[发明专利]用于相位控制负载的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年3月28日提出申请的美国临时专利申请61/616,460的优先权。

背景技术

例如，负载控制装置可以配置为控制从交流(AC)电源提供给负载的功率量，其中负载控制装置例如是调光器开关和调光模块，负载例如是照明负载。这样的负载控制装置可以使用被耦合为串联地电连接在AC电源和负载之间的双向半导体开关。例如，双向半导体开关可以被控制为对于AC电源的半周期的一部分是导电的和不导电的，从而控制被传送给负载的功率量(例如使用相位控制调光技术)。例如，双向半导体开关可以包括一个半导体开关，例如但不限于全波整流桥中的三端双向可控硅开关或场效应晶体管(FET)；两个半导体开关，例如但不限于耦合为反向串联电连接的两个FET或两个绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，或者耦合为反向并联电连接的两个可控硅整流器(SCR)。

例如，负载控制装置可以使用正向相位控制调光技术或反向相位控制调光技术，从而在双向半导体开关导电和不导电时控制被传送给负载的功率。在正向相位控制调光过程中，双向半导体开关可以在每个AC线路电压半周期内的某个点上被导通，并且保持导通直至下一个电压过零点。正向相位控制调光可以被用于控制被传送给电阻性或电感性负载的功率，其中电阻性或电感性负载例如分别可以包括白炽灯或磁性低压变压器。在反向相位控制调光过程中，双向半导体开关可以在AC线路电压的过零点被导通并且在AC线路电压的每个半周期内的某个点上被关断。反向相位控制调光可以被用于控制被传送给电容性负载的功率，其中电容性负载例如可以包括电子低压变压器。假定双向半导体开关可以在半周期的开始处导电，并且能够在该半周期内被关断，反向相位控制调光可以由包括反向串联连接的两个FET等等的调光器开关利用。

负载控制装置可以由用户在安装过程中编程以在运行过程中使用反向相位控制调光技术或正向相位控制调光技术。替换地，负载控制装置可以采用负载检测过程，在其中负载控制装置可以确定它所控制的负载类型并且使用最适合该负载类型的相位控制调光技术。例如，负载控制装置可以检测负载是电感性的，并且可以确定使用正向相位控制调光技术。例如，一旦起始功率增加，该负载控制装置可以开始使用反向相位控制调光技术(例如在反向相位控制模式下运行)，并且可以在负载检测过程中监测负载两端的电压。在负载控制装置检测到过压状态(例如电压尖峰)的情况下，负载控制装置可以接着确定负载具有电感特性，并且可以因此开始使用正向相位控制调光技术(例如在正向相位控制模式下运行)。在负载控制装置确定采用一种相位控制技术(例如正向相位控制调光技术)之后，例如，响应于负载检测过程、用户编程或作为在工厂的预先构造的结果，负载控制装置可以在运行过程中继续使用所确定的相位控制技术，并且可以不脱离使用所确定的相位控制技术。

然而，作为在一定条件下脱离相位控制技术(例如正向相位控制调光技术)以采用另一种相位控制技术(例如反向相位控制调光技术)的结果，负载控制装置可以实现改进的性能。因此，需要一种改进的负载控制装置，它可操作为在运行过程中采用一种相位控制技术(例如正向相位控制调光技术)并且在一定条件下采用另一种相位控制技术(例如反向相位控制调光技术)。

此外，一些电负载、例如小型荧光灯(CFL)或发光二极管(LED)灯可以包括电容器(例如母线电容器)。如果该电容器不被充电，则使用正向相位控制调光技术可能导致电流尖峰，这例如可能会发生在启动时当电容器被完全消散的时候。该电流尖峰可能是由于在给定时间电容器两端的电压(例如电容器两端的瞬时电压)中的相对大的变化。然而，耦合至负载控制装置的负载可以是最适合正向相位控制调光技术的。因此，需要一种改进的负载控制装置，它可操作为采用反向相位控制调光技术和/或中心相位控制技术以对电容器充电，并且采用正向相位控制调光技术以运行负载。

另外，例如发光二极管(LED)灯的电负载可以需要在其两端的固定最小电压从而导通(例如发光)。然而，一旦导通，负载能够以比开灯所需的更低的电压运行(并且因此提供较低的)光亮度。因此，负载控制装置可能被迫在以最低可能光输出运行负载和确保当施加固定最小电压时负载会导通之间进行选择。因此，需要一种改进的负载控制装置，例如它可操作为在单个操作中采用反向相位控制调光技术、中心相位控制技术或正向相位控制调光技术，从而对电容器充电，提供负载两端的充足电压以使其导通，以及运行负载同时允许负载达到它的最低可能光输出(低档)。

发明内容