用于调光器电路的过零检测电路制造技术

用于控制到负载的交流(AC)电力的后沿相位控制调光器电路的过零检测电路，其中电路包括：开关电路，其用于通过在导通状态下向负载传导电力而在关断状态下不向负载传导电力来控制向负载传递AC电力；开关控制电路，其用于在AC的每个周期控制开关电路的切断和接通；以及整流器，其用于在非导通时段中整流AC电力，以产生要提供给调光器电路的整流调光器电压，其中过零检测电路包括：电流阱电路；其中电流阱电路在低瞬时AC电压下具有低阻抗；以及比较器电路，其被配置为检测整流调光器电压的第一阈值的过零。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于后沿相位控制调光器电路的过零检测电路。具体地，但非唯一地，本专利技术涉及一种用于控制电容性负载的后沿相位控制调光器电路的过零检测电路，电容性负载例如是用于LED灯的驱动器。
技术介绍
调光器电路通常用于控制到诸如光源的负载的电力，特别是交流(AC)电源电力(mainspower)。在一种现有方法中，可以使用相位控制调光来调光光源，由此通过改变在AC的周期期间连接负载到电源电力的开关导通的时间量(即，改变占空时间)来控制提供给负载的电力。具体地，在交流的每半个周期期间将到负载的AC电力切换为导通(ON)和关断(OFF)，并且根据相对于每半个周期的关断时间的导通时间量来提供负载的调光量。相位控制调光器电路通常操作为后沿或前沿调光器电路，并且这两个电路适合于不同的应用。在前沿电路中，在每半个周期开始时切断电力。在后沿电路中，在每半个周期后部(例如，朝向每半个周期的结束)切断电力。前沿调光器电路通常更好地适于控制到感应负载的电力，诸如小风扇电动机和铁芯低压照明变压器。另一方面，后沿调光器电路通常更好地适于控制到电容性负载的电力，电容性负载诸如用于发光二极管(LED)灯的驱动器。然而，相位控制调光器电路可以在接通和切断到负载的电力时产生导致电磁干扰(EMI)发射的线路传导谐波，特别地，例如，在接通和切断到诸如紧凑型荧光照明(CFL)和LED灯驱动器的复杂负载的电力时。更具体地，这些调光器电路包括开关电路和开关控制电路，该开关控制电路用于通过在导通状态(导通时段)下向负载传导电力而在关断状态(非导通时段)下不向负载传导电力来控制向负载传递AC电力。在AC的每半个周期的关断状态期间，电力可用于调光器电路操作。在一些示例性的现有技术调光器电路中，开关控制电路包括过零检测电路，其被配置为检测AC的过零点，以在理想调光器电路中限定导通时段和非导通时段。然而，实际上，许多示例性现有调光器电路(例如，2线后沿相位控制调光器电路)显示半周期导通时段开始在真的过零之前十分之几毫秒；因此，阶梯电压被施加到负载，这可以引起电流脉冲和EMI发射，特别是对于诸如LED或CFL灯驱动器的电容性电子负载类型。首先由整流器对在非导通时段中提供给调光器电路的AC(线)电力进行整流。整流的调光器电压(例如经由全波整流器整流)是通常具有等于线频率的两倍的重复率的脉冲形式。然而，整流产生寄生电容，并且需要相对高的过零电压以减轻寄生电容的过滤效应。因此，对于一些电容性输入和低功率因数负载类型，非零的过零电压阈值的效应可以导致导通时段开始的显著进步，特别是当示例性调光器电路在更高的工作导通角工作时。在这些情况中，这些负载类型的结果可以是在最大调光器设定下可实现的亮度的明显减小，和/或非导通时段的不对称的开始，这可能导致由负载驱动的LED灯的闪烁的非期望的效果。这两种效果都是由于：在由负载类型拓扑造成的一些情况下，与由提前的过零引起的对应线路电压相比，调光器电压的减小的幅度。如上所述，不准确的过零检测的主要原因之一可归因于与整流的调光器电压相关联的分量寄生电容的影响。这种电容用于部分地平滑整流的调光器电压并且引起过零的一些滞后相移，其中电压最小值不达到零。因此，为了最小化这些过滤效应，示例性现有技术的后沿相位控制调光器电路需要较低(耗散)阻抗。然而，该较低的阻抗导致较高的调光器损耗，进而不是令人满意的最小化有害过滤效应的解决方案。
技术实现思路
相应地，在本专利技术的一个方面，提供了一种用于控制到负载的交流(AC)电力的后沿相位控制调光器电路的过零检测电路，其中后沿相位控制调光器电路包括：开关电路，其用于通过在导通状态下向负载传导电力而在关断状态下不向负载传导电力来控制向负载传递AC电力，其中导通状态是导通时段，并且关断状态是非导通时段；开关控制电路，其用于在AC的每个周期控制开关电路的切断和接通，以控制开关电路的导通和关断状态的切换；以及整流器，其用于在非导通时段中对AC电力进行整流，以产生要提供给调光器电路的整流的调光器电压，其中过零检测电路包括：电流阱电路(currentsinkcircuit)，电流阱电路包括被连接到限流晶体管的集电极的串联电阻器和被连接到限流晶体管的发射极的发射极电阻器，其中电流阱电路在低瞬时AC电压下具有低阻抗，以减少与整流器相关联的寄生电容的过滤效应；以及比较器电路，其被配置为检测串联电阻器和发射极电阻器上的整流的调光器电压的第一阈值的过零点，其中比较器电路还被配置为当整流的调光器电压低于第一阈值时启动开关电路以操作并开始导通时段之一。过零检测电路经由电流阱电路在低瞬时AC(线)电压处提供低阻抗。本领域技术人员将理解，低瞬时AC(线)电压是接近例如240V的AC(线)电压的0V的电压。例如，低瞬时AC电压约为0至10V。还应当理解，低阻抗指示约10KΩ至50KΩ的阻抗值，而高阻抗指示几百KΩ及以上。低阻抗降低过滤效果，并且使得整流的调光器电压降到接近零伏电平，以更精确地控制导通角开始。此外，应当理解，从DC电压角度(例如，整流的调光器电压)，电流阱电路的特征可以为具有与施加的电压成比例的阻抗；因此在接近第一阈值的幅度的整流的调光器电压处的阻抗最低。本领域技术人员还将理解，理想的后沿相位控制调光器理论上在AC(线)电压过零点处开始半周期导通。此外，将理解，电流阱电路(或取决于电路的动作的电流源电路)是用于与诸如240V的高电压AC电压一起使用的高电压电流阱电路。优选地，比较器电路还包括参考阈值滞后电路，以建立大于第一阈值的第二阈值。在该实施例中，比较器电路还被配置为当整流的调光器电压高于第二阈值时，启动开关电路以开始非导通时段之一。也就是说，为了抗噪声目的，本实施例的比较器电路包括滞后，以将过零检测阈值提高到第二阈值，并产生适合于短路切断功能的较高阈值。在实施例中，比较器电路的滞后实现双电平过零检测，以实现固有的短路切断功能。也就是说，过零检测电路的比较器电路被配置为当整流的调光器电压低于第一阈值时启动开关电路以开始导通时段之一，并且当整流的调光器电压高于第二阈值时启动开关电路以提前终止导通时段之一，以为后沿相位控制调光器电路提供短路保护。该实施例的细节通过参考名为《具有短路保护的相位控制调光器电路》(aphasecontroldimmercircuitwithshort-circuitprotection)的共同待审的澳大利亚临时申请而并入本文。在实施例中，调光器电路是2线后沿相位控制调光器电路，并且电流阱电路是高压恒定电流阱。使用电流阱电路主要是减轻归因于由寄生电容和高阻抗电阻分压导致的不利过滤效应的整流的调光器电压波形失真效应。过零检测第一(低)阈值对应于在电流阱晶体管的饱和之后的整流的调光器电压电平，其中串联电阻器(例如电流感测电阻器)上的电压低于指示第一阈值的比较器关断状态参考电压。在实施例中，电流阱电路还包括被连接到限流晶体管的基极的控制晶体管。当比较器电路检测到整流的调光器电压低于第一阈值时，限流晶体管达到饱和模式。比较器电路然后增加对限流晶体管的驱动以禁用电流限制操作，(并且当整流的调光器电压低于第二阈值时)然后保持电流阱电路的电阻阻抗。在实施例中，比较器电路包括用以实现确定整流的调光器电压是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过零检测电路，用于控制到负载的交流(AC)电力的后沿相位控制调光器电路，其中所述后沿相位控制调光器电路包括：开关电路，其用于通过在导通状态下向所述负载传导电力而在关断状态下不向所述负载传导电力来控制向所述负载传递AC电力，其中所述导通状态是导通时段，并且所述关断状态是非导通时段；开关控制电路，其用于在所述AC的每个周期控制所述开关电路的切断和接通，以控制所述开关电路的所述导通和关断状态的切换；以及整流器，其用于整流在所述非导通时段中的所述AC电力，以产生要提供给所述调光器电路的整流的调光器电压，其中所述过零检测电路包括：电流阱电路，其包括被连接到限流晶体管的集电极的串联电阻器和被连接到所述限流晶体管的发射极的发射极电阻器，其中所述电流阱电路在低瞬时AC电压下具有低阻抗，以减少与所述整流器相关联的寄生电容的过滤效应；以及比较器电路，其被配置为检测所述串联电阻器和所述发射极电阻器上的所述整流的调光器电压的第一阈值的过零，其中所述比较器电路进一步被配置为当所述整流的调光器电压低于所述第一阈值时启动所述开关电路以操作并开始所述导通时段中的一个导通时段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.22 AU 20149019261.一种过零检测电路，用于控制到负载的交流(AC)电力的后沿相位控制调光器电路，其中所述后沿相位控制调光器电路包括：开关电路，其用于通过在导通状态下向所述负载传导电力而在关断状态下不向所述负载传导电力来控制向所述负载传递AC电力，其中所述导通状态是导通时段，并且所述关断状态是非导通时段；开关控制电路，其用于在所述AC的每个周期控制所述开关电路的切断和接通，以控制所述开关电路的所述导通和关断状态的切换；以及整流器，其用于整流在所述非导通时段中的所述AC电力，以产生要提供给所述调光器电路的整流的调光器电压，其中所述过零检测电路包括：电流阱电路，其包括被连接到限流晶体管的集电极的串联电阻器和被连接到所述限流晶体管的发射极的发射极电阻器，其中所述电流阱电路在低瞬时AC电压下具有低阻抗，以减少与所述整流器相关联的寄生电容的过滤效应；以及比较器电路，其被配置为检测所述串联电阻器和所述发射极电阻器上的所述整流的调光器电压的第一阈值的过零，其中所述比较器电路进一步被配置为当所述整流的调光器电压低于所述第一阈值时启动所述开关电路以操作并开始所述导通时段中的一个导通时段。2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其中所述电流阱电路进一步包括被连接到所述限流晶体管的基极的控制晶体管。3.根据权利要求2所述的过零检测电路，其中当所述比较器电路检测到所述整流的调光器电压低于所述第一阈值时，所述限流晶体管达到饱和模式。4.根据权利要求3所述的过零检测电路，其中所述比较器电路增加对所述限流晶体管的驱动以禁用限流操作，然后保持所述电流阱电路的电阻阻抗。5.根据权利要求4所述的过零检测电路，其中所述比较器电路包括晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·范德赞，
申请(专利权)人：杰拉德照明控股私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU