兩線反激調(diào)光器及其操作方法
【專利摘要】一種向無中性兩線電子控制開關提供功率的低壓電源裝置（900A），其包括具有電子耦合于整流器橋（906）和第一反激轉(zhuǎn)換器（991）的第一DC總線（910+，910-）的第一電源（901）。整流器橋從AC源接收AC信號并在第一DC總線處提供第一DC電壓，第一反激轉(zhuǎn)換器接收DC電壓并輸出第一低壓信號（Vout）。第二電源（905）具有電子耦合于可控整流器橋（966）和第二反激轉(zhuǎn)換器（971）的第二DC總線（909+，909-）?？煽卣髌鳂驈腁C源接收AC信號并在第二DC總線處提供第二DC電壓。第二反激轉(zhuǎn)換器接收第二DC電壓并輸出第二低壓信號（Vout）。
【專利說明】兩線反激調(diào)光器及其操作方法
[0001]本系統(tǒng)涉及兩線數(shù)字調(diào)光器裝置，并且更特別地涉及適用于在沒有中性線的電路中操作的數(shù)字調(diào)光器，及其操作方法。
[0002]典型地，諸如開關和/或調(diào)光器(為清晰起見，本文以下將通常將二者稱為調(diào)光器，除非上下文另外指示)的電子控制開關(ECS)要求低壓電源供應低壓功率以操作其內(nèi)部低壓電路，諸如控制器、無線收發(fā)器、傳感器等。利用可用的線路((L)或黑色)和中性((N)或白色)連接，容易使用“離線”電源(PS)集成電路(IC)來生成低壓功率，該“離線”電源(PS)集成電路(IC)以低成本在商業(yè)上可用并可集成于調(diào)光器中。然而，這些“離線”PS IC要求電連接至線路(L)和中性(N)導體(線)二者以對它們的內(nèi)部電路供電。因此，使用這些“離線”PS IC的調(diào)光器典型地稱為三線調(diào)光器，因為它們要求連接至線路(L)、中性(N)和切換熱(switched hot)(紅色(R)或切換線路)導體。然而，用于墻壁開關的許多接線盒(JB)被設計用于單刀單擲開關，并且因此包括僅具有可用的線路(L)和切換熱(R)導體的開關環(huán)路。這些JB通常已知為兩線JB并且不具有中性(N)導體。因此，要求連接至每個線路(L)、中性(N)和切換熱(R)導體的三線調(diào)光器可能與這些JB不兼容，除非這些JB利用中性(N)導體改型。不幸地，這要求中性(N)導體接線到兩線JB中，這可能是昂貴的。
[0003]盡管三線調(diào)光器可操作在某些電壓和負載條件下而無需中性(N)連接(例如，如安裝于兩線JB中)，如用于AC(TRIAC)型調(diào)光器的大多數(shù)機械單刀開關或三極管的情形那樣，但是難以在所有操作電壓和/或負載條件下(例如，在導通和關斷狀態(tài)期間)生成穩(wěn)定的低壓功率以合適地操作而無需中性(N)連接。進一步地，當在沒有中性(N)連接的情況下操作三線調(diào)光器時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)操作高度依賴于負載類型。例如，當三線調(diào)光器僅耦合于負載(L)和切換熱(R)導體時，三線調(diào)光器可合適地操作以驅(qū)動電阻式負載(例如，白熾燈)，然而當驅(qū)動電感式負載(例如，緊湊型熒光燈(CFL)或馬達(例如，吊扇馬達))時其可能不會合適地操作。盡管生成用于兩線調(diào)光器的內(nèi)部電路的低壓功率的方法在美國專利號7，728，564B2，7，564，227和7，423，413中公開，其每一個的全部內(nèi)容通過引用并入本文，但這些兩線調(diào)光器不提供絕緣，其從干擾和/或安全角度上可能是期望的。
[0004]依照本系統(tǒng)的一方面，公開了一種系統(tǒng)、方法、設備、計算機程序、用戶接口和/或裝置(為清晰起見，其每一個在下文通常將被稱為系統(tǒng)，除非上下文另外指示)，其提供了電子控制開關(ECS)裝置，該裝置被適配成耦合于交流(AC)源和負載以便控制從AC源傳送至負載的功率量，ECS具有導通和關斷狀態(tài)，并且包括:第一電源，其具有電子耦合于整流器橋和第一反激轉(zhuǎn)換器的第一直流(DC)總線，整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第一 DC總線處提供第一 DC電壓，第一反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收DC電壓并輸出第一低壓信號；第二電源，其具有電子耦合于可控整流器橋和第二反激轉(zhuǎn)換器的第二直流(DC)總線，可控整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第二DC總線處提供第二DC電壓，第二反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收第二 DC電壓并輸出第二低壓信號；和/或控制部，其被配置成在ECS處于關斷狀態(tài)時控制第一反激轉(zhuǎn)換器輸出第一低壓信號，并被進一步配置成在ECS處于導通狀態(tài)時控制第二反激轉(zhuǎn)換器輸出第二低壓信號。
[0005]開關裝置可為“無中性”開關(例如，不具有到中性(N)的連接)并僅可耦合于兩個外部導體，所述兩個外部導體包含線路(L)導體和切換線路(R)導體。還可預見，當ECS處于關斷狀態(tài)時，基本上沒有AC功率被傳送至負載，并且當ECS處于導通狀態(tài)時，第二電源由控制器控制以控制從AC源傳送至負載的功率量。進一步地，可控整流器橋可包括串聯(lián)連接的第一二極管和第一金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)以及串聯(lián)連接的第二二極管和第二 M0SFET。還可預見，當ECS處于導通狀態(tài)時，控制器被配置成控制可控整流器橋的第一和第二MOSFET中的一個或多個以傳導。此外，控制器可選擇性地控制可控整流器橋的第一和第二 MOSFET中的一個或多個以傳導，以便控制從AC源傳送至負載的功率量。還可預見，ECS可被配置成使用第一或第二低壓信號以用于內(nèi)部操作功率。ECS可進一步包括無線接收器，其在ECS處于關斷狀態(tài)時使用第一低壓信號操作并在ECS處于導通狀態(tài)時使用第二低壓信號操作。無線接收器可接收控制指令(例如，導通或關斷命令、時間輸入等)并可提供該信息至控制器，其因此可配置第一和/或第二電源。
[0006]依照本系統(tǒng)的又一方面，公開了一種用于向電子控制開關(ECS)提供功率的低壓電源裝置，ECS被配置成耦合于交流(AC)源和負載以便控制從AC源傳送至負載的功率量，ECS具有導通和關斷狀態(tài)，所述低壓電源可包括:第一電源，其具有電子耦合于整流器橋和第一反激轉(zhuǎn)換器的第一直流(DC)總線，整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第一 DC總線處提供第一 DC電壓,第一反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收DC電壓并輸出第一低壓信號；第二電源，其具有電子耦合于可控整流器橋和第二反激轉(zhuǎn)換器的第二直流(DC)總線，可控整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第二 DC總線處提供第二 DC電壓，第二反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收第二 DC電壓并輸出第二低壓信號；以及控制部，其被配置成在ECS處于關斷狀態(tài)時控制第一反激轉(zhuǎn)換器輸出第一低壓信號，并被進一步配置成在ECS處于導通狀態(tài)時控制第二反激轉(zhuǎn)換器輸出第二低壓信號。
[0007]依照本系統(tǒng)進一步的一方面，公開了一種電子控制開關(ECS)裝置，其被適配成耦合于交流(AC)源和負載以便控制從AC源傳送至負載的功率量，ECS具有導通和關斷狀態(tài)，并可包括:電源，其具有電子耦合于整流器橋和反激轉(zhuǎn)換器的第一直流(DC)總線，整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第一 DC總線處提供DC電壓，反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收DC電壓并輸出第一低壓信號，整流器橋具有第一和第二 AC端子以及第一和第二 DC端子，第一 AC端子耦合于AC源的線路(L)輸出并且第二 AC端子耦合于負載；以及可控雙向半導體開關(CBSS)，其耦合在整流器橋的AC端子之間并具有控制門，當ECS處于導通狀態(tài)時，所述控制門在被觸發(fā)時配置CBSS傳導以便針對AC源的對應半周期將受控量的功率從AC源傳送到負載。CBSS可包括用于交流的三極管(TRIAC)。進一步地，ECS可包括控制器，其耦合于CBSS的控制門并且在ECS處于導通狀態(tài)時觸發(fā)CBSS傳導。此外，當CBSS基本上非傳導時，電源可輸出低壓信號。進一步地，CBSS可包括內(nèi)部電阻，例如在基本上不傳導時約1，000千歐。然而，還可預見電阻的其它電阻值和/或范圍。
[0008]進一步詳細地并且參考附圖以示例的方式解釋本發(fā)明，其中:
圖1示出了依照本系統(tǒng)的實施例的包括絕緣反激供應的電子控制開關(ECS)的電路的一部分；
圖2A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的電路的一部分；
圖2B示出了依照本系統(tǒng)的實施例的處于關斷狀態(tài)的圖2A的ECS的等價電路圖示；
圖2C示出了依照本系統(tǒng)的實施例的處于導通狀態(tài)的圖2A的ECS的等價電路圖示； 圖3示出了依照本系統(tǒng)的實施例的反激開關的電壓特性；
圖4為依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的示意性圖示；
圖5A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的圖2A的ECS的測試結果；
圖5B示出了依照本系統(tǒng)的實施例的圖2A的ECS的測試結果；
圖5C示出了依照本系統(tǒng)的實施例的圖2A的ECS的測試結果；
圖6A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的電路的一部分；
圖6B為圖6A中所示的電路的升壓轉(zhuǎn)換器的示意圖；
圖7A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的切相模擬的模擬結果的曲線圖；
圖7B示出了依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的切相模擬的模擬結果的曲線圖；
圖8A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的電壓和電流波形的曲線圖；
圖8B示出了依照本系統(tǒng)的實施例的用于在升壓和不升壓的情況下驅(qū)動800W負載的ECS的實施例的電壓和電流波形的曲線圖；
圖9A為依照本系統(tǒng)的實施例的絕緣ECS的部分的示意圖；
圖9B為依照本系統(tǒng)的實施例的非絕緣ECS的部分的示意圖；
圖1OA示出了說明依照本系統(tǒng)的實施例的非絕緣反激轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形的曲線圖；
圖1OB示出了說明依照本系統(tǒng)的實施例的非絕緣反激轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形的曲線圖；
圖1OC示出了說明依照本系統(tǒng)的實施例的圖9A的絕緣反激轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形的曲線圖；
圖1OD示出了說明依照本系統(tǒng)的實施例的圖9A的絕緣反激轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形的曲線圖；
圖1OE示出了說明依照本系統(tǒng)的實施例的非絕緣反激轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形的曲線圖；
圖1OF示出了說明依照本系統(tǒng)的實施例的圖9A的絕緣反激轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形的曲線圖；
圖11示出了依照本系統(tǒng)的實施例的對應于圖9A的關斷轉(zhuǎn)換器的關斷轉(zhuǎn)換器的一部分；
圖12A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的對應于驅(qū)動表8中示出的開關負載的ECS的啟動波形的曲線圖；
圖12B示出了依照本系統(tǒng)的實施例的對應于驅(qū)動表8中示出的開關負載的ECS的曲線圖；
圖13為依照本系統(tǒng)的實施例的對應于圖9A的絕緣供應900A的導通轉(zhuǎn)換器的一部分； 圖14A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的表9中描述的ECS的曲線圖和啟動波形的曲線圖；
圖14B示出了依照本系統(tǒng)的實施例的表9中描述的ECS的曲線圖和啟動波形的曲線圖；
圖15示出了依照本系統(tǒng)的實施例的從關斷轉(zhuǎn)換器到導通轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)變并回到表9中描述的ECS負載組合的曲線圖；以及圖16示出了依照本系統(tǒng)的實施例的系統(tǒng)(例如，對等體、服務器等)的一部分。
[0009]如下是說明性實施例的描述，其在結合如下附圖進行時將展示以上提到的特征和優(yōu)點，以及進一步的特征和優(yōu)點。在如下描述中，出于解釋而非限制的目的，諸如架構、接口、技術、元件屬性等的說明性細節(jié)被提出。然而，本領域普通技術人員將顯而易見，脫離這些細節(jié)的其它實施例仍應理解為在所附權利要求的范圍內(nèi)。此外，為清晰起見，熟知設備、電路、工具、技術和方法的詳細描述被省略，以免混淆本系統(tǒng)的描述。應當明確理解，所包括的附圖是用于說明性目的并且不代表本系統(tǒng)的范圍。在附圖中，不同附圖中的相同參考數(shù)字可指示相同元件。
[0010]為簡化本系統(tǒng)的描述的目的，如本文中所利用的術語“操作性地耦合”、“耦合”及其詞形變化指代一種連接，諸如允許依照本系統(tǒng)的操作的設備和/或其部分之間的電連接和/或機械連接。
[0011]依照本系統(tǒng)的實施例，電子控制開關(ECS)可作為開關(例如，雙刀開關)、調(diào)光器開關和/或負載控制設備起作用以使用兩線“無中性”配置向諸如白熾(電阻式)燈、鎮(zhèn)流器(例如，功率因數(shù)(PF )校正或非PF校正的鎮(zhèn)流器，諸如熒光燈鎮(zhèn)流器)、馬達(例如，風扇或其它電感式負載)等的負載供電。進一步地，本系統(tǒng)的ECS可包括低壓(LV)電源，其可生成用于諸如ECS的控制電路的內(nèi)部LV電路的LV功率。進一步地，可以預見，本系統(tǒng)的實施例可包括獨立電路，其可與兩線無中性反激轉(zhuǎn)換器合并以在ECS處于關斷的操作狀態(tài)時(諸如在燈關閉時)生成LV功率(絕緣或非絕緣的)。進一步地，可以預見，利用本系統(tǒng)的實施例，LV功率可被生成為絕緣直流(例如，3.3或5伏DC，然而也可預見其它值和/或范圍)并可被提供至可能要求用于操作的LV DC功率的ECS的電路。
[0012]圖1示出了依照本系統(tǒng)的實施例的包括絕緣反激供應103的ECS 100的電路的一部分。交流(AC)源102可向可包括二極管Dl至D4的整流器橋106的輸入端子ACl和AC2提供AC電壓。然后整流器橋106可將AC電壓整流為DC電壓并跨端子110+和110-以及跨總線電容器117輸出該DC電壓(Vdc)。更特別地，反激供應103可包括變壓器116、主開關112和輸出環(huán)路173。主開關112 (例如，可控開關，諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)等)可跨端子110+和110-(例如，DC總線)與變壓器116的主線圈131串聯(lián)耦合。主開關112可由控制器151控制進入傳導或(基本上)非傳導狀態(tài)，以使得流過變壓器116的主線圈131的電流I1可被控制。更特別地，電流I1僅可在主開關112傳導時流動。變壓器116可包括輔助側(cè)線圈133，其可在輸出環(huán)路173中與二極管120和電阻器122串聯(lián)耦合。低壓(Vl)可在端子Vl+和Vl-處跨電阻器122輸出。依照本系統(tǒng)的實施例，如果需要，電容器可與電阻器122并聯(lián)耦合?？刂破?51可接收感測信息，其指示反激供應103的信號特性，諸如關于輸入和/或輸出功率水平(例如，分別為Vdc和VI)的信息；并且可因此控制主開關112，以使得Vl可保持在ECS 100的電路可能要求的期望水平下(例如，在本示例中為5V)。
[0013]主開關130可耦合于AC源102的線路(L)輸出并可以可控制地向負載124提供功率?？刂破?51可控制主開關130斷開(例如，不傳導)或閉合(例如，傳導)。例如，如果ECS 100作為具有導通和關斷狀態(tài)的簡單雙刀導通/關斷開關操作，則在處于導通狀態(tài)時，控制器151可控制主開關閉合并從線路(L)經(jīng)由切換熱(R)導體向負載124提供功率。相反，當處于關斷狀態(tài)時，控制器151可控制開關130斷開，并且因此防止功率從線路(L)流到負載124。因此，在這些實施例中，主開關130可包括簡單的繼電器。然而，如果ECS 100作為電子調(diào)光器操作，則主開關130可包括TRIAC，其可由控制器151控制以基本上傳導或基本上不傳導，以便取決于ECS 100的期望操作狀態(tài)(例如，關斷、導通和調(diào)光水平)來向負載124傳輸所期望的功率量。
[0014]控制器151可包括絕緣光耦合器，其可從反激供應103的輸出提供反饋信號，諸如輸出環(huán)路173中的電流的電壓和/或電流特性。
[0015]負載124可包括鎮(zhèn)流器，諸如可由并聯(lián)耦合的電阻器149和電容器147 (例如，以形成RC電路)中的一個或多個提供并可跨切換熱(R)和中性導體(N)和/或?qū)嶋H負載(例如，白熾燈、熒光燈鎮(zhèn)流器等)耦合以用于控制合適的燈。
[0016]在所示實施例中，整流器橋106耦合于源102的線路(L)和中性(N)端子二者并被視為三線配置?，F(xiàn)將參考圖2A示出兩線配置。
[0017]圖2A示出了依照本系統(tǒng)的實施例的ECS 200A的電路的一部分。ECS 200A可類似于ECS 100,并包括整流器橋206，其具有二極管Dl至D4并可在端子ACl和AC2處接收來自AC源202的AC電壓。其后，整流器橋206可將輸入到它的AC電壓整流為DC電壓(Vdc)并在端子210+和210-處輸出DC電壓(Vdc)。然而，不同于ECS 100，主開關231 (例如，TRIAC)跨整流器橋206的端子ACl和AC2耦合。
[0018]絕緣反激供應203可類似于絕緣反激供應103，并跨端子210+和210-接收DC電壓輸入并跨端子Voutl和Vout2輸出將由ECS 200A的內(nèi)部電路使用的絕緣輸出電壓Vout(例如，諸如5伏等的低壓)?？刂破骺煽刂品醇す?03的總體操作，并可接收關于輸出電壓(例如，Vout)和/或電流的信號特性的反饋(FDBK)信息并因此切換反激供應203的主開關以便控制Vout。進一步地，當ECS 200A確定處于導通狀態(tài)時，控制器251可控制主開關231從線路(L)向負載224傳導功率。相反，當ECS確定處于關斷狀態(tài)時，控制器251可控制主開關231基本上不傳導。
[0019]負載224可耦合在切換熱(R)和中性導體之間并與主開關231串聯(lián)耦合。負載224可類似于負載123，并可包括電容器221和電阻器223中的一個或多個，其可依照所期望的電壓和/或電流值和/或范圍來選擇以便跨電阻器223輸出電壓Vout。
[0020]開關231可包括具有控制線路(G)的TRIAC，其在(例如，通過控制器251)被觸發(fā)時配置CBSS傳導以便從AC源202向負載224傳送受控量的功率，以使得所期望的輸出電壓Vout波形可在負載224處獲取。在操作中，一旦被觸發(fā)，TRIAC就將傳導直到在TRIAC內(nèi)流過的電流落至最小保持電流以下，此時TRIAC將斷開(并且基本上不傳導)直到被再次觸發(fā)。
[0021]ECS 200A可具有兩個或更多個操作狀態(tài)，例如導通和關斷狀態(tài)。處于關斷狀態(tài)的ECS 200A的等價電路圖200B如圖2B中所示。類似地，處于導通狀態(tài)的ECS 200A的等價電路圖200C如圖2C中所示。
[0022]參考處于關斷狀態(tài)的圖2B，主開關231斷開并且因此基本上不傳導。基本上AC源的全部AC電壓被提供至整流器橋206。因此，反激供應203可操作以生成低壓功率Vout，其可跨反激供應208的輸出端子Vl+和Vl-可用。因此，操作諸如控制電路等的低壓電路所需要的絕緣低壓功率可由反激供應208提供。
[0023]圖2C示出了圖2A的反激開關200A的一部分，其中TRIAC 230處于閉合位置(例如，傳導)。因此，假設主開關231具有很小的電阻或沒有電阻，則當TRIAC 230閉合(例如，導通或傳導)時，可假設基本上沒有AC電壓落在跨整流橋206，因為端子DCl和DC2處于基本上相同的電勢。然而,如果主開關(例如,TRIAC)具有閾值內(nèi)部電阻(例如，當處于傳導狀態(tài)時)，該閾值內(nèi)部電阻可被用來阻止AC源電壓的一小部分(例如，跨主開關230)并生成足夠的功率以用于操作反激供應203。該閾值內(nèi)部電阻可大于例如1000千歐。然而，可以預見，閾值電阻在該實施例和/或其它實施例中可具有其它值。
[0024]進一步地，如果必要，ECS 200A可包括阻止電路以限制從源202至負載224的功率傳遞。此外，如果期望，控制器可控制TRIAC以在負載224處獲取期望的調(diào)光水平。
[0025]圖3示出了依照本系統(tǒng)的實施例的反激開關200A的電壓特性。更特別地，曲線圖300A說明了作為相位(度)的函數(shù)的AC源202的AC輸出電壓。曲線圖300B說明了在TRIAC處于關斷狀態(tài)(例如基本上不傳導)時主開關231的TRIAC的輸入電壓(例如，開關輸入)。曲線圖300C說明了其中切相開啟的主開關231的TRIAC的輸入電壓。曲線圖300D說明了切相開啟時的負載224的輸入電壓。切相可例如由控制主開關231的導通/關斷狀態(tài)的控制器251來控制。
[0026]圖4為依照本系統(tǒng)的實施例的ECS 400的示意性圖示。ECS 400可類似于圖2C的ECS 200C并僅連接于兩個主導體:線路和切換線路。ECS 400可從可包括線路和中性導體的AC源402接收AC電壓。
[0027]依照本系統(tǒng)的實施例的圖2A的ECS 200A的測試結果如圖5A、5B和5C中所示。在測試期間，依照本系統(tǒng)的實施例的諸如ECS 200A的ECS操作于無中性兩線配置中。因此，ECS 200僅使用兩線配置分別與線路(L)和切換熱導體(R)連接以作為AC輸入和AC輸出。然后ECS被用來驅(qū)動多種負載(例如224)，如下文將描述的那樣。這些負載在備用(例如，關斷)操作期間被設置成給定0.6W的電阻。
[0028]參考曲線圖500A，該曲線圖的測量是在關斷且處于108V的主開關(231 )，以及40W的白熾燈負載的情況下獲取。可見，低壓(LV)供應(例如，反激供應的端子Vl+和Vl-處約5伏的Vout)是穩(wěn)定的?？缰鏖_關的電壓被表不為V開關。
[0029]參考曲線圖500B，其中單個32W的熒光燈鎮(zhèn)流器(例如，處于108V)作為負載，LV供應開始緩慢下沉。因此，鎮(zhèn)流器電容(例如，在負載224中)可被增加以控制LV下沉。
[0030]參考曲線圖500C，其為與以上參考曲線圖500B所述的相同電路，除了已經(jīng)跨鎮(zhèn)流器添加電容，并且現(xiàn)在可見LV供應是穩(wěn)定的。在本示例，470nF電容器與負載的電容器(例如224，其具有200nF內(nèi)部電容)并聯(lián)耦合。因此，可見負載224可能需要最小電容。
[0031 ] 參考曲線圖500D，其為與以上參考曲線圖500C所述的相同電路，其中如上述那樣單個32W的熒光燈作為負載，并具有277V (AC)的開關電壓(V開關)且主開關(231)關斷。如從曲線圖可見，LV供應是穩(wěn)定的。
[0032]曲線圖500E至500G說明了主開關(231)處于導通狀態(tài)(例如，TRIAC處于傳導狀態(tài))的示例。
[0033]參考曲線圖500E，其中具有40W的白熾燈負載，當主開關導通且以最小相位角操作時，LV供應開始向下下沉，因此，相位角可被增加以降低或防止LV供應的下沉。
[0034]參考曲線圖500F，其中具有40W的白熾燈負載，LV供應在47.5°的最小相位角下是穩(wěn)定的。
[0035]參考曲線圖500G，其中1uF電容器被添加至反激供應203的輸入(例如跨圖2A的電容器C2)并且與電容器117并聯(lián)，當主開關(231)導通時，最小相位角被降低至45°以用于5V的穩(wěn)定LV波形。
[0036]關于切相電壓來測試依照本系統(tǒng)的實施例的包括反激供應的ECS的操作。因此，模擬被執(zhí)行以確定通過對應ECS的反激供應傳送250、500和100mW的LV功率所要求的切相。圖7A示出了用于依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的切相模擬的模擬結果的曲線圖700A至700C。類似地，圖7B示出了用于依照本系統(tǒng)的實施例的ECS的切相模擬的模擬結果的曲線圖700D至700F?？梢姡顗那闆r發(fā)生在108V的低線路(L)電壓(例如，由AC源提供)處，其被輸入到反激轉(zhuǎn)換器中。用于白熾燈負載的測試結果在以下表1中說明，其用于1.0ff的低壓(LV)負載。LV負載為由反激供應的輸出供電的負載。更特別地，參考曲線圖700A至700F。曲線圖四進:為跨40W照明負載的負載電壓(例如，在紅色(R)和中性線(N)處測量)的繪圖。曲線圖700B為跨總線電容器(例如參見圖1的117)的電壓(V (總線))的繪圖以及跨反激轉(zhuǎn)換器的輸入的電壓(例如，V (總線入，紅色)的繪圖。曲線圖700C為低壓(LV)負載中的瞬時功率(例如，V (總線)*I (R供應))的繪圖。曲線圖700D為跨40W照明負載的負載電壓(V (紅色，中性)的繪圖。曲線圖700E為跨總線電容器的電壓(V (總線))的繪圖以及跨反激供應的輸入的電壓(V (總線入，紅色)的繪圖。曲線圖700F為低壓(LV)負載中的瞬時功率(V (總線)*I (R供應))的繪圖。
[0037]反激供應操作所要求的最小輸入線路(L)電壓尚未被考慮。然而，對于最小線路(L)輸入電壓操作，切相可能更高。
[0038]復1
【權利要求】
1.一種電子控制開關(ECS)裝置(100，400，90(^，90(?，1100，1300)，其被適配成耦合于交流(AC)源(902)和負載(924)以便控制從AC源傳送至負載的功率量，所述ECS具有導通和關斷狀態(tài)并包括: 第一電源(901，1100)，其具有電子耦合于整流器橋(906)和第一反激轉(zhuǎn)換器(991)的第一直流(DC)總線(910+，910-)，所述整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第一 DC總線處提供第一 DC電壓，所述第一反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收DC電壓并輸出第一低壓信號; 第二電源(905，1300)，其具有電子耦合于可控整流器橋(966，1366)和第二反激轉(zhuǎn)換器(971，1371)的第二直流(DC)總線(909+，909-)，所述可控整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第二 DC總線處提供第二 DC電壓，所述第二反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收第二 DC電壓并輸出第二低壓信號；以及 控制部(1377，U4,1600)，其被配置成在所述ECS處于關斷狀態(tài)時控制所述第一反激轉(zhuǎn)換器輸出第一低壓信號，并且被進一步配置成在所述ECS處于導通狀態(tài)時控制所述第二反激轉(zhuǎn)換器輸出第二低壓信號。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其中所述開關裝置為無中性開關，其僅耦合于兩個外部導體，所述兩個外部導體包括線路(L)導體和切換線路(R)導體。
3.根據(jù)權利要求1的裝置，其中當所述ECS處于關斷狀態(tài)時，基本上沒有AC功率被傳送至負載，并且當所述ECS處于導通狀態(tài)時，所述第二電源由所述控制器控制以控制從AC源傳送至負載的功率量。
4.根據(jù)權利要求1的裝置，其中所述可控整流器橋包括串聯(lián)連接的第一二極管(9D1，13D1)和第一金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET) (963，1363)，以及串聯(lián)連接的第二二極管(9D2，13D2)和第二 MOSFET (965，1365)。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，其中當所述ECS處于導通狀態(tài)時，所述控制器被配置成控制所述可控整流器橋的第一和第二 MOSFET中的一個或多個以傳導。
6.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述控制器選擇性地控制所述可控整流器橋的第一和第二MOSFET中的一個或多個以傳導，以便控制從AC源傳送至第二直流(DC)總線的功率量。
7.根據(jù)權利要求1的裝置，其中所述ECS被配置成使用第一或第二低壓信號以用于內(nèi)部操作功率。
8.根據(jù)權利要求1的裝置，進一步包括無線接收器，其在所述ECS處于關斷狀態(tài)時使用第一低壓信號操作并在所述ECS處于導通狀態(tài)時使用第二低壓信號操作。
9.一種用于向電子控制開關(ECS)提供功率的低壓電源裝置(100，400，900A，900B,1100，1300)，所述ECS被適配成耦合于交流(AC)源(902)和負載(924)以便控制從AC源傳送至負載的功率量，所述ECS具有導通和關斷狀態(tài)，所述低壓電源包括: 第一電源(901，1100)，其具有電子耦合于整流器橋(906)和第一反激轉(zhuǎn)換器(991)的第一直流(DC)總線(910+，910-)，所述整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第一 DC總線處提供第一 DC電壓，所述第一反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收DC電壓并輸出第一低壓信號; 第二電源(905，1300)，其具有電子耦合于可控整流器橋(966，1366)和第二反激轉(zhuǎn)換器(971，1371)的第二直流(DC)總線(909+，909-)，所述可控整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第二 DC總線處提供第二 DC電壓，所述第二反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收第二 DC電壓并輸出第二低壓信號；以及 控制器(1377，U4,1600)，其被配置成在所述ECS處于關斷狀態(tài)時控制所述第一反激轉(zhuǎn)換器輸出第一低壓信號，并且被進一步配置成在所述ECS處于導通狀態(tài)時控制所述第二反激轉(zhuǎn)換器輸出第二低壓信號。
10.根據(jù)權利要求9的裝置，其中所述ECS為“無中性”開關，其僅耦合于兩個外部導體，所述兩個外部導體包括線路(L)導體和切換線路(R)導體。
11.根據(jù)權利要求9的裝置，其中當所述ECS處于關斷狀態(tài)時，基本上沒有AC功率被傳送至負載，并且當所述ECS處于導通狀態(tài)時，所述第二電源由所述控制器控制以控制從AC源傳送至第二直流(DC)總線的功率量。
12.根據(jù)權利要求9的裝置，其中所述可控整流器橋包括串聯(lián)連接的第一二極管(9D1，13D1)和第一金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET) (963，1363)，以及串聯(lián)連接的第二二極管(9D2，13D2)和第二 MOSFET (965，1365)。
13.根據(jù)權利要求12的裝置，其中當所述ECS處于導通狀態(tài)時，所述控制器被配置成控制所述可控整流器橋的第一和第二 MOSFET中的一個或多個以傳導。
14.根據(jù)權利要求12的裝置，其中所述控制器選擇性地控制所述可控整流器橋的第一和第二 MOSFET中的一個或多個以傳導，以便控制從AC源傳送至第二直流(DC)總線的功率量。
15.根據(jù)權利要求9的裝置，其中所述ECS被配置成使用第一或第二低壓信號以用于內(nèi)部操作功率。
16.根據(jù)權利要求9的裝置，進一步包括無線接收器，其耦合于所述第一和第二電源，并且在所述ECS處于關斷狀態(tài)時使用第一低壓信號操作并在所述ECS處于導通狀態(tài)時使用第二低壓信號操作。
17.一種電子控制開關(ECS)裝置(600)，其被適配成耦合于交流(AC)源(602)和負載(624)以便控制從AC源傳送至負載的功率量，所述ECS具有導通和關斷狀態(tài)并包括: 電源，其具有電子耦合于整流器橋和反激轉(zhuǎn)換器(645)的第一直流(DC)總線，所述整流器橋被配置成從AC源接收AC信號并在第一 DC總線處提供DC電壓，所述反激轉(zhuǎn)換器被配置成接收DC電壓并輸出第一低壓信號(Vout)，所述整流器橋具有第一和第二AC端子(分別為ACl和AC2)以及第一和第二 DC端子(610+, 610-),所述第一 AC端子稱合于AC源的線路(L)輸出并且所述第二 AC端子耦合于負載；以及 可控雙向半導體開關(CBSS)(631)，其耦合在所述整流器橋的AC端子之間并具有控制門(G)，當所述ECS處于導通狀態(tài)時，所述控制門在被觸發(fā)時配置CBSS傳導以便針對AC源的對應半周期將受控量的功率從AC源傳遞至負載。
18.根據(jù)權利要求17的裝置，進一步包括控制器(1600)，其耦合于所述CBSS的控制門并且在所述ECS處于導通狀態(tài)時觸發(fā)所述CBSS傳導。
19.根據(jù)權利要求18的裝置，其中所述電源在所述CBSS基本上非傳導時輸出低壓信號。
20.根據(jù)權利要求18的裝置，其中所述CBSS在基本上不傳導時包括100千歐的最小電阻。
【文檔編號】H05B39/08GK104205598SQ201380015423
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權日:2012年3月20日
【發(fā)明者】D.S.舍特 申請人:皇家飛利浦有限公司