用于低功率負(fù)載的兩線式調(diào)光開關(guān)的制作方法
【專利摘要】一種用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載(例如，高效率照明負(fù)載)的功率大小的兩線式負(fù)載控制裝置(例如，調(diào)光開關(guān))，包括耦合連接在所述電源與所述負(fù)載之間的晶閘管，耦合連接在第一主負(fù)載端與所述晶閘管的柵極之間的柵極耦合電路，以及耦合連接到所述柵極耦合電路的控制輸入端的控制電路。所述控制電路產(chǎn)生驅(qū)動電壓，用于使所述柵極耦合電路導(dǎo)通柵極電流，因而使所述晶閘管在交流電源的半周期中在點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通，并且允許所述柵極耦合電路在該半周期中的大致剩余部分期間從點(diǎn)火時(shí)間起的任何時(shí)間導(dǎo)通所述的柵極電流，其中所述柵極耦合電路傳導(dǎo)大致無凈平均電流來呈現(xiàn)并保持該晶閘管導(dǎo)通。
【專利說明】用于低功率負(fù)載的兩線式調(diào)光開關(guān)
[0001]本發(fā)明的【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請是于2011年9月14日提交的、題為“用于低功率負(fù)載的兩線式調(diào)光開關(guān)”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請N0.13/232，344的部分繼續(xù)申請，該專利申請是于2010年11月23日提交的、題為“用于低功率負(fù)載的兩線式調(diào)光開關(guān)”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請N0.12/952,920的部分繼續(xù)申請，其要求于2009年11月25日提交的美國臨時(shí)專利申請N0.61/264，528以及于2010年5月10日提交的美國臨時(shí)專利申請N0.61/333，050的優(yōu)先權(quán)益，這兩個(gè)臨時(shí)專利申請均題為“用于低功率負(fù)載的兩線式模擬調(diào)光開關(guān)”，上述這些專利申請的全部公開內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種用于控制傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小的負(fù)載控制裝置，并且更具體地講，涉及一種用于控制低功率照明負(fù)載的強(qiáng)度的兩線式模擬調(diào)光開關(guān)，這種負(fù)載例如具有發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動電路的LED光源或者具有電子調(diào)光整流器的熒光燈。
【背景技術(shù)】
[0005]現(xiàn)有的兩線式調(diào)光開關(guān)以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在交流(AC)電源與照明負(fù)載之間，用于控制從交流電源傳遞到照明負(fù)載的功率大小。一種壁掛兩線式調(diào)光開關(guān)被適配安裝在標(biāo)準(zhǔn)的電墻盒中，并且包括兩個(gè)負(fù)載端:一個(gè)熱端被適配成耦合連接到交流電源的高電位側(cè)，以及一個(gè)調(diào)光的熱端被適配成耦合連接到所述的照明負(fù)載。換句話講，兩線式調(diào)光開關(guān)不需要連接到交流電源的中性線端(即，該負(fù)載控制設(shè)備是一種“兩線式”設(shè)備)?，F(xiàn)有技術(shù)的“三路”調(diào)光開關(guān)可以用于三路照明系統(tǒng)中，并且包括至少三個(gè)負(fù)載端，但是不需要連接到交流電源的中性線端。
[0006]典型地，調(diào)光開關(guān)包括雙向半導(dǎo)體開關(guān)，例如，晶閘管(例如，三端雙向可控硅開關(guān)元件)或反串聯(lián)連接的場效應(yīng)晶體管(FETs)。所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)耦合連接在交流電源與負(fù)載之間，并且被控制成在交流電壓的半周期的部分導(dǎo)通和不導(dǎo)通，由此來控制傳輸?shù)皆撾姎庳?fù)載的功率大小。一般來講，調(diào)光開關(guān)可使用前鋒相位控制調(diào)光技術(shù)亦或反向相位控制調(diào)光技術(shù)來控制何時(shí)使所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)呈現(xiàn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通，由此控制傳輸?shù)截?fù)載的功率。調(diào)光開關(guān)可以包括一撥動切換器，用于點(diǎn)亮和斷開照明負(fù)載；以及包括一強(qiáng)度調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)照明負(fù)載的光強(qiáng)?，F(xiàn)有技術(shù)的調(diào)光開關(guān)的實(shí)例在以下文獻(xiàn)中有更詳細(xì)地描述，詳見于1993年9月29日公開的、題為“照明控制裝置”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.5，248，919 ;于2005年11月29日公開的、題為“電子控制系統(tǒng)與方法”的美國專利N0.6，969，959 ;以及于2010年3月30日公開的、題為“用于具有三路開關(guān)照明電路的調(diào)光開關(guān)”的美國專利N0.7，687，940，上述這些專利的公開內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0007]在使用前鋒相位控制調(diào)光時(shí)，所述的雙向半導(dǎo)體開關(guān)在每個(gè)交流線電壓半周期內(nèi)的某個(gè)點(diǎn)呈現(xiàn)導(dǎo)通，并且保持導(dǎo)通狀態(tài)直到接近下一個(gè)電壓過零點(diǎn)，使得雙向半導(dǎo)體開關(guān)在每個(gè)半周期內(nèi)導(dǎo)通一定的導(dǎo)通時(shí)間。過零點(diǎn)被定義為在每個(gè)半周期開始時(shí)交流線電壓從正極過渡到負(fù)極或者從負(fù)極過渡到正極的時(shí)間。前鋒相位控制調(diào)光通常用于控制傳輸?shù)诫娮栊载?fù)載或電感性負(fù)載的能量，這些負(fù)載可以包括例如白熾燈或磁性低壓變壓器。前鋒相位控制調(diào)光開關(guān)的雙向半導(dǎo)體開關(guān)通常采用晶閘管，例如，三端雙向可控硅開關(guān)元件或耦合成反并聯(lián)連接的兩個(gè)可控硅整流器(SCRs)，因?yàn)楫?dāng)通過晶閘管的電流的幅值減小到接近零安培時(shí)，該晶閘管變成不導(dǎo)通。
[0008]許多前鋒相位控制調(diào)光器包括模擬控制電路(例如，定時(shí)電路)，用于控制何時(shí)該晶閘管在交流電源的每個(gè)半周期呈現(xiàn)導(dǎo)通。典型地，此類模擬控制電路包括一電位器，可以響應(yīng)于用戶操作例如線性滑塊控件或旋鈕所提供的輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便控制傳輸?shù)秸彰髫?fù)載的功率大小。典型地，模擬控制電路與晶閘管并聯(lián)連接，并且當(dāng)晶閘管處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，傳導(dǎo)一小的定時(shí)電流流過照明負(fù)載，該定時(shí)電流的幅值足夠小，以使得當(dāng)照明負(fù)載斷開時(shí)受控的照明負(fù)載不會產(chǎn)生人眼容易發(fā)現(xiàn)的照明。
[0009]典型地，晶閘管的特征在于具有一額定鎖存電流和一額定保持電流，并且包括兩個(gè)主負(fù)載端以及一個(gè)控制端(即，柵極)。流過晶閘管的主端的電流必須大于所述的鎖存電流，以使晶閘管變成完全導(dǎo)通。此外，流過晶閘管的主端的電流必須保持在所述的保持電流以上，以使晶閘管保持完全導(dǎo)通。由于白熾燈是電阻式照明負(fù)載，所以典型的前鋒相位控制調(diào)光開關(guān)是可調(diào)節(jié)的，以便當(dāng)白熾燈的阻抗足夠低時(shí)可導(dǎo)通足夠的電流通過白熾燈，以超過晶閘管的額定鎖存電流和保持電流。因此，現(xiàn)有技術(shù)的前向控制調(diào)光開關(guān)一般適合為其額定功率在最小額定功率(例如，大約40W)以上的照明負(fù)載工作，以保證晶閘管當(dāng)對照明負(fù)載進(jìn)行調(diào)光時(shí)能夠鎖存并且保持在鎖存狀態(tài)。
[0010]一些現(xiàn)有的調(diào)光開關(guān)包括兩個(gè)相互連接在一起的三端雙向可控硅開關(guān)元件，以三端雙向可控硅開關(guān)元件的額定鎖存電流和保持電流有關(guān)的一些需要克服的問題參見于1990年9月4日公布的、題為“兩線式電壓調(diào)光”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.4，954，768，其中有更為詳細(xì)的描述。這種現(xiàn)有的調(diào)光開關(guān)可以包括第一和第二三端雙向可控硅開關(guān)元件，前者的特征在于具有低額定功率以及低鎖存電流和保持電流，而第二三端雙向可控硅開關(guān)元件的特征在于具有高額定功率和高鎖存電流和保持電流。第一三端雙向可控硅開關(guān)元件的主負(fù)載端被耦合連接在該主負(fù)載端之一和第二三端雙向可控硅開關(guān)元件的柵極之間。此外，一電阻器耦合連接在另一個(gè)主負(fù)載端與第二三端雙向可控硅開關(guān)元件的柵極之間。如果負(fù)載電流的幅值較小，那么當(dāng)一個(gè)脈沖電流流過柵極時(shí)第一三端雙向可控硅開關(guān)元件呈現(xiàn)導(dǎo)通并保持鎖存直到負(fù)載電流的幅值降低到第一三端雙向可控硅開關(guān)元件的保持電流以下(即，在半周期的末端)。如果負(fù)載電流的幅值較大，那么第一三端雙向可控硅開關(guān)元件傳導(dǎo)一個(gè)柵極電流脈沖流過第二三端雙向可控硅開關(guān)元件的柵極，以使第二三端雙向可控硅開關(guān)元件呈現(xiàn)導(dǎo)通，并且第二三端雙向可控硅開關(guān)元件傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。由于第一三端雙向可控硅開關(guān)元件兩端的電壓在第二三端雙向可控硅開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)降低到大約為零伏特，所以第一三端雙向可控硅開關(guān)元件在第二三端雙向可控硅開關(guān)元件導(dǎo)通之后變成不導(dǎo)通。第二三端雙向可控硅開關(guān)元件保持導(dǎo)通狀態(tài)直到負(fù)載電流的幅值降低到第二三端雙向可控硅開關(guān)元件的保持電流以下(即，在半周期的末端)。
[0011]在使用反向相位控制調(diào)光時(shí)，雙向半導(dǎo)體開關(guān)在交流線電壓的過零點(diǎn)時(shí)呈現(xiàn)導(dǎo)通，并在交流線電壓的每個(gè)半周期內(nèi)的某一點(diǎn)呈現(xiàn)非導(dǎo)通，使得雙向半導(dǎo)體開關(guān)在每個(gè)半周期內(nèi)導(dǎo)通一定的導(dǎo)通時(shí)間。反向相位控制調(diào)光通常用于控制傳輸?shù)诫娙菔截?fù)載的能量，此類負(fù)載可以包括例如電子式低壓變壓器。由于在半周期開始時(shí)必須使雙向半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，并且必須能夠在這個(gè)半周期內(nèi)使其不導(dǎo)通，所以反向相位控制調(diào)光需要調(diào)光開關(guān)具有兩個(gè)反串聯(lián)的FETs等。每個(gè)FET是可操作的，以獨(dú)立于流過FET的電流的幅值被導(dǎo)通并且保持導(dǎo)通狀態(tài)。換句話講，每個(gè)FET因?yàn)槭蔷чl管，它不受額定鎖存或保持電流的限制。然而，現(xiàn)有的反向相位控制調(diào)光開關(guān)需要連接中性線和/或先行控制FETs操作的控制電路(例如，微處理器)。為了給微處理器供電，調(diào)光開關(guān)還必須包括電源，所述電源通常與FETs并聯(lián)。這些先行的控制電路和電源增加了現(xiàn)有的基于FET的反向相位控制調(diào)光開關(guān)的成本(與模擬式前鋒相位控制調(diào)光開關(guān)相比而言)。
[0012]另外，為了適當(dāng)?shù)某潆?，在許多情況下，甚至當(dāng)照明負(fù)載斷開時(shí)，這種兩線式調(diào)光開關(guān)的電源必須提供在電源兩端的一定量的電壓，并且必須傳導(dǎo)從交流電源通過電力負(fù)載的充電電流。如果照明負(fù)載的額定功率太低，那么當(dāng)照明負(fù)載斷開時(shí)，從電源流過照明負(fù)載的充電電流會足夠大，以使照明負(fù)載產(chǎn)生人眼易見水平的照明。因此，現(xiàn)有的基于FET的反向相位控制調(diào)光開關(guān)通常額定為適合與額定功率在最小額定功率以上的照明負(fù)載工作，以保證照明負(fù)載斷開時(shí)，照明負(fù)載不會由于電源電流而產(chǎn)生人眼易見的水平的照明。某些現(xiàn)有的負(fù)載控制設(shè)備包括僅僅提供小電壓并當(dāng)充電時(shí)抽取小電流的電源，使得控制照明負(fù)載的最小額定功率可以低至10W。這種電源的一個(gè)實(shí)例在2010年3月31日提交的、題為“低功率負(fù)載的智能電子開關(guān)”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請N0.12/751，324中有更加詳細(xì)的描述，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0013]然而，與通過現(xiàn)有技術(shù)的前鋒相位和反向相位控制調(diào)光開關(guān)進(jìn)行控制的電氣負(fù)載的功率大小相比，人們希望能夠以更低的額定功率來控制電氣負(fù)載的功率大小。為了節(jié)省能量，人們使用比如像緊湊型熒光燈(CFLs)和發(fā)光二極管(LED)光源的高效率照明負(fù)載來代替或替換常規(guī)的白熾燈或鹵素?zé)簟８咝使庠赐ǔ１劝谉霟艉望u素?zé)粝母俚墓β什⒕哂懈L的使用壽命。為了適當(dāng)?shù)恼彰?，必須將一種負(fù)載調(diào)節(jié)裝置(例如，電子調(diào)光鎮(zhèn)流器或LED驅(qū)動器)耦合連接在交流電源與各個(gè)高效率光源(即，緊湊型熒光燈或LED光源)之間，用于調(diào)節(jié)供應(yīng)到高效率電源的功率。
[0014]控制高效率光源的調(diào)光開關(guān)可以串聯(lián)耦合在交流電源與用于高效率光源的負(fù)載控制設(shè)備之間。一些高效率照明負(fù)載與所述負(fù)載調(diào)節(jié)裝置一體地容納在單個(gè)殼體中。這種殼體可以具有允許機(jī)械連接到標(biāo)準(zhǔn)的螺口式燈頭的螺口式底座，并且提供電氣連接到交流電源的中性線端、交流電源的高電位側(cè)亦或調(diào)光開關(guān)的調(diào)光的熱端(例如，用于接收相位控制電壓)。負(fù)載調(diào)節(jié)電路是可操作的，以響應(yīng)于調(diào)光開關(guān)的雙向半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，來控制高效率光源的強(qiáng)度到所需的強(qiáng)度。
[0015]然而，高效率光源的負(fù)載調(diào)節(jié)裝置可以具有高輸入阻抗或者具有在整個(gè)半周期中幅值變化的輸入阻抗。因此，當(dāng)現(xiàn)有的前鋒相位控制調(diào)光開關(guān)連接在交流電源與用于高效率光源的負(fù)載調(diào)節(jié)裝置之間時(shí)，負(fù)載控制裝置不能提供足夠的大于晶閘管的額定鎖存電流和/或保持電流的電流。此外，當(dāng)現(xiàn)有的反向相位控制調(diào)光開關(guān)連接在交流電源與負(fù)載調(diào)節(jié)裝置之間時(shí)，電源的充電電流的幅值可以足夠大，以使當(dāng)光源應(yīng)當(dāng)斷開時(shí)，負(fù)載調(diào)節(jié)裝置使受控的高效率光源產(chǎn)生人眼易見的水平的照明。
[0016]負(fù)載調(diào)節(jié)裝置的阻抗特性會對由該負(fù)載調(diào)節(jié)裝置所接收的相位控制電壓的幅值產(chǎn)生不利地影響，使所接收的相位控制電壓的通電時(shí)間不同于該調(diào)光開關(guān)的雙向半導(dǎo)體開關(guān)的實(shí)際導(dǎo)通時(shí)間(例如，如果負(fù)載調(diào)節(jié)裝置具有電容式阻抗)。因此，負(fù)載調(diào)節(jié)裝置可以控制高效率光源的強(qiáng)度到與調(diào)光開關(guān)所指示的期望的強(qiáng)度不同的強(qiáng)度。此外，調(diào)光開關(guān)的電源的充電電流可以在具有電容性輸入阻抗的負(fù)載調(diào)節(jié)裝置的輸入建立充電，因此可以實(shí)現(xiàn)上述不利影響的低端強(qiáng)度。
[0017]因此，人們需要這樣一種兩線式負(fù)載控制裝置，它能夠耦合連接在交流電源與用于高效率光源的負(fù)載調(diào)節(jié)裝置之間，并且能夠適當(dāng)?shù)乜刂扑龅母咝使庠吹膹?qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明提供一種“兩線式”負(fù)載控制裝置，例如用于低功率照明負(fù)載的調(diào)光開關(guān)，這種負(fù)載如具有LED驅(qū)動電路的發(fā)光二極管(LED)燈或者具有電子調(diào)光整流器的緊湊型熒光燈。與現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)光開關(guān)相比，所述調(diào)光開關(guān)能夠合適的控制更寬種類的多種燈以及更簡單且更廉價(jià)的燈。所述調(diào)光開關(guān)提供一種不受燈的特性影響的純相位切換波形，這使燈的工作性能得以改進(jìn)。所述調(diào)光開關(guān)具有改善的抗干擾性并在更廣泛的裝置中工作良好，因?yàn)樗稣{(diào)光開關(guān)對由電路上其他調(diào)光開關(guān)可能產(chǎn)生的串音的敏感性較低。所述調(diào)光開關(guān)可以是用于提供先進(jìn)的特征和功能的“智能”調(diào)光開關(guān)，例如，采用可調(diào)節(jié)所述調(diào)光開關(guān)的工作特性的先進(jìn)的編程模式，當(dāng)與LED和CFL照明負(fù)載一起工作時(shí)，可改善所述調(diào)光開關(guān)的性能。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小的負(fù)載控制裝置包括一晶閘管、一柵極耦合電路和一控制電路。所述晶閘管具有第一和第二主負(fù)載端以及傳導(dǎo)柵極電流以激勵(lì)所述晶閘管導(dǎo)通的柵極，所述第一和第二主負(fù)載端被適配成以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于從所述交流電源傳導(dǎo)負(fù)載電流到所述電氣負(fù)載，并且所述晶閘管的特征是具有額定保持電流。所述柵極耦合電路將柵極電流通過所述晶閘管的所述柵極進(jìn)行傳導(dǎo)。所述控制電路是可操作的，以使所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通，并且控制所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，致使所述晶閘管在所述交流電源的半周期中在點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通。所述控制電路繼續(xù)控制所述柵極耦合電路，使得所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流。所述柵極耦合電路被阻止在太靠近所述半周期的末段傳導(dǎo)所述柵極電流，以防止所述雙向晶閘管在下一個(gè)半周期的開頭被導(dǎo)通。所述柵極耦合電路還可操作地用于傳導(dǎo)所述負(fù)載電流，使得所述晶閘管和所述柵極耦合電路的組合可被可操作用于傳導(dǎo)所述負(fù)載電流流過所述負(fù)載，而不受所述晶閘管的所述額定保持電流的影響。
[0020]所述負(fù)載控制裝置還包括一可控開關(guān)電路，它耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的所述柵極之間，用于在所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流。所述控制電路可操作的，以使所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通，并且觸發(fā)所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，致使所述晶閘管在所述交流電源的半周期中在點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通。所述控制電路在所述半周期結(jié)束之前致使所述可控開關(guān)電路不導(dǎo)通，使得所述柵極耦合電路無法通過所述晶閘管的所述柵極傳導(dǎo)所述柵極電流。
[0021]此外，本文中還描述了 一種負(fù)載控制電路，用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小。所述負(fù)載控制電路包括一晶閘管，它具有用于傳導(dǎo)柵極電流以使所述晶閘管導(dǎo)通的柵極；一柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)柵極電流通過所述晶閘管的柵極；以及一可控開關(guān)電路，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的柵極之間，用于在所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流。所述可控開關(guān)電路被導(dǎo)通且所述柵極耦合電路被導(dǎo)通，以傳導(dǎo)所述柵極電流，因而在所述交流電源的半周期中在點(diǎn)火時(shí)間使所述晶閘管導(dǎo)通。所述柵極耦合電路維持導(dǎo)通，使得所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流。所述可控開關(guān)電路在所述半周期結(jié)束之前變?yōu)椴粚?dǎo)通，使得所述柵極耦合電路無法傳導(dǎo)所述柵極電流通過所述晶閘管的所述柵極。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小的負(fù)載控制裝置包括一晶閘管，具有用于傳導(dǎo)柵極電流以使所述晶閘管導(dǎo)通的柵極；一柵極耦合電路，包括兩個(gè)MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)_門控晶體管，它們以反串聯(lián)連接的方式可操作地耦合連接在所述第一主負(fù)載端與所述晶閘管的柵極之間，用于當(dāng)MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合導(dǎo)通時(shí)，傳導(dǎo)所述柵極電流通過所述晶閘管的柵極。所述負(fù)載控制裝置還包括一控制電路，它可操作的激勵(lì)所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合傳導(dǎo)所述的柵極電流，因而使所述晶閘管在所述交流電源的半周期中在點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通。所述控制電路是可操作的，以使所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合保持導(dǎo)通，以在所述點(diǎn)火時(shí)間之后并在所述半周期結(jié)束之前再次傳導(dǎo)所述柵極電流。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小的負(fù)載控制裝置包括一晶閘管，具有用于傳導(dǎo)柵極電流以使所述晶閘管導(dǎo)通的柵極，并且特征在于具有額定保持電流；以及一柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)柵極電流通過所述晶閘管的柵極，并且在所述負(fù)載電流的幅值低于所述晶閘管的所述額定保持電流時(shí)傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。所述負(fù)載控制裝置進(jìn)一步包括一控制電路，所述控制電路是可操作的，以使所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，因而使所述晶閘管在所述交流電源的半周期中在點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通。所述控制電路繼續(xù)控制所述柵極耦合電路，使得所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小的負(fù)載控制裝置包括一雙向半導(dǎo)體開關(guān)，它被適配成以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與電氣負(fù)載之間，用于從交流電源傳導(dǎo)負(fù)載電流到電氣負(fù)載；還包括一用于接收用戶輸入的致動器，以及一可操作的控制電路，它響應(yīng)于所述致動器的動作，使所述負(fù)載控制裝置在低功率模式中工作，其中所述控制電路在低功率模式中可禁用所述負(fù)載控制裝置的一個(gè)或多個(gè)電路。所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)是可操作的導(dǎo)通并且保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且該操作與流過該半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)載電流的幅值無關(guān)。所述控制電路的耦合連接將控制電流傳導(dǎo)流過所述電氣負(fù)載，并且響應(yīng)于致動器的動作產(chǎn)生一驅(qū)動信號，用于控制所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通和不導(dǎo)通。
[0025]從參照附圖的本發(fā)明的以下描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)會變得易于明白。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]現(xiàn)在將在參照附圖的以下具體描述中進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中:
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例用于控制LED光源的強(qiáng)度的包括兩線式模擬調(diào)光開關(guān)的照明控制系統(tǒng)的簡化方框圖；[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖1的調(diào)光開關(guān)的簡化方框圖；
[0029]圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖1的調(diào)光開關(guān)的操作的示例波形；
[0030]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖2的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0031]圖5是圖2的調(diào)光開關(guān)的定時(shí)電路的簡化示意圖；
[0032]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0033]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖6的調(diào)光開關(guān)的操作的實(shí)例波形；
[0034]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0035]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的反向相位控制調(diào)光開關(guān)的簡化方框圖；
[0036]圖10是展示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的圖9的調(diào)光開關(guān)的操作的波形實(shí)例的簡化定時(shí)圖；
[0037]圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的圖9的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0038]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一替代實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0039]圖13是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0040]圖14是展示根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖13的調(diào)光開關(guān)的操作的波形實(shí)例的簡化定時(shí)圖；
[0041]圖15是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0042]圖16是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0043]圖17是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0044]圖18是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的具有數(shù)字控制電路的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0045]圖19是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的由圖18的調(diào)光開關(guān)的微處理器所執(zhí)行的開關(guān)程序的簡化流程圖；
[0046]圖20是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的由圖18的調(diào)光開關(guān)的微處理器周期性執(zhí)行的控制程序的簡化流程圖；
[0047]圖21是根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化示意圖；
[0048]圖22是圖21的調(diào)光開關(guān)的一部分的簡化示意圖，示出了第一和第二柵極驅(qū)動電路以及可控開關(guān)電路的更多細(xì)節(jié)；
[0049]圖23是展示根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例的圖21的調(diào)光開關(guān)的操作的實(shí)例波形；及
[0050]圖24是根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)的簡化方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]結(jié)合附圖可以更好地理解以下概述以及優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述。出于說明本發(fā)明的目的，附圖中以優(yōu)選方式示出了實(shí)施例，其中在附圖的幾個(gè)視圖中相同的附圖標(biāo)記表示相似的零件，然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的具體方法和實(shí)施手段。
[0052]圖1是一照明控制系統(tǒng)10的簡化方框圖，它包括用于控制傳輸?shù)礁咝收彰髫?fù)載101的功率大小的“兩線式”調(diào)光開關(guān)100，所述負(fù)載包括一負(fù)載調(diào)節(jié)裝置，例如發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器102，以及高效率光源，例如，LED光源104(或“光引擎”)。調(diào)光開關(guān)100具有一個(gè)耦合連接到交流(AC)電源105上用于接收交流主線電壓\c的熱端H，以及一個(gè)耦合連接到LED驅(qū)動器102的調(diào)光的熱端DH。調(diào)光開關(guān)100不需要直接連接到交流電源105的中性線端N。調(diào)光開關(guān)100在所述的調(diào)光的熱端DH產(chǎn)生相位控制電壓Vrc(例如，調(diào)光熱電壓)，并且傳導(dǎo)負(fù)載電流Ium流過LED驅(qū)動器102。調(diào)光開關(guān)100可以使用前鋒相位控制調(diào)光技術(shù)亦或使用反向相位控制調(diào)光技術(shù)來產(chǎn)生所述的相位控制電壓Vrc。
[0053]本文所述的“兩線式”調(diào)光開關(guān)或負(fù)載控制裝置不需要與交流電源105的中性線端N建立直接的連接。換句話講，所有通過兩線式調(diào)光開關(guān)傳導(dǎo)的電流還必須流過負(fù)載。兩線式調(diào)光開關(guān)可以僅僅具有兩個(gè)端子(即，熱端H和調(diào)光的熱端DH，如圖1所示)。可替代地，兩線式調(diào)光開關(guān)(如本文所述)可以包括三路調(diào)光開關(guān)，該三路調(diào)光開關(guān)可以用于三路照明系統(tǒng)并且具有至少三個(gè)負(fù)載端子，但是不需要中性線連接。此外，兩線式調(diào)光開關(guān)可以包括一額外連接，提供與遠(yuǎn)程控制裝置(用于遙控所述調(diào)光開關(guān))的通信，但是不要求將調(diào)光開關(guān)直接連接到中性線端。
[0054]LED驅(qū)動器102和LED光源104兩者可以被包括在一個(gè)單個(gè)殼體中，例如，有適于連接到標(biāo)準(zhǔn)螺口式燈頭的螺口式底座的殼體。當(dāng)LED驅(qū)動器102與LED光源104被包括在單個(gè)殼體中時(shí)，LED驅(qū)動器僅僅具有兩個(gè)電連接:一個(gè)是到調(diào)光開關(guān)100的電連接，用于接收相位控制電壓Vrc ;另一個(gè)是到交流電源105的電連接。LED驅(qū)動器102包括整流橋電路106，該橋電路接收相位控制電壓Vrc并產(chǎn)生流過總線電容器Cbus的總線電壓VBUS。LED驅(qū)動器102進(jìn)一步包括負(fù)載控制電路107，該負(fù)載控制電路接收總線電壓Vbus并響應(yīng)于相位控制信號Vrc來控制LED光源104的強(qiáng)度。特別地，LED驅(qū)動器102的負(fù)載控制電路107是可操作的，以開啟和關(guān)閉LED光源104，并且響應(yīng)于相位控制信號Vrc來調(diào)節(jié)LED光源的強(qiáng)度到目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot (即，期望的強(qiáng)度)。所述目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct可以在低端強(qiáng)度Ue (例如，大約I % )與高端強(qiáng)度Lhe(例如，大約100%)之間的范圍內(nèi)取值。LED驅(qū)動器102還可以包括濾波網(wǎng)絡(luò)108，該濾波網(wǎng)絡(luò)用于防止負(fù)載控制電路107所產(chǎn)生的噪聲在交流主線路上傳導(dǎo)。由于LED驅(qū)動器102包括總線電容器Cbus和濾波網(wǎng)絡(luò)108，所以LED驅(qū)動器可以具有電容性輸入阻抗。LED驅(qū)動器102的實(shí)例在于2009年6月11日提交的、題為“用于發(fā)光二極管光源的負(fù)載控制裝置”的美國專利申請N0.12/813,908中有更為詳細(xì)的描述，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0055]此外，LED驅(qū)動器102可以包括用于傳導(dǎo)電流(除負(fù)載電流Ium之外)流過調(diào)光開關(guān)100的仿真負(fù)載電路109。因此，如果調(diào)光開關(guān)100包括一個(gè)用于產(chǎn)生相位控制電壓Vrc的三端雙向可控硅開關(guān)元件，或簡稱雙向晶閘管，所述的仿真負(fù)載電路109可以傳導(dǎo)足夠的電流以確保流過調(diào)光開關(guān)100的三端雙向可控硅開關(guān)的總電流的幅值大于三端雙向可控硅開關(guān)的額定鎖存電流和保持電流。此外，仿真負(fù)載電路109在調(diào)光開關(guān)100包括定時(shí)電路時(shí)可以傳導(dǎo)定時(shí)電流，并且如果調(diào)光開關(guān)包括電源時(shí)可以傳導(dǎo)充電電流，使得這些電流不需要通過負(fù)載控制電路107來傳導(dǎo)且不會影響LED光源104的強(qiáng)度。
[0056]所述的仿真負(fù)載電路109可以簡單地包括一恒定阻抗電路(例如，電阻器)，或者可以包括一電流源電路。可替代地，仿真負(fù)載電路109可以是可控的，使得能夠啟用和禁用該仿真負(fù)載電路，由此選擇性地允許電流傳導(dǎo)通過調(diào)光開關(guān)100。此外，仿真負(fù)載電路109可以受到控制，以分別根據(jù)交流主線電壓Vac的幅值、交流主線電壓的半周期內(nèi)的當(dāng)前時(shí)間或LED驅(qū)動器102的當(dāng)前工作模式來導(dǎo)通不同的電流大小。此類仿真負(fù)載電路的實(shí)例詳見于2009年8月5日提交的、題為“與照明控制裝置一起使用的可變負(fù)載電路”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請N0.12/438,587以及于2010年11月19日提交的、題為“與負(fù)載控制裝置一起使用的可控負(fù)載電路”的美國專利申請N0.12/950，079，這些申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0057]可替代地，高效率光源可以包括緊湊型熒光燈(CFL)，并且負(fù)載調(diào)節(jié)裝置可以包括電子調(diào)光鎮(zhèn)流器。此外，調(diào)光開關(guān)100可替代地用于控制傳輸?shù)狡渌愋偷碾姎庳?fù)載的功率大小，例如直接控制一照明負(fù)載或一電機(jī)負(fù)載。具有突光燈和電子調(diào)光鎮(zhèn)流器的螺口式光源的實(shí)例詳見于2010年2月12日提交的、題為“混合光源”的美國專利申請N0.12/704，781，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0058]調(diào)光開關(guān)100包括用戶界面，該用戶界面具有蹺板開關(guān)116和強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118 (例如，如圖1所示的滑塊旋鈕)。翹板開關(guān)116允許關(guān)閉和斷開所述的LED光源104，而強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118允許將LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot從低端強(qiáng)度Ue調(diào)節(jié)到高端強(qiáng)度LHE。調(diào)光開關(guān)的用戶界面的實(shí)例詳見于2009年I月30日提交的、題為“具有節(jié)能的視覺指示和使用信息的負(fù)載控制裝置”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0059]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的簡化方框圖。圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的操作的示例波形。調(diào)光開關(guān)100包括耦合連接在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間的一個(gè)雙向半導(dǎo)體開關(guān)110,用于產(chǎn)生相位控制電壓Vrc(如圖3A和圖3B所示)和控制傳輸?shù)絃ED驅(qū)動器102的功率大小。雙向半導(dǎo)體開關(guān)110包括一個(gè)控制輸入(例如，柵極)，該控制輸入可以接收用于使雙向半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通和不導(dǎo)通的控制信號。雙向半導(dǎo)體開關(guān)110可以包括例如三端雙向可控硅開關(guān)的單個(gè)裝置，或裝置的組合，例如以反串聯(lián)方式耦合連接的兩個(gè)場效應(yīng)晶體管(FETs)。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述的相位控制電壓Vrc包括一前向相位控制電壓。換句話講，相位控制電壓Vrc在非導(dǎo)通時(shí)間Tnc內(nèi)的每個(gè)半周期的開頭具有大約零伏特的幅值，并且在該半周期的剩余部分內(nèi)，即，在導(dǎo)通時(shí)間Tra內(nèi)具有與交流電源105的交流線電壓Va。幅值大約相等的幅值。例如，導(dǎo)通時(shí)間Tra在LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot為低端強(qiáng)度Ue時(shí)，可以是大約兩毫秒，并且在目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct是高端強(qiáng)度Lhe時(shí)，可以是大約7毫秒。
[0060]調(diào)光開關(guān)100包括一電性連接到熱端H并與雙向半導(dǎo)體開關(guān)110串聯(lián)的機(jī)械式氣隙開關(guān)S112，使得LED光源104在該開關(guān)打開時(shí)被斷開。當(dāng)氣隙開關(guān)S112被閉合時(shí)，調(diào)光開關(guān)100是可操作的，它通過控制雙向半導(dǎo)體開關(guān)110來控制供給LED驅(qū)動器102的功率大小。氣隙開關(guān)S112機(jī)械地耦合連接到調(diào)光開關(guān)110的用戶界面的蹺板開關(guān)116，使得該開關(guān)可以響應(yīng)于蹺板開關(guān)的動作，實(shí)現(xiàn)打開和閉合。調(diào)光開關(guān)100進(jìn)一步包括連接在雙向半導(dǎo)體開關(guān)110的兩端的整流電路114，并且可操作的產(chǎn)生整流電壓Vkect (例如，代表在雙向半導(dǎo)體開關(guān)兩端上建立的電壓的信號)。
[0061]根據(jù)第一實(shí)施例，調(diào)光開關(guān)100包括具有電源120的模擬控制電路115、恒速單觸發(fā)定時(shí)電路130和可變閾值觸發(fā)電路140 (即，柵極驅(qū)動電路)?？刂齐娐?15接收來自整流電路114的整流電壓Vkect并傳導(dǎo)控制電流I.流過負(fù)載(即，LED驅(qū)動器102)，以便產(chǎn)生用于控制雙向半導(dǎo)體開關(guān)110的驅(qū)動電壓VDK，由此響應(yīng)于強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118來調(diào)節(jié)LED光源104的強(qiáng)度。控制電路115的電源120傳導(dǎo)充電電流I.流過LED驅(qū)動器102，以便產(chǎn)生電源電壓\c (例如，大約11.4伏特)。該電源的充電電流I.組成控制電路115的控制電流Icm的一部分。[0062]定時(shí)電路130接收電源電壓Vcc并產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)電壓Vtim (即，定時(shí)信號)，該定時(shí)電壓包括具有恒定的增長率(即，恒定正斜率)的如圖3A和圖3B所示的諧波信號。當(dāng)雙向半導(dǎo)體開關(guān)110在每個(gè)半周期開頭時(shí)是不導(dǎo)通的，定時(shí)電路130還接收整流電壓Vkect,并且能夠從LED驅(qū)動器102 (即，流過LED驅(qū)動器102的控制電流Icm)的兩端上建立的電壓導(dǎo)出過零點(diǎn)定時(shí)信息。定時(shí)電壓Vtim在交流線電壓Va。過零點(diǎn)之后不久(即，在如圖3A和圖3B中的時(shí)間t4所示的每個(gè)半周期的開頭之后不久)就開始從大約零伏特增加，并以恒定速率持續(xù)增加。在自從當(dāng)前半周期內(nèi)定時(shí)電壓Vtim開始從零伏特增加經(jīng)過固定的時(shí)間量Ttim之后，定時(shí)電壓Vtim在下一個(gè)過零點(diǎn)附近(即，在如圖3A和圖3B的時(shí)間〖3所示的當(dāng)前半周期的末端附近)接近大約零伏特。由于定時(shí)電壓Vtim的幅值在每個(gè)半周期以恒定速率增加固定的時(shí)間量TTIM，所以定時(shí)電壓Vtim在每個(gè)半周期內(nèi)基本上相同，如圖3Α和3Β所
/Jn ο
[0063]重新參考圖2，可變閾值觸發(fā)電路140接收來自定時(shí)電路130的定時(shí)電壓Vtim，并且產(chǎn)生用于控制雙向半導(dǎo)體開關(guān)110的驅(qū)動電壓VDK(即，柵極驅(qū)動電壓)，由此響應(yīng)于強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118的動作來調(diào)節(jié)LED光源104的強(qiáng)度。所述觸發(fā)電路140的特征在于可以響應(yīng)于調(diào)光開關(guān)100的用戶界面的強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118進(jìn)行調(diào)節(jié)的可變閾值(即，圖3A和圖3B所示的可變閾值電壓Vth)。
[0064]柵極耦合電路150將驅(qū)動電壓Vdk連接到雙向半導(dǎo)體開關(guān)110的柵極，由此使半導(dǎo)體開關(guān)110響應(yīng)于可變閾值電壓Vth的幅值實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通。當(dāng)在每個(gè)半周期內(nèi)定時(shí)電壓Vtim的幅值超過可變閾值電壓Vth的幅值時(shí)(如圖3A和3B中的點(diǎn)火時(shí)間t2、t5所示)，觸發(fā)電路140是可操作的，以導(dǎo)出驅(qū)動信號Vdk到第一幅值(例如，如圖3A和圖3B所示的大約零伏特)，由此使雙向半導(dǎo)體開關(guān)110在每個(gè)半周期導(dǎo)通(以下會參照圖4更加詳細(xì)地描述)。然后，驅(qū)動信號Vdk被派生到第二幅值(例如，大約如圖3A和圖3B所示的電源電壓Vcc)，以使雙向半導(dǎo)體開關(guān)Iio當(dāng)定時(shí)電壓Vtim在下一個(gè)過零點(diǎn)之前不久被控制成大約零伏特時(shí)不導(dǎo)通。可變閾值電壓Vth在圖3A和圖3B中被圖示為兩個(gè)不同的幅值，這導(dǎo)致驅(qū)動信號Vdk被派生為低于零伏特(由此使雙向半導(dǎo)體開關(guān)110導(dǎo)通)，對應(yīng)不同的時(shí)間量。
[0065]如圖3A和圖3B所示，調(diào)光開關(guān)100的控制電路115是可操作的，在雙向半導(dǎo)體開關(guān)110導(dǎo)通之后(如點(diǎn)火時(shí)間t2、t5所示)的那個(gè)半周期內(nèi)剩余的部分通過維持驅(qū)動電壓Vdk低值，來提供恒定的柵極驅(qū)動到雙向半導(dǎo)體開關(guān)110。因此，雙向半導(dǎo)體開關(guān)110會保持導(dǎo)通，而與傳導(dǎo)流過雙向半導(dǎo)體開關(guān)Iio和LED驅(qū)動器102的負(fù)載電流Ium的幅值無關(guān)。當(dāng)雙向半導(dǎo)體開關(guān)110導(dǎo)通并且相位控制電壓Vrc的幅值大約大于LED驅(qū)動器102的總線電壓vBiB的幅值時(shí)，LED驅(qū)動器102會開始傳導(dǎo)負(fù)載電流Iuwd流過雙向半導(dǎo)體開關(guān)。由于LED驅(qū)動器102的總線電容器Cbus可以快速充電，所以負(fù)載電流1_的幅值可以在下降到本質(zhì)上很小的幅值(例如，大約零幅值)之前快速達(dá)到峰值。如此前所述，雙向半導(dǎo)體開關(guān)110會獨(dú)立于負(fù)載電流Ium的幅值而保持導(dǎo)通，因?yàn)榭刂齐娐?15提供恒定的柵極驅(qū)動到雙向半導(dǎo)體開關(guān)。除了幅值的快速增加和減小之外，負(fù)載電流Iuwd還可以在雙向半導(dǎo)體開關(guān)110被導(dǎo)通之后改變方向。因此，雙向半導(dǎo)體開關(guān)110還是可操作的，以在雙向半導(dǎo)體開關(guān)在單個(gè)半周期內(nèi)導(dǎo)通之后，可實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)方向傳導(dǎo)電流(即，從LED驅(qū)動器102傳導(dǎo)電流或傳導(dǎo)電流到該LED驅(qū)動器)，從而允許設(shè)置在LED驅(qū)動器102的濾波網(wǎng)絡(luò)108中的任何電容器跟隨交流電源105的交流線電壓Vac的幅值。[0066]圖4是調(diào)光開關(guān)100的簡化示意圖。如圖4所示，第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的雙向半導(dǎo)體開關(guān)110采用雙向可控硅110’，但是可以可替代地實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)可控硅整流器(SCR)或任何合適的晶閘管。雙向可控硅110’包括兩個(gè)主端，它們以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間，使得所述雙向可控硅開關(guān)元件以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在交流電源105與LED驅(qū)動器102之間，用于傳導(dǎo)負(fù)載電流1_到LED驅(qū)動器負(fù)載。所述的雙向可控硅110’包括柵極(即，控制輸入)，用于使雙向可控硅在交流電源105的每個(gè)半周期內(nèi)導(dǎo)通，以下將進(jìn)行更加詳細(xì)地描述。雖然圖4未示出，但是扼流電感線圈可以與雙向可控硅110’串聯(lián)，并且濾波器電路(例如，濾波電容器)可以連接在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間(即，與雙向可控硅開關(guān)元件并聯(lián))，以防止雙向可控硅的開關(guān)產(chǎn)生的噪聲在交流主線路上傳導(dǎo)。
[0067]整流電路114包括具有四個(gè)二極管D114A、D114B、D114C、D114D的全波形整流電橋。整流電路114的整流電橋具有串聯(lián)在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間的交流端，以及當(dāng)雙向可控硅110’不導(dǎo)通時(shí)用于提供整流電壓Vkect到定時(shí)電路130的直流端。控制電路115傳導(dǎo)控制電流Icm流過整流電路114和LED驅(qū)動器102。因此，每個(gè)半周期通過LED驅(qū)動器102傳導(dǎo)的總電流是通過雙向半導(dǎo)體開關(guān)110傳導(dǎo)的負(fù)載電流Iujad、通過調(diào)光開關(guān)100的控制電路115傳導(dǎo)的控制電流Icm以及通過濾波器電路(可以連接在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間)傳導(dǎo)的任何泄漏電流。
[0068]如圖4所示，電源120包括例如產(chǎn)生電源電壓Ncc的通過_晶體管電路。通過_晶體管電路包括具有集電極的NPN雙極面結(jié)型晶體管Q122，用于通過電阻器R124(例如，具有大約IOOkQ的電阻)接收整流器電&VKECT。晶體管Q122的基極通過電阻器R125(例如具有大約150k Ω的電阻)耦合連接到整流器電壓Vkect，并且通過穩(wěn)壓二極管Z126(例如，具有大約12伏特的轉(zhuǎn)折電壓)連接到電路公共端。電源120進(jìn)一步包括存儲電容器C128，該存儲電容器能夠通過晶體管Q122充電到大約等于穩(wěn)壓二極管Z126的轉(zhuǎn)折電壓減去晶體管Q122的基極-發(fā)射極壓降的電壓。存儲電容器C128具有例如大約IOyF的電容，并且其工作以維持電源電壓V。。在適當(dāng)幅值(即，大約11.4伏特)，從而允許定時(shí)電路120產(chǎn)生定時(shí)電壓Vtim并允許柵極耦合電路150連續(xù)使雙向可控硅110’在每個(gè)半周期的點(diǎn)火時(shí)間之后導(dǎo)通。
[0069]定時(shí)電路130包括恒定斜坡電路160、單觸發(fā)鎖存電路170和復(fù)位電路180。恒定斜坡電路160接收電源電壓V。。并使定時(shí)電壓Vtim的幅值以恒定速率增加。復(fù)位電路180接收整流電壓Vkect并連接到定時(shí)電壓VTIM，復(fù)位電路是可操作的，以使定時(shí)電壓Vtim的幅值在每個(gè)半周期開始時(shí)間的開頭之后不久(例如，圖3A和圖3B的時(shí)間t4)從大約零伏特開始增加。特別地，復(fù)位電路180是可操作的，以響應(yīng)于在復(fù)位閾值Vkst兩端的整流電壓Vkect的正向過渡來啟用定時(shí)電壓Vtim(即，開始增加定時(shí)電壓Vtim的幅值)，該整流電壓在復(fù)位閾值Vkst之上保留至少預(yù)定的時(shí)間量。單觸發(fā)鎖存電路170提供鎖存電壓Vlatqi到復(fù)位電路180，以防止復(fù)位電路180在半周期末到來前對定時(shí)電壓Vtim復(fù)位，因此確保復(fù)位電路僅僅在每個(gè)半周期重新開始才產(chǎn)生一次定時(shí)電壓。
[0070]單觸發(fā)鎖存電路170通過在復(fù)位電路180啟用定時(shí)電壓Vtim之后的固定時(shí)間量的末尾(例如，在圖3A和圖3B的時(shí)間t3的半周期的末尾附近)控制定時(shí)電壓Vtim的幅值到大約0.6伏特來停止產(chǎn)生所述的定時(shí)電壓VTIM。在單觸發(fā)鎖存電路170控制定時(shí)電壓Vtim的幅值到大約0.6伏特后，復(fù)位電路180在下一個(gè)半周期開始之后(S卩，圖3A和圖3B的時(shí)間t4)再次能夠產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM。其結(jié)果是，在單觸發(fā)鎖存電路170驅(qū)動定時(shí)電壓Vtim到大約0.6伏特時(shí)的時(shí)間與當(dāng)復(fù)位電路180通過控制定時(shí)電壓Vtim的幅值低至大約零伏特來產(chǎn)生定時(shí)電壓Vtim的時(shí)間之間,存在一個(gè)死區(qū)時(shí)間TDT。
[0071]可變閾值觸發(fā)電路140包括具有反相輸入的比較器U142，該比較器接收來自定時(shí)電路130的定時(shí)電壓VTIM。可變閾值觸發(fā)電路140還包括機(jī)械地連接到強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118的滑塊旋鈕的電位器R144。電位器R144具有耦合連接在電源電壓V。。與電路公共端之間的電阻元件以及生成可變閾值電壓Vth的滑臂端?？勺冮撝惦妷篤th包括直流電壓，該直流電壓的幅值響應(yīng)于強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118的滑塊旋鈕的位置而變化，并且提供給比較器U142的非反相輸入端。驅(qū)動電壓Vdk在比較器U142的輸出產(chǎn)生，并且被提供給柵極耦合電路150，用于使雙向可控娃110’導(dǎo)通和不導(dǎo)通。柵極稱合電路150包括光電稱合器U152,該光電f禹合器具有耦合連接在電源電壓Vrc與比較器U142的輸出之間并與電阻器R154(例如，具有大約8.2kQ的電阻)串聯(lián)的輸入光電二極管。光電稱合器U152具有與電阻器R156 (例如，具有大約IOOkQ的電阻)串聯(lián)連接的光敏可控娃輸出。所述的光電I禹合器U152的光敏可控娃輸出與電阻器R156的串聯(lián)連接組合是I禹合在雙向可控娃110’的主端之一和柵極之間(例如，連接到熱端H)。
[0072]如圖3Α和圖3Β所示，當(dāng)定時(shí)電壓Vtim的幅值在可變閾值電壓Vth的幅值之下時(shí)，可變閾值觸發(fā)電路140的比較器U142輸出的驅(qū)動電壓Vdk的幅值保持在高至大約等于電源電壓V。。的水平，使得雙向可控硅110’保持不導(dǎo)通。當(dāng)定時(shí)電壓Vtim的幅值增加到可變閾值電壓Vth以上時(shí)，比較器U142驅(qū)動該驅(qū)動電壓Vdk低至大約電路公共端的水平，使得光電率禹合器U152的輸入光電二極管傳導(dǎo)驅(qū)動電流Idk，該驅(qū)動電流可以具有大約2mA的額定幅值1.KTD。因此，光電耦合器U152的光敏可控硅輸出呈現(xiàn)導(dǎo)通并傳導(dǎo)柵極電流Ie流過雙向可控硅110’的柵極，使該雙向可控硅開關(guān)元件導(dǎo)通。因此，驅(qū)動電壓Vdk被驅(qū)動降低，低至使雙向可控硅110’在自從半周期開始時(shí)間(即，如圖3A和3B所示的不導(dǎo)通時(shí)間Tnc)經(jīng)過可變時(shí)間量之后導(dǎo)通，其中可變時(shí)間量響應(yīng)于強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118和可變閾值電壓Vth來調(diào)節(jié)。由于驅(qū)動電壓Vdk的幅值在雙向可控硅110’呈現(xiàn)導(dǎo)通之后保持很低，所以光電耦合器U152的輸入光電二極管在該半周期的剩余的部分持續(xù)傳導(dǎo)驅(qū)動電流IDR。例如，光電稱合器U152的輸入光電二極管可以傳導(dǎo)來自電源120的存儲電容器C128的平均電流，其中當(dāng)LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot處于低端強(qiáng)度Ue時(shí)以及當(dāng)目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct處于高端強(qiáng)度Lhe時(shí)，平均電流可以在大約0.5毫安至大約1.7毫安的范圍內(nèi)變化。
[0073]如此前所述，負(fù)載電流Ium可以在雙向可控硅110’變?yōu)閷?dǎo)通之后改變方向(即，負(fù)載電流1_的幅值從正過渡到負(fù)，或反之)。當(dāng)負(fù)載電流1_的幅值降低到低于雙向可控硅110’的保持電流時(shí)，該雙向可控硅開關(guān)元件換向關(guān)閉并且變?yōu)椴粚?dǎo)通。此外，雙向可控娃110’的柵極停止傳導(dǎo)柵極電流Ie且光電稱合器U152的光敏可控娃輸出變?yōu)椴粚?dǎo)通。然而，由于驅(qū)動電壓Vdk的幅值保持很低，因此，光電耦合器U152的輸入光電二極管甚至到雙向可控硅110’變?yōu)椴粚?dǎo)通時(shí)仍然繼續(xù)傳導(dǎo)所述的驅(qū)動電流IDK(即，提供恒定的柵極驅(qū)動)，該光電I禹合器的光敏可控娃輸出能夠傳導(dǎo)柵極電流ie，并且雙向可控娃110’能夠呈現(xiàn)導(dǎo)通且在導(dǎo)通之后不久在相反方向上傳導(dǎo)負(fù)載電流IWAD。因此，雙向可控硅110’能夠在單個(gè)半周期內(nèi)在兩個(gè)方向上傳導(dǎo)負(fù)載電流ΙωΑΒ。[0074]雙向可控硅110’在每個(gè)半周期呈現(xiàn)導(dǎo)通之后，定時(shí)電路130連續(xù)產(chǎn)生定時(shí)電壓V111O因此，定時(shí)電壓Vtim的幅值保持在可變閾值電壓Vth以上，并且雙向可控硅110’保持導(dǎo)通直到大約在該半周期末當(dāng)單觸發(fā)鎖存電路170驅(qū)動定時(shí)電壓到大約零伏特時(shí)為止。光電率禹合器U152的輸入光電二極管連續(xù)傳導(dǎo)驅(qū)動電流IDK，并且光敏可控娃輸出連續(xù)傳導(dǎo)柵極電流Ie，使雙向可控硅110’在每個(gè)半周期中當(dāng)驅(qū)動電壓Vdk被驅(qū)動到很低時(shí)呈現(xiàn)導(dǎo)通(如圖3A和圖3B所示)。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，鎖存電路170是可操作的，以在當(dāng)前半周期末之前不久(如圖3A和圖3B的時(shí)間t3所示)控制定時(shí)電壓Vtim到大約零伏特(因此控制驅(qū)動電壓Vdk的幅值高至大約電源電壓Vcc)。因此，定時(shí)電壓Vtim的長度(即，固定的時(shí)間量Ttim)稍微小于每個(gè)半周期的長度TH。。在該半周期末的定時(shí)電壓Vtim的死區(qū)時(shí)間Tdt(或“消隱脈沖”)允許當(dāng)流過雙向可控娃開關(guān)元件的負(fù)載電流Ium的幅值在該半周期末減小到大約零安培時(shí)，雙向可控硅110’換向關(guān)閉(即，變?yōu)椴粚?dǎo)通)。
[0076]由于LED驅(qū)動器102具有電容性輸入阻抗，所以當(dāng)雙向可控硅110’在每個(gè)半周期末變?yōu)椴粚?dǎo)通之后，相位控制電壓Vrc的幅值不會在交流主線電壓\c的過零點(diǎn)附近快速減小到零伏特。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，復(fù)位電路180僅僅在交流主線電壓Va。過零之后開始定時(shí)電壓VTIM，即，當(dāng)整流電壓的幅值增大時(shí)，僅在整流電壓Vkect的幅值超過復(fù)位閾值Vkst時(shí)產(chǎn)生響應(yīng)。而當(dāng)整流電壓Vkect的幅值下降到低于復(fù)位閾值Vkst時(shí)，復(fù)位電路180的作用是防止重新設(shè)置定時(shí)電壓VTIM，這是由于LED驅(qū)動器102的電容性輸入阻抗而在每個(gè)半周期內(nèi)可能發(fā)生或不發(fā)生的干擾。
[0077]圖5是定時(shí)電路130的簡化示意圖。恒定斜坡電路160接收電源電壓V。。并且在定時(shí)電容器C162(例如，具有大約50nF的電容)的兩端產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM。恒定斜坡電路160包括用于傳導(dǎo)恒定時(shí)電流Itim流過定時(shí)電容器C162的恒電流源，使得定時(shí)電壓Vtim具有恒定斜率。恒電流源電路包括PNP雙極面結(jié)型晶體管Q164，該雙極面結(jié)型晶體管具有經(jīng)由電阻器R165(例如，具有大約IOkQ的電阻)耦合連接到電源電壓Vrc的發(fā)射極，兩個(gè)二極管D166、D168串聯(lián)連接在電源電壓Vcc與晶體管Q164的基極之間。電阻器R169連接在晶體管Q164的基極與電路公共端之間，并且具有例如大約51kQ的電阻。在電阻器R165的兩端上產(chǎn)生幅值大約等于二極管D166的前向電壓降(例如，大約0.6V)的電壓，使得電阻器傳導(dǎo)恒定時(shí)電流Itim (例如，大約70 μ A)到電容器C162中。定時(shí)電壓Vtim的幅值相對于時(shí)間減小的速率(即，dVTIM/dt)是定時(shí)電流Itim的幅值和電容器C162的電容Ca62的函數(shù)(即，dVTIM/dt = ITTM/C162)，并且可以等于，例如，大約1.4V/毫秒。
[0078]單觸發(fā)鎖存電路170包括比較器U172，該比較器具有耦合連接到定時(shí)電壓Vtim的反相輸入。定時(shí)電壓Vtim經(jīng)由二極管D174進(jìn)一步耦合連接到比較器U172的一個(gè)輸出端。單觸發(fā)鎖存電路170包括以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在電源Vrc與電路公共端之間的電阻分壓器，并且包括兩個(gè)電阻器R175和R176，電阻值分別為大約100K Ω和1ΜΩ。兩個(gè)電阻器R175和R176的連接節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)鎖存閾值電壓VthL,提供給比較器U172的非反相輸入端。比較器U172的非反相輸入端還經(jīng)由電阻器R178(例如，具有大約IkQ的電阻)耦合連接到其所述的輸出端。鎖存電壓Vlatqi在比較器U172的輸出端產(chǎn)生并被提供給復(fù)位電路180，以下將進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。
[0079]復(fù)位電路180包括第一比較器U181，該第一比較器具有非反相輸入端，接收經(jīng)由穩(wěn)壓二極管Z182和電阻器R183(例如，具有大約IOOkQ的電阻)的串聯(lián)組合提供的整流電壓VKECT。電容器C184(例如，具有大約1000pF的電容)和電阻器R185 (例如，具有大約20k Ω的電阻)并聯(lián)組合連接在比較器U181的非反相輸入端與電路公共端之間。穩(wěn)壓二極管Z186(例如，具有大約12伏特的轉(zhuǎn)折電壓)用于鉗制比較器U181的非反相輸入與電路公共端之間產(chǎn)生的電壓的幅值。復(fù)位電路180進(jìn)一步還包括電阻分壓器，該電阻分壓器具有兩個(gè)電阻器R187和R188(例如，分別具有大約150kQ和100Κ Ω的電阻)，它們以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在電源電壓V。。與電路公共端之間。兩個(gè)電阻器R187和R188的連接節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生被提供給比較器U181的反相輸入端的復(fù)位閾值電壓Vkst(例如，大約4.8V)。比較器U181的一個(gè)輸出經(jīng)由電阻器R189(例如，具有大約IOkQ的電阻)耦合連接到所述的電源電壓V。。。
[0080]復(fù)位電路180還包括第二比較器U191，該第二比較器具有耦合連接到閾值電壓Vkst的非反相輸入端以及耦合連接到定時(shí)電壓Vtim的一個(gè)輸出端。比較器U181的輸出經(jīng)由電容器C190(例如，具有大約1000pF的電容)連接到第二比較器U191的反相輸入端。電阻器R192(例如，具有大約68kQ的電阻)和二極管D193跨接在比較器U191的反相輸入端與電路公共端之間。FET Q194同樣跨接在所述反相輸入端和電路公共端之間。FETQ194的柵極的電位經(jīng)由一個(gè)電阻器R195(例如，具有大約IOOkQ的電阻)朝著電源電壓\^被拉升，并且耦合連接到所述的鎖存電壓Vlatch,使得FET可以響應(yīng)于單觸發(fā)鎖存電路170在導(dǎo)通和不導(dǎo)通狀態(tài)之間變化。
[0081] 當(dāng)定時(shí)電壓Vtim從大約零伏特開始時(shí)，鎖存電路170的比較器U172的反相輸入小于非反相輸入端的鎖存閾值電壓Vth+(例如,大約10.5V),并且其輸出經(jīng)由復(fù)位電路180的電阻器R195和二極管D196朝著電源電壓\c被拉升。定時(shí)電壓Vtim的幅值以恒定速率連續(xù)增加，直到定時(shí)電壓的幅值超過鎖存閾值電壓VTH_y此時(shí)，鎖存電路170的比較器U172驅(qū)動其輸出低至大約零伏特。這時(shí)，定時(shí)電壓Viim的幅值減小到大約等于二極管D174(例如，大約0.6V)的前向電壓降。因此，每個(gè)半周期所產(chǎn)生的定時(shí)電壓Vtim的固定時(shí)間量Ttim是定時(shí)電壓Vtim的幅值相對于時(shí)間增加的恒定速率dVTIM/dt( 即，大約1.4V/毫秒)和鎖存閾值電壓Vth+的幅值(即，大約10.5V)的函數(shù)，由此可知，每個(gè)半周期內(nèi)的固定時(shí)間量Ttim是大約7.5毫秒。在定時(shí)電壓Vtim的幅值超過鎖存閾值電壓Vti^之后，鎖存閾值電壓Vti^減小到大約0.1V，使得比較器Ul72連續(xù)降低其輸出，并且定時(shí)電壓Vtim的幅值維持在大約0.6V。
[0082]在半周期的開頭，整流電壓Vkkt的幅值低于復(fù)位電路180的穩(wěn)壓二極管Z182的轉(zhuǎn)折電壓(例如，大約30V)，并且第一比較器U181的反相輸入端的電壓是大約零伏特，使得第一比較器的輸出朝著電路公共端下降。當(dāng)整流電壓Vkect的幅值大致超過穩(wěn)壓二極管Z182的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，電容器C184開始充電，直到第一比較器U181的非反相輸入處的電壓幅值超過復(fù)位閾值電SVKST。第一比較器U181的輸出然后朝著電源電壓Vrc被拉升，并且電容器C190傳導(dǎo)脈沖電流到電阻器R192中，使得第二比較器U191的反相輸入端的電壓幅值超過復(fù)位閾值電壓Vkst，并且第二比較器朝著電路公共端拉低定時(shí)電壓Vtim(即，定時(shí)電壓的幅值從大約0.6伏特被控制成零伏特)，現(xiàn)在，鎖存電路170的比較器U172的反相輸入端的電壓幅值低于鎖存閾值電壓VTH_J 即，大約0.1V)，并且比較器停止朝著電路公共端拉低定時(shí)電壓VTIM。此外，復(fù)位電路180在電容器C190充滿電之前僅僅拉低定時(shí)電壓Vtim簡短的時(shí)間(例如，大約68微秒)，然后停止傳導(dǎo)脈沖電流到電阻器R192中。接著，第二比較器U191停止朝著電路公共端拉低定時(shí)電壓VTIM，因此允許定時(shí)電壓的幅值相對于時(shí)間以恒定速率再次開始增加。
[0083]當(dāng)復(fù)位電路180在每個(gè)半周期開始之后使定時(shí)電壓Vtim產(chǎn)生復(fù)位之后，鎖存電路170的比較器U172停止朝著電路公共端拉低定時(shí)電壓VTIM，并且鎖存電壓Vlatqi的幅值經(jīng)由電阻器R195和二極管D196朝著電源電壓Vcc被拉升。此時(shí)，F(xiàn)ET Q914呈現(xiàn)導(dǎo)通，從而維持第二比較器U191的反相輸入低于復(fù)位閾值電&VKST。當(dāng)單觸發(fā)鎖存電路170的比較器U172在該半周期末附近拉低定時(shí)電壓Vtim時(shí)，F(xiàn)ET Q194變?yōu)椴粚?dǎo)通，可見，F(xiàn)ETQ194在每個(gè)半周期的大部分時(shí)間是導(dǎo)通的，并且復(fù)位電路180能夠防止使定時(shí)電壓Vtim重新產(chǎn)生，直到鎖存電路170停止產(chǎn)生定時(shí)電壓之后，從而極大地提高了調(diào)光開關(guān)100相對于交流線電壓Vac上的脈沖噪聲的抗噪聲能力。
[0084]當(dāng)復(fù)位電路170的第一比較器U181的非反相輸入處的電壓幅值超過復(fù)位閾值電壓Vkst時(shí)，該比較器的輸出接著朝向電源電壓Ncc被拉升，并且電容器C190充電。然后FETQ194呈現(xiàn)導(dǎo)通，并且電容器C190保持充電。當(dāng)整流電壓Vkect的幅值在每個(gè)半周期末處下降到低于穩(wěn)壓二極管Z182的轉(zhuǎn)折電壓、并且第一比較器U181的非反相輸入處的電壓幅值下降到低于復(fù)位閾值電壓Vkst時(shí)，電容C190通過二極管D193以及第一比較器U181的所述輸出端放電。然而，第二比較器U191的反相輸入處的電壓幅值保持小于復(fù)位閾值電壓Vkst，因此，復(fù)位電路180不會使定時(shí)電壓Vtim的重新產(chǎn)生復(fù)位，直到復(fù)位電路180的第一比較器U181的非反相輸入處的電壓幅值在下一個(gè)半周期開始處上升到復(fù)位閾值電壓Vkst以上。
[0085]因此，本發(fā)明的第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的控制電路115傳導(dǎo)控制電流流過LED驅(qū)動器102，并且在雙向半導(dǎo)體開關(guān)110導(dǎo)通之后提供恒定的柵極驅(qū)動到該雙向半導(dǎo)體開關(guān)。控制電路115是可操作的，以根據(jù)LED驅(qū)動器102的兩端上所建立的電壓以及根據(jù)流過LED驅(qū)動器102的控制電流Iem獲得過零點(diǎn)定時(shí)信息。傳導(dǎo)流過LED驅(qū)動器102的控制電流I.的平均幅值大約等于定時(shí)電流Itim和驅(qū)動電流Idk的平均幅值以及從定時(shí)電路130和觸發(fā)電路140所抽取的其他電流的總和?？刂齐娐?15是可操作的，使雙向半導(dǎo)體開關(guān)110在每個(gè)半周期里，響應(yīng)代表LED光源104所期望強(qiáng)度的可變閾值從而導(dǎo)通，并且維持該雙向半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通直到大約當(dāng)前半周期末。因此，觸發(fā)電路140所產(chǎn)生的驅(qū)動電壓Vdk的導(dǎo)通時(shí)間Tra的長度不依賴于定時(shí)電路130產(chǎn)生定時(shí)信號Vtim的固定時(shí)間量Ttim的長度。
[0086]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的簡化示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的操作的實(shí)例波形。第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的雙向半導(dǎo)體開關(guān)采用以反串聯(lián)連接方式耦合連接在所述熱端H與調(diào)光的熱端DH之間的兩個(gè)單獨(dú)的MOS-門控晶體管實(shí)現(xiàn)，例如，F(xiàn)ET Q210A、Q210B，用于控制被傳遞到LED驅(qū)動器102的功率大小。FET Q210A、Q210B的源極一起耦合連接在電路公共端。FET Q210A或者Q210B可以包括金屬氧化物半導(dǎo)體FET (MOSFET)或者可以可替代地被替換為任何合適的電壓控制型半導(dǎo)體開關(guān)，比如說絕緣柵雙極結(jié)晶體管(IGBT)。FET Q210A、Q210B具有耦合連接到柵極耦合電路250的控制輸入(即，柵極)，該柵極耦合電路包括對應(yīng)的柵極晶體管R252、R254 (例如，兩個(gè)電阻器分別具有大約47 Ω的電阻)，用于耦合到所述FET的柵極的驅(qū)動電壓VDR-11W。該驅(qū)動電壓VDK_INV如圖7所示的是第一實(shí)施例的驅(qū)動電壓Vdk的反相。當(dāng)所述的FET的柵極處的電壓被驅(qū)動達(dá)到其額定柵極閾值電壓(例如，大約10伏特)時(shí)，每個(gè)FETQ210A、Q210B導(dǎo)通。這兩個(gè)FET Q210A、Q210B通過使用前鋒相位控制技術(shù)被同時(shí)控制成導(dǎo)通和不導(dǎo)通，并且是可操作的，以呈現(xiàn)導(dǎo)通并保持導(dǎo)通，而且該操作獨(dú)立于傳導(dǎo)流過FET的負(fù)載電流Iuwd的幅值。
[0087]調(diào)光開關(guān)200包括全波整流電橋，該全波整流電橋除了包括兩個(gè)二極管D214A、D214B之外，還包括兩個(gè)FET體二極管Q210A、Q210B。第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的定時(shí)電路130的工作方式與第一實(shí)施例的相同。調(diào)光開關(guān)200包括模擬控制電路215，該模擬控制電路具有與第一實(shí)施例的可變閾值觸發(fā)電路140相同的可變閾值觸發(fā)電路240。然而，第二實(shí)施例的觸發(fā)電路240包括比較器U242，該比較器具有接收定時(shí)電壓Vtim的非反相輸入以及接收來自電位器R244的可變閾值電壓Vth的反相輸入。觸發(fā)電路240工作，以朝著電源電壓Vrc拉升驅(qū)動電壓V?使FET Q210A.Q210B導(dǎo)通，并且朝著電路公共端拉低驅(qū)動電壓，以致使FET不導(dǎo)通(如圖7所示)。
[0088]如圖7所示，當(dāng)FET Q210A、Q210B呈現(xiàn)導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)ET Q210A、Q210B僅僅從電源120
傳導(dǎo)驅(qū)動電流IDR-1NV的很小的脈沖，即，由于FET的柵極的輸入電容(每個(gè)輸入電容可以具有例如大約IOOpF的輸入電容)存在充電的影響。由于驅(qū)動電流DK_INV從電源120的存儲電容器C128被傳導(dǎo)，所以由第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的模擬控制電路215通過LED驅(qū)動器102傳導(dǎo)的控制電流Iem的平均幅值小于第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的模擬控制電路115傳導(dǎo)的控制電流I.的平均幅值(在雙向可控硅110’呈現(xiàn)導(dǎo)通的整個(gè)時(shí)間內(nèi)，傳導(dǎo)驅(qū)動電流Idk流過光電稱合器U152的輸入光電二極管)。
[0089]此外,第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200不需要第一實(shí)施例的光電稱合器U152,這種光電耦合器通常較昂貴，并且其要求具有額定導(dǎo)通時(shí)間(例如，大約35毫秒)的特性，而在雙向可控娃110’導(dǎo)通之后負(fù) 載電流Iioad改變方向的情況下，光電I禹合器U152的額定導(dǎo)通時(shí)間限制了雙向可控硅110’在變成不導(dǎo)通之后能快速地變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。特別地，在雙向可控硅110’變成暫時(shí)不導(dǎo)通并且再次被變?yōu)閷?dǎo)通的時(shí)間內(nèi)，LED驅(qū)動器102的相位控制電壓Vpc的幅值在調(diào)光開關(guān)100的電壓幅值增大時(shí)會減小，LED驅(qū)動器102 (或電子整流器)的輸入兩端上的電壓變化會導(dǎo)致一些高效率的照明負(fù)載的LED光源104 (或熒光燈)的強(qiáng)度發(fā)生波動。因?yàn)檎{(diào)光開關(guān)200的雙向半導(dǎo)體開關(guān)采用FET Q210A、Q210B實(shí)現(xiàn)，并且由于FETQ210A.Q210B是可操作的，其保持導(dǎo)通可以不受負(fù)載電流的幅值的影響，所以可以避免一些高效率照明負(fù)載的強(qiáng)度產(chǎn)生潛在波動。
[0090]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)300的簡化示意圖。第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)300包括雙向可控硅110’(如同第一實(shí)施例)。然而，調(diào)光開關(guān)300所包括的柵極耦合電路350包括一個(gè)電壓控制的可控導(dǎo)通器件，例如，兩個(gè)MOS-門控晶體管(例如，F(xiàn)ETQ352A、Q352B)，它們以反串聯(lián)連接方式耦合連接在柵極與雙向可控硅110’的第一個(gè)主負(fù)載端(例如，調(diào)光開關(guān)的熱端H)之間，F(xiàn)ET Q352A、Q352B可以包括MOSFET或者可以可替代地被替換為任何合適的電壓控制半導(dǎo)體開關(guān)，比如說IGBT。所述的FETQ352A、Q352B的源極通過兩個(gè)源極電阻器R353、R354(例如，每個(gè)都具有大約10 Ω的電阻)耦合連接在一起，其中兩個(gè)電阻器R353、R354的連接節(jié)點(diǎn)耦合連接到電路公共端。源極電阻器R353、R354用于限制被傳導(dǎo)流過雙向可控硅110’柵極的柵極電流IQ的幅值，將其限制在一個(gè)最大柵極電流值的范圍內(nèi)(例如，大約0.6安培)。FET Q352A、Q352B的柵極耦合連接到對應(yīng)的柵極電阻器R355、R356(例如，每個(gè)都具有大約47Ω的電阻)。模擬控制電路215所產(chǎn)生的驅(qū)動電壓VDK-1NV由柵極耦合電路350的一個(gè)控制輸入端(即，柵極電阻器R355、R356的連接節(jié)點(diǎn))所接收。
[0091]調(diào)光開關(guān)300包括電阻器R358，其電阻為例如大約30.9 Ω，并且連接在FET的柵極與雙向可控硅110’的第二個(gè)主負(fù)載端(例如，連接到調(diào)光開關(guān)的調(diào)光的熱端DH)之間。調(diào)光開關(guān)300進(jìn)一步包括全波整流電橋，該全波整流電橋包括FET Q352A、Q352B的體二極管和兩個(gè)二極管D214A、D214B，并且產(chǎn)生被電源120和控制電路215的定時(shí)電路130接收的整流電壓VKECT。因此，控制電路215分別通過FET Q352A的體二極管和二極管D214A耦合連接到雙向可控硅110’的第一主負(fù)載端，并且分別通過FET Q352B的體二極管、二極管D214B和電阻器R358耦合連接到雙向可控硅的第二主負(fù)載端?？商娲兀刂齐娐?15可以直接連接到雙向可控硅110’的至少一個(gè)主負(fù)載端，或者通過一個(gè)或多個(gè)電阻器電性耦合連接到該雙向可控硅的至少一個(gè)主負(fù)載端。
[0092]控制電路215的定時(shí)電路130產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM，并且可變閾值觸發(fā)電路240產(chǎn)生驅(qū)動電壓VDK_INV，如同第二實(shí)施例(如圖7所示)。當(dāng)驅(qū)動電壓Vdihnv朝著電路公共端被拉低時(shí)，F(xiàn)ET Q352A、Q352B不導(dǎo)通，使得雙向可控硅110’也不導(dǎo)通。當(dāng)觸發(fā)電路240在每個(gè)半周期的點(diǎn)火時(shí)間將驅(qū)動電壓VDK_INV向電源電壓Ncc拉升時(shí)，F(xiàn)ET Q352A、Q352B能夠通過雙向可控硅110’的柵極傳導(dǎo)柵極電流Ie以使雙向可控硅導(dǎo)通。驅(qū)動電壓VDK_INV在半周期末之前被稍微拉低，使得在半周期末處存在消隱脈沖，以允許雙向可控硅110’換向關(guān)閉。由于驅(qū)動電壓VDK_INV保持高位直到大致該半周期末，F(xiàn)ET Q352A、Q352B可保持導(dǎo)通，使得FETQ352A、Q352B能夠在該半周期的大致剩余部分內(nèi)從點(diǎn)火時(shí)間開始的任何時(shí)間實(shí)現(xiàn)柵極電流Ie的傳導(dǎo)。因此，雙向可控硅110’從點(diǎn)火時(shí)間變?yōu)閷?dǎo)通直到大致半周期末，從而允許負(fù)載電流Iumd在任何給定的半周期內(nèi)具有任一極性(例如，正極或負(fù)極)，在LED驅(qū)動器102具有電容性阻抗的情況下，這種可使負(fù)載電流在某一個(gè)過零點(diǎn)之前改變極性的特性尤為重要。
[0093]當(dāng)FET Q352A、Q352B由于FET的柵極的輸入電容充電而呈現(xiàn)導(dǎo)通時(shí)，柵極耦合電路350的所述控制輸入從電源120僅僅傳導(dǎo)驅(qū)動電流IDK_INV的很小脈沖(即，如圖7所示)。因此，在半周期的大致剩余部分中不需要通過柵極耦合電路的控制輸入傳導(dǎo)驅(qū)動電流IDE-1NV的情況下，柵極耦合電路350允許模擬控制電路215使雙向可控硅110’導(dǎo)通并且維持導(dǎo)通(例如，與如圖3A和圖3B所不的第一實(shí)施例的光電稱合器U152的輸入光電二極管傳導(dǎo)驅(qū)動電流Idk相反)。因此，第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)300的模擬控制電路215所傳導(dǎo)的以使雙向可控硅110’導(dǎo)通的控制電流Icm的平均幅值小于第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的模擬控制電路115所傳導(dǎo)的以使雙向可控硅110’導(dǎo)通的控制電流Itjm的平均幅值。例如，如果FET Q352A、Q352B的特征都體現(xiàn)在大約2毫秒的導(dǎo)通時(shí)間、大約IOpF的輸入阻抗以及大約10伏特的柵極閾值電壓，那么柵極耦合電路350可以從電源120的存儲電容器C128傳導(dǎo)大約240毫微安的平均電流(與LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot無關(guān))。
[0094]此外，第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)300不需要光電稱合器U152來使雙向可控娃110’導(dǎo)通。如此前所述，光電耦合器U152通常較昂貴，并且其要求具有額定導(dǎo)通時(shí)間的特性，這限制了雙向可控硅110’在變?yōu)椴粚?dǎo)通之后能快速地響應(yīng)于負(fù)載電流Ium改變方向來變?yōu)閷?dǎo)通。
[0095]由于柵極耦合電路350的FET Q352A、Q352B所傳導(dǎo)的柵極電流Ie的幅值比雙向可控硅110’所傳導(dǎo)的負(fù)載電流Ium的幅值低很多，所以第三實(shí)施例的FET Q352A、Q352B的額定功率的大小(并且因此，在物理尺寸上)可以小于第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的FETQ210A、Q210B(傳導(dǎo)負(fù)載電流Ium)的額定功率。換句話講，因?yàn)榈谌龑?shí)施例的FETQ352A、Q352B不傳導(dǎo)負(fù)載電流Iumd,所以FET不需要采用功率器件，反而可以采用信號電平器件。因此，第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)300僅僅需要一個(gè)功率器件(即，雙向可控硅110’)，而并非兩個(gè)功率器件(即，F(xiàn)ET Q210A、Q210B)，這導(dǎo)致調(diào)光開關(guān)300的總成本更低，以及對單個(gè)壁掛式負(fù)載控制器件中的兩個(gè)功率器件的裝配密接性和散熱性的約束更少。此外，與具有類似大小的封裝的兩個(gè)FET Q210A、Q210B相比，該雙向可控硅110’通常在單個(gè)封裝中具有更好的峰值電流性能。
[0096]因此，第三實(shí)施例的雙向可控硅110’和調(diào)光開關(guān)300的柵極耦合電路350提供一種基于晶閘管的負(fù)載控制電路，在使用恒定柵極驅(qū)動信號使該雙向可控硅在半周期的剩余部分中呈現(xiàn)導(dǎo)通之后，這種控制電路要求基本無凈平均電流傳導(dǎo)流過所述的控制輸入。本文中所使用的“基本無凈平均電流”被定義為“給柵極耦合電路350的FET Q352A、Q352B(或其他合適的開關(guān)器件)的柵極的輸入電容充電所適用的電流量”，例如，小于大約I微安。
[0097]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的反向相位控制調(diào)光開關(guān)400的簡化方框圖。如圖9所示，雙向半導(dǎo)體開關(guān)110采用以反串聯(lián)連接方式耦合連接的兩個(gè)FET Q210A、Q210B (如同第二實(shí)施例)實(shí)現(xiàn)。所述調(diào)光開關(guān)400包括模擬控制電路，該模擬控制電路包括電壓參考電路420、定時(shí)電路430和柵極驅(qū)動電路440。電壓參考電路420包括一個(gè)通過-晶體管電路460和彈性卡入式電路470，用于從整流電壓Vkect產(chǎn)生參考電壓Vkef (例如，大約14.4伏特)。定時(shí)電路430接收參考電壓Vkef并產(chǎn)生代表LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Liegt的定時(shí)電壓VTIM。柵極驅(qū)動電路440產(chǎn)生經(jīng)由柵極耦合電路250耦合連接到FETQ210A、A210B的柵極的柵極電壓Ve，用于同時(shí)使兩個(gè)FET變?yōu)閷?dǎo)通和不導(dǎo)通。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，調(diào)光開關(guān)400所產(chǎn)生的相位控制電壓Vrc包括反向相位控制電壓。因此，柵極驅(qū)動電路440工作，使FET Q210A、Q210B響應(yīng)于定時(shí)電路Vtim在每個(gè)半周期的開頭呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，并且在每個(gè)半周期內(nèi)的某一時(shí)間變?yōu)椴粚?dǎo)通。
[0098]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)400產(chǎn)生的相位控制電壓Vrc、定時(shí)電壓Vtim以及用于驅(qū)動FET Q210A、Q210B的柵極電壓Ve的實(shí)例的簡化時(shí)序圖。相位控制電壓Vrc在在每個(gè)半周期開頭的導(dǎo)通時(shí)間ΤωΝ期間具有與交流電源105的交流線電壓\c幅值大致同等的幅值，并且在該半周期的剩余部分期間，即，在不導(dǎo)通時(shí)間ΤΝ。期間，具有大約零伏特的幅值。為了產(chǎn)生所述的相位控制電壓Vrc，柵極驅(qū)動電路440在每個(gè)半周期的開始朝著參考電壓Vkef拉升柵極電壓Ve，使得FET Q210A.Q210B導(dǎo)通(如圖10中的時(shí)間&所示)。此時(shí)，定時(shí)電路430開始產(chǎn)生包括斜坡電壓的定時(shí)電壓Vtim，該斜坡電壓的幅值的增加相對于以代表LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Likct的速率的時(shí)間的增加(即，響應(yīng)于強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118)。當(dāng)定時(shí)電壓Vtim的幅值達(dá)到一個(gè)最大定時(shí)電壓閾值VT_mx(例如，大約7.5伏特)時(shí)，柵極驅(qū)動電路440使FET Q210A、Q210B變?yōu)椴粚?dǎo)通(如圖10中的時(shí)間t2所示)。定時(shí)電壓Vtim的速率與目標(biāo)強(qiáng)度Likot成反比，即，定時(shí)電壓Vtim的速率隨著目標(biāo)強(qiáng)度L.減小而增大，并且隨著目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct增大而減小。在FET Q210A、Q210B變?yōu)椴粚?dǎo)通之后，柵極驅(qū)動電路440會在下一個(gè)半周期開頭再次致使FET導(dǎo)通(如圖10中的時(shí)間t3所示)。
[0099]圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)400的簡化示意圖。如圖11所示，所述的通過-晶體管電路460包括具有集電極的NPN雙極面結(jié)型晶體管Q462，該集電極與電阻器R464(例如，具有大約180Ω的電阻)耦合連接以接收整流器電壓VKECT。晶體管Q462的基極通過電阻器R465(例如具有大約470kΩ的電阻)耦合連接到整流器電壓Vkect，并且通過穩(wěn)壓二極管Z466(例如，具有大約15伏特的轉(zhuǎn)折電壓)連接到電路公共端。所述的通過-晶體管電路460進(jìn)一步包括存儲電容器C468，該存儲電容器能夠通過晶體管Q462和二極管D469充電到這樣一個(gè)電壓:即大約等于穩(wěn)壓二極管Z466的轉(zhuǎn)折電壓減去晶體管Q462的基極-發(fā)射極壓降和二極管D469的前向壓降的電壓。存儲電容器C468具有例如大約22 μ F的電容，并且能夠維持所述參考電壓Vkef在適當(dāng)幅值(即，至少大約12伏特)，從而允許控制FET Q210A、Q210B變?yōu)閷?dǎo)通(即，當(dāng)調(diào)光開關(guān)100兩端上所產(chǎn)生電壓為大約零伏特時(shí))，以下將會詳細(xì)描述。
[0100]彈性卡入式電路470耦合連接到存儲電容C468，并且包括一 PNP雙極面結(jié)型晶體管Q472。晶體管Q472的基極通過電阻器R474(例如，具有大約22kQ的電阻)和穩(wěn)壓二極管Z476(例如，具有大約12伏特的轉(zhuǎn)折電壓)的串聯(lián)組合耦合連接到電路公共端。所述的參考電壓Vkef產(chǎn)生在電容器C478的兩端上，該電容器耦合連接在晶體管Q472的集電極與電路公共端之間，并且具有例如大約0.1 μ F的電容。彈性卡入式電路470的工作使得當(dāng)通過-晶體管電路460的存儲電容器C468上的電壓的幅值超過穩(wěn)壓二極管Ζ476的轉(zhuǎn)折電壓加上晶體管Q472的發(fā)射極-基極壓降時(shí)，所述的參考電壓Vkef僅施加在電容器C478上。
[0101]定時(shí)電路430接收參考電壓Vkef并且在定時(shí)電容器C432(例如，具有大約IOnF的電容)的兩端上產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM。定時(shí)電路430包括一恒電流源電路，用于以恒定速率給電容器C432充電，來產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM。所述的恒電流源電路包括PNP雙極面結(jié)型晶體管Q434，該雙極面結(jié)型晶體管的發(fā)射極經(jīng)由電阻器R435(例如，具有大約ISOkQ的電阻)耦合連接到參考電壓VKEF。一個(gè)分壓電路4連接在參考電壓Vkef與電路公共端之間，它包括電位器R436和兩個(gè)電阻器R438、R439。例如，電位器R436的電阻可以在大約O至500kQ的范圍內(nèi)變化，而電阻器R438、R439可以分別具有大約IOOkQ和82kQ的電阻。電位器R436和電阻器R438的連接節(jié)點(diǎn)與晶體管Q434的基極相連接。電位器R436的電阻響應(yīng)于調(diào)光開關(guān)100的強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118的變化而變化，使得晶體管Q434的基極的電壓幅值就代表目標(biāo)強(qiáng)度LTKeT。在當(dāng)前尚沒有調(diào)節(jié)(即，處于穩(wěn)態(tài)條件下)電位器R436時(shí)，在電阻器R435以及晶體管Q434的發(fā)射極-基極結(jié)上產(chǎn)生恒定電壓，使得晶體管Q434傳導(dǎo)的是恒定電流(其幅值取決于晶體管Q434的基極的電壓幅值)。因此，電容器C432以取決于目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot的速率充電，由此產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM(如圖10所示)。
[0102]柵極驅(qū)動電路440響應(yīng)于來自定時(shí)電路430的定時(shí)電壓Vtim在每個(gè)半周期的開頭致使FET Q210A、Q210B導(dǎo)通，并且在每個(gè)半周期的某一時(shí)間致使其不導(dǎo)通。柵極驅(qū)動電路440包括NPN雙極面結(jié)型晶體管Q441以及連接在晶體管Q441的集電極與基極之間的電阻，該電阻例如大約270k Ω。一個(gè)二極管D443耦合連接在晶體管Q441的發(fā)射極與基極之間。在每個(gè)半周期的開頭，電阻器R442傳導(dǎo)電流到晶體管Q441的基極中，晶體管Q441因此變?yōu)閷?dǎo)通，并且參考電壓Vkef分別經(jīng)由柵極電阻器R252、254連接到FETQ210A、Q210B的柵極，由此致使FET導(dǎo)通。如此前所述，電壓參考電路420的存儲電容器C468將參考電壓Vkef維持在合適的幅值(即，至少大約14.4伏特)，以維持FET Q210A.Q210B導(dǎo)通，并且在調(diào)光開關(guān)400兩端上建立的電壓大約為零伏特。
[0103]定時(shí)電壓Vtim通過穩(wěn)壓二極管Z445(例如，具有大約6.8伏特的轉(zhuǎn)折電壓)耦合連接到一個(gè)NPN雙極面結(jié)型晶體管Q444的基極。當(dāng)定時(shí)電壓Vtim的幅值大致超過穩(wěn)壓二極管Z445的轉(zhuǎn)折電壓加上晶體管Q444的基極-發(fā)射極壓降(即，最大定時(shí)電壓閾值VT_mx)時(shí)，晶體管Q444變?yōu)閷?dǎo)通。因此，柵極電壓Ve通過二極管D443朝著電路公共端被拉低，于是，F(xiàn)ET Q210A、Q210B變?yōu)椴粚?dǎo)通。
[0104]柵極驅(qū)動電路440還包括一個(gè)跨接在穩(wěn)壓二極管Z445兩端上的NPN雙極面結(jié)型晶體管Q446，該晶體管Q446的基極耦合連接到兩個(gè)串聯(lián)的電阻器R447、R448 (例如，分別具有大約200kQ和IOkQ的電阻)的連接節(jié)點(diǎn)上，這兩個(gè)電阻器R447、R448構(gòu)成了一個(gè)耦合連接在整流電壓Vkect和電路公共端之間的分壓器，該晶體管Q446的基極經(jīng)由電容器C449(例如，具有大約IOnF的電容)同樣耦合連接到電路公共端。當(dāng)FET Q210A、Q210B變?yōu)椴粚?dǎo)通(響應(yīng)于定時(shí)電壓Vtim超過最大定時(shí)電壓閾時(shí)，建立在調(diào)光開關(guān)400兩端上的電壓大致增加到交流電源105的交流線電壓\c的幅值。因此，晶體管Q446的基極的電壓增加將使得該晶體管導(dǎo)通。于是，定時(shí)電壓Vtim的幅值被大致控制成零伏特，并且晶體管Q444維持導(dǎo)通(由此保持FET Q210A、Q210B不導(dǎo)通)直到當(dāng)前半周期末為止。
[0105]在上述半周期末附近，交流電源105的交流線電壓Vac的幅值以及晶體管Q446的基極的電壓幅值下降，使得晶體管Q446變?yōu)椴粚?dǎo)通。于是，晶體管Q444不導(dǎo)通并且參考電壓Vkef通過晶體管Q441以及對應(yīng)的柵極電阻器R252、R254耦合連接到FET Q210A、Q210B的柵極，由此致使FET變?yōu)閷?dǎo)通。此外，當(dāng)晶體管Q446不導(dǎo)通時(shí)，定時(shí)電路430的定時(shí)電壓Vtim的幅值能夠再次開始增加，該幅值的增加相對于以取決于目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot的速率變化的時(shí)間而定(如圖10所示)。
[0106]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)480的簡化示意圖。圖12的調(diào)光開關(guān)480非常類似于第四實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)400。然而，圖12的調(diào)光開關(guān)480包括一個(gè)電壓補(bǔ)償電路490，該電壓補(bǔ)償電路接收整流電壓Vkect并根據(jù)交流電源105的交流線電壓\c的變化和波動情況來調(diào)節(jié)定時(shí)電壓VTIM，從而避免LED光源104產(chǎn)生強(qiáng)度閃爍。電壓補(bǔ)償電路490包括兩個(gè)電阻器R492、R494，這兩個(gè)電阻器串聯(lián)耦合在整流電壓Vkect與電路公共端之間，并且分別具有例如大約1ΜΩ和98kQ的電阻。電容器C496可以連接在電阻器R492、R494的連接節(jié)點(diǎn)與電路公共端之間，并且具有例如大約0.22 μ F的電容。電容器C496通過電阻器R498(例如，具有大約560k Ω的電阻)耦合連接到所述的定時(shí)電壓VTIM。
[0107]當(dāng)FET Q210A、Q210B不導(dǎo)通并且定時(shí)電壓Vtim的幅值相對于時(shí)間增加時(shí)，在電容器C496的兩端上產(chǎn)生的電壓與交流電源105的交流線電壓Vac的幅值成正比。當(dāng)交流電源105的交流線電壓\c的幅值沒有變化或波動時(shí)，電容器C496充電到一個(gè)穩(wěn)態(tài)電壓。然而，當(dāng)FET Q210A、Q210B不導(dǎo)通時(shí)，如果交流線電壓Va。的幅值在半周期內(nèi)(例如，如圖10中時(shí)間t2和t3之間)發(fā)生變化，電容器C496上的電壓幅值也會變化，因此在下一個(gè)半周期內(nèi)當(dāng)FET導(dǎo)通時(shí)(例如，在時(shí)間t3與t4之間)將導(dǎo)致定時(shí)電壓Vtim變化。例如，當(dāng)FET Q210A、Q210B不導(dǎo)通時(shí)，如果交流線電壓Vac的幅值(并且因此電容器C496兩端上的電壓的幅值)在半周期內(nèi)增加了，那么定時(shí)電壓Vtim的幅值在下一個(gè)半周期內(nèi)當(dāng)FET導(dǎo)通時(shí)會更大，因此導(dǎo)致FET在下一個(gè)半周期內(nèi)提前變?yōu)椴粚?dǎo)通。
[0108]圖13是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)500的簡化示意圖。調(diào)光開關(guān)500包括機(jī)械式氣隙開關(guān)S514以及以反串聯(lián)連接方式耦合連接在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間的兩個(gè)FET Q510A、Q510B，用于產(chǎn)生相位控制電壓Vrc。調(diào)光開關(guān)500包括一模擬控制電路(例如，定時(shí)電路520)，用于產(chǎn)生代表LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot的定時(shí)電壓Vtim;以及包括柵極驅(qū)動電路530，用于響應(yīng)于定時(shí)電壓Vtim致使FET Q510A、Q510B導(dǎo)通和不導(dǎo)通，從而產(chǎn)生相位控制電壓Vpv。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，柵極驅(qū)動電路530是可操作的，以產(chǎn)生兩個(gè)柵極電壓Ve1、Ve2，用于在互補(bǔ)的基礎(chǔ)上獨(dú)立地控制相對應(yīng)的FET Q510A、Q510B。在各個(gè)柵極電壓Ve1、Ve2的幅值被控制成一個(gè)標(biāo)稱的柵極電SVn(例如，大約9V)時(shí)，所述的FETQ510A、Q510B變?yōu)閷?dǎo)通，并且在各個(gè)柵極電壓Ve1、Vg2的幅值被控制成大約零伏特時(shí)變?yōu)椴粚?dǎo)通。調(diào)光開關(guān)500進(jìn)一步包括一個(gè)過電流保護(hù)電路540，用于在FET過電流條件的情況下，使 FET Q510A、Q510B 不導(dǎo)通。
[0109]圖14示出了調(diào)光開關(guān)500產(chǎn)生的相位控制電壓Vrc以及分別用于驅(qū)動FET Q510A、Q510B的柵極電壓Ve1、Vg2的實(shí)例的簡化時(shí)序圖。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，相位控制電壓VPc包括前向相位控制電壓。在正半周期中，當(dāng)?shù)谝粬艠O電壓Vei從大約零伏特增加到標(biāo)稱柵極電壓VN(如時(shí)間所示)時(shí)，并且第二柵極電壓Ve2從標(biāo)稱柵極電壓減小到大約零伏特時(shí)，第一 FET Q510A導(dǎo)通，并且第二 FET Q510B不導(dǎo)通。此時(shí)，調(diào)光開關(guān)500通過第一 FETQ510A和第二 FET Q510B的體二極管傳導(dǎo)負(fù)載電流Ium到LED驅(qū)動器102。在負(fù)半周期的開頭，第一 FET510A保持導(dǎo)通。然而，由于第二 FET Q510B不導(dǎo)通，并且第二 FET Q510B的體二極管被反向偏壓，所以調(diào)光開關(guān)500此時(shí)不會傳導(dǎo)負(fù)載電流ΙωΑΒ。
[0110]在負(fù)半周期中，當(dāng)?shù)谝粬艠O電壓Vei從標(biāo)稱柵極電SVn減小到大約零伏特時(shí)，并且第二柵極電壓Ve2從大約零伏特增加到標(biāo)稱柵極電壓Vn (如時(shí)間t2所示)時(shí)，第一 FETQ510A不導(dǎo)通，并且第二 FET Q510B導(dǎo)通。此時(shí)，調(diào)光開關(guān)500通過第二 FET Q510B和第一 FETQ510A的體二極管傳導(dǎo)負(fù)載電流Iujad到LED驅(qū)動器102。在正半周期開頭，第二 FET Q510B保持導(dǎo)通，第一 FET Q510A保持不導(dǎo)通，并且第一 FET Q510A的體二極管此時(shí)被反向偏壓，使得調(diào)光開關(guān)500不會傳導(dǎo)負(fù)載電流Ium直到第一 FET Q510A導(dǎo)通。
[0111]定時(shí)電路520串聯(lián)耦合在熱端H和調(diào)光的熱端DH之間，并且通過LED驅(qū)動器102傳導(dǎo)定時(shí)電流ITIM(即，一種控制電流)以便在電容器C522(例如，具有大約0.1yF的電容)的兩端產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM。電容器C522是可操作的，以通過電阻器R524、R525(例如，分別具有大約27kQ和IOkQ的電阻)和電位器R526從交流電源105充電。電位器R526的電阻可以在例如大約0ΚΩ至300kQ的范圍內(nèi)變化，并且可以被調(diào)光開關(guān)500的用戶控制(例如，通過啟動滑塊控制)，以調(diào)節(jié)LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct。校準(zhǔn)電阻器R527與電位器R526耦合連接，用于校準(zhǔn)該電位器的范圍，并且具有例如大約300kQ的電阻。由于電容器C522通過電位器R526充電，所以電容器C522的充電速率以及定時(shí)電壓Vtim的幅值均可代表LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkot。
[0112]驅(qū)動電路530包括雙向觸發(fā)二極管532 (例如，具有大約32伏特的轉(zhuǎn)折電壓Vbk)以及兩個(gè)脈沖變壓器534A、534B。雙向觸發(fā)二極管532與兩個(gè)脈沖變壓器534A、534B的一次繞組串聯(lián)耦合。脈沖變壓器534A、534B的二次繞組經(jīng)由對應(yīng)的穩(wěn)壓二極管Z536A、Z536B (每個(gè)都有大致等于標(biāo)稱柵極電壓Vn的轉(zhuǎn)折電壓，即，大約9V)連接到對應(yīng)的電容器C535A、C535B。電容C535A、C535B分別經(jīng)由柵極電阻器R538A、R538B (例如，具有大約47k Ω的電阻)連接到FET Q510A、Q510B的柵極。柵極電阻器R538A、R538B可以可替代地具有不同的電阻值，以便按照本領(lǐng)域公知的方式改變FET Q510A.Q510B的開關(guān)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。
[0113]當(dāng)定時(shí)電壓Vtim的幅值大致超過雙向觸發(fā)二極管532的轉(zhuǎn)折電壓Vbk時(shí)，雙向觸發(fā)二極管通過脈沖變壓器534A、534B的一次繞組傳導(dǎo)脈沖電流(即，如圖13所示的點(diǎn)火電流Ifiee)，從而導(dǎo)致在脈沖變壓器的二次繞組上產(chǎn)生二次電壓VSK(例如，大約9V)。在正半周期中，電容器C535A通過穩(wěn)壓二極管Z536A從第一脈沖變壓器534A的二次繞組充電到大約標(biāo)稱柵極電壓VN(即，大約9伏特)。因此，第一柵極電壓Vei從大約零伏特被拉升到標(biāo)稱柵極電壓Vn，從而致使第一 FET Q510A導(dǎo)通(如圖14的時(shí)間h所示)。在負(fù)半周期開頭，第一 FET Q510A導(dǎo)通，而第二 FET Q510B不導(dǎo)通。由于第二 FET Q510B的體二極管此時(shí)被反向偏壓，所以調(diào)光開關(guān)500不會傳導(dǎo)負(fù)載電流ΙωΑΒ。
[0114]在負(fù)半周期中，點(diǎn)火電流Ifike具有負(fù)的幅值，因此導(dǎo)致脈沖變壓器534Α、534Β的二次繞組上的二次電壓Vsec同樣具有負(fù)的幅值。因此，穩(wěn)壓二極管Ζ536Α在該負(fù)半周期中被反向偏壓，于是電容器C535A通過穩(wěn)壓二極管Ζ536Α充電，使得電容器C535A上的電壓變到大約零伏特。因此，第一柵極電壓Vei從標(biāo)稱柵極電壓被拉升到大約零伏特，從而使第一FET Q510A不導(dǎo)通(如圖14的時(shí)間t2所示)。此外，連接到第二脈沖變壓器534B的二次繞組的穩(wěn)壓二極管Z536B在負(fù)半周期中前向偏壓，使得電容器C535B充電到大約標(biāo)稱柵極電壓乂1^并且第二 FETQ510B在負(fù)半周期中導(dǎo)通(如圖14中的時(shí)間&所示)。因此，以互補(bǔ)的方式驅(qū)動FET Q510A、Q510B，使得其中始終至少一個(gè)FET導(dǎo)通，而另一個(gè)FET不導(dǎo)通。結(jié)果是，F(xiàn)ET Q510A、Q510B在半周期的大約時(shí)間段Tlffi期間導(dǎo)通，并且在半周期的所述時(shí)間段Thc期間不導(dǎo)通。
[0115]定時(shí)電路520還包括耦合連接到電位器R526的雙向觸發(fā)二極管528 (例如，具有大約64V的轉(zhuǎn)折電壓)。雙向觸發(fā)二極管528通過調(diào)節(jié)被提供給電位器R526的電壓來提供電壓補(bǔ)償，以補(bǔ)償交流電源105所提供的交流線電壓VA。的變化。雙向觸發(fā)二極管528具有負(fù)阻抗變換功能，使得雙向觸發(fā)二極管兩端的電壓隨著雙向觸發(fā)二極管上流過的電流的減小而增大。因此，隨著調(diào)光開關(guān)500兩端(即，熱端H與調(diào)光的熱端DH之間)的電壓減小，流過電阻器R524和雙向觸發(fā)二極管528的電流減小，因此，雙向觸發(fā)二極管528上的電壓減小。這導(dǎo)致流過電位器R526的電流增加，并且開啟電容器C522以更快的速率充電。這導(dǎo)致在當(dāng)前半周期中FET Q510A、Q510B的導(dǎo)通時(shí)間ΤωΝ增加，以補(bǔ)償調(diào)光開關(guān)500兩端電壓的減小，從而維持LED光源104的強(qiáng)度恒定。
[0116]驅(qū)動電路530的特征在于具有內(nèi)在的短路保護(hù)場效應(yīng)管FET。在FET Q510Α、Q5IOB之一短路的情況下，驅(qū)動電路530是可操作的，可驅(qū)動另一個(gè)未短路的FET完全導(dǎo)通，使得負(fù)載電流Imad不對稱，不對稱的電流會導(dǎo)致一些類型的照明負(fù)載過熱。例如，如果第二 FETQ510B短路故障，那么整個(gè)交流波形在負(fù)半周期中會被提供給LED驅(qū)動器102。在負(fù)半周期中，由于當(dāng)?shù)诙?FET Q510B短路時(shí)，調(diào)光開關(guān)500的兩端會產(chǎn)生大約零伏特電壓，所以定時(shí)電路520的電容器C522不會充電，驅(qū)動電路330的雙向觸發(fā)二極管532不會傳導(dǎo)點(diǎn)火電流Ifiee的脈沖，并且電容器C535A上的電壓不會被驅(qū)動為零伏特，以在負(fù)半周期中使第一 FETQ510A不導(dǎo)通。因此，第一 FET Q510A在兩個(gè)半周期中會保持導(dǎo)通，并且負(fù)載電流Ium會基本上對稱。如果FET Q510A發(fā)生短路故障，那么第二 FET Q510B以與上述類似的方式被控制成導(dǎo)通。
[0117]過電流保護(hù)電路540包括傳感電阻器R542(例如，具有大約0.015 Ω的電阻)。傳感電阻器R542耦合連接在FET Q510A.Q510B的源極之間，使得在傳感電阻器上產(chǎn)生的電壓代表負(fù)載電流1_的幅值。傳感電阻器R542上產(chǎn)生的電壓被提供給第一 NPN雙極面結(jié)型晶體管(BJT) Q544的基極。第一晶體管Q544跨接在電容器C535A的兩端上，并且用于在正半周期中發(fā)生過電流條件的情況下保護(hù)第一 FET Q510A。當(dāng)負(fù)載電流Ium的幅值超過預(yù)定電流極限(例如，大約46.6安培)、使得在傳感電阻器R542上產(chǎn)生的電壓超過第一晶體管Q544的額定基極、發(fā)射極電壓(例如，大約0.7伏特)時(shí)，第一晶體管導(dǎo)通。因此，第一晶體管Q544朝著零伏特拉低第一 FET Q510A的柵極的第一柵極電壓Vei，因此只是第一 FET不導(dǎo)通。過電流保護(hù)電路540進(jìn)一步包括第二 NPN雙極面結(jié)型晶體管Q546，其耦合跨接在電容器C535B的兩端上，并且用于在負(fù)半周期中保護(hù)第二 FET Q510B。當(dāng)負(fù)載電流Iuwd的幅值超過預(yù)定電流極限時(shí)，第二晶體管Q546導(dǎo)通，因此朝著零伏特拉低第二 FET Q510B的柵極的第二柵極電壓\2并使第二 FET不導(dǎo)通。
[0118]圖15是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)600的簡化示意圖。調(diào)光開關(guān)600包括驅(qū)動限制電路650，該驅(qū)動限制電路與驅(qū)動電路530的雙向觸發(fā)二極管532以及兩個(gè)脈沖變壓器534A、534B的一次繞組串聯(lián)連接。驅(qū)動限制電路650的工作用于限制驅(qū)動電路530試圖在某個(gè)特定的半周期中使FET Q510A、Q510B導(dǎo)通的次數(shù)。例如，如果過電流保護(hù)電路540致使FET Q510A、Q510B之一不導(dǎo)通，那么驅(qū)動限制電路650防止驅(qū)動電路530在當(dāng)前這個(gè)半周期中再次嘗試使對應(yīng)的FET導(dǎo)通。
[0119]當(dāng)雙向觸發(fā)二極管532在每個(gè)半周期中點(diǎn)火時(shí)，驅(qū)動限制電路650在正半周期中傳導(dǎo)點(diǎn)火電流Ifike和在電容器C652a的兩端上產(chǎn)生偏移電壓Vqffset,并且在負(fù)半周期中在電容器C652B上產(chǎn)生偏移電壓。電容器C452A在正半周期中通過二極管D654A充電，并且電容器C452B在負(fù)半周期中通過二極管D654B充電。例如，電容器C652A、C652B可以具有大約0.1 μ F的電容。放電電阻器R656A、R656B分別與電容器C652A、C652B耦合并聯(lián)連接，并且每個(gè)具有例如大約33k Ω的電阻。所述驅(qū)動限制電路450進(jìn)一步包括以反串聯(lián)連接方式耦合連接的兩個(gè)穩(wěn)壓二極管Z658A、Z658B，其中每個(gè)具有相同的轉(zhuǎn)折電壓Vz(例如，大約40V)。穩(wěn)壓二極管Z658A、Z658B耦合連接到定時(shí)電路520上，以在正、負(fù)兩個(gè)半周期中限制定時(shí)電壓Vtim的幅值到鉗位電壓Vclamp,即，大約等于轉(zhuǎn)折電壓Vz的電壓。
[0120]在正半周期開頭，驅(qū)動限制電路540的電容器C652A沒有電荷，因此，在該電容器兩端沒有帶電壓。定時(shí)電壓信號Vtim增加，直到定時(shí)電壓Vtim的幅值大致超過雙向觸發(fā)二極管532的轉(zhuǎn)折電壓VBK。當(dāng)雙向觸發(fā)二極管532點(diǎn)火時(shí)，二極管D654A和電容器C652A傳導(dǎo)點(diǎn)火電流Ifike的脈沖，并且在電容器C652A的兩端建立偏移電壓Votfset (例如，大約12伏特)。在雙向觸發(fā)二極管532完成傳導(dǎo)點(diǎn)火電流Ifike之后，電容器C522兩端的電壓大致下降到雙向觸發(fā)二極管的轉(zhuǎn)折電壓(例如，大約10伏特)，而達(dá)到一個(gè)預(yù)定電壓Vp(例如，大約22伏特)。如果過電流保護(hù)電路540使FET Q510A、Q510B之一不導(dǎo)通，那么定時(shí)電壓信號Vtim會開始再次增加。定時(shí)電壓Vtim的幅值必須大致超過雙向觸發(fā)二極管532的轉(zhuǎn)折電壓Vbk加上電容器C652A兩端上的偏移電壓Vqffset (例如，大約44伏特)，以便雙向觸發(fā)二極管532再次傳導(dǎo)點(diǎn)火電流Ifike的脈沖。然而，因?yàn)榉€(wěn)壓二極管Z658A將定時(shí)電壓Vtim限制到轉(zhuǎn)折電壓Vz ( S卩，大約40伏特)，所以可防止定時(shí)電壓Vtim超過電壓閾值VTH。因此，在過電流條件的情況下，可以防止驅(qū)動電路530在每個(gè)半周期中反復(fù)嘗試致使FET Q510A、Q510B導(dǎo)通。
[0121 ] 防止定時(shí)電壓Vtim超過電壓閾值Vth直到電容器C652A兩端的電壓Λ V大致衰減到穩(wěn)壓二極管Ζ658Α的轉(zhuǎn)折電壓Vz減去所述的雙向觸發(fā)二極管532的轉(zhuǎn)折電壓Vbk為止，電容器C652A通過放電電阻器R656A緩慢放電，使得電容器C652A兩端的電壓Λ V大致衰減到穩(wěn)壓二極管Ζ658Α的轉(zhuǎn)折電壓Vz減去該雙向觸發(fā)二極管532的轉(zhuǎn)折電壓Vbk所需的時(shí)間足夠長，以便使得驅(qū)動電路530在每個(gè)半周期中僅僅嘗試一次使FET Q510A、Q510B導(dǎo)通。電容器C652A兩端的電壓在負(fù)半周期中衰減到大致零伏特，使得電容器C652A兩端的電壓在下一個(gè)正半周期開頭基本上為零伏特。驅(qū)動限制電路650的電容器C652B、二極管D654B、放電電阻器R656B和穩(wěn)壓二極管Ζ658Β在負(fù)半周期中以類似方式工作。該驅(qū)動限制電路650的實(shí)例詳見于2009年8月4日公開的、題為“用于防止負(fù)載控制裝置中的半導(dǎo)體開關(guān)多次嘗試點(diǎn)火的方法和裝置”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.7，570，031，該專利的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0122]圖16是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)700的簡化示意圖。調(diào)光開關(guān)700包括驅(qū)動電路730，該驅(qū)動電路包括一個(gè)單一脈沖變壓器734，該脈沖變壓器734具有單一的初級繞組以及帶有抽頭連接734’的二次繞組。所述的雙向觸發(fā)二極管532與脈沖變壓器734的單一的初級繞組串聯(lián)耦合連接。穩(wěn)壓二極管Ζ536Α和電容器C535A的串聯(lián)組合耦合連接在二次繞組的一端與脈沖變壓器734的抽頭連接734’之間，而穩(wěn)壓二極管Ζ536Β和電容器C535B的串聯(lián)組合耦合連接在二次繞組的另一端與脈沖變壓器734的抽頭連接734’之間。第七實(shí)施例的驅(qū)動電路730按照與第五實(shí)施例的驅(qū)動電路530的相同的方式工作，以驅(qū)動FET Q510A、510B導(dǎo)通和不導(dǎo)通。
[0123]圖17是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)800的簡化示意圖。調(diào)光開關(guān)800包括機(jī)械式氣隙開關(guān)S814以及以反串聯(lián)連接方式耦合連接在熱端H與調(diào)光的熱端DH之間的兩個(gè)FET Q510A、Q510B，用于控制被傳遞到所連接的LED驅(qū)動器102的功率大小。如同在第五、第六和第七實(shí)施例中，F(xiàn)ET Q810A、Q810B具有接受對應(yīng)的柵極電壓Ve1、Ve2的控制輸入(即，柵極)，用于驅(qū)動FET導(dǎo)通和不導(dǎo)通。LED光源104在開關(guān)S814打開時(shí)關(guān)閉，并且在開關(guān)閉合時(shí)工作。調(diào)光開關(guān)800包括一個(gè)控制電路，該控制電路包括定時(shí)電路820和電源880，并且是可操作的，以通過LED驅(qū)動器102傳導(dǎo)控制電流Icm。所述的定時(shí)電路820傳導(dǎo)定時(shí)電流ITTM，以便產(chǎn)生定時(shí)電壓Vtim(如同第五實(shí)施例)。調(diào)光開關(guān)800進(jìn)一步包括一驅(qū)動電路830，用于響應(yīng)于定時(shí)電壓Vtim致使FET810A、Q810B導(dǎo)通和不導(dǎo)通；以及包括一個(gè)過電流保護(hù)電路860，用于當(dāng)過電流流過FET的情況下致使所述的FET810A、Q810B不導(dǎo)通。
[0124]電源880產(chǎn)生用于給驅(qū)動電路830和過電流保護(hù)電路860供電的直流電壓Vs (例如大約14.4伏特)，在調(diào)光開關(guān)800不傳導(dǎo)負(fù)載電流Iumd到LED驅(qū)動器102并且建立在調(diào)光開關(guān)兩端上的電壓的幅值大致等于交流線電壓的幅值時(shí)，所述電源880傳導(dǎo)充電電流Icheg流過LED驅(qū)動器102。流過LED驅(qū)動器102的控制電流Iem大致等于定時(shí)電路820的定時(shí)電流Itim和電源880的充電電流Iaffie的總和。
[0125]電源880包括耦合連接到所述熱端H(經(jīng)由開關(guān)S814)的二極管D881，使電源880僅僅在交流電源105的正半周期中充電。電源880包括一個(gè)通過-晶體管電路，該通過-晶體管電路用于在電容器C882(例如，具有大約IOyF的電容)的兩端產(chǎn)生電源電壓Vs。該通過-晶體管電路包括NPN雙極面結(jié)型晶體管Q883、電阻器R884 (例如，具有大約220 Ω的電阻)、電阻器R885(例如，具有大約470kQ的電阻)和穩(wěn)壓二極管Ζ886。電容器C882耦合連接到晶體管Q883的發(fā)射極，使得該電容器能夠通過該晶體管充電。穩(wěn)壓二極管Ζ886連接到晶體管Q883的基極，并且具有例如大約15V的轉(zhuǎn)折電壓，使得電容C882能夠充電到大致等于轉(zhuǎn)折電壓減去晶體管的基極-發(fā)射極壓降的電壓。
[0126]電源880進(jìn)一步包括一個(gè)彈性卡入式電路，該彈性卡入式電路包括PNP雙極面結(jié)型晶體管Q887、電阻器R888(例如，具有大約22kQ的電阻)和穩(wěn)壓二極管Z889。電阻器R888和穩(wěn)壓二極管Z889耦合串聯(lián)在晶體管Q887的基極，并且晶體管Q887的集電極耦合連接到電容器C890。穩(wěn)壓二極管Z889具有例如大約12V的轉(zhuǎn)折電壓，當(dāng)電容器C882兩端的電壓幅值大致超過穩(wěn)壓二極管Z889的轉(zhuǎn)折電壓加上晶體管Q887的發(fā)射極-基極壓降時(shí)，使得電容器C882兩端上的電壓能跨接在電容器C890上。當(dāng)電容器C882兩端上的電壓幅值下降到大致低于穩(wěn)壓二極管Z889的轉(zhuǎn)折電壓加上晶體管Q887的發(fā)射極-基極壓降時(shí)，跨在電容器C882上的電壓的連接與電容器C890脫開，使得電源電壓Vs將會下降到大致電路公共端電壓(即，大約零伏特)。
[0127]定時(shí)電路820傳導(dǎo)定時(shí)電流Itim并且在電容器C822 (例如，具有大約0.047 μ F的電容)的兩端產(chǎn)生定時(shí)電壓VTIM。電容器C822從交流電源105通過電阻器R824、R825(例如，分別具有大約27kQ和IOkQ的電阻)和電位器R826(例如，具有在大約OkQ至300kQ的范圍內(nèi)的電阻)充電。校準(zhǔn)電位器R827跨接在電位器R826上，并且具有例如在大約O至500kQ范圍內(nèi)的電阻。定時(shí)電路820進(jìn)一步包括雙向觸發(fā)二極管828，該雙向觸發(fā)二極管具有例如大約64V的轉(zhuǎn)折電壓，并且工作以提供用于定時(shí)電路的電壓補(bǔ)償(按照與第五實(shí)施例的定時(shí)電路520的雙向觸發(fā)二極管528相同的方式)。
[0128]驅(qū)動電路830用于響應(yīng)于定時(shí)電路820的定時(shí)電壓Vtim產(chǎn)生柵極電壓Ve1、Ve2，在互補(bǔ)的基礎(chǔ)上致使FET Q810A、Q810B導(dǎo)通和不導(dǎo)通。驅(qū)動電路830包括雙向觸發(fā)二極管832 (例如，具有大約32伏特的轉(zhuǎn)折電壓)、電阻器R834(例如，具有大約680 Ω的電阻)以及兩個(gè)光電耦合器U835A、U835B。當(dāng)定時(shí)電壓Vtim的幅值大致超過雙向觸發(fā)二極管832的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，該雙向觸發(fā)二極管在正半周期中通過第一光電稱合器U835A的輸入光電二極管，并且在負(fù)半周期中通過第二光電耦合器U835B的輸入光電二極管傳導(dǎo)點(diǎn)火電流IFIKE。因此，第一光電稱合器U835A的輸出光電晶體管在正半周期中導(dǎo)通,并且第二光電稱合器U835B的輸出光電晶體管在負(fù)半周期中導(dǎo)通。光電耦合器U835A、U835B的輸出光電晶體管經(jīng)由對應(yīng)的電阻器R836、R838設(shè)置在電源電壓Vs與電路公共端之間，電阻器R836、R838中的每個(gè)具有例如大約4.7k Ω的電阻。
[0129]光電耦合器U835A、U835B的輸出光電晶體管還耦合連接到置位復(fù)位(SR)鎖存器U840A、U840B、U840C、U840D，這些置位復(fù)位鎖存器工作，以產(chǎn)生柵極電壓Ve1、Vg2,并且因此在互補(bǔ)的基礎(chǔ)上使FET Q810A、Q810B導(dǎo)通和不導(dǎo)通。例如，所述的SR鎖存器U840A、U840B、U840C、U840D可以采用由電源電壓Vs供電的單個(gè)集成電路(IC)的一部分來實(shí)現(xiàn)，如圖17所不，第一光電稱合器U835A的輸出光電晶體管稱合連接到第一 SR鎖存器U840A的置位輸入，并且連接到第二 SR鎖存器U840B的復(fù)位輸入。第二光電耦合器U835B的輸出光電晶體管連接到第二 SR鎖存器U840B的置位輸入，并且連接到第一 SR鎖存器U840A的復(fù)位輸入。第一 SR鎖存器U840A的輸出通過電阻器R842耦合連接到第一 FET Q810A的柵極，并且第二SR鎖存器U840B的輸出通過電阻器R852耦合連接到第二 FET Q810B的柵極，電阻器R842、R852的每個(gè)具有例如大約47kΩ的電阻。
[0130]當(dāng)?shù)谝还怆姺Q合器U835A的輸出光電晶體管在正半周期中導(dǎo)通時(shí),第一 SR鎖存器U840A的輸出被朝著電源電壓Vs拉升(因此致使第一 FET Q810A導(dǎo)通)，而第二 SR鎖存器U840B的輸出被朝著電路公共端拉低(因此致使第二 FET Q810B不導(dǎo)通)。類似地，當(dāng)?shù)诙怆婑詈掀鱑835B的輸出光電晶體管在負(fù)半周期中導(dǎo)通時(shí)，第二 SR鎖存器U840B的輸出被朝著電源電壓Vs拉升(因此致使第二 FET Q810B導(dǎo)通)，而第一 SR鎖存器U840A的輸出被朝著電路公共端拉低(因此致使第一 FET Q810A不導(dǎo)通)。由于第一 SR鎖存器U840A的置位輸入耦合連接到第二 SR鎖存器U840B的復(fù)位輸入，并且第二 SR鎖存器的置位輸入耦合連接到第一 SR鎖存器的復(fù)位輸入，所述的FET Q810A、Q810B以互補(bǔ)方式被驅(qū)動(按照第五實(shí)施例中的方式)，使得FET之一導(dǎo)通，同時(shí)另一個(gè)FET不導(dǎo)通。
[0131]過電流保護(hù)電路860耦合連接到第三和第四SR鎖存器U840C、U840D的置位輸入，用于在過電流流過FET的情況下致使FET Q810A、Q810B不導(dǎo)通。第三SR鎖存U840C的輸出經(jīng)由電阻器R846(例如，具有大約18kQ的電阻)耦合連接到NPN雙極結(jié)型晶體管Q844，該晶體管Q844的集電極經(jīng)由電阻器R848(例如，具有大約330Ω的電阻)耦合連接到第一FET Q810A的柵極。驅(qū)動電路830包括用于將第四SR鎖存器U840D的輸出耦合連接到第二FET Q810B的柵極的類似電路。
[0132]過電流保護(hù)電路860包括傳感電阻器R870 (例如，具有大約0.015 Ω的電阻)，該傳感電阻器R870串聯(lián)耦合連接在FET Q810A、Q810B之間，并且電路公共端在該傳感電阻器的一側(cè)作為參考基準(zhǔn)(如圖12所示)，使得在傳感電阻器兩端上產(chǎn)生的電壓幅值與負(fù)載電流Ium的幅值成正比。傳感電阻器R870經(jīng)由電阻器R862(例如，具有大約2.2ΚΩ的電阻)耦合連接到NPN雙極結(jié)型晶體管Q861的基極。電阻器R863耦合連接在晶體管Q861的基極與發(fā)射極之間，并且具有例如大約4.7kQ的電阻。晶體管Q861的發(fā)射極耦合連接到電路公共端，并且其集電極經(jīng)由兩個(gè)電阻器R864、R865(例如，分別具有大約18kQ和4.7k Ω的電阻)耦合連接到電源電壓Vs。電阻器R864、R865的連接節(jié)點(diǎn)與PNP雙極結(jié)型晶體管Q866的基極相連接。晶體管Q866的發(fā)射極連接到電源電壓Vs，并且集電極通過電阻器R867(例如，具有大約510Ω的電阻)連接到電路公共端。晶體管Q866的集電極耦合連接到第三SR鎖存器U840C的置位輸入，用于在正半周期中在過電流條件的情況下致使第一 FET Q810A不導(dǎo)通。過電流保護(hù)電路860包括用于在負(fù)半周期中在過電流條件的情況下致使第二 FETQ810B不導(dǎo)通的類似電路(包括晶體管Q871、Q876和電阻器R872、R873、R874、R875、R877)。
[0133]在正半周期中在過電流條件的情況下，過電流保護(hù)電路860驅(qū)動第三SR鎖存器U840C的置位輸入朝著電源電壓Vs拉升，因此，晶體管Q844導(dǎo)通，從而朝著電路公共端拉低柵極電壓Vei，并且致使第一 FET Q810A不導(dǎo)通。第二光電耦合器U835B的輸出光電晶體管耦合連接到第三SR鎖存器U840C的復(fù)位輸入，使得過電流保護(hù)在下個(gè)半周期(即，負(fù)半周期)中被復(fù)位。特別地，當(dāng)?shù)诙怆婑詈掀鱑835B的輸出光電晶體管在負(fù)半周期中導(dǎo)通時(shí)，第三SR鎖存器U840C的復(fù)位輸入被驅(qū)動朝著電源電壓Vs拉升，因此致使晶體管Q844不導(dǎo)通，并且允許第一 SR鎖存器U840A控制第一 FET Q810A。類似地，過電流保護(hù)電路860驅(qū)動第四SR鎖存器U840D的置位輸入朝著電源電壓Vs拉升，因此在負(fù)半周期中在過電流條件的情況下致使第二 FET Q810B不導(dǎo)通。在正半周期中當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀鱑835A的輸出光學(xué)晶體管導(dǎo)通時(shí)，第四SR鎖存器U840D的復(fù)位輸入被驅(qū)動拉升，因此允許第二 SR鎖存器U840B再次控制所述的第二 FET Q810B。
[0134]圖18是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的“智能”調(diào)光開關(guān)900的簡化示意圖，該調(diào)光開關(guān)給用戶提供先進(jìn)的特征和功能。如圖18所示，第九實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)900的雙向半導(dǎo)體開關(guān)110采用由柵極耦合電路350驅(qū)動的雙向可控硅110’，該柵極耦合電路具有兩個(gè)反串聯(lián)連接的FET Q352a、Q352B(按照第三實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)300中的方式)。調(diào)光開關(guān)900包括一氣隙開關(guān)S912，可以由氣隙致動器(圖中未示出)致動，以便當(dāng)用于高效率照明負(fù)載時(shí)允許在交流電源105與高效率照明負(fù)載101之間存在氣隙分隔。氣隙開關(guān)S912不是用于觸發(fā)LED光源104工作和斷開的主要裝置，以下將會更加詳細(xì)地描述。智能調(diào)光開關(guān)的實(shí)例詳見于此前引用的美國專利N0.5，248，919。
[0135]調(diào)光開關(guān)900包括數(shù)字控制電路915，該數(shù)字控制電路具有用于產(chǎn)生驅(qū)動電壓Vdk(與圖7所示的第三實(shí)施例的驅(qū)動電路Vdihnv相同)的微處理器930?？商娲?，微處理器930可以實(shí)施為微控制器、可編程邏輯器件(PLD)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或任何合適的控制器或處理設(shè)備。此外，調(diào)光開關(guān)900的雙向可控硅110’可以可替代地由第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的光電耦合器U152來驅(qū)動。另外，第九實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)900的雙向半導(dǎo)體開關(guān)110可以可替代地實(shí)施為同時(shí)被控制成導(dǎo)通和不導(dǎo)通的反串聯(lián)連接的兩個(gè)FET(即，按照第二實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)200的FET Q210A、Q210B相同的方式)。
[0136]數(shù)字控制電路915還包括電源920，該電源是可操作的，以通過LED驅(qū)動器102傳導(dǎo)的充電電流I.來產(chǎn)生直流電源電壓\c。例如，電源920可以包括一個(gè)通過-晶體管電路(如同圖4的第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100中的通過-晶體管電路)或者任何不會通過LED驅(qū)動器102抽取大量充電電流的合適的電源。數(shù)字控制電路915包括帶有兩個(gè)電阻器R934、R935的分壓器，用于產(chǎn)生具有適合提供給微處理器930的幅值的比例電壓VSQMD。比例電壓Vscau5d代表在雙向半導(dǎo)體開關(guān)110兩端上建立的電壓。微處理器930可以具有一個(gè)用于對比例電壓Vsqmd進(jìn)行采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，使得微處理器930是可操作的，以根據(jù)雙向半導(dǎo)體開關(guān)110兩端的電壓來確定相位控制電壓Vrc的過零點(diǎn)。
[0137]數(shù)字控制電路915進(jìn)一步包括一個(gè)切換觸摸開關(guān)ST(KaE、采用一個(gè)升高觸摸開關(guān)Seaise以及一個(gè)下降觸摸開關(guān)Sotek來接收用戶的輸入，該切換觸摸開關(guān)ST(KaE可以機(jī)械地耦合連接到撥轉(zhuǎn)開關(guān)或按鈕上，升高和下降開關(guān)SMISE、Sotek可以分別機(jī)械地耦合連接到例如單獨(dú)的升高按鈕和下降按鈕，或者具有上部和下部的翹板開關(guān)上。所述的切換觸摸開關(guān)Stoggle與在電源電壓\c和電路公共端之間的電阻器R936串聯(lián)連接，并且產(chǎn)生一個(gè)切換控制信號VTOe(；BE。所述的升高開關(guān)Skaise與在電源電壓Vcc和電路公共端之間的電阻器R938串聯(lián)連接，并且產(chǎn)生一個(gè)升高控制信號VKAISE。所述的下降開關(guān)Sotek與在電源電壓\c和電路公共端之間的電阻器R938串聯(lián)連接，并且產(chǎn)生一個(gè)下降控制信號VOTEK。微處理器930接收所述的切換控制信號Vtwku5、上升控制信號Veaise和下降控制信號微處理器930是可操作的，以響應(yīng)于切換觸摸開關(guān)Stwku5的后續(xù)動作,來啟動和關(guān)閉LED光源104。微處理器930是可操作的，以響應(yīng)于升高開關(guān)Skaise的動作來增加LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct,并且以響應(yīng)于下降開關(guān)Sotek的動作來減小目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct?？商娲?，數(shù)字控制電路915可以包括用于產(chǎn)生直流電壓的電位器，該直流電壓代表LED光源104的期望強(qiáng)度，并且例如其幅值響應(yīng)于調(diào)光開關(guān)900的強(qiáng)度調(diào)節(jié)器的位置的變化而變化(即，類似于第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100的電位器R144和強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118)。
[0138]此外，調(diào)光開關(guān)900可以包括視覺顯示器(圖中未示出)，例如，線性陣列的發(fā)光二極管(LED)，用于顯示反饋信息給調(diào)光開關(guān)900的用戶。例如，微處理器930可以使LED之一點(diǎn)亮以顯示LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度Ltkct的視覺顯示。當(dāng)LED光源104被關(guān)閉時(shí)，微處理器930可以使LED微亮地照明，以提供夜燈的效果。當(dāng)重新開啟LED光源時(shí)，LED之一可以點(diǎn)亮到更高的強(qiáng)度，以顯示微處理器930將會控制LED光源104所達(dá)到的目標(biāo)強(qiáng)度LTKCT。夜燈的特征詳見于1995年3月21日公開的、題為“所有照明元件照明而一個(gè)照明元件比其他更亮的具有多個(gè)照明元件的照明指示裝置”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.5，399，940，該申請的全部內(nèi)容通過弓I用的方式并入本申請中。
[0139]另外，調(diào)光開關(guān)900的微處理器930可以可替代地用于從有線或無線信號接收器接收數(shù)字信號。例如，調(diào)光開關(guān)900的數(shù)字控制電路915可以包括一個(gè)用于發(fā)送和接收射頻信號的射頻(RF)通信電路(圖中未示出)，例如，射頻收發(fā)器和天線(圖中未示出)。微處理器930可以是可操作的，以響應(yīng)于經(jīng)由射頻信號接受的數(shù)字消息來控制雙向半導(dǎo)體開關(guān)110。微處理器930和射頻收發(fā)器兩者均能夠進(jìn)入睡眠模式(B卩，低功率模式)，以保存電池電力。在睡眠模式中，射頻收發(fā)器是可周期性地喚醒操作的，以便在一個(gè)采樣周期Votek對射頻能量進(jìn)行采樣(例如，聆聽)。在射頻收發(fā)器檢測到存在任何射頻信號106的情況下，射頻收發(fā)器是可以喚醒微處理器930，使得微處理器可以開始處理接收的射頻信號。每當(dāng)微處理器930被喚醒，微處理器就消耗了額外的電力(因?yàn)槲⑻幚砥髟趩拘褧r(shí)完全供電)?？商娲?，調(diào)光開關(guān)900的射頻通信電路可以僅包括分別用于僅僅接收或發(fā)送射頻信號的射頻接收器或射頻發(fā)射器。射頻負(fù)載控制裝置和用于壁掛式負(fù)載控制裝置的天線的實(shí)例詳見于1999年11月9日公布的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.5,982, 103和于2008年4月22日公布的美國專利N0.7，362，285，標(biāo)題均為“緊湊型射頻發(fā)射和接收天線及其控制裝置”；以及于2012年3月8日提交的、題為“低功率射頻接收器”的美國專利申請N0.13/415,537，這些專利和申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0140]圖19是由微處理器930所執(zhí)行的開關(guān)過程1000的簡化流程圖。在步驟1010中，程序響應(yīng)于升高開關(guān)Skaise或下降開關(guān)S_之一的動作(即指如果升高控制信號Veaise亦或下降控制信號Votek被拉低到電路公共端的動作)而啟動，如果在步驟1012判斷是啟動升高開關(guān)Skaise，那么在步驟1014中，微處理器930通過減少點(diǎn)火時(shí)間TFIKE(大致等于圖3A和圖3B中所示的非導(dǎo)通時(shí)間TN。)來增加LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度LTK；T。如果在步驟1016判斷是啟動下降開關(guān)Sotek,那么在步驟1018中，微處理器930在退出該按鈕程序1000之前通過增加點(diǎn)火時(shí)間來減小LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度LTKeT。
[0141]圖20是由微處理器930周期性地(例如，每100微秒)執(zhí)行的控制過程1100的簡化流程圖，通過對比例電壓Vsqmd進(jìn)行采樣，產(chǎn)生驅(qū)動電壓VDK。首先，微處理器930在步驟1110使用ADC對比例電壓Vsqmd進(jìn)行采樣。在步驟1112，微處理器930確定比例電壓Vscaled的幅值是否增加以及當(dāng)前樣本是否大于前一個(gè)樣本，以便檢測出該比例電壓Vsqmd在過零點(diǎn)閾值處的的一個(gè)正過渡。如果微處理器930在步驟1112中檢測出存在在過零點(diǎn)閾值的正過渡，并且在步驟1114設(shè)置RESET標(biāo)志，那么微處理器930在步驟1116中清除RESET標(biāo)志。然后在控制程序1100退出之前，微處理器930在步驟1118中將定時(shí)器初始化為零，并且開始使定時(shí)器的值增大。如果在步驟1114沒有設(shè)置“重置RESET”標(biāo)志，那么微處理器930在步驟1118不會重啟所述定時(shí)器的初始化。
[0142]如果在步驟1120中所述定時(shí)器等于點(diǎn)火時(shí)間Tfike，那么微處理器930將拉低驅(qū)動電壓Vdk大致到電路公共端，以使雙向半導(dǎo)體開關(guān)110在步驟1122中導(dǎo)通，并且退出控制程序1100。如果在步驟1124中，時(shí)間等于總時(shí)間TTQm，那么在步驟1126中，微處理器930拉升驅(qū)動電壓Vdk大致到電源電壓Vrc，使雙向半導(dǎo)體開關(guān)110不導(dǎo)通?？倳r(shí)間Iram可以等于定時(shí)電路130在第一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)100中產(chǎn)生定時(shí)電壓Vtim的固定時(shí)間量TTIM(例如，大約7.5毫秒)。在步驟1128中，微處理器930設(shè)置RESET標(biāo)志，并且退出控制程序1100。RESET標(biāo)志允許微處理器930確保定時(shí)器在總時(shí)間Iram之前不會重啟。
[0143]圖21是根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)1200的簡化示意圖。調(diào)光開關(guān)1200包括柵極耦合電路1250，該柵極耦合電路具有以反串聯(lián)連接方式耦合連接在柵極與雙向可控硅110’的第一個(gè)主負(fù)載端(例如，所述調(diào)光開關(guān)的熱端H)之間的兩個(gè)FET Q1252A、Q1252B。所述的FET Q1252A、Q1252B的源極通過兩個(gè)電阻器R1253，、R1254 (例如，每個(gè)都具有大約5.6 Ω的電阻)耦合連接在一起，其中兩個(gè)電阻器R1253，、R1254的連接節(jié)點(diǎn)與電路公共端相連接。
[0144]調(diào)光開關(guān)1200包括具有微處理器1230的數(shù)字控制電路1215，該微處理器響應(yīng)于致動器1236 (比如像第九實(shí)施例的切換觸摸開關(guān)ST(KaE、升高觸摸開關(guān)Skaise和下降觸摸開關(guān)^>.)的動作而工作。數(shù)字控制電路1215包括一個(gè)過零點(diǎn)檢測電路1234，該電路產(chǎn)生代表交流線電壓的過零點(diǎn)的過零點(diǎn)電壓Vzc。數(shù)字控制電路1215還包括電源1220，該電源是可操作的，以傳導(dǎo)通過LED驅(qū)動器102的充電電流Iaffie,用于產(chǎn)生驅(qū)動FET Q1252A、Q1252B的第一直流電源電壓Vra(例如，大約8伏特)和給微處理器1230供電的第二直流電源電壓\C2 (例如，大約4伏特)。第一和第二直流電源電壓Vra、Vra都以電路公共端為參考，并且電源1220傳導(dǎo)通過電路公共端的充電電流I。.。例如，電源1220可以包括用于產(chǎn)生第一直流電源電壓Vra的電阻穩(wěn)壓電源以及用于產(chǎn)生第二直流電源電壓Vra的高效率開關(guān)電源。
[0145]第十實(shí)施例的 柵極耦合電路1250非常類似于第三實(shí)施例的柵極耦合電路350。然而，第十實(shí)施例的柵極耦合電路1250包括允許獨(dú)立控制FET Q1252A、Q1252B的第一和第二柵極驅(qū)動電路1260、1270。微處理器1230產(chǎn)生由對應(yīng)的柵極驅(qū)動電路1260、1270接收的兩個(gè)驅(qū)動電壓VDK1、Vdk2，用于致使對應(yīng)的FET Q1252A、Q1252B導(dǎo)通和不導(dǎo)通，使得雙向可控硅110’可以導(dǎo)通，以傳導(dǎo)負(fù)載電流Ium到LED驅(qū)動器102。調(diào)光開關(guān)1200包括電阻器R1258，其電阻為例如大約90.9 Ω，并且稱合連接在柵極與雙向可控娃110’的一個(gè)主負(fù)載端(例如，與所述調(diào)光開關(guān)的調(diào)光的熱端DH連接的端)之間。
[0146]此外，調(diào)光開關(guān)1200包括一個(gè)可控開關(guān)電路1280，它與反串聯(lián)連接的FETQ1252A、Q1252B以及雙向可控硅110’的柵極串聯(lián)耦合連接。微處理器1230產(chǎn)生開關(guān)控制電壓Vsw，用于致使可控開關(guān)電路1280導(dǎo)通和不導(dǎo)通。當(dāng)可控開關(guān)電路1280導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)ETQ1252A、Q1252B能夠通過雙向可控硅110’的柵極傳導(dǎo)柵極電流Ie，使該雙向可控硅開關(guān)元件導(dǎo)通。微處理器1230是可操作的，以在交流線電壓的每個(gè)半周期末之前使雙向可控硅110’的柵極與FET Q1252A、Q1252B分離。然而，F(xiàn)ET Q1252A、Q1252B可以在雙向可控硅110’之前、且在當(dāng)前半周期末之后將負(fù)載電流Ium傳導(dǎo)到LED驅(qū)動器102，以下將更加詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0147]圖22是調(diào)光開關(guān)1200的一部分的簡化示意圖，示出了第一和第二柵極驅(qū)動電路1260、1270以及可控開關(guān)電路1280的更多細(xì)節(jié)。第一柵極驅(qū)動電路1260包括一NPN雙極結(jié)型晶體管Q1261，它具有經(jīng)由電阻器R1262(例如，具有大約200kQ的電阻)接收第一驅(qū)動電壓Vdki的基極，該晶體管Q1261的集電極通過電阻器R1263(例如，具有大約200kQ的電阻)耦合連接到第一直流電源電壓Vra，并且耦合連接到另一個(gè)NPN雙極結(jié)型晶體管Q1264的基極。晶體管Q1264的集電極-發(fā)射極結(jié)與二極管D1265以及另一個(gè)NPN雙極結(jié)型晶體管Q1266的集電極-發(fā)射極結(jié)串聯(lián)耦合連接。晶體管Q1266的基極通過電阻器R1267 (例如，具有大約200kQ的電阻)耦合連接到第一直流電源電SVra并且連接到晶體管Q1266的集電極。晶體管Q1266的所述結(jié)和二極管D1265通過柵極電阻器R1268(例如，具有大約47 Ω的電阻)耦合連接到第一 FET Q1252A的柵極。
[0148]當(dāng)?shù)谝或?qū)動電壓Vdki很低(即，大約為電路公共端的地位)時(shí)，晶體管Q1261不導(dǎo)通，使得晶體管Q1265的基極被驅(qū)動朝著第一直流電源電壓Vra拉升。因此，晶體管Q1265導(dǎo)通，從而被驅(qū)動朝著電路公共端拉低晶體管Q1266的基極以及第一 FET Q1252A的基極，使得該FET不導(dǎo)通。但是，當(dāng)?shù)谝或?qū)動電壓Vdki很高(S卩，大約等于第一直流電源電SVra)時(shí)，晶體管Q1261變成導(dǎo)通，使得晶體管Q1265變?yōu)椴粚?dǎo)通。因此，晶體管Q1266變成導(dǎo)通，并且第一FET Q1252A的基極被驅(qū)動朝著第一直流電源電壓Vra拉升，使得所述的FET導(dǎo)通。第二柵極驅(qū)動電路1270具有用于響應(yīng)于第二驅(qū)動電壓Vdk2致使第二 FET Q1252B導(dǎo)通和不導(dǎo)通的相同結(jié)構(gòu)和操作。
[0149]可控開關(guān)電路1280耦合連接在反串聯(lián)連接的FET Q1252A、Q1252B與雙向可控硅110’的柵極之間，并且響應(yīng)于來自微處理器1230的開關(guān)控制電壓Vsw，所述的雙向可控硅110’的柵極經(jīng)由一個(gè)電容器C1290(例如，具有大約0.1yF的電容)和一個(gè)電阻器R1292(例如，具有大約47Ω的電阻)的并聯(lián)組合耦合連接到其主端之一。可控開關(guān)電路1280包括一個(gè)包含四個(gè)二極管D1281至D1284的全波整流電橋，該整流電橋的交流端與雙向可控硅110’的柵極串聯(lián)，而一個(gè)NPN雙極結(jié)型晶體管Q1285跨接在整流電橋的直流端上?？煽亻_關(guān)電路1280還包括光電耦合器U1286，它具有與跨接在電橋的直流端上的電阻器R1287串聯(lián)耦合連接的輸出光電耦合器。例如，電阻器R1287可以具有大約150k Ω的電阻器。開關(guān)控制電壓Vsw經(jīng)由電阻器R1288(例如，具有大約IOkQ的電阻)耦合連接到光電率禹合器U1286的輸入光電二極管。當(dāng)開關(guān)控制電壓Vsw很低時(shí)，光電稱合器U1286的輸出光電晶體管不導(dǎo)通，使得晶體管Q1285不導(dǎo)通(即，可控開關(guān)電路1280不導(dǎo)通)。然而，當(dāng)開關(guān)控制電壓Vsw很高時(shí)，光電耦合器U1286的輸出光電晶體管導(dǎo)通，使得晶體管Q1285導(dǎo)通(即，可控開關(guān)電路1280導(dǎo)通，并且雙向可控硅110’的柵極連接到反串聯(lián)連接的FETQ1252A、Q1252B)。
[0150]圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)1200的操作的實(shí)例波形。微處理器1230是可操作的，以響應(yīng)于過零點(diǎn)檢測電路1234產(chǎn)生的過零點(diǎn)電壓來確定在時(shí)間L的直流線電壓的過零點(diǎn)。在每個(gè)半周期開頭，F(xiàn)ET Q1252A、Q1252B不導(dǎo)通，使得第一 FETQ1252A在正半周期中阻擋電流，并且第二 FET Q1252B在負(fù)半周期中阻擋電流。微處理器1230同時(shí)拉升驅(qū)動電壓Vdk1、Vdk2兩者，使得FET Q1252A、Q1252B是可操作的，以通過雙向可控硅110’的柵極傳導(dǎo)柵極電流Ie從而使該雙向可控硅開關(guān)元件以期望的相位角導(dǎo)通(例如，在圖23中所示的七3)。
[0151]在正半周期中，微處理器1230在半周期末(S卩，圖23中的時(shí)間t6)之前的時(shí)間t5拉低第二驅(qū)動電壓Vdk2，使得第二FET Q1252B將變?yōu)椴粚?dǎo)通，并且準(zhǔn)備在負(fù)半周期開頭阻擋電流。當(dāng)?shù)诙?qū)動電壓Vdk2在時(shí)間t5被拉低之后，第二 FET Q1252B是可操作的，以通過其體二極管傳導(dǎo)電流直到半周期末。在該半周期末之后，微處理器1230在時(shí)間t7拉低第一驅(qū)動電壓Vdki，使得第一 FET Q1252A保持導(dǎo)通，直到當(dāng)前正半周期末。類似地，在負(fù)半周期中，微處理器1230在半周期末之前拉低第一驅(qū)動電壓Vdki并在半周期末之后拉低第二驅(qū)動電壓Vme。
[0152]微處理器1230驅(qū)動拉升所述的開關(guān)控制電壓Vsw(例如，在如圖23中所示的時(shí)間t2)，以使可控開關(guān)電路1280在致使FET Q1252A、Q1252B導(dǎo)通之前先變成導(dǎo)通，例如，在這兩個(gè)FET呈現(xiàn)導(dǎo)通的時(shí)間t3之前大約40微秒。如果FET Q1252A、Q1252B過于靠近半周期末允許雙向可控硅110’的柵極傳導(dǎo)柵極電流Ie，那么該雙向可控硅110’可能在下一個(gè)半周期開頭被錯(cuò)誤地致使導(dǎo)通，這會使所述雙向可控硅開關(guān)元件在整個(gè)下一個(gè)半周期都導(dǎo)通，由此導(dǎo)致LED光源104呈現(xiàn)閃爍。因此，微處理器1230驅(qū)動拉低開關(guān)控制電壓Vsw(例如，在圖23中的時(shí)間t4)，以導(dǎo)致可控開關(guān)電路1280在當(dāng)前半周期末之前、例如在半周期末之前大約600-1000微秒(例如，在圖23中的時(shí)間t6)變成不導(dǎo)通。由于可控開關(guān)電路1280在半周期末之前變成不導(dǎo)通，所以雙向可控硅110’在負(fù)載電流Ium的幅值下降到低于該雙向可控硅的額定保持電流時(shí)是能夠斷開的，使雙向可控硅110 ’在當(dāng)前半周期中無法再次導(dǎo)通，并且能在下一個(gè)半周期開頭時(shí)保持不導(dǎo)通。如果需要LED驅(qū)動器102在雙向可控硅110’斷開之后傳導(dǎo)電流，那么FET Q1252A、Q1252B能夠傳導(dǎo)負(fù)載電流ΙωΑΙ)。因此，調(diào)光開關(guān)1200能夠傳導(dǎo)電流流過LED驅(qū)動器102，獨(dú)立于雙向可控硅110’的額定保持電流，并且無需在太靠近下一個(gè)半周期的情況下驅(qū)動所述的雙向可控硅110’。
[0153]由于調(diào)光開關(guān)1200包括微處理器1230，該調(diào)光開關(guān)可以為調(diào)光開關(guān)的用戶提供預(yù)設(shè)的特征和功能。用戶通過使用例如預(yù)設(shè)的編程模式能夠調(diào)節(jié)調(diào)光開關(guān)1200的特征和功能。微處理器1230可以是可操作的，以響應(yīng)于致動器1236的一個(gè)或多個(gè)動作來進(jìn)入預(yù)設(shè)的編程模式。例如，用戶可以調(diào)節(jié)低端強(qiáng)度Ue和高端強(qiáng)度Lhe，微處理器1230可以在這兩者之間的范圍內(nèi)控制LED光源104的目標(biāo)強(qiáng)度LTK；T。具有預(yù)設(shè)的編程模式的調(diào)光開關(guān)詳見于2007年3月13日公開的、題為“可編程墻盒式調(diào)光器”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利N0.7，190, 125，該專利的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0154]此外，用戶可以通過使用預(yù)設(shè)的編程模式，即，響應(yīng)于致動器1236的一個(gè)或多個(gè)動作來使調(diào)光開關(guān)1200進(jìn)入低功率模式。在低功率模式中，微處理器1230可以禁用調(diào)光開關(guān)1200的一個(gè)或多個(gè)電路(即，電源1220的負(fù)載)，以當(dāng)LED光源104關(guān)閉時(shí)減小傳導(dǎo)到LED驅(qū)動器102的電流量。例如，微處理器1230可以是可操作的，以關(guān)閉LED，使得調(diào)光開關(guān)1200在LED光源104關(guān)閉時(shí)不提供夜燈功能。另外，微處理器1230可以是可操作的，以在LED光源104關(guān)閉時(shí)，禁用射頻通信電路。可替代地，微處理器1230可以增大采樣周期Tsample,使得射頻通信電路喚醒更小的頻率來對射頻能量進(jìn)行采樣，因此消耗更少的功率。
[0155]圖24是根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)1300的簡化方框圖。調(diào)光開關(guān)1300非常類似于第十實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)1200。不過，調(diào)光開關(guān)1300具有可連接地極的接地端GND。過零點(diǎn)檢測器1234和調(diào)光開關(guān)1300的電源1220可以耦合連接在熱端H與接地端GND (而不是調(diào)光的熱端DH)之間。因此，電源1220通過接地端GND (而不是LED驅(qū)動器102)傳導(dǎo)充電電流I。.。
[0156] 可替代地，第九、第十和第十一實(shí)施例的智能調(diào)光開關(guān)900、1200、1300可以包括模擬調(diào)光開關(guān)，例如，如同第一至第八實(shí)施例中的具有機(jī)械式氣隙開關(guān)S112的調(diào)光開關(guān)，該機(jī)械式氣隙開關(guān)連接到用于點(diǎn)亮和關(guān)閉LED光源104的翹板開關(guān)116以及用于調(diào)節(jié)LED光源104強(qiáng)度的強(qiáng)度調(diào)節(jié)器118。第九、第十和第十一實(shí)施例的調(diào)光開關(guān)900、1200、1300的微處理器930、1230可以僅僅在機(jī)械式氣隙開關(guān)S112打開時(shí)不被供電。
[0157]雖然本發(fā)明已經(jīng)參照具有用于控制LED光源104的強(qiáng)度的LED驅(qū)動器102的高效率照明負(fù)載101進(jìn)行了描述，但是調(diào)光開關(guān)100、200、300、400、500、600、700、800、900、1200、1300用于控制所傳輸功率大小的對象可以是其他類型的照明負(fù)載(例如，白熾燈、鹵素?zé)?、磁低壓燈、電子低壓?、其他類型的電氣負(fù)載(例如，電動機(jī)和風(fēng)扇負(fù)載)以及其他類型的負(fù)載調(diào)節(jié)裝置(例如，用于熒光燈的電子調(diào)光鎮(zhèn)流器)。
[0158]本申請涉及于2010年11月23日提交的、題為“兩線式模擬FET基的調(diào)光開關(guān)”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請N0.12/953，057，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
[0159]雖然本發(fā)明結(jié)合一些具體的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是許多其他變化和修改以及其他用途對本領(lǐng)域的技術(shù)人員會變得明白。因此，優(yōu)選的是，本發(fā)明并非由本文中的具體公開內(nèi)容限定，而是由所附的權(quán)利要求書限定。
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)載控制裝置，用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小，所述負(fù)載控制裝置包括: 晶閘管，具有第一和第二主負(fù)載端，該晶閘管以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于將負(fù)載電流從所述交流電源傳導(dǎo)到所述電氣負(fù)載，所述晶閘管具有柵極，用于傳導(dǎo)柵極電流以驅(qū)動所述晶閘管導(dǎo)通； 柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極； 可控開關(guān)電路，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的所述柵極之間，用于在所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流；以及 控制電路，可操作的使所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通和控制所述柵極耦合電路引發(fā)柵極耦合電路向晶閘管傳導(dǎo)所述柵極電流，以使所述晶閘管在所述交流電源的半周期期間在點(diǎn)火時(shí)間變?yōu)閷?dǎo)通，所述控制電路繼續(xù)控制所述柵極耦合電路，使得所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流，所述控制電路使所述可控開關(guān)電路在所述半周期末之前變?yōu)椴粚?dǎo)通，以使所述柵極耦合電路在所述可控開關(guān)電路變成不導(dǎo)通之后，無法傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括以反串聯(lián)連接方式耦合連接在所述晶閘管的第一主負(fù)載端與所述柵極之間的兩個(gè)MOS-門控晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置，其中所述晶閘管是可操作的，以在所述控制電路使所述可控開關(guān)電路變成不導(dǎo)通之后關(guān)閉換向，并且在所述半周期的剩余部分中保持不導(dǎo)通。
4.如權(quán)利要求3所述的負(fù)載控制裝置，其中，當(dāng)所述可控開關(guān)電路不導(dǎo)通時(shí)，所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合是可操作的，以在所述晶閘管變成不導(dǎo)通之后傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
5.如權(quán)利要求4所述的負(fù)載控制裝置，其中所述可控開關(guān)電路包括帶有一輸入光電二極管的光電耦合器，所述輸入光電二極管可操作的從所述控制電路接收開關(guān)控制電壓，所述可控開關(guān)電路響應(yīng)于所述光電耦合器的一輸出光電晶體管的驅(qū)動呈現(xiàn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通。
6.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置，其中所述MOS-門控晶體管包括M0SFETs。
7.如權(quán)利要求6所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括一個(gè)用于從所述控制電路接收驅(qū)動信號的控制輸入，當(dāng)所述MOSFETs在所述點(diǎn)火時(shí)間被導(dǎo)通時(shí)，所述控制輸入傳導(dǎo)為所述MOSFETs的各柵極的輸入電容充電所需的電流量，所述的電流量具有很小的幅值，使得所述柵極耦合電路從所述控制輸入傳導(dǎo)大致為非凈平均值的電流。
8.如權(quán)利要求6所述的負(fù)載控制裝置，其中所述晶閘管包括三端雙向可控硅開關(guān)元件。
9.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路產(chǎn)生由所述柵極耦合電路所接收的兩個(gè)驅(qū)動信號，用于獨(dú)立地驅(qū)動所述的MOS-門控晶體管。
10.如權(quán)利要求9所述的負(fù)載控制裝置，其中第一個(gè)所述MOS-門控晶體管在當(dāng)前半周期末之前呈現(xiàn)不導(dǎo)通，以在下一個(gè)半周期開頭時(shí)阻擋電流，并且第二個(gè)所述MOS-門控晶體管在當(dāng)前半周期末之后不導(dǎo)通以傳導(dǎo)電流直到所述半周期末。
11.如權(quán)利要求10所述的負(fù)載控制裝置，其中所述的每個(gè)MOS-門控晶體管在所述點(diǎn)火時(shí)間都呈現(xiàn)導(dǎo)通。
12.如權(quán)利要求9所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路包括微處理器。
13.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路包括電源，用于產(chǎn)生直流電源電壓，以對所述控制電路供電并致使所述的MOS-門控晶體管導(dǎo)通。
14.如權(quán)利要求13所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述電源電壓是可操作的，以通過所述負(fù)載傳導(dǎo)充電電流，從而產(chǎn)生直流電源電壓。
15.如權(quán)利要求13所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 接地端，被適配成稱合連接到接地； 其中，所述電源電壓是可操作的，以通過所述負(fù)載傳導(dǎo)充電電流，從而產(chǎn)生直流電源電壓。
16.如權(quán)利要求13所述的負(fù)載控制裝置，其中控制電路控制驅(qū)動電壓，導(dǎo)致柵極耦合電路傳導(dǎo)柵極電流，從而使晶閘管在點(diǎn)火時(shí)間呈現(xiàn)導(dǎo)通，這是通過將所述驅(qū)動電壓的幅值拉升到大致高于所述MOS-門控晶體管的額定柵極閾值電壓，以使所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合呈現(xiàn)導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)的，所述控制電路通過在所述半周期的大致剩余部分中從所述點(diǎn)火時(shí)間將所述驅(qū)動電壓的幅值維持在所述柵極閾值電壓之上來控制所述柵極耦合電路，使其在所述半周期的大致剩余部分中從所述點(diǎn)火時(shí)間起的任何時(shí)間能傳導(dǎo)所述的柵極電流。
17.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路是可操作的，以產(chǎn)生用于控制所述柵極耦合電 路的單個(gè)驅(qū)動電壓。
18.如權(quán)利要求17所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括用于接收所述驅(qū)動信號的控制輸入，所述控制輸入傳導(dǎo)的平均電流小于I微安，以便維持所述的MOS-門控晶體管導(dǎo)通，并且因而能夠在所述半周期的剩余部分中從所述點(diǎn)火時(shí)間起的任何時(shí)間傳導(dǎo)所述的柵極電流。
19.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制裝置，其中所述MOS-門控晶體管包括IGBTS。
20.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路是可操作的，以在所述點(diǎn)火時(shí)間之后和在所述半周期末之前的一個(gè)第二時(shí)間致使所述可控開關(guān)電路不導(dǎo)通，以防止所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，并且允許所述晶閘管變成不導(dǎo)通，由此所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間與所述第二時(shí)間之間的任何時(shí)間傳導(dǎo)所述柵極電流。
21.如權(quán)利要求20所述的負(fù)載控制裝置，其中所述第二時(shí)間出現(xiàn)在所述半周期末附近。
22.如權(quán)利要求20所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路是可操作的，以當(dāng)所述晶閘管在所述第二時(shí)間之后變成不導(dǎo)通時(shí)可傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
23.一種負(fù)載控制電路，用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小到所要求的功率大小，所述負(fù)載控制電路包括: 晶閘管，具有第一和第二主負(fù)載端，該晶閘管以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于從所述交流電源傳導(dǎo)負(fù)載電流到所述電氣負(fù)載，所述晶閘管具有柵極，用于傳導(dǎo)柵極電流以致使所述晶閘管導(dǎo)通； 柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極； 可控開關(guān)電路，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的所述柵極之間，用于在所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流；其中所述的可控開關(guān)電路被導(dǎo)通，并且所述柵極耦合電路被導(dǎo)通，以傳導(dǎo)所述柵極電流，以便在所述交流電源的半周期期間的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管導(dǎo)通，所述柵極耦合電路維持導(dǎo)通，使得所述柵極耦合電路能夠在所述半周期中的所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流，所述可控開關(guān)電路在所述半周期末之前不導(dǎo)通，使得所述柵極耦合電路無法傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極。
24.如權(quán)利要求23所述的負(fù)載控制電路，其中所述柵極耦合電路包括以反串聯(lián)連接方式耦合連接在所述晶閘管的第一主端與所述柵極之間的兩個(gè)MOS-門控晶體管。
25.如權(quán)利要求24所述的負(fù)載控制電路，其中所述晶閘管是可操作的，以在所述控制電路使所述可控開關(guān)電路變成不導(dǎo)通之后關(guān)閉換向，并且在所述半周期的剩余部分中保持不導(dǎo)通。
26.如權(quán)利要求25所述的負(fù)載控制電路，其中，當(dāng)所述可控開關(guān)電路不導(dǎo)通時(shí)，所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合是可操作的，以在所述晶閘管變成不導(dǎo)通之后傳導(dǎo)所述的負(fù)載電流。
27.如權(quán)利要求26所述的負(fù)載控制電路，其中所述可控開關(guān)電路包括帶有一輸入光電二極管的光電耦合器，所述輸入光電二極管可操作以接收開關(guān)控制電壓，所述可控開關(guān)電路響應(yīng)于所述光電耦合器的一個(gè)輸出光電晶體管的驅(qū)動呈現(xiàn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通。
28.一種負(fù)載控制裝置，用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小，所述負(fù)載控制裝置包括: 晶閘管，具有第一和第二主負(fù)載端，被適配成以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于從所述交流電源傳導(dǎo)負(fù)載電流到所述電氣負(fù)載，所述晶閘管具有柵極，用于傳導(dǎo)柵極電流以驅(qū)動所述晶閘管導(dǎo)通，并且其特征在于一額定保持電流； 柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極；以及 控制電路，可操作的使所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通，并且控制所述柵極耦合電路以傳導(dǎo)所述柵極電流，因而在所述交流電源的半周期中的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管導(dǎo)通，所述控制電路繼續(xù)控制所述柵極耦合電路，使得所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流； 其中所述柵極耦合電路被阻止在太靠近所述半周期末傳導(dǎo)所述柵極電流，以防止所述晶閘管從下一個(gè)半周期開頭時(shí)呈現(xiàn)導(dǎo)通，所述柵極耦合電路還可操作以傳導(dǎo)所述負(fù)載電流，使得所述晶閘管和所述柵極耦合電路的組合是可操作的，以獨(dú)立于所述晶閘管的所述額定保持電流來傳導(dǎo)所述負(fù)載電流流過所述負(fù)載。
29.如權(quán)利要求28所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 可控開關(guān)電路，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的所述柵極之間，用于在所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流； 其中所述控制電路是可操作的，以驅(qū)動所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通，并且導(dǎo)致所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，因而在所述交流電源的半周期中的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管呈現(xiàn)導(dǎo)通，所述控制電路在所述半 周期末之前使所述可控開關(guān)電路變?yōu)椴粚?dǎo)通，使得所述柵極耦合電路無法通過所述晶閘管的所述柵極傳導(dǎo)所述柵極電流。
30.如權(quán)利要求29所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括以反串聯(lián)連接方式耦合連接在所述晶閘管的第一主端與所述柵極之間的兩個(gè)MOS-門控晶體管。
31.如權(quán)利要求30所述的負(fù)載控制裝置，其中所述晶閘管是可操作的，以在所述控制電路導(dǎo)致所述可控開關(guān)電路變成不導(dǎo)通之后關(guān)閉換向，并且在所述半周期的剩余部分中保持不導(dǎo)通。
32.如權(quán)利要求31所述的負(fù)載控制裝置，其中，當(dāng)所述可控開關(guān)電路不導(dǎo)通時(shí)，所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合是可操作的，以在所述晶閘管變成不導(dǎo)通之后傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
33.如權(quán)利要求32所述的負(fù)載控制裝置，其中所述可控開關(guān)電路包括帶有一輸入光電二極管的光電耦合器，所述輸入光電二極管可操作的從所述微處理器接收開關(guān)控制電壓，所述可控開關(guān)電路響應(yīng)于所述光電耦合器的一輸出光電晶體管的驅(qū)動呈現(xiàn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通。
34.如權(quán)利要求28所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路電線耦合連接在所述晶閘管的第一主負(fù)載端與所述可控開關(guān)電路之間，所述負(fù)載控制裝置進(jìn)一步包括: 電阻器，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的第二主負(fù)載端的交界處之間，用于在所述晶閘管不傳導(dǎo)所述負(fù)載電流時(shí)傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
35.一種負(fù)載控制裝置,用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小，所述負(fù)載控制裝置包括: 晶閘管，具有第一和第二主負(fù)載端，該晶閘管以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于將負(fù)載電流從所述交流電源傳導(dǎo)到所述電氣負(fù)載，所述晶閘管具有柵極，用于傳導(dǎo)柵極電流以驅(qū)動所述晶閘管導(dǎo)通； 柵極耦合電路，包括以反串聯(lián)連接的方式耦合連接在所述晶閘管的所述第一主負(fù)載端與所述柵極之間的兩個(gè)MOS-門控晶體管，用于當(dāng)所述MOS-門控晶體管的反串聯(lián)組合導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極；以及 控制電路，可操作的以通過所述MOS-門控晶體管的所述反串聯(lián)組合傳導(dǎo)所述柵極電流，從而在所述交流電源的半周期中的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管變?yōu)閷?dǎo)通； 其中所述控制電路是可操作的，以使所述MOS-門控晶體管的所述反串聯(lián)組合保持導(dǎo)通，以在所述點(diǎn)火時(shí)間之后和在所述半周期末之前再次傳導(dǎo)所述柵極電流。
36.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)致動器，用于接收用戶輸入； 其中所述控制電路是可操作的，響應(yīng)于所述致動器的動作，使所述負(fù)載控制裝置在低功率模式中工作，所述控制電路是可操作的，以在所述低功率模式中禁用所述負(fù)載控制裝置的一個(gè)或多個(gè)電路。
37.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)視覺指示器，用于顯示反饋信息給所述負(fù)載控制裝置的用戶； 其中所述控制電路是可操作的，以當(dāng)所述負(fù)載工作時(shí)點(diǎn)亮所述的視覺指示器，并且當(dāng)所述負(fù)載斷開時(shí)關(guān)閉所述的視覺指示器。
38.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 射頻通信電路，用于發(fā)送和/或者接收射頻信號； 其中所述控制電路是可操作的，以當(dāng)所述負(fù)載工作時(shí)啟用所述射頻通信電路，并且當(dāng)所述負(fù)載斷開時(shí)禁用所述射頻通信電路。
39.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 射頻通信電路，用于發(fā)送和/或者接收射頻信號； 其中所述控制電路是可操作的，以增加所述射頻通信電路的采樣周期，使得所述射頻通信電路喚醒更小的頻率來對射頻能量進(jìn)行采樣。
40.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路包括微處理器，用戶可操作的使用所述調(diào)光開關(guān)的預(yù)設(shè)的編程模式，使所述調(diào)光開關(guān)進(jìn)入所述低功率模式。
41.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路產(chǎn)生由所述柵極耦合電路所接收的兩個(gè)驅(qū)動電壓，用于獨(dú)立地驅(qū)動所述的MOS-門控晶體管。
42.如權(quán)利要求41所述的負(fù)載控制裝置，其中第一個(gè)所述MOS-門控晶體管在當(dāng)前半周期末之前呈現(xiàn)不導(dǎo)通，以在下一個(gè)半周期開頭時(shí)阻擋電流，并且第二個(gè)所述MOS-門控晶體管在傳導(dǎo)電流的當(dāng)前半周期末之后呈現(xiàn)不導(dǎo)通，直到所述半周期末。
43.如權(quán)利要求41所述的負(fù)載控制裝置，其中所述MOS-門控晶體管在所述點(diǎn)火時(shí)間都變?yōu)閷?dǎo)通。
44.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路是可操作的，以產(chǎn)生用于控制所述柵極耦合電路的單個(gè)驅(qū)動電壓。
45.如權(quán)利要求44所述的負(fù)載控制裝置，其中所述控制電路通過將所述驅(qū)動電壓的幅值拉升到大致在所述MOS-門控晶體管的柵極閾值電壓之上，使所述MOS-門控晶體管的所述反串聯(lián)組合變?yōu)閷?dǎo)通來控制所述驅(qū)動電壓，以驅(qū)動所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，因而致使所述晶閘管在所述點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通，所述控制電路通過在所述半周期的大致剩余部分中從所述點(diǎn)火時(shí)間起將所述驅(qū)動電壓的幅值維持在所述柵極閾值電壓之上來控制所述驅(qū)動電壓，以允許所述柵極耦合電路在所述半周期的大致剩余部分中的從所述點(diǎn)火時(shí)間起的任何時(shí)間可傳導(dǎo)所述柵極電流。
46.如權(quán)利要求44所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括兩個(gè)柵極電阻器，每個(gè)所述柵極電阻器與對應(yīng)的一個(gè)所述MOSFET的柵極串聯(lián)，所述柵極電阻器在所述柵極耦合電路的所述控制輸入耦合連接在一起，用于接收所述驅(qū)動電壓。
47.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 可控開關(guān)電路，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的所述柵極之間，用于在所述可控開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流； 其中所述控制電路是可操作的，以使所述可控開關(guān)電路呈現(xiàn)導(dǎo)通，并且使所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，因而在所述交流電源的半周期中的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管呈現(xiàn)導(dǎo)通，所述控制電路在所述半周期末之前致使所述可控開關(guān)電路呈現(xiàn)不導(dǎo)通，使得所述柵極耦合電路無法傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極。
48.如權(quán)利要求47所述的負(fù)載控制裝置，其中所述晶閘管是可操作的，以在所述控制電路導(dǎo)致所述可控開關(guān)電路變成不導(dǎo)通之后關(guān)閉換向，并且在所述半周期的剩余部分中保持不導(dǎo)通。
49.如權(quán)利要求48所述的負(fù)載控制裝置，其中，當(dāng)所述可控開關(guān)電路不導(dǎo)通時(shí)，所述MOS-門控晶體管都是可操作的，以在所述晶閘管變成不導(dǎo)通之后，傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
50.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，其中所述MOS-門控晶體管包括MOSFETs,并且所述晶閘管包括三端雙向可控硅開關(guān)元件。
51.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括用于接收驅(qū)動信號的控制輸入，當(dāng)兩個(gè)所述MOS-門控晶體管的所述反串聯(lián)組合在所述點(diǎn)火時(shí)間導(dǎo)通時(shí)，所述控制輸入傳導(dǎo)適于給所述MOS-門控晶體管的所述柵極的輸入電容充電的電流量，所述的電流量具有很小的幅值，使得所述柵極耦合電路流經(jīng)所述控制輸入的電流為大致非凈平均電流。
52.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括用于接收驅(qū)動信號的控制輸入，所述柵極耦合電路通過所述控制輸入傳導(dǎo)的平均電流小于I微安，以便維持所述MOS-門控晶體管導(dǎo)通，使得所述MOS-門控晶體管的所述反串聯(lián)組合在所述點(diǎn)火時(shí)間與所述第二時(shí)間之間的任何時(shí)間能傳導(dǎo)所述柵極電流。
53.—種負(fù)載控制裝置,用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小，所述負(fù)載控制裝置包括: 晶閘管，具有第一和第二主負(fù)載端，該晶閘管以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于將負(fù)載電流從所述交流電源傳導(dǎo)到所述電氣負(fù)載，所述晶閘管具有柵極，用于傳導(dǎo)柵極電流以驅(qū)動所述晶閘管導(dǎo)通，并且其特征在于一額定保持電流； 柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極；以及 控制電路，耦合連接以可操作的致使所述柵極耦合電路傳導(dǎo)所述柵極電流，因而在所述交流電源的半周期中的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管導(dǎo)通，所述控制電路繼續(xù)控制所述柵極耦合電路，使得所 述柵 極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流； 其中所述柵極耦合電路還可操作的，以當(dāng)所述負(fù)載電流的幅值低于所述晶閘管的所述額定保持電流時(shí)傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
54.如權(quán)利要求53所述的負(fù)載控制裝置，進(jìn)一步包括: 可控開關(guān)電路，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的所述柵極之間，用于當(dāng)所述可控開關(guān)電路呈現(xiàn)導(dǎo)通時(shí)傳導(dǎo)所述柵極電流。
55.如權(quán)利要求54所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路包括兩個(gè)MOS-門控晶體管，它們以反串聯(lián)連接方式耦合連接在所述晶閘管的第一主端與所述柵極之間。
56.如權(quán)利要求55所述的負(fù)載控制裝置，其中所述晶閘管是可操作的，以在所述控制電路導(dǎo)致所述可控開關(guān)電路變成不導(dǎo)通之后關(guān)閉換向，并且在所述半周期的剩余部分中保持不導(dǎo)通。
57.如權(quán)利要求56所述的負(fù)載控制裝置，其中，當(dāng)所述可控開關(guān)電路處于不導(dǎo)通時(shí)，所述MOS-門控晶體管的所述反串聯(lián)組合是可操作的，以在所述晶閘管變成不導(dǎo)通之后傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
58.如權(quán)利要求54所述的負(fù)載控制裝置，其中所述柵極耦合電路電氣耦合連接在所述晶閘管的第一主負(fù)載端與所述可控開關(guān)電路之間，所述負(fù)載控制裝置進(jìn)一步包括: 一電阻器，耦合連接在所述柵極耦合電路與所述晶閘管的第二主負(fù)載端的交界處之間，用于在所述晶閘管不傳導(dǎo)所述負(fù)載電流時(shí)傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
59.—種負(fù)載控制電路，用于控制從交流電源傳輸?shù)诫姎庳?fù)載的功率大小，所述負(fù)載控制電路包括: 晶閘管，具有第一和第二主負(fù)載端，該晶閘管以串聯(lián)電氣連接的方式耦合連接在所述交流電源與所述電氣負(fù)載之間，用于將負(fù)載電流從所述交流電源傳導(dǎo)到所述電氣負(fù)載，所述晶閘管具有柵極，用于傳導(dǎo)柵極電流以驅(qū)動所述晶閘管導(dǎo)通，并且其特征在于一額定保持電流；以及 柵極耦合電路，耦合連接以傳導(dǎo)所述柵極電流流過所述晶閘管的所述柵極，因而在所述交流電源的半周期中的點(diǎn)火時(shí)間致使所述晶閘管導(dǎo)通，所述柵極耦合電路維持導(dǎo)通，使得所述柵極耦合電路能夠在所述點(diǎn)火時(shí)間之后再次傳導(dǎo)所述柵極電流； 其中所述柵極耦合電路還可操 作的在所述負(fù)載電流的幅值低于所述晶閘管的所述額定保持電流時(shí)傳導(dǎo)所述負(fù)載電流。
【文檔編號】H05B39/04GK103931276SQ201280055749
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月14日
【發(fā)明者】羅伯特·C·紐曼, 克里斯托弗·J·薩爾韋斯特里尼, 馬修·V·哈特 申請人:路創(chuàng)電子公司