專利名稱：數(shù)字鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于給燈供電的電路裝置，該電路裝置配備有-輸入端子，用于連接供電電壓源；-一個(gè)第一電路部分I，用于生成來(lái)自供電電壓源提供的電源電壓的，通過(guò)燈的電流；-一個(gè)數(shù)字控制環(huán)，用于將運(yùn)行參數(shù)控制在理想值，該數(shù)字控制環(huán)配備有-一個(gè)采樣電路部分，用于按照預(yù)定的頻率f對(duì)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值進(jìn)行采樣；以及-一個(gè)控制電路部分，用于生成最新值為Un控制信號(hào)，該控制電路部分配備有一個(gè)積分電路部分，用于將Un-1與K*En相加，其中，Un-1為控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值，En為誤差信號(hào)的最新值，它是測(cè)量運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值減去運(yùn)行參數(shù)的理想值的尺度，K為比例因數(shù)。
這樣的控制環(huán)稱為積分控制環(huán)。由數(shù)字控制控制的運(yùn)行參數(shù)可以是例如燈電流或是燈消耗的功率。理想的情況是，該控制環(huán)應(yīng)該在任何環(huán)境溫度下都穩(wěn)定，同時(shí)如果該電路裝置給用戶提供了調(diào)節(jié)燈的功率的可能性，該控制環(huán)對(duì)于任何由燈所消耗的功率來(lái)說(shuō)也應(yīng)該是穩(wěn)定的。為了使控制環(huán)在燈的功率消耗值較低時(shí)穩(wěn)定，通常需要選擇一個(gè)較低的比例因數(shù)值K。但是，這樣一個(gè)低的比例因數(shù)值K的缺點(diǎn)在于控制環(huán)的響應(yīng)較慢，因此，在理想運(yùn)行參數(shù)值變化之前需要比較長(zhǎng)的時(shí)間，而對(duì)應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)實(shí)際值的變化將已經(jīng)完成了。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)電路裝置，其中，控制環(huán)是穩(wěn)定的，同時(shí)，對(duì)于參數(shù)值，如環(huán)境溫度和燈所消耗的功率值，的較大變化，控制環(huán)是較快的。
按照本發(fā)明，在開(kāi)頭段落里提及的那種電路裝置即是用于這個(gè)目的的，該電路裝置配備有一個(gè)第二電路部分II，用于改變比例因數(shù)值K，第二電路部分II配備有-一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)誤差信號(hào)的最新值En和誤差信號(hào)倒數(shù)第二個(gè)最新值En-1；-一個(gè)比較器，用于確定每個(gè)誤差信號(hào)值En和En-1的符號(hào)；-一個(gè)電路部分III，如果值En和En-1具有相同的符號(hào)，則該電路部分用于增加比例因數(shù)K；-一個(gè)電路部分IV，如果值En和En-1具有不同的符號(hào)，則該電路部分用于減小比例因數(shù)K。
如果兩個(gè)相鄰的誤差信號(hào)值具有相反的符號(hào)，這說(shuō)明控制環(huán)的狀態(tài)不穩(wěn)定。在這種情況下，電路部分IV減小比例因數(shù)K。如果兩個(gè)相鄰的誤差信號(hào)值具有相同的符號(hào)，則認(rèn)為控制環(huán)較慢。在這種情況下，電路部分III增加比例因數(shù)K。
通過(guò)電路部分III和電路部分IV的運(yùn)行將比例因數(shù)K調(diào)節(jié)到這樣一個(gè)值，即在該值時(shí)，控制環(huán)既是穩(wěn)定的同時(shí)也是較快的。
在具有數(shù)字式積分控制環(huán)的電路裝置中應(yīng)用本發(fā)明可以得到良好的效果，換句話說(shuō)，在控制環(huán)中，按照預(yù)定頻率，將控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值Un-1與K*En項(xiàng)相加，校正值為Un＝Un-1+K*En。對(duì)于按照本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例來(lái)說(shuō)效果也不錯(cuò)，在這些實(shí)施例中，控制電路部分不僅用K*En項(xiàng)而且用一個(gè)或幾個(gè)其它項(xiàng)與控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值相加。更具體講，對(duì)于按照本發(fā)明的配備有比例/積分控制環(huán)的電路裝置的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，可以得到良好的效果，比例/積分控制環(huán)是一種控制環(huán)，其中的控制電路部分另外配備有用于將控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值Un-1與P*(En-En-1)相加的比例電路部分，其中，P為比例因數(shù)。對(duì)于這樣的控制環(huán)，校正值為Un＝Un-1+K*En+P*(En-En-1)。在這些實(shí)施例中發(fā)現(xiàn)，給電路部分III另外提供如果En和En-1的值符號(hào)相同就增加比例因數(shù)P的裝置，并且，則給電路部分IV另外提供如果En和En-1的值符號(hào)相反就減小比例因數(shù)P的裝置是有利的。
發(fā)現(xiàn)，在按照本發(fā)明的電路裝置的電路部分III中配備如果誤差信號(hào)的絕對(duì)值，例如En的絕對(duì)值或En-1的絕對(duì)值大于預(yù)先設(shè)置的值就啟動(dòng)電路部分III的啟動(dòng)電路可以使數(shù)字式控制環(huán)的穩(wěn)定性更好。
相似地，在按照本發(fā)明的電路裝置的電路部分IV中配備如果誤差信號(hào)的絕對(duì)值，例如En的絕對(duì)值和En-1的絕對(duì)值大于預(yù)先設(shè)置的值就啟動(dòng)電路部分IV的啟動(dòng)電路可以使數(shù)字控制環(huán)達(dá)到更好的穩(wěn)定性。
如果電路部分III包括如果En和En-1值的符號(hào)相同就用大于1的預(yù)定值C1乘以一個(gè)或多個(gè)比例因數(shù)K和P的裝置，并且如果電路部分IV包括如果En和En-1值的符號(hào)相反就用小于1的預(yù)定值C2乘以一個(gè)或多個(gè)比例因數(shù)K和P的裝置，則按照本發(fā)明的電路裝置的電路部分III可以按照比較簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
由于迅速校正了控制環(huán)的任何不穩(wěn)定性并由此使控制環(huán)緩慢形成的問(wèn)題不嚴(yán)重，因此按照校正值1-C2＞C1-1來(lái)選擇預(yù)定值C1和C2。由此實(shí)現(xiàn)，在不穩(wěn)定的情況下，電路部分IV使比例因數(shù)比較快地變小，而在響應(yīng)較慢的情況下，電路部分III使比例因數(shù)K比較慢地增大。發(fā)現(xiàn)這樣選擇的預(yù)定值C1和C2對(duì)控制環(huán)的穩(wěn)定性有一定的作用。
由于可以按照比較簡(jiǎn)單并且由此也比較便宜的方式實(shí)現(xiàn)電路部分II的功能的主要部分，因此發(fā)現(xiàn)給電路部分II提供一個(gè)微處理器是有利的。
以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，

圖1概略地示出了按照本發(fā)明的電路裝置的，在其上連接了一個(gè)燈的在圖1中，K1和K2是用于連接供電電壓源的輸入端子。在圖1中示出的實(shí)施例適合于連接提供低頻交流電壓的供電電壓源。通過(guò)串聯(lián)布置的線圈L2、電容器C3和線圈L2′，輸入端子K1和K2相互連接。線圈L2和L2′以及電容器C2共同構(gòu)成了用于抑制在供電電壓源中的干擾的輸入濾波器。線圈L2與電容器C2的公共節(jié)點(diǎn)連接到由二極管D1、D2、D3和D4構(gòu)成二極管橋的第一輸入端。線圈L2′與電容器C2的公共節(jié)點(diǎn)連接到所述二極管橋的第二輸入端。借助于電容器C4，二極管橋的第一輸出端連接到第二輸出端。第二輸出端還連接到接地端子。電容器C4與開(kāi)關(guān)元件Q1和Q2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)。電路部分DC是用于生成控制信號(hào)的控制電路，該控制信號(hào)用于輪流命令開(kāi)關(guān)元件Q1和Q2導(dǎo)通和不導(dǎo)通，或者相反。為了這個(gè)目的，電路部分DC的第一輸出端連接到開(kāi)關(guān)元件Q1的控制極。電路部分DC的第二輸出端連接到開(kāi)關(guān)元件Q2的控制極。開(kāi)關(guān)元件Q1與串聯(lián)布置的線圈L1、電容器C2、燈的端子K3、燈LA、燈的端子K4以及傳感器SE并聯(lián)。串聯(lián)布置的線圈L1、電容器C2、燈的端子K3、燈LA、燈的端子K4以及傳感器SE構(gòu)成了負(fù)載支路。燈的端子K3和K4連接到電路部分AD1各個(gè)輸入端。電路部分AD1為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器。傳感器SE(它由歐姆律電阻構(gòu)成)的各個(gè)端點(diǎn)連接到電路部分AD2的各個(gè)輸入端。電路部分AD2是第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器。電路部分AD1的輸出端連接到電路部分MULT的第一輸入端。電路部分AD2的輸出端連接到電路部分MULT的第二輸入端。電路部分MULT是一個(gè)用于生成信號(hào)的電路部分，該信號(hào)是測(cè)量出現(xiàn)在電路部分MULT的第一和第二輸入端的數(shù)字信號(hào)所產(chǎn)生的平均值的尺度。同時(shí)，該信號(hào)是測(cè)量在一個(gè)燈電流周期里由燈所消耗的平均功率的尺度，并且在電路裝置運(yùn)行期間，在電路部分MULT的輸出端，該信號(hào)是有效的。傳感器SE和電路部分AD1、AD2和MULT共同構(gòu)成用于對(duì)由燈按照給定頻率f所消耗的平均功率的實(shí)際值進(jìn)行采樣的采樣電路部分。REFGEN是一個(gè)用于生成信號(hào)的電路部分，該信號(hào)是測(cè)量燈消耗的平均功率的理想值的尺度。電路部分MULT的輸出端連接到電路部分SUBT的第一輸入端。電路部分REFGEN的輸出端連接到電路部分SUBT的第二輸入端。電路部分SUBT是用于生成值為En的誤差信號(hào)的電路部分，該誤差信號(hào)是測(cè)量燈消耗的實(shí)際功率值與燈消耗的理想功率值之間的差額的尺度。在本電路裝置運(yùn)行期間，這個(gè)值為En的誤差信號(hào)出現(xiàn)在電路部分SUBT的輸出。電路部分SUBT的輸出連接到電路部分UGEN的輸入和電路部分MEM的輸入。電路部分UGEN是用于生成值為Un的控制信號(hào)的電路部分，Un的校正值為Un＝Un-1+K*En，其中，Un-1為控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值，K為比例因數(shù)。在本例中，燈消耗的平均功率是一個(gè)運(yùn)行參數(shù)，該參數(shù)被數(shù)字式控制環(huán)控制為理想值。電路部分MEM構(gòu)成了用于存儲(chǔ)誤差信號(hào)的最新值En和誤差信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值En-1的存儲(chǔ)器。在本電路裝置運(yùn)行期間，出現(xiàn)誤差信號(hào)最新值En的電路部分MEM的第一輸出端連接到電路部分COMP的第一輸入端、電路部分III的第一輸入端以及電路部分IV的第一輸入端。在本電路裝置運(yùn)行期間，出現(xiàn)誤差信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值En-1的電路部分MEM的第二輸出端連接到電路部分COMP的第二輸入端和電路部分IV的第二輸入端。電路部分COMP的輸出端連接到電路部分IV的第三輸入端和電路部分III的第二輸入端。電路部分III的輸出端和電路部分IV的輸出端連接到電路部分UGEN的各個(gè)輸入端。電路部分COMP是用于確定每個(gè)誤差信號(hào)En和En-1的符號(hào)的比較器。如果誤差信號(hào)En和En-1符號(hào)相同并且誤差信號(hào)En的絕對(duì)值大于預(yù)定值T1，電路部分III是用于用大于1的第一預(yù)定值C1與比例因數(shù)K相乘的電路部分。如果誤差信號(hào)En和En-1符號(hào)相反并且誤差信號(hào)En或誤差信號(hào)En-1的絕對(duì)值大于第二預(yù)定值T2，電路部分IV是用于用小于1的第三預(yù)定值C2與比例因數(shù)K相乘的電路部分。
由線圈L2與L2′和電容器C3形成的濾波器、二極管電橋D1-D4、開(kāi)關(guān)元件Q1和Q2、電路部分DC、線圈L2、電容器C2以及燈的端子K3和K4共同構(gòu)成了用于生成來(lái)自由供電電壓源提供的電源電壓的通過(guò)燈的電流的第一電路部分I。傳感器SE與電路部分AD1、AD2、MULT、REFGEN、SUBT和UGEN共同構(gòu)成了用于將燈消耗的功率控制為理想值的數(shù)字式控制環(huán)。電路部分MEM、COMP、III和IV共同構(gòu)成了用于改變比例因數(shù)K的第二電路部分。
圖1示出的實(shí)施例按照以下描述運(yùn)行。
當(dāng)輸入端子K1和K2連接到提供低頻交流電壓的供電電壓源時(shí)，在電容器C4兩端將出現(xiàn)基本不變的直流電壓。電路部分DC按照頻率fd輪流控制開(kāi)關(guān)元件Q1和Q2導(dǎo)通和關(guān)閉，或者相反。其結(jié)果是，頻率為fd的基本為方波的電壓出現(xiàn)在開(kāi)關(guān)元件的公共節(jié)點(diǎn)，頻率也為fd的交流電流在負(fù)載支路中流過(guò)，即通過(guò)燈LA。在電路部分AD1的輸入端之間獲得一個(gè)模擬信號(hào)，該信號(hào)是測(cè)量加在燈上的電壓的尺度。該信號(hào)被電路部分AD1按照一定的采樣頻率f進(jìn)行采樣，并且被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)是測(cè)量燈LA兩端的電壓的尺度。傳感器兩端的電壓是一個(gè)模擬信號(hào)，該信號(hào)是測(cè)量通過(guò)燈的電流的尺度。該信號(hào)被電路部分AD2也按照采樣頻率f進(jìn)行采樣，并且被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)是測(cè)量燈LA的電流的尺度。電路部分MULT生成一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)是測(cè)量在一個(gè)燈電壓周期里被平均的，所述兩個(gè)數(shù)字信號(hào)的乘積值的尺度。電路部分REFGEN生成一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)是測(cè)量燈功率的理想平均值的尺度。電路部分SUBT生成值為En的誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)是測(cè)量電路部分MULT和電路部分REFGEN生成的信號(hào)之間的差額的尺度。在預(yù)先設(shè)置的采樣頻率的周期里，這個(gè)誤差信號(hào)每次接收一個(gè)新值。根據(jù)誤差信號(hào)，電路部分UGEN得出的控制信號(hào)，與該誤差信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的最新值Un等于Un-1+K*En，該控制信號(hào)出現(xiàn)在控制電路DC的輸入端?？刂齐娐稤C根據(jù)控制信號(hào)的最新值Un調(diào)節(jié)控制信號(hào)的占空比和/或頻率。由此使燈消耗的功率被控制為理想值。
存儲(chǔ)器MEM存儲(chǔ)誤差信號(hào)的最新值En和誤差信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值En-1，并且通過(guò)其輸出端將這些值傳遞給電路部分COMP、III和IV。電路部分COMP確定誤差信號(hào)的最新值和倒數(shù)第二個(gè)最新值的符號(hào)是相同的還是相反的，并且根據(jù)比較的結(jié)果，分別使其輸出為高或者低。在符號(hào)相同的情況下，電路部分III將誤差信號(hào)最新值En的絕對(duì)值與第一預(yù)定值T1相比較。如果誤差信號(hào)最新值En的絕對(duì)值大于第一預(yù)定值T1，則電路部分III通過(guò)將比例因數(shù)K與值C1相乘使該比例因數(shù)K的值增大。在誤差信號(hào)的最新值與誤差信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值的符號(hào)相反的情況下，電路部分IV用第二預(yù)定值T2與誤差信號(hào)的最新值以及誤差信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值的絕對(duì)值相比較。如果所述絕對(duì)誤差值中的一個(gè)大于T2，則電路部分通過(guò)將比例因數(shù)K與值C2相乘使比例因數(shù)K的值減小。由此得到比例因數(shù)K的值，該值使控制環(huán)穩(wěn)定，同時(shí)，對(duì)于很寬的參數(shù)范圍，如燈消耗的功率或環(huán)境溫度，顯示出較快的響應(yīng)。
在實(shí)際完成圖1示出的實(shí)施例的過(guò)程中，數(shù)字控制環(huán)和第二電路部分II是利用來(lái)自Thomson SGS的ST7系列或Philips 80C554的微處理器實(shí)現(xiàn)的。
圖2為示出了在圖1實(shí)施例中的第二電路部分II運(yùn)行的流程圖。
權(quán)利要求
1.一種用于給燈供電的電路裝置，配備有輸入端子，用于連接供電電壓源；第一電路部分I，用于從供電電壓源提供的電源電壓生成通過(guò)燈的電流；數(shù)字控制回路，用于將運(yùn)行參數(shù)控制在理想值，該數(shù)字控制回路配備有采樣電路部分，用于以預(yù)定頻率f對(duì)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值進(jìn)行采樣；以及控制電路部分，用于生成最新值為Un控制信號(hào)，該控制電路部分配備有積分電路部分，用于使Un-1增加K*En，其中，Un-1為控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值，En為誤差信號(hào)的最新值，它是測(cè)量運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值減去運(yùn)行參數(shù)的理想值的尺度，K為比例因數(shù)；第二電路部分II，用于改變比例因數(shù)值K，第二電路部分II配備有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)誤差信號(hào)的最新值En和誤差信號(hào)倒數(shù)第二個(gè)最新值En-1；比較器，用于確定每個(gè)誤差信號(hào)值En和En-1的符號(hào)；電路部分III，如果值En和En-1具有相同的符號(hào)，則該電路部分用于增加比例因數(shù)K；電路部分IV，如果值En和En-1具有不同的符號(hào)，則該電路部分用于減小比例因數(shù)K。
2.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中，控制電路部分另外配備有用于使控制信號(hào)的倒數(shù)第二個(gè)最新值Un-1增加P*(En-En-1)的比例電路部分，其中，P為比例因數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中，電路部分III另外配備有如果En和En-1的值符號(hào)相同，則增加比例因數(shù)P的裝置，電路部分IV另外配備有如果En和En-1的值符號(hào)相反，則減小比例因數(shù)P的裝置。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的電路裝置，其中，電路部分III配備有如果誤差信號(hào)的絕對(duì)值，最好是從En-1和En的絕對(duì)值中選出的，大于預(yù)定值T1就啟動(dòng)電路部分III的啟動(dòng)電路部分。
5.如權(quán)利要求4所述的電路裝置，其中，電路部分IV配備有如果誤差信號(hào)的絕對(duì)值，最好是從En-1和En的絕對(duì)值中選出的，大于預(yù)定值T2就啟動(dòng)電路部分IV的啟動(dòng)電路部分。
6.如權(quán)利要求1或3所述的電路裝置，其中，電路部分III包括如果En和En-1值的符號(hào)相同，用大于1的預(yù)定值C1乘以一個(gè)或多個(gè)比例因數(shù)K和P的裝置，電路部分IV包括如果En和En-1值的符號(hào)相反，用小于1的預(yù)定值C2乘以一個(gè)或多個(gè)比例因數(shù)K和P的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的電路裝置，其中，1-C2＞C1-1。
8.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中，第二電路部分II配備有微處理器。
全文摘要
在配備有數(shù)字式燈功率控制回路的電子鎮(zhèn)流器中，根據(jù)相鄰的誤差信號(hào)的符號(hào)和這些信號(hào)的絕對(duì)值，對(duì)增益進(jìn)行控制。對(duì)于較寬的燈消耗功率的范圍來(lái)說(shuō)，該數(shù)字式控制回路是穩(wěn)定的和較快的。
文檔編號(hào)H05B41/24GK1394463SQ01803397
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月2日
發(fā)明者A·W·布伊, M·貝 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司