[发明专利]控制电量的设备、电源控制设备和减少电灯闪烁的方法

说明书

本申请是国家申请号为02813683.7、国际申请日为2002年7月3日、发明名称为“电子控制系统及方法”的申请的分案申请。

相互参照的相关申请

本申请要求在先的美国临时申请号为No.60/303,508，申请日为2001年7月6日以及申请号为No.10/013,746，申请日为2001年12月10日的优先权；通过参照优先权文本的整个内容都包含在这里。

技术领域

本发明涉及一般的电子控制系统及系统，尤其是涉及照明控制电路及系统。

背景技术

存在有多个应用，这些应用希望对传送到负载的电能的平均值进行控制。这种应用的一个例子就是利用调光器来控制灯的输出。调光器的典型功能就是对通过负载的电流传导性进行控制。可控传导设备与AC线电压相同步，并且对可控传导设备进行控制以使其在AC线电压的每半个周期中的预定间隔内是可传导的。也就是说，负载仅在AC线电压半周期的一部分内接收电能(导通)。传导时间越长，传送到负载的电能越多。由于相同的逻辑，传导时间越短，传送到负载的电能越少。

主要存在两种用于对诸如照明负载这样的AC负载进行控制的方法，即前相控制和逆相控制。可控传导设备是其传导性是由外部信号来控制的一设备。这些设备包括诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅二级管(IGBT)、二级结型晶体管(BJT)、三端双向可控硅器件、可控制硅整流器(SCR)、中继器、开关、真空管等等这样的设备。这两种方法利用可控传导设备的可传导和不可传导状态来控制负载上的电能，并且使可控传导设备的传导性和不可传导性与AC线电压源的过零相同步。

如图13所示的前相控制方法使可控传导设备与AC外部电源相同步，并且将可控传导设备控制为在AC线电压半周期的第一部分内是不可传导的，此后将可控传送设备控制为在AC线电压半周期的剩余部分内是可传导的。在逆相控制的方法中，如图14所示，相对于时间而言使不可传导和可传导的周期反转。也就是说，对可控传导设备进行控制以使其在AC线电压半周期的第一部分期间是可传导的，之后是相同半周期的不可传导周期。逆相控制方法经常被用于对诸如电子变压器这样的电容性负载进行操作。

在基于前相控制的控制系统中，可控传导设备通常是三端双向可控硅器件或SCR。可对这些设备进行控制以使其是不可传导的或者是可传导的。然而，如果对这些设备进行控制以使其是可传导的，仅仅能通过使流过这些设备的电流达到零而使其是不可传导的。由于这个特性，这类可控传导设备不用于基于逆相控制的控制系统，该系统需要具有可启用和禁止传导的能力。

电子控制设备必须获得电源以便为其相关的电子设备提供电能。此外，许多控制设备需要与定时信息有关的线性频率。仅具有两个电源终端的控制设备具有与AC外部电源的一带电线相连的这些终端中的一个(带电端)以及与负载的第一终端相连的其他终端(微弱的带电端)。具有这种连接的控制设备通常被称为“两线”控制。与其负载串行连接的两线控制设备必须对其电源充电并且通过该负载获得了定时信息。该负载通常具有很宽范围的输入阻抗。因而，在两线连接方案中兼顾了电源的操作和定时电路。然而，当在其不使用中性线的一应用中对控制设备敷设导线时，两线连接是必需的。

与带电线、负载、以及中性线相连的控制设备通常被称为“三线”控制。当AC外部电源的中性线用于连接控制设备的一中性端时，获得了与相连的负载无关的电源和过零信息，由此提高了性能。在许多应用中，不使用AC外部电源的中性线。因此，需要可正确操作的一控制以作为两线控制或三线控制，由此使得控制可用在其具有更大灵活性的宽范围的应用领域中。

用于将诸如AC线电压这样的高压电源衍变成非绝缘的低压电源的现有技术使用诸如猫耳电源这样的电路。该系统可在线电压过零时或接近线电压过零时进行传导，以便对储能电容器进行重新充电。该系统通常在从线电压过零开始的大约1微秒范围内进行适当操作。时间窗之外的操作可消除电源中的过多电能。

相对于提供给相连DC负载的平均电流而言，猫耳电源具有相对高的波峰输入电流和较高的平均输入电流。当所提供的这种技术用于两线模式下的与相位控制调光器相连的电子低压(ELV)负载型时，该较高的平均输入电流存在一个重大的问题。需要将电源提供给低压控制电路，该电路具有流经高压负载的较低平均输入电流。同时，典型的现有电源具有相对低的效率，这样它们需要较高的平均输入电流以提供典型的现有调光器的电能需要。