108 之間。當氣隙式開關(guān)322被啟動時(即處于打開狀態(tài))，氣隙式開關(guān)提供AC電源106和照 明負載108之間的實際氣隙式斷開。氣隙式開關(guān)322允許用戶沒有觸電風險地使用照明負 載108。主調(diào)光器102進一步包括感應(yīng)器324，即厄流器，用于過濾電磁干擾(EMI)。主調(diào)光器102包括電源330，電源330可提供隔離的和非隔離的兩種DC輸出電壓。 電源330僅在每個半周期的起始處引出電流，同時雙向半導(dǎo)體開關(guān)310是非導(dǎo)通的。當雙 向半導(dǎo)體開關(guān)310導(dǎo)通時，電源330停止引出電流。電源330提供第一隔離DC輸出電壓 Vcci (例如3. 4VDe)，用于為控制器314和主調(diào)光器102的其他低電壓電路供電。電源330還 生成第二非隔離DC輸出電壓\C2 (例如80VJ，用于為AD線109供電，如將在下文中詳細描 述的那樣。電源330還可提供第三非隔離DC輸出電壓Vra(例如12Vdc)和第四非隔離DC 輸出電壓Vcc4 (例如5Vdc)(圖3中未示出)。第二、第三、第四非隔離電壓Vcc2，Vcc3，Vcc4均參 考非隔離電路公共端。限流電路332 (經(jīng)由輸出連接CL_0UT)連接在電源330的第二 DC輸出電壓Vrc2和 附屬調(diào)光器端子AD之間，以向遠程調(diào)光器104提供AD電源電壓VAD。限流電路332對提供 給遠程調(diào)光器104的電流的幅度進行限制，以對內(nèi)部電源充電。在每個半周期的遠程調(diào)光 器電源充電時間周期T·期間，控制器314可操作以將限流電路332的限流值調(diào)節(jié)為第一 限流級別(例如，約150mA)，來限制遠程調(diào)光器104可引出的用來為遠程調(diào)光器104內(nèi)部電 源充電的電流。在每個半周期的通信時間周期ΤωΜΜ期間，控制器314進一步可操作以將限 流調(diào)節(jié)為第二限流級別(例如，IOmA)。控制器314向限流電路332提供控制信號1_限制 以在第一限流級別和第二限流級別之間調(diào)節(jié)限流。收發(fā)器334允許在主調(diào)光器103和遠程調(diào)光器104之間進行數(shù)字信息通信。收發(fā) 器334 (經(jīng)連接TX/RX)連接至附屬調(diào)光器端子AD。收發(fā)器334包括用于在AD線109上發(fā) 送數(shù)字信號的發(fā)送器500 (圖5)；和接收器520 (圖5)，接收器520用于接收來自與AD線連 接的遠程調(diào)光器104的數(shù)字信號。控制器314對接收自接收器510的數(shù)字信號RX_SIG進 行處理，并將將要被傳送的數(shù)字信息TX_SIG提供至發(fā)送器500。主調(diào)光器330進一步包括第一開關(guān)電路336和第二開關(guān)電路338。開關(guān)電路336、 338分別(通過氣隙式開關(guān)322)連接至經(jīng)調(diào)光的火線端子DH和火線端子H。控制器314 向第一開關(guān)電路336提供第一控制信號SW1_CTL，并向第二開關(guān)電路338提供第二控制信號 SW2_CTL?？刂破?14控制開關(guān)電路336、338互補地導(dǎo)通和非導(dǎo)通。在正半周期期間，控制 器314控制第一開關(guān)電路336導(dǎo)通，使電源330、限流電路332和收發(fā)器334連接在附屬調(diào) 光器端子AD和經(jīng)調(diào)光的火線端子DH之間。這使得系統(tǒng)100負載側(cè)的遠程調(diào)光器104在正 半周期期間為內(nèi)部電源充電，并發(fā)送和接收數(shù)字信息。在負半周期期間，控制器314控制第 二開關(guān)電路338導(dǎo)通，使電源330、限流電路332和收發(fā)器334連接在附屬調(diào)光器端子AD和 火線端子H之間，以允許系統(tǒng)100線路側(cè)的遠程調(diào)光器104為其電源充電并在AD線109上 通信。因此，可通過控制器314，使得第一和第二開關(guān)電路分別為負載側(cè)和線路側(cè)的遠程調(diào) 光器104的內(nèi)部電源提供第一和第二充電路徑。
主調(diào)光器102還可包括另一通信電路325 (除收發(fā)器334之外)，用于經(jīng)由通信鏈 路發(fā)送和接收數(shù)字信息，例如有線串行控制鏈路、電力線載波(PLC)通信鏈路或無線通信 鏈路，例如紅外(IR)或射頻(RF)通信鏈路。共同轉(zhuǎn)讓的于1999年5月18日授權(quán)的、標題 為“METHODAND APPARATUS FOR CONTROLLING AND DETERMINING THESTATUS OF ELECTRICAL DEVICES FROM REMOTE LOCATIONS”(從遠程控制和確定電子裝置狀態(tài)的方法和設(shè)備)的第 5，905，442號美國專利，對RF通信鏈路的示例進行了描述，其全部公開內(nèi)容通過引用合并 于本文。圖4為限流電路332的簡要示意圖。限流電路332對傳導(dǎo)通過附屬調(diào)光器端子AD 的電流進行限制。通過限流電路332的輸出連接CL_0UT的電流從第二非隔離DC電壓Vrc2 傳導(dǎo)通過FET Q410和二極管D412。限流電路332可操作以將電流限制為兩個離散的限流 級別，即約150mA和10mA，這響應(yīng)來自控制器314的控制信號1_限制來控制。在正常操作 (即當通過輸出連接CL_0UT的電流沒有超過任何限流級別時)期間，F(xiàn)ET Q410的柵極經(jīng)由 兩個電阻R414、R416(例如分別具有約IOkQ和470k Ω的阻值)連接至第三非隔離DC電 壓Vra。因此，F(xiàn)ET Q410的柵極電壓被設(shè)置為適合的級別，從而使FET導(dǎo)通。例如，F(xiàn)ET Q440 為英飛凌科技公司(Infineon Technologies)制造的第BSP317P號零件。當控制信號1_限制為高(即約為第一隔離DC電壓Vra的幅度)時，通過限流電路 332的輸出連接CL_0UT的電流被限制為約10mA。此時，通過輸出連接CL_0UT的電流被從第 二非隔離DC電壓Vra通過第一限流電阻R418(例如具有220 Ω的阻值)傳導(dǎo)至FET Q410。 當電流增加至約IOmA時，施加于電阻R418的電壓大致超過PNP雙極結(jié)晶體管(BJT) Q420的 基極_發(fā)射極電壓與二極管D422前向電壓之和。因此，晶體管420導(dǎo)通，從而將FET Q410 的柵極向上拉向第二非隔離DC電壓VCC2。這導(dǎo)致FET Q410非導(dǎo)通，從而將通過輸出連接 CL_0UT的電流限制為約10mA。例如，晶體管Q420為安森美半導(dǎo)體公司(On Semiconductor) 制造的第MBT3906DW號零件。當控制信號1_限制被向下拉至電路公共端(即約為OV時)，限流可選地設(shè)置為 150mA。具體地，NPN雙極結(jié)晶體管Q424導(dǎo)通以連接第二限流電阻R426，其中電阻R426與 第一限流電阻并聯(lián)。第二限流電阻R426具有例如3. OlkQ的阻值，從而使第二非隔離DC 電壓Vcc2和FET Q410之間串聯(lián)的所生成的等效電阻將限流級別增加至約150mA。例如，晶 體管Q424是安森美半導(dǎo)體公司制造的第MPSA06號零件。在第一隔離DC輸出電壓Vra和控制信號1_限制之間，光耦合器U428的輸入光電 二極管與電阻1 430(例如具有2.21^0的阻值)串聯(lián)。光耦合器U428的輸出光電二極管通 過電阻R434與PNP雙極結(jié)晶體管Q432 (例如飛利浦半導(dǎo)體公司制造的第BC856BW號零件) 的基極連接。當控制信號1_限制為高時，晶體管Q432的基極通過電阻R434和電阻R436(例 如分別具有4.7kQ和220kQ的阻值)被向下拉向第三非隔離DC電壓Vee3。例如，光耦合 器 U428 為 NEC 電子集團(NEC ElectronicsCorporation)制造的第 PS2811 號零件。當拉低控制信號1_限制時，晶體管Q432的基極電壓被向上拉向第二非隔離DC電 SVra，使得晶體管Q432非導(dǎo)通。因此，PNP雙極結(jié)晶體管Q438的基極電壓通過兩個電阻 尺440、1 442(例如分別具有4.71^0 ^P 470k Ω的阻值)被向下拉向第三非隔離DC電壓Vra。 因此，晶體管Q438導(dǎo)通并將晶體管Q424的基極向上拉向第二非隔離DC電壓Ncc2,使得晶體 管Q424導(dǎo)通且第二限流電阻R426與第二限流電阻R418并聯(lián)。
圖5是包括發(fā)送器500和接收器520的收發(fā)器334的簡化示意圖。發(fā)送器500和 接收器420通過兩個二極管D510、D530連接至連線RX/TX，從而使電流僅可操作以從附屬 調(diào)光器端AD流入發(fā)送器500和接收器520。發(fā)送器500包括NPN雙極結(jié)晶體管Q512，晶體 管Q512通過二極管D510連接至附屬調(diào)光器端AD。例如，晶體管Q512為安森美半導(dǎo)體公司 制造的第MMBT6517號零件。通過控制晶體管Q512的導(dǎo)通和非導(dǎo)通，控制器314可操作以在AD線109上傳輸數(shù) 字信息。將被傳輸?shù)臄?shù)字信息TX_SIG從控制器314經(jīng)由電阻R514(例如具有IOkQ的阻 值)被提供至晶體管Q512的基極。晶體管0512的基極還通過電阻1 516(例如具有561^0 的阻值)連接至非隔離電路公共端。晶體管9512的發(fā)射極通過電阻1 518(例如具有220 0 的阻值)連接至非隔離電路公共端。當控制器314提供的數(shù)字信息TX_SIG為低時，晶體管 Q512保持非導(dǎo)通。當控制器314提供的數(shù)字信息TX_SIG為高(即，約為第四非隔離DC電 壓U時，晶體管Q512導(dǎo)通，從而“短接”AD線109，即，將AD線上的電壓減小至基本為0V。 當晶體管512導(dǎo)通時，電阻R518限制流經(jīng)附屬調(diào)光器端AD的電流的幅度?？刂破?14可操作以經(jīng)由接收器520接收來自AD線109的數(shù)字信息。接收器520 包括比較器TO32，比較器TO32的輸出將接收的數(shù)字信息RX_SIG提供給控制器314。例如， 比較器TO32可以是美國國家半導(dǎo)體公司(National Semiconductor)制造的第LM2903號零 件。例如，分別具有68. IkQ和IlOkQ阻值的兩個電阻R534、R536串聯(lián)在DC電壓Vee4和電 路公共端之間。參考電壓Vkef在電阻R534、R536的接點處生成，并被提供給比較器TO32的 同相輸入。比較器U532的倒相輸入通過電阻R538、R540、R542、R544、R546、R548的網(wǎng)絡(luò)連 接至附屬調(diào)光器端子AD。例如，電阻1 538、1 540、1 542、1 544、1 546、1 548分別具有220kQ、 68. IkQ、220kQ、47. 5k Ω ,20k Ω和220k Ω的阻值。比較器U532的輸出經(jīng)由電阻R550 (例 如具有4. 7k Ω的阻值)連接至DC電壓VCC4。比較器U532的輸出還經(jīng)由電阻R552連接至同相輸入以提供延遲。例如，電阻R552 具有820k Ω的阻值，使得當比較器TO32的輸出被拉高至DC電壓Vee4時，在比較器TO32的 同相輸入處的參考電壓Vkef具有約3. IV的幅度。當比較器TO32的輸出下降時，參考電壓 Veef具有約2. 9V的幅度。如果主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104均未短接AD線109，則在主調(diào)光器102的附 屬調(diào)光器端AD處呈現(xiàn)第二非隔離DC輸出電壓Vcc2 (即SOVdc)。因此，比較器TO32的倒相 輸入被向上拉至約5V。由于比較器TO32的倒相輸入處的電壓大于同相輸入處的參考電壓 Vkef，因此比較器的輸出下降至電路公共端(即，約為0V)。當主調(diào)光器102或一個遠程調(diào)光 器104將AD線109短接時，比較器TO32同相輸入處的電壓被拉低至參考電壓Vkef以下，例 如約2. 2V，從而使比較器的輸出向上拉至約為DC電壓VCC4。圖6為開關(guān)電路336、338的簡化示意圖。第一開關(guān)電路336連接在經(jīng)調(diào)光的火線 端子DH和非隔離電路公共端之間。第二開關(guān)電路338連接在火線端子H和非隔離電路公 共端之間。在正半周期期間，控制器314經(jīng)由第一控制信號SW1_CTL控制第一開關(guān)電路336 導(dǎo)通和非導(dǎo)通。在負半周期期間，控制器314經(jīng)由第二控制信號SW2_CTL控制第二開關(guān)電 路339的導(dǎo)通和非導(dǎo)通。第一開關(guān)電路336包括FET 610，F(xiàn)ET 610將電流從非隔離電路公共端傳導(dǎo)至經(jīng) 調(diào)光的火線端子。例如，F(xiàn)ET 610可以是意法半導(dǎo)體公司(STMicroelectronics)制造的
11第S iNK60號零件，并且具有600V的最大額定電壓。第一控制信號SW1_CTL經(jīng)由電阻 R614 (例如具有Ik Ω的阻值)連接至NPN雙極晶體管Q612的基極。例如，晶體管Q612可 以為安森美半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的第MBT3904DW號零件。當?shù)谝豢刂菩盘朣W1_CTL為低(S卩，約 0V)時，晶體管Q612為非導(dǎo)通，這允許FET 610的柵極經(jīng)由兩個電阻R616、R618被向上拉至 約第二非隔離DC電壓Vrc2，從而使FET 610導(dǎo)通。例如，電阻R614、R616分別具有22k Ω、 470k Ω的阻值。當?shù)谝豢刂菩盘朣W1_CTL為高時，晶體管Q612的基極經(jīng)由電阻R620 (例如 具有IOOkQ的阻值)被向上拉至約第四隔離DC電壓Vrc4。因此，晶體管Q612導(dǎo)通且FET 610的柵極被向下拉向電路公共端，從而使FET 610非導(dǎo)通。第二開關(guān)電路338包括FET 630，其可操作以將電流從非隔離電路公共端傳導(dǎo)至 火線端子。第二開關(guān)電路338包括與第一開關(guān)電路336相似的驅(qū)動電路，用于使FET 630 導(dǎo)通和非導(dǎo)通。當?shù)谝婚_關(guān)電路336的FET 610導(dǎo)通時，第二開關(guān)電路的FET 630為非導(dǎo)通。具 體地，第一開關(guān)電路336包括NPN雙極晶體管Q662，晶體管Q662的基極通過電阻R624 (例 如具有IOkQ的阻值)連接至非隔離的電路公共端。當FET 610將電流從非隔離的電路公 共端傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)光的火線端子DH時，在電阻R626上產(chǎn)生電壓，使得晶體管R622導(dǎo)通。因 此，第二開關(guān)電路338的FET 630的柵極被拉離第二非隔離DC電壓Vee2，以防止在FET 610 導(dǎo)通時FET Q630導(dǎo)通。相似地，第二開關(guān)電路338包括NPN雙極晶體管Q642，晶體管Q642 使FET 610在FET 630導(dǎo)通時為非導(dǎo)通，并在電阻R646上產(chǎn)生適合的電壓。圖7為一個遠程調(diào)光器104的簡要方塊圖。遠程調(diào)光器104包括多個與主調(diào)光器 102相同的功能塊。遠程調(diào)光器104包括控制器714，但是不包括任何負載控制電路(即， 雙向半導(dǎo)體開關(guān)310和柵極驅(qū)動電路312)。遠程調(diào)光器104包括第一和第二火線端子HI、 H2，第一和第二火線端子H1、H2與主調(diào)光器102的雙向半導(dǎo)體開關(guān)310串聯(lián)，并適于將負載 電流從AC電源106傳導(dǎo)至照明負載108。電源730連接在附屬調(diào)光器端子AD和第二火線端子H2之間，以在每個半周期的 遠程調(diào)光器電源充電時間周期TqmJJ間從主調(diào)光器102引出電力。電源730僅生成一個隔 離的DC輸出電壓Vra (例如3. 4Vdc)，用于為控制器714和遠程調(diào)光器104的其他低壓電路
{共 ο過零檢測器716和收發(fā)器734連接在附屬調(diào)光器端子AD和第二火線端子H2之 間。在第一或第二開關(guān)電路336、338從非導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通時，過零檢測器716檢測過零交點， 從而將AD電源電壓Vad施加于過零檢測器上?？刂破?14在每個過零交點處開始計時，并 在遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie的末端后，可操作以經(jīng)由收發(fā)器734發(fā)送和接收數(shù)字 信息。遠程調(diào)光器104的收發(fā)器734與主調(diào)光器102的收發(fā)器334并聯(lián)，在正或負半周期 中的通信時間周期Totm期間形成通信路徑，這取決于系統(tǒng)100哪一側(cè)與哪個遠程調(diào)光器連 接。因此，在主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104之間的通信路徑不通過AC電源106或照明負 載 108。圖8是AC電源106提供的AC電壓波形800的完整線周期的簡化定時圖。該定時 示出在AC電壓波形800的每個半周期期間主調(diào)光器102的操作。主調(diào)光器102可操 作以允許遠程調(diào)光器104在每個半周期的遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie期間，為遠程 調(diào)光器104的內(nèi)部電源730充電。在每個半周期的通信時間周期期間，主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104可操作以在AD線109上發(fā)送和接收信息。主調(diào)光器102的控制器314在開 關(guān)時間周期Tsw期間激活第一開關(guān)電路336和第二開關(guān)電路338，開關(guān)時間周期Tsw等于遠 程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie與通信時間周期T_之和。圖9Α為AC電源106的正半周期中，主調(diào)光器102的控制器314執(zhí)行的負載側(cè)多 位置控制程序900的簡化流程圖。圖9Β是AC電源106的負半周期中，主調(diào)光器102的控 制器314執(zhí)行的線路側(cè)多位置控制程序900'的簡化流程圖。在步驟910，當主調(diào)光器102 的過零檢測器318向控制器314發(fā)出正向過零交點信號時，負載側(cè)多位置控制程序900在 每個正半周期的起始處開始。在步驟912，控制器314啟動計時器，計時器用于確定遠程調(diào) 光器電源充電時間周期Tqm^P通信時間周期Totm何時開始和結(jié)束。然后在步驟914，控制 器314等待了等待周期Tw(例如約正半周期的10%或833 μ sec)。在步驟916，通過在遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie的起始處將第一控制信號 SW1_CTL拉低，控制器314使負載側(cè)開關(guān)電路(即第一開關(guān)電路336)導(dǎo)通。然后在步驟918， 通過將控制信號1_限制拉低，控制器314控制限流電路332具有150mA的限流。因此，第 二 DC輸出電壓Vrc2 (即AD電源電壓Vad)被提供至系統(tǒng)100負載側(cè)上的遠程調(diào)光器104，并 且在遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie期間，遠程調(diào)光器104的電源730進行充電。在遠 程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie的起始處，每個負載側(cè)遠程調(diào)光器104的過零檢測器716 檢測過零交點。例如，遠程電源充電時間周期Taffie持續(xù)約2毫秒。在步驟920的遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie之后，在步驟922中，在通信時 間周期Totm的起始處，控制器314將限流電路332的限流控制為約10mA。在通信時間周期 ΤωΜΜ期間，第一開關(guān)電路336維持導(dǎo)通，使得如果主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104目前未在 AD線109上通信，則AD線109保持為AD電源電壓Vai^即相對于經(jīng)調(diào)光的火線端子DH為 80V)。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104在通信時間周期ΤωΜΜ期間可操作以發(fā)送和接收數(shù) 字信息。具體地，控制器314執(zhí)行負載側(cè)通信程序924，該程序在與本發(fā)明同日提交的共同 轉(zhuǎn)讓的、標題為“MULTIPLELOCATION LOAD CONTROL SYSTEM”(多位置負載控制系統(tǒng))的、 代理案卷號為07-13036-P2 PR2的美國臨時申請中進行了更為詳細的描述，其全部內(nèi)容通 過引用合并于本文。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104可使用曼徹斯特編碼方法對所傳輸?shù)?數(shù)字信息進行編碼。然而，也可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他編碼技術(shù)。利用曼徹斯特 編碼方法，數(shù)字信息的位(即邏輯0值或邏輯1值)被編碼為通信鏈路上信號的轉(zhuǎn)換(即， 邊)。當在AD線109上沒有傳輸信息時，AD線浮在空閑狀態(tài)的高位。為了傳輸邏輯0值， 收發(fā)器334可操作以將AD線109 “短接”至經(jīng)調(diào)光的火線端子DH，以便使AD線從空閑狀態(tài) (即80Vdc)變?yōu)槎探訝顟B(tài)(即“高至低”轉(zhuǎn)換)。相反地，為了傳輸邏輯1值，收發(fā)器334可 操作以使AD線從短接狀態(tài)轉(zhuǎn)換為空閑狀態(tài)(即“低至高”轉(zhuǎn)換)。在正半周期期間，當?shù)谝?開關(guān)電路336導(dǎo)通時，控制器314使FET Q912導(dǎo)通，以將AD線109短接至經(jīng)調(diào)光的火線端 子DH。例如，通信時間周期Totm持續(xù)約3. 75毫秒。在每個半周期的通信時間周期Totm期 間，可傳輸五位所傳輸?shù)男畔?。在步驟925中，在通信時間周期ΤωΜΜ末端，在步驟926使第 一開關(guān)電路為非導(dǎo)通，從而使電源330和主調(diào)光器104的收發(fā)器334不再連接在附屬調(diào)光 器端子AD和經(jīng)調(diào)光的火線端子DH之間。期。參照圖9B，在步驟910'中，當主調(diào)光器 102的過零檢測器318向控制器314發(fā)出負向過零交點信號時，在每個負半周期的起始處 開始線路側(cè)多位置控制程序900'。在步驟916'中，主調(diào)光器102的控制器314使線路側(cè) 開關(guān)電路(即第二開關(guān)電路338)導(dǎo)通，從而向系統(tǒng)100線路側(cè)上的遠程調(diào)光器104提供第 二 DC輸出電壓NCC2。因此，在遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie期間，線路側(cè)的遠程調(diào)光 器104可操作以從AD電源電壓Vad向其電源730充電，并在通信時間周期T·期間利用線 路側(cè)通信程序924'傳輸和接收數(shù)字信息。在負半周期期間，當?shù)诙_關(guān)電路338導(dǎo)通時， 控制器314使FETQ912導(dǎo)通以將AD線109與火線端子H短接。在步驟925'中的通信時間 周期Totm的末端處，在步驟926'中，控制器314使第二開關(guān)電路338非導(dǎo)通。在主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104之間傳輸?shù)臄?shù)字信息包括，例如，四個字段3 位的同步(起始)符號、5位的信息說明、7位的信息數(shù)據(jù)段以及10位的校驗和。同步(起 始)符號用于使跨越傳送整個包所需的多個線周期的傳輸同步。通常，信息說明包括“光 級”指令或“延遲關(guān)閉”指令。每個數(shù)字信息的7位的信息數(shù)據(jù)段包括與本信息的信息說明 有關(guān)的具體數(shù)據(jù)。例如，如果信息說明是光級指令，則信息數(shù)據(jù)可包括實際的光級信息。在 主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104之間可傳送多達128個不同的光級。因為每個半周期僅傳輸5位，所以控制器314使用多個緩存器來存儲待傳輸和接 收的數(shù)字信息。具體地，在正半周期和負半周期期間，對于傳送的數(shù)字信息，主調(diào)光器102 的控制器314分別使用負載側(cè)TX緩存器和線路側(cè)TX緩存器。而且，在正半周期和負半周 期期間，對于所接收的數(shù)字信息，主調(diào)光器的控制器314也分別使用負載側(cè)RX緩存器和線 路側(cè)的RX緩存器。因此，主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104可操作以響應(yīng)于觸感致動器150的啟動來 相互傳輸光級信息。主調(diào)光器102和遠程調(diào)光器104全部可操作以使致動構(gòu)件212后方的 LED照明相同的級別，來指示照明負載108的強度。當系統(tǒng)100線連接至位于除該系統(tǒng)線路側(cè)或負載側(cè)的外的其他位置上的主調(diào)光 器104時，雙向半導(dǎo)體開關(guān)310使得在AD線109上傳輸?shù)臄?shù)字信息不能從系統(tǒng)的負載側(cè) 傳至系統(tǒng)的線路側(cè)(反之亦然)。因此，如果用戶接觸主調(diào)光器102負載側(cè)的遠程調(diào)光器 104的致動器210時，則負載側(cè)的遠程調(diào)光器104不會接收信息。為了提供整體系統(tǒng)的能 力，主調(diào)光器102具有從系統(tǒng)一側(cè)至另一側(cè)延遲信息的額外的責任。在緊接著的半周期中， 主調(diào)光器102向系統(tǒng)100的相對側(cè)播送在先前半周期中接收的所有通信信號。共同未決 的共同轉(zhuǎn)讓的、于2008年4月23日提交的、標題為“MULTIPLE LOCATION LOAD CONTROL SYSTEM”(多位置負載控制系統(tǒng))的第12/106，614的美國專利申請，對多位置調(diào)光系統(tǒng)100 的上述操作進行了更詳細的描述，其全部公開內(nèi)容通過引用合并于本文。圖10A為電源330的簡化方塊圖。電源330包括全波整流橋1000，全波整流橋 1000 具有四個二極管 D1010、D1012、D1014、D1016。例如，二極管 D1014、D1016 可包括第一 和第二開關(guān)電路336、338的FET Q610、Q630的體二極管。全波整流器1000具有連接至火 線端子H和經(jīng)調(diào)光的火線端子DH的AC輸入端子；以及DC輸出端子，DC輸出端子連接在電 源330的第一階段上的例如AD電源電壓(Vad)電源1100，電源1100生成輸出端的第二非 隔離DC輸出電壓Vee2。電源330進一步包括隔離的降壓型變換器電源1020，電源1020接 收第二非隔離DC輸出電壓并生成第一隔離DC輸出電壓Vra、第三非隔離DC輸出電壓
14Vcc3以及第四非隔離DC輸出電壓VCC4。如上所述，在AD線109上提供第二非隔離DC輸出電壓\C2作為向遠程調(diào)光器104 供電的AD電源電壓VAD。如果多個遠程調(diào)光器104位于多位置調(diào)光系統(tǒng)100的負載側(cè)(如 圖IOB所示)或系統(tǒng)100的線路側(cè)，則從AD電源電壓電源1100引出的電流(S卩，電源的輸 出電流Iot)可以是非對稱的(即，對于多個連續(xù)線周期而言，在一個半周期中引出的電流 總量大于隨后半周期的電流總量)。即使輸出電流Itm可以為非對稱的，電源1100也可操 作以從AC電源引出基本上對稱的輸入電流IIN(即，在每個半周期產(chǎn)生的電流總量大致相 同)。圖11為主調(diào)光器100的電源330的AD電源電壓電源1100的簡要方塊圖。輸出電 壓Vra生成于儲能元件1110上，例如儲能電容器C1210(圖12)。電源1100包括可控導(dǎo)通 開關(guān)電路1112，用于在AC電源的每個半周期的起始處傳導(dǎo)充電電流I充電通過兩個二極管 D1114、D1116以及儲能元件1110。儲能元件1110每個半周期充電主調(diào)光器電源充電時間 周期TPS。當在主調(diào)光器102上并因此在電源1100上的電壓超過預(yù)定的電壓(例如120V) 時，關(guān)斷門閂電路1118使可控導(dǎo)通開關(guān)電路1112對當前半周期剩余的時間為非導(dǎo)通。在發(fā) 生通過可控導(dǎo)通開關(guān)電路的過流條件時，過流保護電路1120保護可控導(dǎo)通開關(guān)電路1112。 輸出電壓具有小量的脈動，使得輸出電壓通常在約78-80V，但是可下降至約為70V。電源1100還可操作以控制可控導(dǎo)通開關(guān)電路1112為儲能元件1110充電，響應(yīng)與 輸出電壓Vra的幅度和在當前半周期期間電源已為儲能元件充電的時間總量。具體地，電 源1100試圖使每一次半周期的主調(diào)光器電源充電時間周期Tps基本恒定，而不是依賴于輸 出電壓Vcc2的瞬時幅度。為了實現(xiàn)該控制程度，電源1100包括第一電壓響應(yīng)電流源1122和 第二時間響應(yīng)電流源1124。第一電壓響應(yīng)電流源1122傳導(dǎo)第一電流I1，第一電流I1的幅 度依賴輸出電壓Vrc2的幅度(S卩，電壓響應(yīng)電流源生成第一控制信號，該第一控制信號代表 輸出電壓Vcc2的幅度)。第二時間響應(yīng)電流源1124傳導(dǎo)第二電流I2，第二電流I2的幅度依 賴在當前半周期期間儲能元件1110已充電的時間總量(即，時間響應(yīng)電流源生成第二控制 信號，該第二控制信號代表在當前半周期期間儲能元件110已充電的時間總量)。具體地， 當二極管D1114、D1116在每個半周期的起始處開始導(dǎo)通時，響應(yīng)于開關(guān)電路1126的導(dǎo)通， 時間響應(yīng)電流源1122開始傳導(dǎo)第二電流12。第一電流I1和第二電流I2傳導(dǎo)通過電流閾值檢測電路1128，電流閾值檢測電路 1128確定何時總電流(即，第一電流和第二電流的和)超過預(yù)定電流閾值ITH。當總電 流U超過預(yù)定電流閾值Ith時，電流閾值檢測電路1128觸發(fā)關(guān)斷門閂電路1118，關(guān)斷門閂 電路1118使可控導(dǎo)通開關(guān)電路1112和開關(guān)電路1126在當前半周期的剩余時間都非導(dǎo)通。 因此，在可控導(dǎo)通開關(guān)電路1112非導(dǎo)通之后，儲能元件1110停止充電。第一電壓響應(yīng)電流 源1122和第二時間響應(yīng)電流源1124—起工作以使每一次半周期的主調(diào)光器電源充電時間 周期Tps保持基本恒定。圖12為主調(diào)光器100的電源330的電源1100的簡化示意圖。如上所述，儲能元 件1100包括電容器，即儲能電容器C1210 (例如具有27 μ F的電容量)?？煽貙?dǎo)通開關(guān)電 路1112包括半導(dǎo)體開關(guān)，例如與電容器C1210串聯(lián)的FET Q1212 (例如意法半導(dǎo)體公司制 造的第S iNK60Z號零件)，用于控制通過電容器的充電電流ΙΛ 。FET Q1212的柵極通過 電阻R1214、R1216、R1218 (例如分別具有10 Ω、15k Ω，和162k Ω，阻值)連接至整流器電橋1000的正DC輸出端子。由于在每個半周期的起始處整流器電橋1000的正DC輸出端子的 電壓增加，因此當FET Q1212的柵極被提供適合的電壓(例如約15V)時(這通常在AC電 壓波形800的每個過零交點后約1毫秒發(fā)生)，F(xiàn)ET Q1212導(dǎo)通。關(guān)斷門閂電路1118包括兩個電阻R1220、R1222，電阻R1220、R1222串聯(lián)在整流器 電橋1000的正DC輸出端子和輸出電壓Vrc2之間，并分別具有例如470k Ω和22k Ω的阻值。 當電阻Rl220、Rl222接點處的電壓超過穩(wěn)壓二極管Z1224的擊穿電壓時，電阻1226上生成 的電壓使NPN雙極結(jié)晶體管Q1228導(dǎo)通。晶體管Q1228通過電阻R1230連接至FET Q1212 的柵極，使得當晶體管Q1228導(dǎo)通時該FET非導(dǎo)通。當晶體管Q1228導(dǎo)通時在電阻R1230 上產(chǎn)生的電壓使第二 NPN雙極結(jié)晶體管Q1232導(dǎo)通，從而將FET Q1212鎖為非導(dǎo)通，直至當 前周期結(jié)束。過流保護電路1120包括NPN雙極結(jié)晶體管Q1234、基極電阻R1236以及感應(yīng)電阻 1238。感應(yīng)電阻R1238與電容器C1210串聯(lián)，并和基極電阻R1236和Q1234的基極發(fā)射極 接點的串聯(lián)組合并聯(lián)。當充電電流的幅度超過預(yù)定閾值時，感應(yīng)電阻R1238上的電壓具有 適合的幅度，從而使晶體管Q1234導(dǎo)通。因此，F(xiàn)ET Q1212的柵極被下拉且FET Q1212轉(zhuǎn)為 非導(dǎo)通。例如，基極電阻R1236和感應(yīng)電阻R1238分別具有IkQ和1Ω的阻值，從而當充 電電流I充電超過約700mA時使晶體管Q1234導(dǎo)通。電壓響應(yīng)電流源1122包括NPN雙極結(jié)晶體管Q1240，晶體管Q1240可操作以響應(yīng) 于輸出電壓的幅度來傳導(dǎo)第一電流I1。晶體管Q1240的發(fā)射極通過電阻R1242 (例如具 有IOOkQ的阻值)連接至非隔離電路公共端。電壓響應(yīng)電流源1122進一步包括穩(wěn)壓二極 管Z1244 (例如具有約48V的擊穿電壓)和兩個電阻R1246、R1248 (例如分別具有215k Ω和 IOOkQ的阻值)。穩(wěn)壓二極管Ζ1244和電阻R1246、R1248的串聯(lián)組合在儲能電容器C1210 上連接(即越過輸出電壓Vcc2)。當輸出電壓Vcc2超過穩(wěn)壓二極管Z1244的擊穿電壓時，穩(wěn) 壓二極管傳導(dǎo)通過電阻R1246、R1248的電流，該電流的幅度依賴輸出電壓Vrc2的瞬時幅度。 晶體管Q1240的基極連接至兩個電阻R1246、R1248的接點，從而使通過電阻R1242的電流 的幅度依賴輸出電壓\C2的瞬時幅度，并因此使通過晶體管Q1240的第一電流I1的幅度依 賴輸出電壓\C2的瞬時幅度。例如，當輸出電壓V。。2具有70V的幅度時，第一電流I1具有約 63 μ A的幅度，當輸出電壓Vee2具有80V的幅度時，第一電流I1具有約93 μ A的幅度，即，每 當輸出電壓改變IV時，第一電流I1的幅度改變約3 μ A。當二極管D1114、D1116導(dǎo)通時，開關(guān)電路1126導(dǎo)通，且時間響應(yīng)電流源1124傳導(dǎo) 第二電流12。開關(guān)電路1126包括PNP雙極結(jié)晶體管Q1250和電阻R1252(例如具有IkQ 的阻值)。晶體管Q1250和電阻R1252連接，使得電阻R1252和晶體管Q1250的發(fā)射極基極 的接點的串聯(lián)組合與兩個串聯(lián)的二極管D1114、D1116并聯(lián)。當二極管D1114、D1116傳導(dǎo)充 電電流I _時，晶體管Q1250導(dǎo)通，從而使輸出電壓Vee2施加于時間響應(yīng)電流源1124上。時間響應(yīng)電流源1124的NPN雙極結(jié)晶體管Q1254可操作以通過發(fā)射極電阻 尺1256(例如具有47(^0的阻值)傳導(dǎo)第二電流12。當開關(guān)電路1126導(dǎo)通時，第二電流的 幅度(從約OA)相對于時間增加。當電容器C1210在每個半周期的起始處開始充電(使開 關(guān)電路1126導(dǎo)通)時，輸出電壓Vee2被施加于定時電路，定時電路包括電容器C1258 (例如 具有0.01 μ F的電容量)和兩個電阻附260、1 1262(例如分別具2001^和56k Ω的阻值)。 晶體管Q1254的基極與電容器C1258和兩個電阻R1260、R1262的接點連接，從而使在開關(guān)電路1126導(dǎo)通之后，晶體管基極的電壓幅度和通過該晶體管的第二電流I2幅度關(guān)于時間 增加。例如，在每個半周期的電容器C1210充電的時間周期期間，第二電流I2的幅度相對 于時間基本上是線性的(S卩，與在當前半周期電容器C1210已充電的時間總量成比例)。例 如，第二電流I2的幅度范圍可從約OA至30 μ A。在門閂電路1118控制可控導(dǎo)通開關(guān)電路1112為非導(dǎo)通(使開關(guān)電路1126為非 導(dǎo)通)時，時間響應(yīng)電流源1124的電容器C1258通過電阻R1262放電。在每個半周期的末 端，將電容器C1258上的電壓重置為約0V，從而使第二電流I2的幅度在下一個半周期的起 始處約為OA。電流閾值檢測電路1128第一和第二電流Ip I2的總電流I&，并當總電流超過預(yù)定 電流域值Ith時，例如約100-110 μ Α,觸發(fā)關(guān)斷門閂電路1118。電流閾值檢測電路1128包 括NPN雙極結(jié)晶體管Q1264、穩(wěn)壓二極管Z1266(例如具有約5. IV的擊穿電壓)以及電阻 R1268(例如具有IOOkQ的阻值)。電阻R1268連接在晶體管Q1264的基極發(fā)射極接點和 穩(wěn)壓二極管Z1266的串聯(lián)組合上，從而使得當通過電阻R1268的電流約為50-55 μ A時，晶 體管Q1264導(dǎo)通。晶體管Q1264與關(guān)斷門閂電路1118連接，從而使得當晶體管Q1264傳導(dǎo) 通過電阻R1230約為50-55 μ A的電流時，晶體管Q1232導(dǎo)通，從而使FET Q1212非導(dǎo)通。圖13為示出示例性波形的示意圖，該示例性波形圖示出如圖IOB所示當遠程調(diào)光 器504位于系統(tǒng)500的負載側(cè)時電源1100的操作。如圖13所示，電源1100將每一次半周 期的主調(diào)光器電源充電時間周期1^維持基本恒定，且電源1100的輸入電流Iin為基本對稱 的。主調(diào)光器電源充電時間周期Tps的長度約1毫秒+/-0. 2毫秒(即，每一次半周期僅改 變20%或更少)，從而使得輸出電流Iqut的DC成分小于約0. 3V，以及例如在0. 2V和0. 3V 之間。主調(diào)光器電源充電時間周期Tps開始的時間與對于遠程調(diào)光器104的內(nèi)部電源730 的遠程調(diào)光器電源充電時間周期Taffie大致相同。因為遠程裝置104連接至主調(diào)光器102的負載側(cè)，所以AC電壓波形800中僅正半 周期的遠程調(diào)光器電源充電時間周期τ·期間，電源1100的輸出電流Iot幅度增加，S卩，輸 出電流為非對稱的。在正半周期期間，從電源1100引出更多電流，且在正半周期期間，輸出 電壓\C2的幅度更大的減少。因為每一個半周期主調(diào)光器電源充電時間周期Tps都維持基 本恒定，但是輸出電流Itm為非對稱的，所以在正半周期中輸出電壓v。。2的峰值大于負半周 期中輸出電壓\C2的峰值。然而，每一次線周期的輸出電壓\C2的平均值保持基本恒定。雖然通過特定的實施方式描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可進行很 多不同的變動、改變和其他應(yīng)用。因此，此處公開的具體實施方式
不限定本發(fā)明。圖4、5、6和12所提供的部件的數(shù)值和零件號僅作為本發(fā)明優(yōu)選實施方式的示例， 并不限定本發(fā)明的范圍。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可改變圖4、5、6和12中部件的數(shù)值并同樣 獲得本發(fā)明的負載控制裝置。
權(quán)利要求
一種用于負載控制裝置的電源，所述負載控制裝置控制從AC電源輸送至電負載的電力總量，所述負載控制裝置可操作以接收所述AC電源的AC電壓波形，所述電源可操作以生成DC電壓，所述電源包括儲能元件；可控導(dǎo)通開關(guān)電路，與所述儲能元件串聯(lián)，用于選擇性地為所述儲能元件充電以產(chǎn)生所述DC電壓，在所述AC電壓波形的半周期期間，在所述AC電壓波形的幅度大致超出DC電壓波形的幅度后，所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路可操作以導(dǎo)通；以及門閂電路，連接至所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路，所述門閂電路適于響應(yīng)于所述DC電壓的幅度和在所述半周期期間所述儲能元件已充電的時間總量來使所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路非導(dǎo)通。
2.如權(quán)利要求1所述的電源，進一步包括第一電壓響應(yīng)電流源，可操作以傳導(dǎo)第一電流，所述第一電流的幅度表示所述DC電壓 的幅度；以及第二時間響應(yīng)電流源，可操作以傳導(dǎo)第二電流，所述第二電流的幅度表示在所述半周 期期間所述儲能元件已充電的時間總量。
3.如權(quán)利要求2所述的電源，其中，在所述半周期期間，所述儲能裝置在充電時間周期 的長度中進行充電，且所述第一電流源和第二電流源操作以使每一次半周期的充電時間周 期的長度維持基本相同。
4.如權(quán)利要求3所述的電源，其中，每一次半周期中所述充電時間周期的長度改變約 20%或更少。
5.如權(quán)利要求3所述的電源，其中，所述充電時間周期的長度約為1毫秒+/-0.2毫秒。
6.如權(quán)利要求2所述的電源，進一步包括電流閾值檢測電路，可操作以將所述第一電流和第二電流相加以產(chǎn)生總電流。
7.如權(quán)利要求6所述的電源，其中，當所述總電流超出預(yù)定電流閾值時，所述門閂電路 響應(yīng)所述電流閾值檢測電路，以使所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路非導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路包括半導(dǎo)體開關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的電源，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)包括場效應(yīng)晶體管。
10.如權(quán)利要求1所述的電源，其中，所述儲能元件包括電容器。
11.一種用于負載控制裝置的電源，所述負載控制裝置控制從AC電源輸送至電負載的 電力總量，所述負載控制裝置可操作以接收來自AC電源的AC電壓波形，所述電源包括輸出端，用于提供DC電壓并適于傳導(dǎo)非對稱輸出電流；儲能元件，所述DC電壓在所述儲能元件上生成；以及可控導(dǎo)通開關(guān)電路，與所述儲能元件串聯(lián)，用于選擇性地為所述儲能元件充電以產(chǎn)生 所述DC電壓，使所述電源從所述AC電源中引出輸入電流；其中，所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路被控制為使得所述輸入電流為基本對稱的。
12.如權(quán)利要求11所述的電源，其中，在所述半周期期間，所述儲能裝置在充電時間周 期的長度中進行充電，且每一次半周期的充電時間周期的長度維持基本相同。
13.如權(quán)利要求12所述的電源，其中，每一次半周期中所述充電時間周期的長度改變 約20%或更少。
14.如權(quán)利要求12所述的電源，其中，所述充電時間周期的長度約為1毫秒+/-0.2毫秒。
15.如權(quán)利要求12所述的電源，其中，所述輸入電流中的DC成分小于約0.3V。
16.如權(quán)利要求11所述的電源，進一步包括 門閂電路，連接至所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路；其中，在所述AC電壓波形的幅度大致超出所述DC電壓的幅度后，所述可控導(dǎo)通開關(guān)電 路可操作以導(dǎo)通，且所述門閂電路可操作以使所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路非導(dǎo)通，從而使所述 儲能元件在所述儲能元件已充電了切換時間之后停止充電。
17.如權(quán)利要求16所述的電源，其中，所述門閂電路適于響應(yīng)于所述DC電壓的幅度和 在所述半周期期間所述儲能元件已充電的時間總量來使所述可控導(dǎo)通開關(guān)電路非導(dǎo)通。
18.如權(quán)利要求11所述的電源，其中，所述儲能元件包括電容器。
19.一種多位置負載控制系統(tǒng)，用于控制從AC電源輸送至電負載的電力，所述系統(tǒng)包括主負載控制裝置，包括電源，所述電源可操作以從AC電源引出輸入電流以及生成鏈路 電壓；以及遠程負載控制裝置，包括電源，所述主負載控制裝置和所述遠程負載控制裝置適于串 聯(lián)在所述AC電源和所述電負載之間，從而使所述主負載控制裝置和所述遠程負載控制裝 置都可操作以將負載電流從所述AC電源傳導(dǎo)至所述電負載，而不與所述AC電源的零線側(cè) 的零線連接，所述遠程負載控制裝置適于通過附屬電線進一步連接至所述主負載控制裝 置，所述主負載控制裝置可操作以提供所述附屬電線上的鏈路電壓，以允許所述遠程裝置 的電源充電，從而使所述主負載控制裝置的電源的輸出電流為非對稱的； 其中，所述主負載控制裝置的電源的輸入電流為基本對稱的。
20.如權(quán)利要求19所述的負載控制系統(tǒng)，其中，在所述AC電源的每個半周期期間，所述 主負載控制裝置的電源在主電源充電時間的長度中從所述AC電源引出電流，且每一次半 周期的所述主電源充電時間的長度基本相同。
21.如權(quán)利要求20所述的負載控制系統(tǒng)，其中，每一次半周期中所述主電源充電時間 的長度改變約20%或更少。
22.如權(quán)利要求20所述的負載控制系統(tǒng)，其中，所述充電時間周期的長度約為1毫秒 +/-0. 2 毫秒。
23.如權(quán)利要求20所述的負載控制系統(tǒng)，其中，所述主負載控制裝置的電源的輸入電 流的DC成分小于約0. 3V。
24.如權(quán)利要求20所述的負載控制系統(tǒng)，其中，在每隔一個所述AC電源的半周期期間， 在遠程電源充電時間期間，所述遠程負載控制裝置的電源從所述主負載 控制裝置的電源引 出電流。
25.如權(quán)利要求19所述的負載控制系統(tǒng)，其中，所述主負載控制裝置的電源包括儲能 元件，在所述AC電源的每個半周期中，所述電源可操作以響應(yīng)于所述DC電壓的幅度和在所 述半周期期間所述儲能元件已充電的時間總量來停止為所述儲能元件充電。
26.如權(quán)利要求19所述的負載控制系統(tǒng)，其中，其中所述電負載包括磁低壓(MLV)照明負載。
27.一種生成DC電源電壓的方法，所述DC電源電壓用于負載控制裝置，所述負載控制 裝置控制從AC電源輸送至電負載的電力總量，所述方法包括步驟在所述AC電源的半周期期間，開始對儲能元件充電，用于生成DC電源電壓； 生成第一控制信號，所述第一控制信號表示所述DC電源電壓的幅度； 生成第二控制信號，所述第二控制信號表示所述半周期期間所述儲能元件已充電的時 間總量；以及響應(yīng)于所述第一控制信號和第二控制信號來使所述儲能元件停止充電。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述生成第一控制信號的步驟包括傳導(dǎo)第一電 流，所述第一電流的幅度表示所述DC電源電壓的幅度，且所述生成第二控制信號的步驟包 括傳導(dǎo)第二電流，所述第二電流的幅度表示在所述半周期期間所述儲能元件已充電的時間總量。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，進一步包括以下步驟 對所述第一電流和第二電流求和以產(chǎn)生總電流；以及 確定所述總電流是否超出預(yù)定的電流閾值。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述使所述儲能元件停止充電的步驟進一步包括如果所述總電流超出所述預(yù)定電流閾值，則使所述儲能元件停止充電。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，在所述半周期期間，所述儲能裝置在充電時間周 期的長度中進行充電，且每一次半周期的所述充電時間周期的長度基本相同。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，每一次半周期中所述充電時間周期的長度改變 約20%或更少。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述充電時間周期的長度約為1毫秒+/-0.2毫全文摘要
一種用于負載控制裝置的電源，生成DC電壓并提供非對稱輸出電流，同時引出基本對稱的輸入電流。所述電源包括可控導(dǎo)通開關(guān)電路，用于可控制地為儲能電容器充電，在儲能電容器上產(chǎn)生DC電壓。所述儲能電容器在半周期的起始處開始充電，并在充電時間后、響應(yīng)于DC電壓的幅度和在當前半周期期間所述儲能電容器已充電的時間總量而停止充電。每一次半周期的充電時間基本上維持相同。電源尤其有利于防止非對稱電流在多位置負載控制系統(tǒng)中流通，該系統(tǒng)具有為多個遠程負載控制裝置供電的主負載控制裝置，多個遠程負載控制裝置都設(shè)置在所述系統(tǒng)的線路側(cè)或負載側(cè)。
文檔編號H05B39/04GK101919317SQ200880121997
公開日2010年12月15日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者丹尼爾·F·卡門 申請人:路創(chuàng)電子公司