包括經(jīng)調(diào)節(jié)電力供應(yīng)的光電傳感器電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】光電傳感器電路包括繼電器線圈，其配置成控制交流(AC)電源向負(fù)載的施加。該電路包括脈寬調(diào)制器電路，其配置成生成具有響應(yīng)跨繼電器線圈的平均電壓而改變的脈沖寬度的脈寬調(diào)制信號(hào)。耦合到繼電器線圈的驅(qū)動(dòng)晶體管響應(yīng)脈寬調(diào)制信號(hào)而控制跨繼電器線圈的平均電壓。光電控制電路配置成響應(yīng)所檢測(cè)光級(jí)而控制脈寬調(diào)制信號(hào)向驅(qū)動(dòng)晶體管的施加。耦合到電源的電源電路配置成向脈寬調(diào)制器電路的比較器提供經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)。電源電路包括耦合在繼電器線圈與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)之間的驅(qū)動(dòng)晶體管以及耦合在驅(qū)動(dòng)晶體管的基極與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)之間的第二晶體管。驅(qū)動(dòng)晶體管在驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通時(shí)將經(jīng)過(guò)繼電器線圈的電流傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)，而在驅(qū)動(dòng)晶體管關(guān)斷時(shí)將不經(jīng)過(guò)繼電器線圈的電流傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】包括經(jīng)調(diào)節(jié)電力供應(yīng)的光電傳感器電路

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及光電傳感器電路，以及更具體來(lái)說(shuō)，涉及用于光級(jí)(light level)切換控制的光電傳感器電路。
[0002]光電控制器是響應(yīng)環(huán)境光級(jí)而自動(dòng)接通和關(guān)斷電氣裝置的裝置。它們用于例如路燈，以將其在白天關(guān)斷而在夜間接通。它們還用于廣告牌照明系統(tǒng)，以在夜間較早時(shí)將廣告牌燈接通、在夜間較晚時(shí)的低交通量時(shí)段關(guān)斷、在高交通水平恢復(fù)時(shí)的清晨高峰時(shí)段再次接通以及然后在白天時(shí)間關(guān)斷。光電控制器還可反過(guò)來(lái)例如用來(lái)在白天接通而在夜間關(guān)斷聞爾夫球場(chǎng)噴泉。
[0003]多種裝置、包括光電控制器可利用功率轉(zhuǎn)換器將較高電壓交流轉(zhuǎn)換成如許多常規(guī)電子裝置中使用的較低電壓直流。一些常規(guī)功率轉(zhuǎn)換器利用大的高壓電阻器來(lái)使電壓下降。但是，這些電阻器通常是低效的，并且生成高熱量。從電阻器所生成的熱量可要求將電阻器包含在大封裝中，并且包括散熱元件、例如散熱片。另外，由電阻器所生成的高熱量能夠?qū)е码娮杵髦幸约拔挥陔娮杵鞲浇钠渌娮咏M件中的可靠性和使用壽命的問(wèn)題。
[0004]電源轉(zhuǎn)換的另一種常規(guī)方式是使用開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器通常要求六個(gè)晶體管或者微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些應(yīng)用中，例如在光電控制器中，對(duì)多個(gè)晶體管或者微控制器的要求可使開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)是極高成本的。
[0005]在美國(guó)專(zhuān)利N0.6903942( “'942專(zhuān)利”)中描述一種小型低成本的高效開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器以及包括它的光電傳感器電路，通過(guò)引用將其結(jié)合于此，如同完整地提出一樣。
[0006]還已知提供一種光電傳感器電路,其中包括如從TE Connectivity可得到的3100系列光電控制中結(jié)合的數(shù)字電路。3100系列光電控制的光電傳感器電路在圖1中示出。如在圖1中看到，微控制器Ul輸出信號(hào)GP4，其驅(qū)動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管Q2以接通和關(guān)斷作為包括電容器C5、C6和二極管D2(工作在大約50赫茲(Hz)頻率)的脈寬調(diào)制控制電路的部分的驅(qū)動(dòng)晶體管Q2，以控制跨繼電器Kl的繼電器線圈的電壓。繼電器Kl示為常開(kāi)(normallyopen)繼電器，以及在由光電晶體管Ql檢測(cè)到光線時(shí)，繼電器Kl的線圈電流被關(guān)斷，以關(guān)斷負(fù)載LOAD、例如路燈。通過(guò)包括電容器C3以調(diào)整從信號(hào)GP4到驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的基極的信號(hào)的電壓電平，來(lái)提供直接驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，包含半波整流器(二極管Dl)，以便為光電控制電路提供電力。
[0007]經(jīng)調(diào)節(jié)電力供應(yīng)(regulated power supply)還示為提供電力供應(yīng)信號(hào)VSS和VDD,以允許微控制器Ul的操作。在所示實(shí)施例中，VSS耦合到AC線路NEUTRAL，以提供DC地參考。VDD信號(hào)由耦合到半波整流器Dl的電阻器R7來(lái)提供。另外，VDD信號(hào)耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的發(fā)射極。因此，電流還將經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)晶體管Q2來(lái)提供，但是僅當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)提供。
[0008]在共同待決美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/190727( “'727申請(qǐng)”)中還描述一種包括經(jīng)調(diào)節(jié)電源的小型低成本的高效開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器，通過(guò)引用將其結(jié)合于此，如同完整地提出一樣。
[0009]經(jīng)調(diào)節(jié)電源還可用于沒(méi)有包括微控制器的光電控制器電路中，例如美國(guó)專(zhuān)利N0.8026470( “'470專(zhuān)利”)中所述，通過(guò)引用將其結(jié)合于此，如同完整地提出一樣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的實(shí)施例提供包括繼電器線圈的光電傳感器電路，其中繼電器線圈配置成控制具有線路周期(line cysle)的負(fù)半周和正半周的交流(AC)電源向負(fù)載的施加。光電傳感器電路的脈寬調(diào)制器電路配置成生成具有響應(yīng)跨繼電器線圈的平均電壓而改變的脈沖寬度的脈寬調(diào)制信號(hào)。脈寬調(diào)制器電路包括比較器。耦合到繼電器線圈的驅(qū)動(dòng)晶體管響應(yīng)脈寬調(diào)制信號(hào)而控制跨繼電器線圈的平均電壓。光電傳感器電路的光電控制電路配置成響應(yīng)所檢測(cè)光級(jí)而控制脈寬調(diào)制信號(hào)向驅(qū)動(dòng)晶體管的施加。耦合到電源的電源電路配置成向脈寬調(diào)制器電路的比較器提供經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)。電源電路包括耦合在繼電器線圈與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)之間的驅(qū)動(dòng)晶體管以及耦合在驅(qū)動(dòng)晶體管的基極與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)之間的第二晶體管。驅(qū)動(dòng)晶體管在驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通時(shí)將經(jīng)過(guò)繼電器線圈的電流傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)，而在驅(qū)動(dòng)晶體管關(guān)斷時(shí)將不經(jīng)過(guò)繼電器線圈的電流傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的光電傳感器電路的電路圖。
[0012]圖2是按照本發(fā)明的一些實(shí)施例的光電傳感器電路的電路圖。
[0013]圖3是按照本發(fā)明的一些實(shí)施例的光電傳感器電路的電路圖。
[0014]圖4A至圖4E是圖1的光電傳感器電路的時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面參照附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例。附圖中，為了清楚起見(jiàn)，可放大區(qū)域或特征的相對(duì)尺寸。但是，本發(fā)明可通過(guò)許多不同的形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)被理解為局限于本文所提出的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例，以使得本公開(kāi)將是透徹和全面的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
[0016]將會(huì)理解，雖然術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等在本文中可用來(lái)描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或段，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或段不應(yīng)當(dāng)受到這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或段與另一個(gè)區(qū)域、層或段加以區(qū)分。因此，以下所述的第一元件、組件、區(qū)域、層或段可稱(chēng)作第二元件、組件、區(qū)域、層或段，而沒(méi)有背離本發(fā)明的理論。
[0017]諸如“下面”、“之下”、“下”、“之上”、“上”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)在本文中為了便于描述而可用來(lái)描述如附圖所示的、一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(其它)元件或特征的關(guān)系。將會(huì)理解，除了圖中所示的取向之外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)意在還包含使用或操作中的裝置的不同取向。例如，如果將圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則描述為在其它元件或特征“之下”或“下面”的元件將定向在其它元件或特征“之上”。因此，示范術(shù)語(yǔ)“下面”能夠包含之上和下面的取向。該裝置可不同地定向(旋轉(zhuǎn)90°或者以其它取向)，并且相應(yīng)地解釋本文所使用的空間相對(duì)描述。
[0018]如本文所使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”預(yù)計(jì)也包含復(fù)數(shù)形式，除非另加說(shuō)明。還將會(huì)理解，在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”表示存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件；但并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或上述各項(xiàng)的分組。將會(huì)理解，當(dāng)某個(gè)元件稱(chēng)作“連接到”或“耦合到”另一個(gè)元件時(shí)，它能夠直接連接或耦合到另一元件，或者中介元件可存在。此外，如本文所使用的“連接”或“耦合”可包括無(wú)線連接或耦合。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括關(guān)聯(lián)所列項(xiàng)的一個(gè)或多個(gè)的任一個(gè)組合。
[0019]除非另加說(shuō)明，否則本文所使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的相同的含意。還將會(huì)理解，例如常用詞典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被理解為具有與它們?cè)诒菊f(shuō)明書(shū)和相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含意一致的含意，而將不會(huì)以理想化或過(guò)分正式意義來(lái)理解，除非本文中這樣明確定義。
[0020]現(xiàn)在將參照?qǐng)D2-3來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。具體來(lái)說(shuō)，圖2的實(shí)施例示出其中設(shè)置了常開(kāi)繼電器、用于路燈控制的光電傳感器電路10，其中電流在夜間流經(jīng)繼電器線圈Kl以接通路燈(或者其它負(fù)載)，而在白天，Ki的線圈電流中斷，從而使街燈關(guān)斷。但是，將會(huì)理解，一些實(shí)施例使用常閉(normally closed)繼電器。繼電器線圈Kl配置成控制LI與N之間施加的交流(AC)電源向LO與N之間連接的負(fù)載的施加。二極管D2示為跨繼電器耦合，以提供降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)。還示出電路保護(hù)裝置MOVl。雖然與繼電器線圈Kl關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)在圖2中為了便于說(shuō)明而示為相互分開(kāi)，但是將會(huì)理解，線圈Kl和開(kāi)關(guān)是繼電器的組件，并且因此符號(hào)Kl在圖2中也示為與路燈電源開(kāi)關(guān)相鄰。
[0021]如下面將描述，圖2所示的電路10包括光電傳感器、邏輯電路和電氣開(kāi)關(guān)。在圖示中，光電傳感器是光電晶體管Q1，邏輯電路是微控制器U1，以及電氣開(kāi)關(guān)是電磁繼電器。為了簡(jiǎn)化理解，一些功能塊在圖2中示意地示為分立組件。但是，將會(huì)理解，微控制器Ul可以是可編程裝置、例如從Microchip Technology, Inc.可得到的PIC10D206，其裝置可包括:芯片上模擬比較器，在圖2中示為比較器IC1A，具有耦合到也由微控制器中Ul所提供的0.6伏(V)的電壓參考的一個(gè)輸入；以及可編程微控制器。因此，提供所示隔離電阻器RU R10, R12，只是以便允許微控制器Ul的可靠編程，而不會(huì)在編程完成之后的正常操作期間實(shí)質(zhì)上影響電路操作。
[0022]這類(lèi)實(shí)施例可設(shè)計(jì)成在105與305 VAC之間的任何線電壓來(lái)發(fā)揮作用，并且因此示為包括開(kāi)關(guān)模式調(diào)節(jié)器電路。對(duì)于以下所示實(shí)施例，控制電路的大部分包含在微控制器Ui中。因此，在以下相應(yīng)電路的論述中，將會(huì)理解，微控制器Ul充當(dāng)各種電路連同以下示為包含在相應(yīng)電路中的分立組件的一部分。
[0023]提供脈寬調(diào)制器電路R6-R8、Rll、D3、C3-C4，以控制繼電器線圈Kl的操作。脈寬調(diào)制器電路還包括模擬比較器IC1A。所示脈寬調(diào)制器電路R6-R8、R11、D3、C3-C4是開(kāi)關(guān)模式繼電器線圈電流調(diào)節(jié)器，其配置成生成具有響應(yīng)在脈寬調(diào)制信號(hào)的設(shè)置頻率跨繼電器線圈的平均電壓而改變的脈沖寬度的脈寬調(diào)制信號(hào)。
[0024]耦合到繼電器線圈Kl的驅(qū)動(dòng)晶體管Q2響應(yīng)脈寬調(diào)制信號(hào)而控制跨繼電器線圈Kl的平均電壓。提供光電控制電路Q(chēng)1、C2、U1/IC2，其配置成響應(yīng)所檢測(cè)光級(jí)而控制脈寬調(diào)制信號(hào)向驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的施加。耦合到電源的電源電路R2-R4、Q3(和驅(qū)動(dòng)晶體管Q2)配置成提供經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl (參考VSS(低電平)的VDD(高電平))。除非另加說(shuō)明，否則本文中提到經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl是指與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)的電壓電平VDD對(duì)應(yīng)的電路結(jié)點(diǎn)。
[0025]光電控制電路包括稱(chēng)合到微控制器Ul的光電晶體管Ql。光電晶體管Ql具有I禹合到經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl (VDD)的第一端子以及響應(yīng)光電晶體管所檢測(cè)的光級(jí)而輸出電流的第二端子。更具體來(lái)說(shuō)，在圖2的所示實(shí)施例中，光電控制電路還包括耦合在微控制器Ul與光電晶體管Ql的第二端子之間的電阻器Rl以及耦合在光電晶體管Ql的第二端子與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl的低電壓參考VSS之間的電荷電容器C2，并且流經(jīng)光電晶體管Ql的電流對(duì)電荷電容器C2進(jìn)行充電，使得微控制器能夠檢測(cè)光級(jí)。
[0026]微控制器Ul配置成測(cè)量所檢測(cè)光級(jí)，以及響應(yīng)所檢測(cè)光級(jí)滿足所選條件而關(guān)斷驅(qū)動(dòng)晶體管Q2。在所示實(shí)施例中，微控制器Ul配置成周期地對(duì)電荷電容器C2進(jìn)行放電，并且在電荷電容器C2放電之后的所選時(shí)間測(cè)量跨電荷電容器C2的電壓，以測(cè)量所檢測(cè)光級(jí)。微控制器Ul通過(guò)將第二晶體管Q3的基極耦合到邏輯低電平，來(lái)接通第二晶體管Q3，其又關(guān)斷驅(qū)動(dòng)晶體管Q2(實(shí)質(zhì)上將驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的基板和發(fā)射極均耦合到經(jīng)調(diào)節(jié)電力供應(yīng)PSl (VDD))，來(lái)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)晶體管Q2(從而使常開(kāi)繼電器返回到斷開(kāi)狀態(tài))。要操作繼電器以切換到閉合位置(即，接通燈或其它負(fù)載)，微控制器Ul向第二晶體管Q3的基極施加脈寬調(diào)制信號(hào)。雖然這可由數(shù)字邏輯進(jìn)行，但是這個(gè)操作在圖2中通過(guò)繼電器K2在比較器IClA的輸出與VSS之間切換驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意地示出。繼電器K2的線圈的驅(qū)動(dòng)示為響應(yīng)所檢測(cè)光級(jí)的檢測(cè)而對(duì)滯后逆變器(hysteresis inverter) IC2進(jìn)行響應(yīng)。將會(huì)理解，切換之前的可變延遲時(shí)間可編程到微控制器Ul和/或不對(duì)稱(chēng)切換延遲中(接通延遲與關(guān)斷延遲不同)。
[0027]使用上述配置，實(shí)施例可提供一種光電傳感器電路，其作為街道照明光電控制控制裝置，并且負(fù)載是街道照明(路燈)。繼電器線圈配置成響應(yīng)光電晶體管檢測(cè)到小于最小光級(jí)而啟動(dòng)以接通街道照明。
[0028]通過(guò)使用微控制器代替模擬電路，可提供更大量的延遲時(shí)間。另外，可更易于提供比線頻率要高許多的脈寬調(diào)制信號(hào)。由于常開(kāi)繼電器可更多地經(jīng)受連接可靠性問(wèn)題，所以較高頻率可使裝置的操作更可靠。在一些實(shí)施例中，脈寬調(diào)制器電路配置成控制脈寬調(diào)制信號(hào)的頻率，以及脈寬調(diào)制信號(hào)的頻率至少為大約500赫茲(Hz)。要支持微控制器Ul的編程，三個(gè)隔離電阻器R1、R10、R12在圖2中示出。
[0029]耦合到電源的電源電路R2_R4、Q3(和驅(qū)動(dòng)晶體管Q2)配置成向包括脈寬調(diào)制器電路的比較器IClA的微控制器Ul提供經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl (參考VSS (低電平)的VDD (高電平))。在所示實(shí)施例中，電阻器R2-R4和第二晶體管Q3設(shè)置為電平移位電源清掃電路(level shifter power scavenger circuit)。電源電路包括:驅(qū)動(dòng)晶體管Q2,稱(chēng)合在繼電器線圈Kl與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl之間；以及第二晶體管Q3，耦合在驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的基極與經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl之間。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Q2在驅(qū)動(dòng)晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)將經(jīng)過(guò)繼電器線圈Kl的電流傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PS1，以及第二晶體管Q3在驅(qū)動(dòng)晶體管Q2關(guān)斷時(shí)將不經(jīng)過(guò)繼電器線圈Kl的電流傳導(dǎo)至經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PS1。
[0030]在一些實(shí)施例中，電源電路包括整流器，在圖2中示為全波整流器BI。整流器BI包含在全波電力供應(yīng)濾波器橋式整流器中，其中包括電阻器R9和電容器C5。示為齊納二極管VRl的旁路調(diào)節(jié)器耦合在VSS與VDD之間，以及電流旁路R5示為耦合在VSS與整流器BI之間。
[0031]對(duì)于圖2的所示電源電路，第二晶體管Q3的集電極耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的基極。第二晶體管Q3的發(fā)射極耦合到經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)PSl。比較器IClA的輸出耦合到第二晶體管Q3的基極。電源電路還包括:第一電阻器R4，耦合在整流器BI與驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的基極之間；第二電阻器R3，耦合在驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的基極與第二晶體管Q3的基極之間；以及第三電阻器R2，耦合在比較器IClA的輸出與第二晶體管Q3的基極之間。
[0032]如上并且更具體參照PIC10F206微控制器Ul所述，模擬比較器IClA連接到標(biāo)注為GI+和GP2的Ul端子。內(nèi)部生成的電壓參考在內(nèi)部連接到負(fù)比較器輸入。開(kāi)關(guān)模式調(diào)節(jié)功能由內(nèi)部模擬比較器IClA和電壓參考(0.6V)來(lái)執(zhí)行，而不是由微控制器數(shù)字邏輯(其在不需要時(shí)可關(guān)斷以節(jié)省電力(睡眠模式))來(lái)執(zhí)行。微控制器數(shù)字邏輯用來(lái)與光電晶體管Ql進(jìn)行接口，并且使標(biāo)注為GP2的端子在夜間內(nèi)部連接到比較器輸出，從而使繼電器接通街燈(或者其它負(fù)載)。在白天，微控制器數(shù)字邏輯將經(jīng)過(guò)標(biāo)注為GP2的端子輸出邏輯低電平，從而使繼電器關(guān)斷街燈。
[0033]在圖4A至圖4D中示出當(dāng)啟動(dòng)繼電器(電流流經(jīng)繼電器線圈Kl)時(shí)模擬圖2的電路的操作的時(shí)序圖。圖4A示出在模擬比較器IClA的輸出的電壓。圖4B示出在脈寬調(diào)制電路比較器IClA的正比較器輸入的電壓。圖4C示出跨驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的電壓。圖4D示出在繼電器線圈Kl的端子I ( 二極管D2的陰極)的電壓。圖4E示出經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的電流。
[0034]光電傳感器電路10'的其它實(shí)施例在圖3的電路圖中示出。圖3的實(shí)施例與圖2的實(shí)施例的不同之處在于，光電傳感器電路10'包括半波整流器Dl代替全波整流器BI。
[0035]如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例還可消除光電傳感器電路中的鋁電解類(lèi)型電容器的使用。隨著街道照明的技術(shù)發(fā)展，引入更高效并且更長(zhǎng)使用壽命的燈。雖然先前典型街燈在需要更換之前一般維持三年，但是新街燈維持長(zhǎng)達(dá)20年。相應(yīng)地，能夠保證20年使用壽命的光電控制也會(huì)是合乎需要的。這種延長(zhǎng)使用壽命可通過(guò)如圖2和圖3所示的實(shí)施例來(lái)提供。
[0036]相比之下，典型常規(guī)可用的光電控制包含鋁電解電容器。這類(lèi)光電控制一般額定在5000小時(shí)(208天)的使用期限。通過(guò)以比其最大額定值要低許多的電壓和溫度來(lái)操作光電控制，它們通常持續(xù)總共三年，但不是預(yù)期的20年。通過(guò)允許長(zhǎng)使用壽命電容器、例如陶瓷類(lèi)型電容器的實(shí)際使用，電路使用壽命能夠顯著增加，因?yàn)樘沾呻娙萜魍ǔ３掷m(xù)極長(zhǎng)時(shí)間。此外，由于新LED類(lèi)型燈的功率趨向于較低，所以光電控制電路本身的功率消耗組件成為照明的總效率公式的較大百分比。因此，光電控制電路的能量消耗的降低也是有益的。
[0037]現(xiàn)在將描述與圖1的電路相對(duì)照、允許使用陶瓷電容器的所示實(shí)施例的具體方面。對(duì)于不同實(shí)施例，VDD濾波電容器Cl可按照多種方式從鋁電解類(lèi)型改變成超長(zhǎng)使用壽命陶瓷類(lèi)型。例如，參照如與圖1相對(duì)照的圖2，采用全波整流代替半波整流使紋波頻率加倍，這可允許VDD濾波電容器Cl值減半。參照?qǐng)D2和圖3，添加電容器C5，從而允許電流甚至在線電壓的過(guò)零期間也繼續(xù)注入經(jīng)調(diào)節(jié)電力供應(yīng)PSl (VDD)，從而允許VDD濾波電容器Cl的值減小。另外，允許微控制器Ul數(shù)字邏輯在許多時(shí)間關(guān)斷降低所需功率，從而允許VDD濾波電容器Cl的較小值。另外，圖1的電路使用控制電路與繼電器線圈驅(qū)動(dòng)晶體管Q2之間的電容耦合，這要求使用鋁電解類(lèi)型電容器。對(duì)這種鋁電解類(lèi)型電容器的需要可通過(guò)使用電平移位器電路R2、R3、R4、Q3來(lái)消除。
[0038]以上所述是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，而不能被理解為對(duì)其進(jìn)行限制。雖然描述了本發(fā)明的幾個(gè)示范實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于理解，許多修改在示范實(shí)施例中是可能的，而沒(méi)有在實(shí)質(zhì)上背離本發(fā)明的新理論和優(yōu)點(diǎn)。相應(yīng)地，所有這類(lèi)修改都預(yù)計(jì)包含在如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在權(quán)利要求中，裝置加功能從句意在涵蓋在此被描述為執(zhí)行所述功能的結(jié)構(gòu)，并且不僅涵蓋結(jié)構(gòu)等效體而且還涵蓋等效結(jié)構(gòu)。因此，要理解，以上所述對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，而不是被理解為將其局限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，并且對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的修改以及其他實(shí)施例預(yù)計(jì)包含在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。本發(fā)明由以下權(quán)利要求來(lái)限定，其中權(quán)利要求的等效體將包含在其中。
【權(quán)利要求】
1.一種光電傳感器電路，包括: 繼電器線圈，配置成控制具有線路周期的負(fù)半周和正半周的交流(AC)電源向負(fù)載的施加； 脈寬調(diào)制器電路，配置成生成具有響應(yīng)跨所述繼電器線圈的平均電壓而改變的脈沖寬度的脈寬調(diào)制信號(hào)，所述脈寬調(diào)制器電路包括比較器； 耦合到所述繼電器線圈的驅(qū)動(dòng)晶體管，響應(yīng)所述脈寬調(diào)制信號(hào)而控制跨所述繼電器線圈的所述平均電壓； 光電控制電路，配置成響應(yīng)所檢測(cè)光級(jí)而控制所述脈寬調(diào)制信號(hào)向所述驅(qū)動(dòng)晶體管的施加；以及 電源電路，耦合到所述電源，配置成向所述脈寬調(diào)制器電路的所述比較器提供經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)，其中所述電源電路包括耦合在所述繼電器線圈與所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)之間的所述驅(qū)動(dòng)晶體管以及耦合在所述驅(qū)動(dòng)晶體管的基板與所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)之間的第二晶體管，并且其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管在所述驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通時(shí)將流經(jīng)所述繼電器線圈的電流傳導(dǎo)至所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)，而所述第二晶體管在所述驅(qū)動(dòng)晶體管關(guān)斷時(shí)將不經(jīng)過(guò)所述繼電器線圈的電流傳導(dǎo)至所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的光電傳感器，其中，所述電源電路包括耦合到所述AC電源的整流器。
3.如權(quán)利要求2所述的光電傳感器電路，其中，所述整流器包括全波整流器。
4.如權(quán)利要求2所述的光電傳感器，其中，所述第二晶體管的集電極耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的基極，所述第二晶體管的發(fā)射極耦合到所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)，以及所述比較器的輸出耦合到所述第二晶體管的基極，并且其中所述電源電路還包括耦合在所述第二晶體管的基極與所述整流器之間的電阻器。
5.如權(quán)利要求4所述的光電傳感器，其中，所述電阻器包括第一電阻器和第二電阻器，并且所述第一電阻器耦合在所述整流器與所述驅(qū)動(dòng)晶體管的基極之間，以及所述第二電阻器耦合在所述驅(qū)動(dòng)晶體管的基極與所述第二晶體管的基極之間。
6.如權(quán)利要求5所述的光電傳感器電路，其中，所述電源電路還包括耦合在所述比較器的輸出與所述第二晶體管的基極之間的第三電阻器。
7.如權(quán)利要求2所述的光電傳感器，其中，所述脈寬調(diào)制器電路配置成控制所述脈寬調(diào)制信號(hào)的頻率，并且其中所述脈寬調(diào)制信號(hào)的頻率至少為大約500赫茲(Hz)。
8.如權(quán)利要求7所述的光電傳感器電路，其中，所述光電傳感器電路包括其中包含所述繼電器線圈的繼電器，并且其中所述繼電器包括常開(kāi)繼電器。
9.如權(quán)利要求7所述的光電傳感器電路，其中，所述光電傳感器電路包括街道照明光電控制裝置，并且所述負(fù)載包括街道照明，以及所述繼電器線圈配置成響應(yīng)由所述光電晶體管檢測(cè)到小于最小光級(jí)而啟動(dòng)以接通街道照明。
10.如權(quán)利要求2所述的光電傳感器，其中，所述光電控制電路包括: 光電晶體管，具有耦合到所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)的第一端子以及響應(yīng)由所述光電晶體管所檢測(cè)的光級(jí)而輸出電流的第二端子；以及 微控制器，配置成測(cè)量所述所檢測(cè)光級(jí)，并且響應(yīng)所述所檢測(cè)光級(jí)滿足所選條件而關(guān)斷所述驅(qū)動(dòng)晶體管，其中所述電源電路配置成向所述微控制器提供所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的光電傳感器，其中，所述微控制器配置成將所述比較器的輸出與所述第二晶體管的基極斷開(kāi)，以關(guān)斷所述驅(qū)動(dòng)晶體管。
12.如權(quán)利要求10所述的光電傳感器，其中，所述光電控制電路還包括: 耦合在所述微控制器與所述光電晶體管的第二端子之間的電阻器以及耦合在所述光電晶體管的第二端子與所述經(jīng)調(diào)節(jié)功率信號(hào)的低電壓參考之間的電荷電容器，其中流經(jīng)所述光電晶體管的電流對(duì)所述電荷電容器進(jìn)行充電；以及 其中所述微控制器配置成周期地對(duì)所述電荷電容器進(jìn)行放電，并且在所述電荷電容器放電之后的所選時(shí)間測(cè)量跨所述電荷電容器的電壓，以測(cè)量所述所檢測(cè)光級(jí)。
13.如權(quán)利要求10所述的光電傳感器電路，其中，所述微控制器配置成在確定所述所檢測(cè)光級(jí)滿足所述所選條件之后的所選延遲時(shí)間關(guān)斷所述驅(qū)動(dòng)晶體管。
14.如權(quán)利要求10所述的光電傳感器電路，其中，所述比較器和所述微控制器包含在單個(gè)微控制器 芯片中。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104054397SQ201280067620
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】R.C.弗拉赫蒂 申請(qǐng)人:泰科電子有限公司