一种功率控制器将线路电压转换成用于灯的均方根负载电压，并且包括开关和操作开关以限定均方根负载电压的微控制器。微控制器感测灯的负载电压，比较所感测的负载电压与参考均方根电压，并且响应于该比较来操作开关，使得均方根负载电压在线路电压的工作范围内在参考均方根电压基本上恒定，而且均方根负载电压在低于工作范围的线路电压的情况下随着线路电压下降而下降。线路电压的工作范围被限定为具有作为非零线路电压的最小值，在该非零线路电压时负载电流为预定最大值。电压转换电路可以是相位限幅电路或者脉宽调制电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种向负载供应指定功率的功率控制器，并且更为具体地 涉及一种用于灯的电压转换器，该电压转换器将线路电压转换成适合于灯 运行的电压。
技术介绍
一些负栽如灯以比例如120V或者220V的线路(或者电网)电压更 低的电压运行，并且必须为这样的负载提供将线路电压转换成较低工作电 压的电压转换器(或者功率控制器)。可以用相位控制限幅电路(如图1中所示)控制向负栽供应的功率， 该相位控制限幅电路包括电容器22、双向触发二级管24、电阻器28以及 由双向触发二极管24触发的三端双向可控硅开关元件(triac) 26。电阻 器28可以是如下的电位计，该电位计设置电路中的电阻以控制三端双向 可控硅开关元件26激发的相位。在运行中，如图l中所示的限幅电路具 有两个状态。在第一状态中，双向触发二极管24和三端双向可控硅开关 元件26在实际上无电流流动的截止区域中工作。由于双向触发二极管和 三端双向可控硅开关元件在此状态下起开路电路的作用，所以结果是如图 2中所示的RC串联网络。由于这样的RC串联网络的性质，在电容器22 上的电压比线路电压超前由RC串联网络中的电阻和电容确定的相位角。 在双向触发二极管24上的电压类似于在电容器22上的电压降，因此一旦 在电容器上实现转折(breakover)电压V肌，则双向触发二极管将亂义。 三端双向可控硅开关元件26在双向触发二极管24亂&时氣&。 一旦双向 触发二极管已经触发三端双向可控珪开关元件，则三端双向可控珪开关元 件将继续饱和工作直至双向触发二极管电压逼i^。也就是说，三端双向 可控硅开关元件将继续导通直至线路电压接近it^。由三端双向可控硅开 关元件提供的虚拟短路电路变成如图3中所示的限幅电路的第二状态。限 幅电路中的三端双向可控珪开关元件26的触发由RC串联网络前向相位 控制并且线路电压波形的超前部分(leading portion)被限幅直至如图4中所示地出现触发。均方根负载电压取决于限幅电路中的电阻和电容，因为出现限幅的相位取决于RC串联网络，并且因为均方根电压依赖于多少 能量通过限幅而被去除。参照图5，限幅通过导通角a和延迟角e来表征。导通角是在负载电压 /电流波形上的、三端双向可控硅开关元件开始导通的点与负载电压/电流 波形上的、三端双向可控硅开关元件停止导通的点之间的相位。反言之， 延迟角是在超前线路电压过零与三端双向可控硅开关元件开始导通的点 之间的相位延迟。图5示出了用于前向相位限幅的导通角规则，图6示出 了用于反向相位限幅(导通角a紧随负载电压的极性变化)的导通角规则， 而图7示出了用于前向/反向混合相位限幅(导通角c^和ci2紧随极性变化 和紧接在极性变化之前)的导通角规则。取代相位限幅，可以用电压转换电路建立合适的均方根负载电压，该 电压转换电游]吏用脉宽调制以减少向负载供应的能量。可以用生成如下信 号(例如脉冲)的微控制器实现脉宽调制(PWM)，这些信号的频率和持 续时间为晶体管开关建立对于所需的均方^L负载电压恰当的占空比。信号 被施加到晶体管开关的栅极，使得向发光元件施加的电压按照比线路电压 频率(通常50-60Hz)大得多的速度接通和关断。希望信号的频率高于听 觉范围(即大约20kHz以上)。图8示出了输入电压波形和脉宽调制电压 波形的例子(减少PWM的频率以图示该调制)。在下文提到的并且通过 援引而结合于此的美国申请中也说明了相位限幅和PWM。线路电压可以根据位置变化或者在特定位置变化多达约10-15 %并且 在异常情形中变化多于此。这样的变化可能造成负载(例如灯)中的均方 根负载电压的有害变化。例如，如果线路电压在设计电压转换电路所针对 的标准以上，则三端双向可控硅开关元件26 (图1)可能及早地触发，由 此增加了均方根负载电压。在卣素白炽灯中希望具有接近恒定的均方根负 载电压。另夕卜，如果线路电压明显地减少，则电压转换电路将改变相位导通角 或者开关占空比以试图维持所需的均方根负栽电压，并且这样的变化将增 加由负载汲取的电流。增加负载电路可能使系统过栽并JLit成系统故障。例如，配备有100安培/120V的照明电路的建筑物可以承受多达最大 值的约80%的负载，从而将有望在电路上设以80安培的负载。电路可以 向50W/120V的灯供电，各灯包括用以向灯丝提供50V的电压降低电路。 在额定电压时，50W/120V的灯汲取0.417安培，因而该电路可以处理约l卯盏这样的灯(80安培/每盏灯0.417安培=约190盏灯)。如果输入电压 从正常120V降至90V (下降25 % )，则导通角或者占空比将增加以维持 灯丝处的50W/50V。然而，为了仅用卯V供应50W，各灯必须汲取0.556 安培，从而将电路上的总汲取增至106安培，这可能造成电路断路器断路。 因此，常规电压降低电路在反常情形中的性能需要改进。当在灯的电压转换器中使用功率控制器时，可以在灯连接到的固定装 置中或者在灯本身内提供电压转换器。美国专利3，869，631是后者的一个 例子，在该例子中在灯头中提供用于将线路电压限幅以减少在发光元件处 的均方根负栽电压的二极管。美国专利6，445，133是后者的另一例子，在 该例子中在灯头中提供用于减少发光元件处的负载电压的变压器电路。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种新的功率转换器，该功率转换器将线 路电压转换成均方根负载电压，并且通过使用微控制器响应于线路电压量 值的变化对电压转换进行调整来限制负载电流。另一 目的在于提供一种将线路电压转换成用于灯的均方根负载电压 的新电压转换电路，其中该电路包括开关和操作开关以限定均方根负栽电 压的微控制器，并且其中微控制器感测灯的负载电压，比较所感测的负载 电压与参考均方根电压，并且响应于该比较来操作开关，使得均方根负载 电压在线路电压的工作范围内基本上恒定处于参考均方根电压，而且使得均方根负载电压在低于工作范围的线路电压的情况下随着线路电压下降 而下降，由此限制负载电流。线路电压的工作范围可以被限定为具有作为 非零线路电压的最小值，在该非零线路电压时负载电流为预定最大值。电 压转换电路可以是相位限幅电路或者PWM电路。又一目的在于提供一种在灯头内具有此功率控制器的新的灯。 附图说明图l是现有技术的相位受控限幅电路的示意电路图。图2是示出了图1的电路的示意电路图，该图示出了其中尚未触发三 端双向可控珪开关元件的有效状态。图3是图1的电路的示意电路图，该图示出了其中已经触发三端双向可控硅开关元件的有效状态。图4是图示了图1的电路中的电压限幅的图表。图5是示出了用于前向相位限幅的导通角规则的图表。图6是示出了用于反向相位限幅的导通角规则的图表。图7是示出了用于前向/反向混合相位限幅的导通角规则的图表。图8是输入波形的脉宽调制的示意图。图9是本专利技术的灯的一个实施例的部分横截面。图IO是描绘了在灯丝处的均方根负载电压的例子的图表，其中电压 转换电路包括本专利技术的限流。图ll是描绘了从具有图10中所示的均方根负载电压的灯输出的光的 图表。图12是本专利技术的电压转换电路的一个实施例的示意电路图。 图13a和13b是本专利技术的电压转换电路的其他实施例的电路图。具体实施方式参照图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种将线路电压转换成用于负载的均方根负载电压的功率控制器，所述控制器包括： 控制电路，该控制电路连接到负载并且为负载建立均方根负载电压，所述控制电路包括开关和操作所述开关以限定该均方根负载电压的微控制器，所述微控制器被布置成和适用于感 测负载电压并且比较所感测的负载电压与参考均方根电压而且响应于该比较来调整所述开关的运行， 所述微控制器调整所述开关的运行，使得该均方根负载电压在该线路电压的第一工作范围内基本上恒定处于参考均方根电压，并且调整所述开关的运行，使得该均方 根负载电压在低于第一工作范围的非零线路电压的情况下随着线路电压下降而下降。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-10-2 11/541,8121. 一种将线路电压转换成用于负载的均方根负载电压的功率控制器，所述控制器包括控制电路，该控制电路连接到负载并且为负载建立均方根负载电压，所述控制电路包括开关和操作所述开关以限定该均方根负载电压的微控制器，所述微控制器被布置成和适用于感测负载电压并且比较所感测的负载电压与参考均方根电压而且响应于该比较来调整所述开关的运行，所述微控制器调整所述开关的运行，使得该均方根负载电压在该线路电压的第一工作范围内基本上恒定处于参考均方根电压，并且调整所述开关的运行，使得该均方根负载电压在低于第一工作范围的非零线路电压的情况下随着线路电压下降而下降。2. 根据权利要求1所述的功率控制器，其中线路电压的第一工作范 围被限定为包括预定的正常线路电压、具有大于该预定的正常线路电压的 最大值并且具有小于该预定的正常线路电压的最小值，该最小值被限定为 非零线路电压，在该非零线路电压时负载电流为预定的最大值。3. 根据权利要求1所述的功率控制器，其中所述控制电路是建立相 位导通角的相位限幅电路，该相位导通角限定均方根负载电压，其中所述 开关是晶体管开关，并且所述晶体管开关的导通/关断时段限定该相位导 通角，并且其中所述微控制器响应于所述比较来调整所述晶体管开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修B巴伦格，布兰特J伊斯特伍德，乔治B肯德里克，埃内斯特C韦劳赫，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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