[發明專利]調光器保護

無效

• 申請號: 201010116960.6
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN101801148A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: K·蒂魯納納薩姆班罕
• 申請（專利權）人: 諾瓦ED&S有限公司
• 主分類號: H05B39/04
• 分類號: H05B39/04;H05B41/36;F21V23/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李娜;王忠忠

技術領域

本發明涉及控制到負載的電流的領域。更具體地說，但不是排他地，本發明涉及用于控制提供給照明負載(例如一個或多個白熾燈泡或熒光管)的電壓的調光器(dimmer)開關的領域。更具體地說，但不是排他地，本發明涉及保護照明設施的方法，該照明設施包括調光器，該調光器包括可用來接通和切斷到照明負載的電流的半導體開關。

背景技術

調光器開關的早期設計使用可變電阻器來控制傳遞在負載兩端的電壓。那個方法的缺點是，未傳遞到負載的能量而是轉換成可變電阻器中的熱量，這導致開關效率低下以及潛在的危險。

更新式的調光器通過每秒接通和斷開到照明負載的電流很多次來降低負載兩端的rms電壓進行工作。電網(mains)AC電路提供從正峰值電壓通過零電壓到負峰值電壓正弦改變的電壓。新式調光器通過將AC信號正弦波的每個周期切成負載接通的部分和負載斷開的部分進行工作。一種方法是，無論何時AC電流通過零電流(即，無論何時電路中的電流換向)都斷開到負載的電流，并且然后在由控制按鈕等設置確定的電壓下將其回復接通。另一種方法是，無論何時AC電流通過零電流都接通到負載的電流，并且然后在由控制按鈕等設置確定的電壓下將其斷開。在任一情況下，提供給負載的能量的量都隨著負載接通達AC周期的更多或更少而增大或減小；換句話說，對于照明負載，光的亮度隨著接通光的交流電源正弦波的比例(占空比)的改變而變化。

期望開關行為例如可通過提供按鈕控制的可變電阻器和點火(firing)電容器來實現，該電阻器和電容器組合起來控制半導體開關，其中當電容器兩端的電壓超過閾值時切換半導體開關，并且達到閾值電壓所花的時間由可變電阻器控制。由此，例如，在一些現有技術調光器中，半導體開關是三端雙向可控硅開關元件(triac)，并且三端雙向可控硅開關元件的柵極連接在點火電容器與可變電阻器之間。

為了通過控制占空比來實現調光，通常有必要使用能夠以類似于AC電網頻率(例如50Hz或60Hz)的頻率切換的開關。為了那個目的，通常使用半導體開關。半導體開關的最常見選擇是三端雙向可控硅開關元件，但是還已知的是使用場效應晶體管(FET)，例如金屬氧化物半導體FET(MOSFET)。許多照明控制系統中的調光器使用MOSFET開關，因為它們相比電壓降大約為2V的其它器件諸如IGBT、晶閘管以及BJT，具有最低的電壓降；MOSFET兩端的電壓降是負載電流乘以MOSFET導通時的漏-源電阻。具有50毫歐的漏-源電阻的MOSFET很容易以低價獲得。這種MOSFET中的1KW負載的低功率損耗小于2.5瓦。

不過，在MOSFET開關兩端存在有限電壓降，并且當傳遞到燈或其它負載的電流流過開關達每個周期的至少一部分時，所得到的功率作為熱量耗散，導致開關的溫度升高。當負載增大超過額定值時，開關的溫度可能超出安全限度。安裝期間不正確的接線可引起MOSFET負載的短路，并且一些負載(例如鹵素燈)可能無法進入短路模式。因此，在一些環境下，MOSFET可以遇到其兩端施加有AC電網的短路負載，并且在這種故障期間生成的電流可能非常大，并且可能很容易損壞MOSFET。

為了保護MOSFET免于由于負載短路而遭受過大電流，有必要在電流和熱耗散變得不安全之前切斷MOSFET。實現切斷的現有技術設計，其通常使用集成電路和電流感測元件，是相當復雜和昂貴的。

WO03/005550A1描述了一種允許兩線或三線操作的電子控制系統中的設備。過電流電路感測何時通過MOSFET的電流已經超過預定電流閾值，并且然后斷開MOSFET，因此它們未超過MOSFET的安全操作區曲線。鎖存電路用來保持保護電路有效，甚至在已經清除了故障狀況以后。保護電路輸出被說成期望配置成使得它能夠旁路并越過(override)正常斷開阻抗，并充當MOSFET柵極和源極兩端的較低電阻。通過感測在感測電阻器兩端的電壓，并將所生成的電壓與兩個晶體管的基極-發射極電壓相比較以發起電流限制動作，來提供電流保護。WO03/005550A1電路使用基于集成電路(IC)的比較器，該比較器需要偏置電源(具有附帶功率需要)和參考。

本發明設法減輕上面提到的問題。備選地或附加地，本發明設法提供一種用于控制例如照明設備的設備的改進調光器。

發明內容

根據第一方面，本發明提供一種連接到由AC電源供電的負載的調光器，所述AC電源具有AC周期，所述AC周期具有時間段，所述調光器包括：