调光电路中的电流过零检测器制造技术

一种用于控制将具有电流分量的电源传输到具有电感分量的负载的方法和电路，该方法包括通过开关选择性地将电源切换到负载，其中在导通状态时促使开关在饱和状态开始时工作以致当通过负载的电流大小基本上为零时开关自转换到它的断开状态。该方法和电路可以使用于许多用于检测电流过零的应用中以及可以被应用于如调光电路那样的电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及调光电路，并且尤其涉及控制调控电感负栽的调光电 路的切换。优先权本申请要求名称为"调光电路中的电流过零检测器"，并且于2005年12月12日提交的澳大利亚临时专利申请号2005906950的优 先权。在此引用该临时申请的全部内容作为参考。
技术介绍
调光电路被用来控制从如干线那样的电源供给像电灯或电动机那 样的负栽的功率。这种电路通常使用被称作相位控制调光的技术。这 允许通过改变将负载连接到电源的开关在给定的周期内导通时间长短 来控制供给负载的功率。例如，如果由电源供给的电压能够由正弦波表示，那么若连接负载与电源的开关一直是接通，会给负载提供最大的功率。这样，电源的总能量被传输到负栽。如果在每个周期(正负两部分)的一部分断开开关，那么成比例数量的正弦波会有效地与负载隔绝，从而减少供给负载的平均能量。例如，如果开关每个周期都接通和断开半程，那 么只有一半的功率会被传输给负栽。因为这些类型的电路通常与电阻负载而非电感负载 一起使用，由于电阻负栽对反复地接通和断开电源 的影响具有固有的惰性，所以反复地接通和断开电源的影响将是不易 觉察的。整体效果，例如就电灯来说，将是产生控制电灯亮度的平滑 调光作用。本领域技术人员能很好地理解该技术。在用于控制电感负载的前沿调光器拓朴结构中，在将开关恢复到 断开状态之前，为了避免能够给调光电路及负载的电子元件造成破坏 的过高的电感电压峰值水平，允许主要的半周期负载电流下降到近于 零的水平通常是必要的。当存在任何可感知水平的电流时，断开开关 会引起出现在负载上的电压的突然上升。正如由众所周知的关系式所 描述V=L*dI/dt 其中V是出现在电感负载上的电压； L是负栽的电感的大小；以及 dl/dt是在时间t内通过负载的电流I的变化率 这些本领域技术人员可以理解。可以看出，通过负栽的电流I的变化率越大，则产生的电压峰值 越大。因而得出在断开开关时的电流越大，电流的变化率就越大以及 因此所感生的电压峰值也越大，其中断开开关会促使电流在非常短的 时间间隔内下降到零。因此，在电流的大小几乎为零的时候断开开关 是所希望的。通常使用几种技术来实现该效果。第一种是与精密运算放大器布置一起使用串联电流感应电阻器来 确定负载电流何时下降到足够低的水平，以致能够在所引起的电压峰 值水平最小时断开开关。但是，由于电流感应电阻器增加了调光器的 总电阻，这会导致调光器消耗更多的功率。因此，这种方法有一些缺 点。在第二种技术中，利用MOSFET导通状态的电阻。在许多调光 电路布置中，开关是由MOSFET器件(金属氧化物半导体场效应晶 体管)构成的。该MOSFET处于导通状态时具有内电阻。通过与上 述相似的方式，能够使用精密运算放大器布置来确定MOSFET导通 状态的导通电压极性反转的时间点。但是，这种方法有对于越小的负 载过零检测的定时精确度会减少的缺点。第三种方法是使用不管怎样都有非零电流的MOSFET关断。对于只是轻微感应的负载(例如，典型的基于铁芯的LV照明设备)， 在对应于干线电压过零的时间点上断开MOSFET是有可能的。然 后，变压器漏电感中所储藏的能量能够允许被传输到与调光器引出端 并联的适当大小的电容器上。衰变振荡调光器电压波形将产生，其 中，初始储藏能量经过许多振荡周期在包括变压器损耗元件及二级电 灯负栽的串联电阻中被耗散。由于即时干线电压在过零区域附近相对 低，因而能够容许中等的峰值振荡电压。当然，这种方法只是对只有 小的电感分量的负载有用，而不能被使用于更大的或纯电感负载。因此，提供在控制电感负载或具有电感分量的负栽时用于减少电 压峰值出现的可选方法和电路是本专利技术的目标。
技术实现思路
根据本专利技术的第 一方面，提供了将具有电流分量的电源传输到具 有电感分量的负载的控制方法，该方法包括通过开关选择性地将电源 切换到负载，其中在导通状态时促使开关在饱和状态开始时工作以致 当通过负栽的电流大小基本上为零时开关自转换到它的断开状态。在一种形式中，开关是MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶 体管)。在一种形式中，通过控制施加于开关的偏压，促使MOSFET在 饱和状态开始时工作。在一种形式中，偏压通过将MOSFET上的电压与参考电辱比 较，当MOSFET上的电压下降到参考电压之下时调整偏压达到促使 MOSFET在饱和状态开始时工作的水平来控制。在一种形式中， 一旦MOSFET自转换为非导通状态之后将偏压 调整到零。在一种形式中，参考电压的值成指数增加到最大的参考电压。 根据本专利技术的第二方面，提供了用于控制将具有电流分量的电源 传输到具有电感分量的负载的电路，该电路包含开关和用于在导通状态下在饱和状态开始时促使开关工作的开关控制装置，以致当负栽电流的大小基本上为零时开关转换到其断开状态。在一种形式中，开关是MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶 体管)。在一种形式中，开关控制装置是用于将MOSFET上的电压与参 考电压比较的比较器，以控制MOSFET的偏压。在一种形式中，比较器是晶体管，该晶体管具有施加于晶体管的 第一引出端的MOSFET上的电压，以及施加于晶体管基极引出端的 参考电压。在一种形式中，晶体管是npn双极晶体管并且电压被施加于 npn双极晶体管的发射极引出端。在一种形式中，参考电压由电容器产生，该电容器充电到最大值 以提供参考电压反指数增大至最大值。根据本专利技术的第三方面，提供了用于控制将具有电流分量的电源 传输到具有电感分量的负载的调光电路，其中调光电路包含本专利技术的 第二方面的电路布置。根据本专利技术的第四方面，提供了检测负载电流过零的方法，该方 法包括在导通状态下促使开关在饱和状态开始时工作，以致当负载电 流达到过零区间时开关将自转换到断开状态。根据本专利技术的第五方面，提供了用于检测负载电流过零的电路， 该电路布置包括具有导通状态，断开状态以及饱和状态的开关；以及用于在导通状态下促使开关在其饱和状态开始时工作以致该开关 在负栽电流达到过零区间时自转换到断开状态的开关控制装置。附图说明现在将参考以下附图更详细地描述本专利技术，其中图l-显示本专利技术的电路的优选实施方案的组件框图； 图2-更详细地显示图1的布置；图3-显示应用于调光电路中的两个切换器件的图2的布置；图4-显示负栽电流的波形；图5A-显示小负载的没有调整的Vus的对应波形；图5B-显示具有调整的图5A的波形；图6A-显示中等负载的没有调整的Vus的对应波形；图6B-显示具有调整的图6A的波形；图7A-显示大负载的没有调整的Vus的对应波形；图7B-显示具有调整的图7A的波形；图8A-显示中等负载的具有调整的VDS的另 一个对应波形;图8B-显示与图8A的波形相比的Vgs的波形；图9-显示图3的布置的实例电路结构；以及图10-显示图9的布置的改进电路布置。具体实施例方式遍及本说明书始终，术语"线性模式"和"饱和模式"被使用以描述 本专利技术的不同方面。可以理解，术语"线性模式"，当涉及像 MOSFET那样的开关而使用时，意思是开关表现出电阻V/I特性， 即VDS=RDSxIL;其中Vos是开关的漏源电压，Rds是漏源屯阻以及Il 是负栽电流。也可以理解，术语"饱和模式，，指的是开关的Vos不是电 流(由Vcs本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制将具有电流分量的电源传输到具有电感分量的负载的方法，该方法包括通过开关选择性地将电源切换到负载，其中在导通状态时促使开关在饱和状态开始时工作以致当通过负载的电流大小基本上为零时开关自转换到它的断开状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JR温德森，
申请(专利权)人：澳大利亚奇胜有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]