BRPI0708904A2

BRPI0708904A2 - dispositivos de controle de carga e circuito de gatilho e mÉtodo de controle operÁveis para controlar um comutador semicondutor nos mesmos

Info

Publication number: BRPI0708904A2
Application number: BRPI0708904-0A
Authority: BR
Inventors: Christopher James Salvestrini
Original assignee: Lutron Electronics Co
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2011-06-14
Also published as: WO2007109072A1; MX2008011814A; WO2007109072A8; CA2644727C; CN101584249A; CN101584249B; JP5059094B2; EP1997356B1; CA2644727A1; JP2009530773A; US7570031B2; US20090219005A1; US20070217237A1; EP1997356A1; US8053997B2

Abstract

Dispositivos de Controle de Carga e Circuito de Gatilho e Método de Controle Operáveis Para Controlar um Comutador Semicondutor nos Mesmos Um dimmer de dois fios é operável de modo a controlar a quantidade de energia fornecida para uma carga magnética de baixa voltagem (MLV) e compreende um semicondutor bidirecional, um circuito de contagem de tempo, um circuito de gatilho tendo um limite de voltagem variável e um circuito de bloqueio. Quando um sinal de voltagem de contagem de tempo do circuito de contagem de tempo excede uma magnitude inicial do limite de voltagem variável, o circuito de gatilho é operável de forma a tornar o comutador semicondutor condutivo, a reduzir o sinal de voltagem de contagem de tempo para uma magnitude predeterminada menor do que a magnitude inicial e a aumentar o limite de voltagem variável para uma segunda magnitude maior do que a primeira magnitude. O circuito de bloqueio limita a magnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo a uma magnitude de bloqueio entre a magnitude inicial e a segunda magnitude, impe- dindo, assim, que o sinal de voltagem de contagem de tempo exceda a segunda magnitude. Conseqúentemente, o dimmer MLV é impedido de conduzir corrente assimétrica, quando um transformador MLV da carga MLV é descarregado.

Description

"Dispositivos de Controle de Cargae Circuito de Gatilho e Método de Controle OperáveisPara Controlar um Comutador Semicondutor nos Mesmos

Relatório Descritivo

Referência Remissiva a Pedidos Correlatos

Este Pedido reivindica a prioridade do Pedido de PatenteProvisório US comumente cedido 60/783.538, depositado em 17 demarço de 2006, e do Pedido de Patente US 11/705.477, depositado em12 de fevereiro de 2007, tendo o mesmo título do presente Pedido, cujasrevelações integrais são por este meio incorporadas por referência.

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção

A presente invenção relaciona-se com dispositivos decontrole de carga para controlar a quantidade de energia fornecida parauma carga elétrica. Mais especificamente, a presente invenção relacio-na-se com circuitos de acionamento para um dimmer analógico de doisfios que impedem o fluxo de corrente assimétrica através de uma cargamagnética de baixa voltagem (MLV).

Descrição da Técnica Correlata

Um dimmer de iluminação típico está acoplado entre umafonte de energia de corrente alterna (AC) (tipicamente instalações devoltagem AC de linha de 50 ou 60 Hz) e uma carga de iluminação. Odimmers padrões usam um ou mais comutadores semicondutores, taiscomo triacs ou transistores de efeito de campo (FETs), para controlar aquantidade de energia fornecida à carga de iluminação e, deste modo, aintensidade da luz emitida pela carga. O comutador semicondutor étipicamente acoplado em série entre a fonte e a carga de iluminação.Usando uma técnica de dimming de controle de fase, o dimmer torna ocomutador semicondutor condutivo para uma parte de meio ciclo decada linha para fornecer energia para a carga de iluminação e torna ocomutador semicondutor não condutivo para a outra parte do meiociclo de linha para desconectar a energia da carga.

Alguns dimmers são operáveis para controlar a intensi-dade da carga de iluminação de baixa voltagem, tais como cargasmagnéticas de baixa voltagem (MLV) e eletrônicas de baixa voltagem(ELV). As cargas de baixa voltagem são geralmente supridas de energiaAC via um transformador de abaixamento, tipicamente um transforma-dor de isolamento. Estes transformadores de abaixamento rebaixam avoltagem para o nível de baixa voltagem, por exemplo, de 12 a 24 volts,necessária para energizar a luminária ou as luminárias. Um problemacom cargas de iluminação de baixa voltagem que empregam um trans-formador, especificamente cargas MLV, é que os transformadores sãosuscetíveis a quaisquer componentes de corrente direta (DC) da volta-gem provida através do transformador. Um componente de DC navoltagem através do transformador pode ocasionar que o transformadorgere ruído acústico e que sature, aumentando a temperatura do trans-formador e danificando potencialmente o transformador.

A Figura IA é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer magnético de baixa voltagem do estado da técnica 10. Odimmer do estado da técnica 10 está acoplado a uma fonte de energiaAC 12 via um terminal HOT 14 e uma carga MLV 16 via um terminalHOT DIMMED 18. A carga MLV 16 inclui um transformador 16A e umacarga de luminária 16B. O dimmer 10 compreende ainda um triac 20,que é acoplado em conexão elétrica em série entre a fonte 12 e a cargaMLV 16 e é operável de maneira a controlar a energia fornecida para acarga MLV. O triac 20 tem um gate (ou entrada de controle) paratornar o triac condutivo. Especificamente, o triac 20 fica condutivonum tempo específico a cada meio ciclo e se torna não condutivo,quando uma corrente de carga íl através do triac se torna de substanci-almente zero amperes, isto é, no fim do meio ciclo. A quantidade deenergia fornecida para a carga MLV 16 é dependente da parte de cadameio ciclo em que o triac 20 é condutivo. Um indutor L22 é acopladoem série ao triac 20 para prover filtro de ruído de interferência eletro-magnética (EMI) no terminal HOT 14 e terminal HOT DIMMED 18 dodimmer 10.

Um circuito de contagem de tempo 30 inclui um circuitode resistor-capacitor (RC) acoplado em conexão elétrica em paralelo aotriac 20. Especificamente, o circuito de contagem de tempo 30 compre-ende um potenciômetro R32 e um capacitor C34. À medida que ocapacitor C34 carrega e descarrega cada meio ciclo da fonte de energiaAC 12, desenvolve-se uma voltagem vc através do capacitor. Um gráficoda voltagem vc através do capacitor C34 e a corrente de carga íl atravésda carga MLV 16 é mostrado na Figura 2. O capacitor C34 começa acarregar no princípio de cada meio ciclo (isto é, no tempo to na Figura 2)a uma taxa dependente da resistência do potenciômetro R32 e dacapacitância do capacitor C34.

Um diac 40, que é empregado como dispositivo de gati-lho, é acoplado em série entre o circuito de contagem de tempo 30 e ogate do triac 20. Assim que a voltagem vc através do capacitor C34excede uma voltagem de ruptura Vbr (por exemplo, 30V) do diac 40, avoltagem através do diac diminui rapidamente de magnitude para umavoltagem de ruptura de retorno Vbb- A rápida mudança de voltagematravés do diac 40 e o capacitor C34 ocasiona que o diac conduza umacorrente de gate ígate para lá e para e a partir do gate do triac 20. Acorrente de gate ígate flui para o gate do triac 20 durante os meiosciclos positivos e para fora do gate do triac durante os meios ciclosnegativos.A Figura IB é um gráfico da característica da corrente devoltagem de um diac típico. Os valores da voltagem de ruptura Vbr e avoltagem de ruptura de retorno Vbb podem diferir ligeiramente duranteos meios ciclos positivos e os meios ciclos negativos. Deste modo, acaracterística da corrente de voltagem da Figura IB mostra a voltagemde ruptura positiva Vbr+ e a voltagem de ruptura de retorno positivoVbb+ que ocorre durante os meios ciclos positivos e a voltagem de ruptu-ra negativa Vbr- e a voltagem de ruptura de retorno negativa Vbb- queocorre durante os meios ciclos negativos.

O tempo de carga do capacitor C34, isto é, a constante detempo do circuito RC, varia em resposta a mudanças na resistência dopotenciômetro R32 para alterar os tempos em que o triac 20 começa aconduzir cada meio ciclo da fonte de energia AC 12. A magnitude dacorrente de gate ígate é limitada por um resistor de gate R42. A corren-te de gate ígate flui durante um período de tempo Tpulse que é determi-nado pela capacidade do capacitor C34, a diferença entre a voltagem deruptura Vbr e a voltagem de ruptura de retorno Vbb do diac 40 e amagnitude da corrente de gate ígate. Depois da voltagem vc através docapacitor C34 exceder a voltagem de ruptura Vbr do diac 40 e a corren-te de gate ígate ter diminuído para aproximadamente zero amperes, avoltagem vc diminui substancialmente pela voltagem de ruptura deretorno Vbb do diac 40.

Embora a corrente de gate ígate esteja fluindo através dogate do triac 20, o triac começará a conduzir a corrente através dosterminais de carga principal, isto é, entre a fonte 12 e a carga MLV 16(como mostrado no tempo tt na Figura 2). A fim de que o triac 20permaneça condutivo depois que a corrente de gate ígate cesse de fluir,a corrente de carga Il deve exceder uma corrente de bloqueio predeter-minada Ilatch do triac antes que a corrente de gate alcance zero ampe-res. Quando a lâmpada MLV 16B é conectada ao transformador MLV16A, a corrente de carga íl através dos terminais de carga principal dotriac 20 é suficientemente grande de tal modo que a corrente de cargaexcede a corrente de bloqueio Ilatch do triac. Deste modo, quando amagnitude da corrente de gate ígate cai para substancialmente zeroamperes depois do período de corrente de gate Tpulse, o triac 20 perma-nece condutivo durante o resto do presente meio ciclo, isto é, até que acorrente de carga íl através dos terminais de carga principal do triac 20se aproxime de zero amperes (por exemplo, no tempo t2 na Figura 2).

Quando a lâmpada MLV 16B não é conectada ao trans-formador MLV 16A, isto é, o transformador MLV está descarregado, acarga MLV 16 terá uma indutância maior do que quando a lâmpadaMLV for conectada ao transformador MLV. A indutância maior L ocasi-ona que a corrente de carga íl através dos terminais de carga principaldo triac 20 aumente a uma taxa mais lenta, visto que a taxa de mudan-ça da corrente através de um indutor é inversamente proporcional àindutância, isto é, dÍL/dt = Vl/L (supondo que a voltagem instantâneaVl através do indutor permaneça constante). Em conseqüência, quandoa lâmpada MLV 16B não está conectada, a corrente de carga íl nãopode subir suficientemente rápido de modo a exceder a corrente debloqueio do triac 20 e o triac pode parar de conduzir, quando a correntede gate ígate atual cair para substancialmente zero amperes.

A Figura 3 é um gráfico da voltagem vc através do capaci-tor C34 e a corrente de carga íl, quando o transformador MLV 16A fordescarregado. Depois que a voltagem Vc excede a voltagem de rupturaVj3R do diac 40 (como mostrado por um pico Ai), a corrente de carga ílcomeça lentamente a aumentar (como mostrado por um pico Bi).

Todavia, a corrente de carga íl não alcança a corrente de bloqueio Ilatchdo triac 20 antes que a corrente iGATE pare de fluir e, deste modo, otriac 10 não bloqueia e a corrente de carga íl começará a diminuir.

Como o triac 20 não bloqueou e se torna não condutivo, a voltagematravés do circuito de contagem de tempo 20 será uma voltagem subs-tancialmente grande, isto é, substancialmente igual à voltagem da fontede energia AC 12 e o capacitor C34 começará a carregar novamente(como mostrado por um pico A2). Note-se que a corrente de carga íl nãotem tempo suficiente para cair para zero amperes. Quando a voltagemvc exceder a voltagem de ruptura Vbr pela segunda vez no presentemeio ciclo, a corrente de gate ígate flui através do gate e o triac 20, umavez mais, tentará disparar (como mostrado por um pico B2). Como acorrente de carga íl não é de zero amperes quando a corrente de gateígate começar a fluir, a corrente de carga sobre para um valor maior doque foi alcançado no pico Bi. Todavia, a corrente de carga íl não alcan-ça a corrente de bloqueio ílatch e, deste modo, o ciclo repete-se nova-mente (como mostrado pelos picos A3 e B3). Uma situação semelhante,mas complementar ocorre durante os meios ciclos negativos. Conformemostrado na Figura 3, a corrente de carga íl não excede a corrente debloqueio ílatch durante qualquer dos meios ciclos da linha de AC.

À medida que a situação da Figura 3 se repete paramúltiplos meios ciclos, isto é, o triac 20 tenta repetidamente disparar deum meio ciclo para o próximo, a corrente de carga íl através dos termi-nais de carga principal do triac pode adquirir um componente de DCpositivo ou negativo. Por fim, o componente de DC ocasionará que acorrente de carga íl exceda a corrente de bloqueio ílatch durante algunsmeios ciclos, por exemplo, os meios ciclos negativos como mostrados naFigura 4. Deste modo, uma corrente de carga assimétrica íl fluiráatravés da carga MLV 16, ocasionando que o transformador MLV 16gere ruído acústico e aqueça demais, o que pode danificar potencial-mente o transformador MLV.

Deste modo, existe uma necessidade de um dimmer MLVque impeça a condução de correntes assimétricas através de uma cargaMLV, quando o transformador MLV for descarregado.

Sumário da InvençãoDe acordo com a presente invenção, um dispositivo decontrole de carga de dois fios para controlar a quantidade de energiafornecida para uma carga a partir de uma fonte de energia AC compre-ende um comutador semicondutor, um circuito de contagem de tempo,um circuito de gatilho e um circuito de bloqueio. O comutador semi-condutor é operável de forma a ficar acoplado em conexão elétrica emsérie entre a fonte e a carga. O comutador semicondutor tem umaentrada de controle para controlar o comutador semicondutor entre umestado não condutivo e um estado condutivo. O circuito de contagemde tempo está acoplado em conexão elétrica paralela com o comutadorsemicondutor e tem uma saída para proporcionar um sinal de voltagemde contagem de tempo. O circuito de gatilho está acoplado à saída docircuito de contagem de tempo e é operável para controlar o comutadorsemicondutor. Uma voltagem de gatilho, que aumenta em magnitudecom respeito ao tempo de resposta ao sinal de voltagem de contagem detempo, desenvolve-se através do circuito de gatilho. O circuito degatilho é caracterizado por um limite de voltagem variável tendo umamagnitude inicial. O comutador semicondutor é operável para mudarentre os estados não condutivos e condutivos em resposta a umacondução de uma corrente de controle pelo circuito de gatilho. Ocircuito de bloqueio está acoplado à saída do circuito de contagem detempo de forma a limitar a magnitude da voltagem de contagem detempo a uma magnitude de bloqueio maior do que a magnitude inicial.Quando a voltagem de contagem de tempo exceder a magnitude inicialdo limite de voltagem variável depois do início de um meio ciclo da fontede energia AC, o circuito de gatilho é operável (1) para conduzir acorrente de controle, (2) reduzir a voltagem de contagem de tempo parauma magnitude predeterminada menor do que a magnitude inicial e (3)aumentar o limite de voltagem variável para uma segunda magnitudemaior do que a magnitude de bloqueio. Em conseqüência, a voltagemde contagem de tempo é impedida de exceder a segunda magnitude.Além disso, a presente invenção proporciona ura circuitode gatilho operável para controlar um comutador semicondutor numdispositivo de controle de carga. O circuito de gatilho compreende umcircuito de ruptura e um circuito de compensação. O circuito de ruptu-ra é caracterizado por uma voltagem de ruptura e é operável de modo aconduzir uma corrente de controle, quando uma voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura. O comutadorsemicondutor é operável para mudar entre os estados não condutivos econdutivos em resposta à corrente de controle. O circuito de compen-sação é acoplado em série com o circuito de ruptura e é operável paraconduzir a corrente de controle, por meio do que uma voltagem decompensação se desenvolve através do circuito de compensação. Ocircuito de gatilho é caracterizado por um limite de voltagem inicialantes o circuito de ruptura e o circuito de compensação conduzam acorrente de controle. O limite de voltagem inicial tem uma magnitudesubstancialmente igual à magnitude da voltagem de ruptura. O circuitode gatilho é ainda caracterizado por um segundo limite de voltagemdepois que o circuito de ruptura e o circuito de compensação conduzema corrente de controle. O segundo limite de voltagem tem uma magni-tude máxima substancialmente igual à voltagem de ruptura do circuitode ruptura mais a voltagem de compensação.

A presente invenção proporciona ainda um método decontrole de um comutador semicondutor num dispositivo de controle decarga para controlar a quantidade de energia fornecida para uma cargaa partir de uma fonte de energia AC. O método compreende as etapas:(1) gerar uma voltagem de gatilho que aumenta de magnitude comrespeito ao tempo durante um meio ciclo da fonte de energia AC; (2)determinar quando a voltagem de gatilho exceder um limite de voltagemvariável tendo um limite de voltagem inicial; (3) conduzir uma correntede gate por uma entrada de controle do dispositivo semicondutor,quando a voltagem de gatilho exceder o limite de voltagem inicial; (4)aumentar o limite de voltagem variável do limite de voltagem inicial paraum segundo limite de voltagem maior do que o limite de voltageminicial; e (5) impedir que a voltagem de gatilho exceda a segunda volta-gem de limite dentro do meio ciclo da fonte de energia AC.

Outras características e vantagens da presente invençãoficarão evidentes a partir da seguinte descrição da invenção que serefere aos desenhos anexos.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura IA é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer MLV do estado da técnica;

a Figura IB é um gráfico de uma característica da cor-rente de voltagem de um diac do dimmer MLV da Figura IA;

a Figura 2 é um gráfico de uma voltagem através de umcapacitor de contagem de tempo e uma corrente de carga íl através dodimmer MLV da Figura IA;

a Figura 3 é um gráfico da voltagem através do capacitorde contagem de tempo e a corrente de carga íl, quando o transformadorMLV é descarregado;

a Figura 4 é ura gráfico da voltagem através do capacitorde contagem de tempo e a corrente de carga íl que demonstra o compor-tamento assimétrico, quando o transformador MLV é descarregado;

a Figura 5A é um diagrama de blocos simplificado de umdimmer MLV de acordo com a presente invenção;

a Figura 5B é uma vista em perspectiva de uma interfacede usuário do dimmer MLV da Figura 5A;a Figura 6 é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer MLV de acordo com uma primeira modalidade da presenteinvenção;

a Figura 7 é um diagrama de formas de ondas quedemonstra a operação do dimmer MLV da Figura 6;

a Figura 8 é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer MLV de acordo com uma segunda modalidade da presenteinvenção;

a Figura 9 é um gráfico de uma voltagem de contagem detempo e uma corrente de carga do dimmer MLV da Figura 8; e

a Figura 10 é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer MLV de acordo com uma terceira modalidade da presenteinvenção.

Descrição Detalhada da Invenção

O sumário precedente, assim como também a descriçãodetalhada seguinte das modalidades preferidas, é melhor entendidaquando lida em conjunto com os desenhos anexados. Com a finalidadede ilustrar a invenção, é mostrada nos desenhos uma modalidade que épresentemente preferida, em que números semelhantes representampartes semelhantes ao longo das várias vistas dos desenhos, ficandoentendido, porém, que a invenção não é limitada aos métodos e instru-mentalidades específicos descritos.

A Figura 5A é um diagrama de blocos simplificado de umdimmer MLV 100 de acordo com a presente invenção. O dimmer MLV100 compreende um comutador semicondutor 120 acoplado em cone-xão elétrica em série entre a fonte de energia AC 12 e a carga MLV 16.O comutador semicondutor 120 pode compreender um triac, um tran-sistor de efeito de campo (FET) ou um transistor bipolar gate isolado(IGBT) numa ponte retificadora de onda completa, dois FETs ou doisIGBTs em conexão em anti-série ou qualquer outro tipo apropriado decomutador semicondutor bidirecional. O comutador semicondutor 120tem uma entrada de controle para controlar o comutador semicondutorentre um estado substancialmente condutivo e um estado substancial-mente não condutivo.

Um circuito de contagem de tempo 130 está acoplado emconexão elétrica paralela com o comutador semicondutor 120 e propor-ciona um sinal de voltagem de contagem de tempo Vt numa saída. Osinal de voltagem de contagem de tempo Vt aumenta com respeito aotempo numa taxa dependente de um nível de dimming do alvo da cargaMLV 16. Uma interface de usuário 125 proporciona uma entrada parao circuito de contagem de tempo 130 para proporcionar o nível dedimming do alvo da carga MLV 16 e controlar a taxa a que o sinal devoltagem de contagem de tempo Vt aumenta. Um circuito de gatilho140 está acoplado entre a saída do circuito de contagem de tempo 130 ea entrada de controle do comutador semicondutor 120. À medida que osinal de voltagem de contagem de tempo Vt aumenta, desenvolve-se umsinal de voltagem de gatilho através do circuito de gatilho 140. O sinalde voltagem de gatilho tem tipicamente uma magnitude que é substan-cialmente igual à magnitude do sinal de voltagem de contagem detempo Vt.

O circuito de gatilho 140 é caracterizado por um limite devoltagem variável Vth, que tem um valor inicial de Vi. Quando o sinalde voltagem de contagem de tempo Vt na saída do circuito de contagemde tempo 130 exceder substancialmente o valor inicial Vi do limite devoltagem Vth, o circuito de gatilho 130 conduz uma corrente de controleícontrol, que ocasiona que o comutador semicondutor 120 fique condu-tivo. Neste momento, o sinal de voltagem de contagem de tempo Vt éreduzido para um nível menor do que o limite de voltagem inicial Vi e olimite de voltagem Vth é, de preferência, aumentado de um incrementoAV. Em conseqüência, o sinal de voltagem de contagem de tempo Vtprecisará subir para um nível maior para exceder o novo limite devoltagem incrementado, isto é, Vth = Vi + AV. De preferência, o limite devoltagem Vth é reajustado para o limite de voltagem inicial Vi depois deum período predeterminado de tempo depois de ser aumentado para Vi+ AV. De preferência, o limite de voltagem Vth é reajustado para o limitede voltagem inicial Vi antes do começo do próximo ciclo de voltagem dalinha.

O dimmer MLV 100 compreende ainda um circuito debloqueio 150 acoplado entre a saída do circuito de contagem de tempo130 e o terminal HOT DIMMER 18. O circuito de bloqueio 150 limita amagnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo Vt na saída docircuito de contagem de tempo 130 para aproximadamente uma volta-gem de bloqueio Vclamp. Em conseqüência, a magnitude da voltagem degatilho através do circuito de gatilho 140 também é limitada. A volta-gem de bloqueio Vclamp tem, de preferência, uma magnitude maior doque o limite de voltagem inicial Vi, mas menor do que o limite de volta-gem incrementado, isto é,

Vi < Vclamp < Vi + Δν.

O dimmer MLV 100 também compreende um comutadormecânico 124 acoplado em série ao comutador semicondutor 120, istoé, em série entre a fonte de energia AC 12 e a carga MLV 16. Quando ocomutador mecânico 124 é aberto, a fonte de energia AC 12 é desconec-tada da carga MLV 16 e, deste modo, a lâmpada MLV 16B está desliga-da. Quando o comutador mecânico 124 é fechado, o comutador semi-condutor 120 é operável para controlar a intensidade da lâmpada MLV16B. Um indutor L122 é acoplado em série ao comutador semicondutor120 para proporcionar filtragem de ruído de EMI.A Figura 5B é uma vista em perspectiva da interface deusuário 125 do dimmer MLV 100. A interface de usuário 125 incluiuma placa de face 126, um botão de premir 127 (isto é, um atuador depino) e um controle deslizante 128. Apertar o botão de premir 127aciona o comutador mecânico 124 dentro do dimmer 100. Pressõessucessivas do botão de premir 127 seguram o comutador mecânico 124entre um estado aberto e um estado fechado. O controle deslizante 128compreende um botão de atuador 128A montado para movimentodeslizante ao longo de uma fenda comprida 128B. Deslocar o botão deatuador 128A para a parte superior da fenda comprida 128B aumenta aintensidade da lâmpada MLV 16B e deslocar o botão de atuador 128Apara a parte inferior da fenda comprida 128B diminui a intensidade dalâmpada MLV.

A Figura 6 é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer MLV 200 de acordo com uma primeira modalidade dapresente invenção. O dimmer MLV 200 compreende um triac 220 tendoum par de terminais principais acoplado em conexão elétrica em sérieentre a fonte de energia AC 12 e a carga MLV 16. O triac 220 tem umaentrada de controle, isto é, um terminal de gate, para tornar o triac 220condutivo. O dimmer MLV 200 compreende ainda um circuito decontagem de tempo 230 acoplado em paralelo com os terminais princi-pais do triac 220 e compreendendo um potenciômetro R232 em sériecom um capacitor C234. Um sinal de voltagem de contagem de tempoVT é gerado numa saída, isto é, a junção do potenciômetro R232 e ocapacitor C234, e é proporcionado para um circuito de gatilho 240. Aresistência do potenciômetro R232 pode ser variada em resposta àatuação de um controle deslizante de uma interface de usuário dodimmer 200 (por exemplo, o controle deslizante 128 da interface deusuário 125).

O circuito de gatilho 240 é acoplado em conexão elétricaem série entre a saída do circuito de contagem de tempo 230 e o gate dotriac 220. O circuito de gatilho 240 inclui um circuito de ruptura quecompreende um diac 260, que opera semelhantemente ao diac 40 nodimmer do estado da técnica 10, e um circuito de compensação 270. Àmedida que o sinal de voltagem de contagem de tempo Vt aumenta,desenvolve-se um sinal de voltagem de gatilho através do circuito degatilho 240. Visto que a voltagem através da junção gaíe-ânodo do triac220 (isto é, a partir do gate do triac para o terminal DIMMED HOT 18) éuma voltagem substancialmente pequena, isto é, aproximadamente 1 V,a magnitude do sinal de voltagem de gatilho é substancialmente igual àmagnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo Vt.

Quando o sinal de voltagem de contagem de tempo Vtexceder a voltagem de ruptura Vbr do diac 260 (por exemplo, aproxima-damente 30V), uma corrente de gate ígate flui através do circuito decompensação 270, especificamente, através de um diodo D272A e umcapacitor C274A para dentro do gate do triac 220 nos meios ciclos devoltagem de linha positivos e para fora do gate do triac 220 e através deum capacitor C274B e um diodo D272B nos meios ciclos de voltagem delinha negativa. Os capacitores C274A, C274B têm ambos, por exemplo,uma capacidade de cerca de 82 nF. A corrente de gate ígate flui duran-te um período de tempo Tpulse, por exemplo, aproximadamente 1 μβεοou maior. Os resistores de descarga R276A, R276B estão acoplados emparalelo aos capacitores C274A, C274B, respectivamente. O dimmerMLV 200 compreende ainda um resistor de limitação de corrente R280em série com o gate do triac 220 para limitar a magnitude da correntede gate ígate, por exemplo, a aproximadamente 1 ampere ou menos.

O dimmer MLV 200 também inclui um circuito de blo-queio 250 acoplado entre a saída do circuito de contagem de tempo 230e o terminal DIMMED HOT 18. O circuito de bloqueio 250 compreendedois diodos de Zener Z252A, Z252B, tendo cada um substancialmente amesma voltagem de ruptura Vz, por exemplo, aproximadamente 40V.

Os cátodos dos diodos de Zener Z252A, Z252B são acoplados em con-junto de tal modo que o circuito de bloqueio 250 limita o sinal devoltagem de contagem de tempo VT à mesma voltagem, isto é, a volta-gem de ruptura Vz, em ambos os meios ciclos de voltagem de linha.

A Figura 7 mostra formas de ondas que demonstram aoperação do dimmer MLV 200. No princípio de um meio ciclo positivo(por exemplo, no tempo to), o limite de voltagem Vth do circuito degatilho 240 está no limite de voltagem inicial Vi. A princípio, o capacitorC274A do circuito de compensação 270 não tem nenhuma carga e,deste modo, nenhuma voltagem é desenvolvida através do capacitor. Osinal de voltagem de contagem de tempo Vt aumenta até o limite devoltagem inicial Vi, isto é, a voltagem de ruptura Vbr do diac 260 (maisa pequena queda para diante do diodo D272A), é excedida (no tempo ti).Neste momento, o diac 260 conduz a corrente de gate ígate através dodiodo D272A e o capacitor C274A para o gate do triac 220. Uma volta-gem AV desenvolve-se através do circuito de compensação 270, especifi-camente, através do capacitor C274A, e tem uma magnitude máximaAVmax igual a

AVmax = ígate Tpulse/C274A)

em que C274A é a capacitância do capacitor C274A. Numa modalidadepreferida, a compensação da voltagem de magnitude máxima AVmax davoltagem desenvolvida através do capacitor C274A é de aproximada-mente 12 volts.

Depois que o diac 260 conduz a corrente de gate ígate, avoltagem através do capacitor C234 diminui de aproximadamente avoltagem de ruptura de retorno Vbb do diac para uma voltagem prede-terminada Vp. Se a corrente de carga íl através do triac 220 não alcan-çar a corrente de bloqueio ílatch antes que a corrente de gate ígate parede fluir (no tempo t2), o sinal de voltagem de contagem de tempo Vtcomeçará a aumentar novamente. Visto que o limite de voltagem Vth éaumentado para o limite de voltagem inicial mais a voltagem de com-pensação AV através do capacitor C274A, a fim de conduzir a correntede gate ígate através do gate do triac 220, o sinal de voltagem de conta-gem de tempo Vt deve exceder Vi + AV, isto é, aproximadamente 42volts. Todavia, como o diodo de Zener Z252A limita o sinal de voltagemde contagem de tempo Vt à voltagem de ruptura Vz, isto é, 38 volts, avoltagem de contagem de tempo Vt é impedida de exceder o limite devoltagem Vth. Em conseqüência, o triac 220 é impedido de tentarrepetidamente disparar durante cada meio ciclo e a corrente de carga ílé substancialmente simétrica, mesmo quando o transformador MLV16A for descarregado.

O sinal de voltagem de contagem de tempo Vt é impedidode exceder o limite de voltagem Vth até que a voltagem AV através docapacitor C274A decaia para aproximadamente a voltagem de rupturaVz do diodo de Zener Z252A menos a voltagem de ruptura Vbr do diac242. O resistor de descarga R276A tem, de preferência, uma resistênciade 68.1 kQ, tal que o capacitor C274A descarregará devagar, isto é, comuma constante de tempo de cerca de 5,58 msec. De preferência, otempo exigido para que a voltagem AV através do capacitor C274Adecaia para aproximadamente a voltagem de ruptura Vz do diodo deZener Z252A menos a voltagem de ruptura Vbr do diac 242 é suficien-temente longo de tal modo que o triac 220 tenta apenas disparar umavez durante cada meio ciclo. Como mostrado na Figura 7, a voltagematravés do capacitor C274A decai para substancialmente zero voltsdurante os meios ciclos negativos de tal modo que a voltagem atravésdo capacitor C274A é de substancialmente zero volts no princípio dopróximo meio ciclo positivo.

A Figura 8 está um diagrama esquemático simplificadode um dimmer MLV 300 de acordo com uma segunda modalidade dapresente invenção. O dimmer MLV 300 inclui um triac 320 em conexãoelétrica em série entre o terminal HOT 14 e terminal DIMMED HOT 18 eum circuito de contagem de tempo 330 acoplado em paralelo com otriac. O circuito de contagem de tempo 330 compreende um potenciô-metro R332, um capacitor C334 e um resistor de calibração R336. Ocircuito de contagem de tempo opera de uma maneira semelhante parao circuito de contagem de tempo 230 do dimmer MLV 200 para produzirum sinal de voltagem de contagem de tempo Vt numa saída.

O dimmer MLV inclui ainda uma ponte retificadora quecompreende quatro diodos D342A, D342B, D342C, D342D; um circuitode gatilho que compreende um circuito de ruptura 360 e um circuito decompensação 370; um circuito de limite de corrente 380; e um optoaco-plador 390. O circuito de ruptura 360, o circuito de limite de corrente380 e um fotodiodo 390A do optoacoplador 390 são conectados em sérieatravés do lado DC da ponte retificadora. O circuito de compensação370 é conectado de tal modo que uma primeira parte 370A e umasegunda parte 370B são acopladas em série com o circuito de ruptura360, o circuito de limite de corrente 380 e o fotodiodo 390A durante osmeios ciclos positivos e os meios ciclos negativos, respectivamente. Ocircuito de gatilho está acoplado ao gate do triac 320 via o optoacopla-dor 390 e resistores R392, R394, R396.

O circuito de ruptura 360 inclui dois transistores dejunção bipolares Q362, Q364, dois resistores R366, R368 e um diodo deZener Z369. O circuito de ruptura 360 opera de um modo semelhanteao diac 260 do dimmer MLV 200. Quando a voltagem através do circui-to de ruptura 360 exceder uma voltagem de ruptura Vbr do diodo deZener Z369, o diodo de Zener começa a conduzir corrente. A voltagemde ruptura Vbr do diodo de Zener Z369 é, de preferência, de aproxima-damente 30V. O transistor Q362 começa a conduzir à medida que avoltagem através do resistor R366 alcança a voltagem de emissor básicoexigida do transistor Q362. Uma voltagem é, então, produzida atravésdo resistor R368, o que ocasiona que o transistor Q364 comece aconduzir. Isto corta de essencialmente o diodo de Zener Z369 de talforma que o diodo de Zener pára de conduzir e a voltagem através docircuito de ruptura 360 cai para aproximadamente zero volts. Umpulso de corrente, isto é, uma corrente de controle ícontrol flui a partirdo capacitor C334 através do circuito de ruptura 360 e o fotodiodo39OA do optoacoplador 390.

Um sinal de voltagem de gatilho desenvolve-se através docircuito de gatilho, isto é, o circuito de ruptura 360 e o circuito decompensação 370, à medida que o sinal de voltagem de contagem detempo Vt aumenta desde o início de cada meio ciclo de voltagem dalinha. A magnitude do sinal de voltagem de gatilho é substancialmenteigual à magnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo Vt maisuma voltagem adicional V+ devido às quedas de voltagem para diantedos diodos D342A, D342D, a queda de voltagem para diante do fotodio-do 390A e a queda de voltagem do circuito de limite de corrente 380.Por exemplo, a voltagem adicional V+ pode totalizar aproximadamente 4volts. O circuito de gatilho é operável para conduzir a corrente decontrole ícontrol pelo fotodiodo 390A do optoacoplador 390, quando osinal de voltagem de contagem de tempo Vt exceder a voltagem deruptura Vbr do diodo de Zener Z369 do circuito de ruptura 360 mais avoltagem através do circuito de compensação 370 e a voltagem adicionalV+. A voltagem através da primeira parte 370A do circuito de compen-sação 370 é de substancialmente zero volts no princípio de cada meiociclo de voltagem da linha positiva e a voltagem através da segundaparte 370B do circuito de compensação 370 é de substancialmente zerovolts no princípio de cada meio ciclo negativo de voltagem de linha. Emconseqüência, o limite de voltagem inicial Vi é de aproximadamente 34V. A corrente de controle ícontrol flui, de preferência, através do fotodi-odo 390A durante aproximadamente 300 μβεο. Em conseqüência,quando o fotodiodo 39 OA conduz a corrente de controle ícontrol, umfotossensível triac 390B do optoacoplador 390 conduz para permitir quea corrente flua para o gate do triac 320 nos meios ciclos positivos e parafora do gate nos meios ciclos negativos.

Durante os meios ciclos positivos, a corrente de controleícontrol flui através do diodo D342A, o circuito de ruptura 360, o fotodi-odo 390A, o circuito de limitação de corrente 380, um capacitor C374A(e um resistor R376A) e o diodo D342D. Durante os meios ciclos nega-tivos, a corrente de controle ícontrol flui através do diodo D342B, umcapacitor C374B (e um resistor R376B), o circuito de ruptura 360, ofotodiodo 390A, o circuito de limitação de corrente 380 e o diodoD342C. Portanto, desenvolve-se uma voltagem de compensação AVatravés do capacitor C374A nos meios ciclos positivos e através docapacitor C374B nos meios ciclos negativos. Os resistores de descargaR376A, 376B estão acoplados em paralelo com os capacitores C374A,C374B para permitir que os capacitores descarreguem devagar. Oscapacitores C374A, C374B têm ambos, de preferência, capacidades decerca de 82 nF e os resistores de descarga R376A, R376B têm, depreferência, resistências de cerca de 68.1 kO.

O circuito de limitação de corrente 380 compreende umtransistor de junção bipolar Q382, dois resistores R384, R3S6 e umdiodo de Zener regulador de shunt Z3S8. Depois da voltagem através docircuito de gatilho 330 cair para aproximadamente zero volts, umavoltagem substancialmente igual ao sinal de voltagem de contagem detempo Vt desenvolve-se através do circuito de limitação de corrente 380.A corrente flui através do resistor R384, que tem, de preferência, umaresistência de cerca de 33 kO, e para a base do transistor Q382, de talmodo que o transistor fica condutivo. Em conseqüência, a corrente decontrole ícontrol fluirá através do fotodiodo 390A, o transistor Q382 e oresistor R386. O diodo Z388 tem, de preferência, uma conexão deshunt acoplada ao emissor do transistor Q382 para limitar a magnitudeda corrente de controle ícontrol. De preferência, o diodo de shunt Z388tem uma voltagem de referência de 1,25 Veo resistor R386 tem umaresistência de cerca de 392 kQ, de tal modo que a magnitude da corren-te de controle ícontrol é limitada a aproximadamente 3,2 mA.

O dimmer MLV 300 compreende ainda um circuito debloqueio 350 semelhante ao circuito de bloqueio 250 do dimmer MLV200. O circuito de bloqueio 350 inclui dois diodos de Zener Z352, Z354em conexão anti-série. De preferência, os diodos de Zener Z352, Z354têm a mesma voltagem de ruptura Vz, por exemplo, 38V, de tal maneiraque o sinal de voltagem de contagem de tempo Vt através do capacitorC344 é limitado Vt à voltagem de ruptura Vz em ambos os meios ciclos.Em conseqüência, o sinal de voltagem de gatilho através do circuito degatilho é limitado a aproximadamente a voltagem de ruptura Vz menosa voltagem adicional V+ devido aos outros componentes.

O dimmer MLV 300 exibe uma operação semelhante parao dimmer MLV 200. No princípio dos meios ciclos positivos, a voltagemAV através do capacitor C374A é de aproximadamente zero volts.Portanto, para a corrente de controle ícontrol fluir, o sinal de voltagemde contagem de tempo Vt através do capacitor C334 deve exceder olimite de voltagem inicial Vi, isto é, a voltagem de ruptura Vbr do diodode Zener Z369 do circuito de ruptura 360 mais a voltagem adicional V+devido aos outros componentes do dimmer MLV 300. Como notadoacima, o limite de voltagem inicial Vi é de aproximadamente 34V.

Quando a corrente de controle ícontrol flui através daprimeira parte 370A do circuito de compensação 370, a voltagem AV,que tem, de preferência, uma magnitude de aproximadamente 12V,desenvolve-se através do capacitor C374A. Portanto, o novo limite devoltagem Vth é igual ao limite de voltagem inicial Vi mais a voltagem AV,isto é, aproximadamente 42V. Todavia, visto que o circuito de bloqueio350 limita a magnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo Vt a38V, o sinal de voltagem de contagem de tempo não poderá exceder olimite de voltagem Vth. Deste modo, o triac 320 não tentará repetida-mente disparar dentro do mesmo meio ciclo e a corrente de carga ílpermanecerá substancialmente simétrica. Um gráfico do sinal devoltagem de contagem de tempo Vt e a corrente de carga íl do dimmerMLV 300 é mostrado na Figura 9.

A Figura 10 é um diagrama esquemático simplificado deum dimmer MLV 400 de acordo com uma terceira modalidade da pre-sente invenção. O dimmer 400 inclui o mesmo circuito ou muito seme-lhantes ao dimmer MLV 300. Todavia, os circuitos da Figura 10 sãoacoplados em conjunto de uma maneira diferente.

O dimmer MLV 400 inclui um circuito de bloqueio 450,que é acoplado através do fotodiodo 390A do optoacoplador 390, ocircuito de ruptura 360 e um circuito de compensação 470 em lugar deatravés do lado AC da ponte retificadora como no dimmer MLV 200.Durante os meios ciclos positivos, um capacitor C474A no circuito decompensação 470 carrega a uma voltagem AV, aumentando, destemodo, o limite de voltagem Vth para a voltagem AV mais um limite devoltagem inicial Vi. Uma vez mais, a voltagem AV através do capacitorC474A é de substancialmente zero volts no princípio dos meios ciclospositivos e, deste modo, o limite de voltagem inicial Vi é igual à voltagemde ruptura Vbr, por exemplo, aproximadamente 30V, do circuito deruptura 360 mais a queda de voltagem adicional V+ devido aos outroscomponentes. Um primeiro diodo de Zener Z452 do circuito de bloqueio450 limita a magnitude da voltagem de gatilho (isto é, a voltagem atra-vés do circuito de ruptura 360 e o capacitor C474A do circuito decompensação 470) mais a queda para diante da voltagem do fotodiodo390A para a voltagem de ruptura Vz do diodo de Zener Z452, por exem-plo, aproximadamente 36V. De modo semelhante, durante os meiosciclos negativos, um capacitor C474B carrega a uma voltagem AV e umdiodo de Zener Z454 limita a magnitude da voltagem de gatilho (isto é, avoltagem através do circuito de ruptura 360 e o capacitor C474B docircuito de compensação 470) mais a queda para diante da voltagem dofotodiodo 390B à mesma voltagem de ruptura Vz.Embora a presente invenção tenha sido descrita emrelação a modalidades particulares da mesma, muitas outras variaçõese modificações e outros usos ficarão evidentes para aquelas pessoasqualificadas na técnica. Prefere-se, portanto, que a presente invençãonão fique limitada pela revelação específica aqui, mas apenas pelasReivindicações anexadas.

Claims

"Dispositivos de Controle de Cargae Circuito de Gatilho e Método de Controle OperáveisPara Controlar um Comutador Semicondutor nos Mesmos"Reivindicações

1. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, para controlar aquantidade de energia entregue a uma carga a partir de uma fonte deenergia AC, caracterizado por que o dispositivo de controle de cargacompreende:um comutador semicondutor operável para ser acopladoconexão elétrica em série entre a fonte e a carga, tendo o comutadorsemicondutor uma entrada de controle para controlar o comutadorsemicondutor entre um estado não condutivo e um estado condutivo;um circuito de contagem de tempo acoplado em conexãoelétrica paralela ao comutador semicondutor, tendo o circuito de conta-gem de tempo uma saída para proporcionar um sinal de voltagem decontagem de tempo;um circuito de gatilho operável de modo a controlar ocomutador semicondutor e tendo uma voltagem de gatilho desenvolvidaatravés do circuito de gatilho, aumentando a voltagem de gatilho emmagnitude com respeito ao tempo em resposta ao sinal de voltagem decontagem de tempo, sendo o circuito de gatilho caracterizado por umlimite de voltagem variável tendo uma magnitude inicial, sendo o comu-tador semicondutor operável para comutar entre os estados não condu-tivo e condutivo em resposta a uma condução de uma corrente decontrole através do circuito de gatilho; eum circuito de bloqueio para limitar a magnitude davoltagem de gatilho a uma magnitude de bloqueio maior do que amagnitude inicial;em que, quando a voltagem de gatilho exceder primeira-mente a magnitude inicial do limite de voltagem variável depois do iníciode um meio ciclo da fonte de energia AC, o circuito de gatilho é operávelpara conduzir a corrente de controle, para reduzir a voltagem de gatilhoa uma magnitude predeterminada menor do que a magnitude inicial eaumentar o limite de voltagem variável para uma segunda magnitudemaior do que a magnitude de bloqueio, por meio do que a voltagem degatilho é impedida de exceder a segunda magnitude.

2. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 1, caracterizado por que o comutador semicondutorcompreende um triac tendo um gate (gate) para tornar o triac condutivo.

3. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 2, caracterizado por que compreende ainda:um optoacoplador tendo uma entrada acoplada em sériecom o circuito de gatilho e uma saída acoplada ao gate do triac, de talforma que, quando a entrada do optoacoplador conduz a corrente decontrole, a saída do optoacoplador é operável para conduzir uma cor-rente de gate pelo gate do triac, tornando, assim, o triac condutivo.

4. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 3, caracterizado por que o circuito de gatilho compreen-de um circuito de compensação tendo um condensador de compensaçãooperável para conduzir a corrente de controle, de tal modo que o con-densador de compensação desenvolve uma voltagem de compensação,quando a voltagem de gatilho primeiro exceder a magnitude inicial dolimite de voltagem variável, tendo a voltagem de compensação umamagnitude máxima igual aproximadamente à diferença entre a segundamagnitude de limite de voltagem e a magnitude inicial.

5. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 4, caracterizado por que o circuito de gatilho compreen-de ainda um circuito de ruptura acoplado em série com o circuito decompensação e operável para conduzir a corrente de controle, compre-endendo o circuito de ruptura um diodo de Zener, por meio do que olimite de voltagem variável é dependente de uma voltagem de rupturado diodo de Zener e a voltagem de compensação.

6. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 5, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende ainda um resistor de descarga acoplado em conexão elétri-ca paralela ao condensador de compensação.

7. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 6, caracterizado por que compreende ainda:uma ponte retificadora tendo terminais AC acoplados aocircuito de contagem de tempo para recebimento do sinal de voltagemde contagem de tempo e terminais DC, estando o circuito de ruptura e aentrada do optoacoplador acoplados em conexão elétrica em série comos terminais DC da ponte;em que o circuito de compensação compreende umsegundo condensador de compensação e um segundo resistor de des-carga acoplado em paralelo com o segundo condensador de compensa-ção, sendo o primeiro condensador de compensação operável paraconduzir a corrente de controle num meio ciclo positivo da fonte deenergia AC e o segundo condensador de compensação operável paraconduzir a corrente de controle num meio ciclo negativo da fonte deenergia AC.

8. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 7, caracterizado por que o circuito de bloqueio estáacoplado à saída do circuito de contagem de tempo para limitar amagnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo e compreendeum primeiro diodo de Zener e um segundo diodo de Zener acoplados emconexão anti-série, por meio do que o primeiro diodo de Zener é operá-vel para limitar substancialmente a magnitude do sinal de voltagem decontagem de tempo à magnitude de bloqueio no meio ciclo positivo e osegundo diodo de Zener é operável para limitar substancialmente amagnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo à magnitude debloqueio no meio ciclo negativo.

9. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 7, caracterizado por que o circuito de bloqueio compre-ende um primeiro diodo de Zener e um segundo diodo de Zener, estan-do o primeiro diodo de Zener acoplado de tal modo que a voltagem degatilho é limitada substancialmente à magnitude de bloqueio no meiociclo positivo e o segundo diodo de Zener acoplado de tal maneira que avoltagem de gatilho é limitada substancialmente à magnitude de blo-queio no meio ciclo negativo.

10. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 7, caracterizado por que compreende ainda um circuitode limite de corrente acoplado em série com o circuito de ruptura e aentrada do optoacoplador, sendo o circuito de limite de corrente operá-vel para limitar a magnitude da corrente de controle.

11. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 5, caracterizado por que o circuito de ruptura compre-ende ainda um comutador semicondutor, por meio do que uma volta-gem através do circuito de ruptura é reduzida substancialmente a zerovolts depois do circuito de ruptura conduzir a corrente de controle.

12. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 2, caracterizado por que o circuito de gatilho é acopladoem série elétrica entre a saída do circuito de contagem de tempo e ogate do triac, de tal modo que a corrente de controle é operável de formaa atravessar o gate do triac.

13. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 12, caracterizado por que o circuito de gatilho compre-ende um circuito de compensação tendo um condensador de compen-sação operável para conduzir a corrente de controle, de tal modo que ocondensador de compensação desenvolve uma voltagem de compensa-ção, quando a voltagem de gatilho primeiro exceder a magnitude inicialdo limite de voltagem variável, tendo a voltagem de compensação umamagnitude máxima igual a aproximadamente à diferença entre a se-gunda magnitude de limite de voltagem e a magnitude inicial.

14. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 13, caracterizado por que o circuito de gatilho compre-ende ainda um diac caracterizado por uma voltagem de ruptura eacoplado em série ao circuito de compensação, sendo o diac operávelpara conduzir a corrente de controle, por meio do que o limite de volta-gem variável é dependente da voltagem de ruptura do diac e da volta-gem de compensação.

15. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 14, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende ainda um resistor de descarga acoplado em conexão elétri-ca paralela ao condensador de compensação.

16. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 15, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende ainda:um segundo condensador de compensação;um segundo resistor de descarga acoplado em paralelo aosegundo condensador de compensação;um primeiro diodo acoplado em série com a combinaçãoparalela do primeiro condensador de compensação e o primeiro resistorde descarga de tal que o primeiro condensador de compensação éoperável para conduzir a corrente de controle num meio ciclo positivoda fonte de energia AC; eum segundo diodo acoplado em série com a combinaçãoparalela do segundo condensador de compensação e o segundo resistorde descarga de tal modo que o segundo condensador de compensação éoperável para conduzir a corrente de controle num meio ciclo negativoda fonte de energia AC.

17. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 16, caracterizado por que o circuito de bloqueio estáacoplado à saída do circuito de contagem de tempo para limitar amagnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo e compreendeum primeiro diodo de Zener e um segundo diodo de Zener acoplados emconexão anti-série, por meio do que o primeiro diodo de Zener é operá-vel para limitar substancialmente a magnitude do sinal de voltagem decontagem de tempo à magnitude de bloqueio no meio ciclo positivo e osegundo diodo de Zener é operável para limitar substancialmente amagnitude do sinal de voltagem de contagem de tempo à magnitude debloqueio no meio ciclo negativo.

18. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 16, caracterizado por que compreende ainda:um resistor de limitação acoplado em conexão de sérieelétrica entre a saída do circuito de contagem de tempo e o gate dotriac, sendo o resistor de limitação operável para limitar a magnitude dacorrente de controle.

19. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 2, caracterizado por que se uma corrente de carga queatravessa o triac não exceder uma corrente de trava do triac quando ocircuito de gatilho primeiro conduzir a corrente de controle, o dispositi-vo de controle de carga é operável de forma a impedir a corrente decarga de exceder a corrente de trava.

20. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 1, caracterizado por que o circuito de gatilho compreen-de um circuito de compensação operável para conduzir a corrente decontrole, de tal modo que uma voltagem de compensação se desenvolveatravés do circuito de compensação, quando a voltagem de gatilhoprimeiro exceder a magnitude inicial do limite de voltagem variável,tendo a voltagem de compensação uma magnitude máxima igual apro-ximadamente à diferença entre a segunda magnitude de limite devoltagem e a magnitude inicial.

21. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 20, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende um condensador de compensação operável para conduzir acorrente de controle, de tal maneira que a voltagem de compensação sedesenvolve através do condensador de compensação.

22. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 21, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende ainda um resistor de descarga acoplado em conexão elétri-ca paralela ao condensador de compensação.

23. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 21, caracterizado por que o circuito de gatilho compre-ende ainda um circuito de ruptura acoplado em série com o circuito decompensação e tendo um diodo de Zener e um comutador semicondu-tor, sendo o circuito de ruptura operável para conduzir a corrente decontrole, quando uma voltagem através do circuito de ruptura excede avoltagem de ruptura do diodo de Zener, e reduzir a voltagem através docircuito de ruptura substancialmente a zero volts, depois do circuito deruptura conduzir a corrente de controle, por meio do que o limite devoltagem variável é dependente de uma voltagem de ruptura do diodo deZener e da voltagem de compensação.

24. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 21, caracterizado por que o circuito de gatilho compre-ende ainda um diac caracterizado por uma voltagem de ruptura eacoplado em série ao circuito de compensação, sendo o diac operávelpara conduzir a corrente de controle, quando uma voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura do diac, por meio doque o limite de voltagem variável é dependente da voltagem de rupturado diac e da voltagem de compensação.

25. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 1, caracterizado por que dispositivo de controle de cargacompreende um dimmer e a carga compreende uma carga MLV tendouma lâmpada MLV operável para ser acoplada a um transformadorMLV.

26. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 25, caracterizado por que o circuito de contagem detempo compreende um condensador de contagem de tempo e umpotenciô metro;em que dispositivo de controle de carga é operável demodo a controlar a intensidade da lâmpada MLV em resposta a umaconstante de tempo do circuito de contagem de tempo.

27. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 26, caracterizado por que compreende ainda uma inter-face de usuário;em que o potenciômetro é operável para mudar a resis-tência em resposta à interface do usuário.

28. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 25, caracterizado por que o dispositivo de controle decarga é operável para impedir que uma corrente assimétrica atravesse otransformador MLV, quando a lâmpada MLV não estiver acoplada aotransformador MLV.

29. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, caracterizadopor que o circuito de gatilho compreende:um circuito de ruptura caracterizado por uma voltagemde ruptura e operável para conduzir uma corrente de controle, quandouma voltagem através do circuito de ruptura exceder a voltagem deruptura, sendo o comutador semicondutor operável para mudar entreos estados não condutivo e condutivo em resposta à corrente de controle; eum circuito de compensação acoplado em série ao circui-to de ruptura e operável de forma a conduzir a corrente de controle, pormeio do que se desenvolve uma voltagem de compensação através docircuito de compensação;em que o circuito de gatilho é caracterizado por um limitede voltagem inicial antes que o circuito de ruptura e o circuito decompensação conduzam a corrente de controle, o limite de voltageminicial tendo uma magnitude substancialmente igual à magnitude davoltagem de ruptura, sendo o circuito de gatilho ainda caracterizado porum segundo limite de voltagem depois que o circuito de ruptura e ocircuito de compensação conduzem a corrente de controle, tendo osegundo limite de voltagem uma magnitude máxima substancialmenteigual à voltagem de ruptura do circuito de ruptura mais a voltagem decompensação.

30. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 29, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende um condensador de compensação operável para conduzir acorrente de controle, de tal modo que a voltagem de compensação sedesenvolve através do condensador de compensação.

31. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 30, caracterizado por que o circuito de compensaçãocompreende ainda um resistor de descarga acoplado em conexão elétri-ca paralela ao condensador de compensação.

32. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 29, caracterizado por que o comutador semicondutorcompreende um triac tendo um gate.

33. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 32, caracterizado por que o circuito de gatilho é operávelpara ser acoplado em conexão de série elétrica com o gate do triac, detal modo que a corrente de controle é operável para atravessar o gate dotriac.

34. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 29, caracterizado por que o circuito de ruptura compre-ende um diodo de Zener e um comutador semicondutor, de tal formaque a voltagem de ruptura do circuito de ruptura é substancialmenteigual a uma voltagem de ruptura do diodo de Zener e uma voltagematravés do circuito de ruptura é substancialmente reduzida a zero volts,depois que o circuito de ruptura conduz a corrente de controle.

35. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 30, caracterizado por que o circuito de ruptura compre-ende um diac, de tal maneira que a voltagem de ruptura do circuito deruptura é substancialmente igual a uma voltagem de ruptura do diac.

36. - Circuito de Gatilho Operável Para Controlar um ComutadorSemicondutor em Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com aReivindicação 30, caracterizado por que o dispositivo de controle decarga compreende um circuito de bloqueio operável para limitar amagnitude da voltagem de gatilho através do circuito de gatilho subs-tancialmente a uma magnitude de bloqueio maior do que o limite devoltagem inicial e menor do que o segundo limite de voltagem, de talforma que a voltagem de gatilho fica impedida de exceder o segundolimite de voltagem.

37. - Método de Controle de um Comutador Semicondutor emDispositivo de Controle de Carga, para controlar a quantidade deenergia fornecida a uma carga a partir de uma fonte de energia AC,tendo o comutador semicondutor uma entrada de controle, sendo ométodo caracterizado por que compreende as etapas de:gerar uma voltagem de gatilho que aumenta em magni-tude com respeito ao tempo durante um meio ciclo da fonte de energia AC;determinar quando a voltagem de gatilho exceder umlimite de voltagem variável tendo um limite de voltagem inicial;conduzir uma corrente de gate pela entrada de controledo dispositivo de semicondutor, quando a voltagem de gatilho exceder olimite de voltagem inicial;aumentar o limite de voltagem variável do limite devoltagem inicial até um segundo limite de voltagem maior do que olimite de voltagem inicial; eimpedir a voltagem de gatilho de exceder a segundavoltagem de limite dentro do meio ciclo da fonte de energia AC.

38. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, para controlar aquantidade de energia fornecida para uma carga a partir de uma fontede energia AC, caracterizado por que dispositivo de controle de cargacompreende:um triac operável para ser acoplado em conexão de sérieelétrica entre a fonte e a carga, tendo o triac um gate para tornar o triaccondutivo;um circuito de contagem de tempo acoplado em conexãoelétrica paralela com o triac, tendo o circuito de contagem de tempouma saída para proporcionar uma voltagem de contagem de tempo queaumenta a uma velocidade dependente de uma quantidade pretendidade energia a ser fornecida para a carga;uma ponte retificadora tendo terminais AC acoplados aocircuito de contagem de tempo para recebimento da voltagem de conta-gem de tempo e terminais DC;um circuito de ruptura acoplado em conexão de sérieelétrica com os terminais DC da ponte retificadora e caracterizado poruma voltagem de ruptura, sendo o circuito de ruptura operável paraconduzir uma corrente de controle, quando uma voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura;um optoacoplador tendo uma entrada acoplada em sérieelétrica ao circuito de ruptura e uma saída acoplada ao gate do triac, detal modo que, quando o circuito de ruptura e a entrada do optoacopla-dor conduzem a corrente de controle, a saída do optoacoplador é operá-vel para conduzir uma corrente de gate através do gate do triac, tor-nando, assim, o triac condutivo;um circuito de compensação tendo um primeiro conden-sador de compensação operável para conduzir a corrente de controledurante um meio-ciclo positivo da fonte de energia AC e um segundocondensador de compensação operável para conduzir a corrente decontrole no meio ciclo negativo da fonte de energia AC, de tal forma queuma primeira voltagem de compensação se desenvolve através doprimeiro condensador de compensação, quando a voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura no meio ciclo positivoe uma segundo voltagem de compensação se desenvolve através dosegundo condensador de compensação, quando a voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura no meio ciclo negati-vo; eum circuito de bloqueio acoplado através dos terminaisAC da ponte retificadora para limitar a magnitude da voltagem decontagem de tempo de tal modo que uma voltagem através da combina-ção de série do circuito de ruptura e o primeiro condensador de com-pensação é impedida de exceder substancialmente a voltagem de ruptu-ra do circuito de ruptura mais a primeira voltagem de compensação euma voltagem através da combinação de série do circuito de ruptura e osegundo condensador de compensação é impedida de exceder substan-cialmente a voltagem de ruptura do circuito de ruptura mais a segundavoltagem de compensação.

39. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, para controlar aquantidade de energia fornecida para uma carga a partir de uma fontede energia AC, sendo o dispositivo de controle de carga caracterizadopor que compreende:um triac operável para ser acoplado em conexão de sérieelétrica entre a fonte e a carga, tendo o triac um gate para tornar o triaccondutivo;um circuito de contagem de tempo acoplado em conexãoelétrica paralela ao triac, tendo o circuito de contagem de tempo umasaída para proporcionar uma voltagem de contagem de tempo queaumenta a uma velocidade dependente de uma quantidade pretendidada energia a ser fornecida para a carga;uma ponte retiílcadora tendo terminais AC acoplados aocircuito de contagem de tempo para recebimento da voltagem de conta-gem de tempo e terminais DC;um circuito de ruptura acoplado em série elétrica com osterminais DC da ponte retificadora e caracterizado por uma voltagem deruptura, sendo o circuito de ruptura operável para conduzir umacorrente de controle, quando uma voltagem através do circuito deruptura exceder a voltagem de ruptura;um optoacoplador tendo uma conexão de entrada aco-plada em série elétrica ao circuito de ruptura e uma saída acoplada aogate do triac, de tal modo que, quando o circuito de ruptura e a entradado optoacoplador conduzem a corrente de controle, a saída do optoaco-plador é operável para conduzir uma corrente de gate através do gate dotriac, tornando, assim, o triac condutivo;um circuito de compensação tendo um primeiro conden-sador de compensação operável para conduzir a corrente de controledurante um meio ciclo positivo da fonte de energia AC e um segundocondensador de compensação operável para conduzir a corrente decontrole no meio ciclo negativo da fonte de energia AC, de tal maneiraque uma primeira voltagem de compensação se desenvolve através doprimeiro condensador de compensação, quando a voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura no meio ciclo positivoe uma segunda voltagem de compensação se desenvolve através dosegundo condensador de compensação, quando a voltagem através docircuito de ruptura exceder a voltagem de ruptura no meio ciclo negativo; eum circuito de bloqueio acoplado através da entrada dooptoacoplador, o circuito de ruptura e o circuito de compensação de talmodo que uma voltagem através da combinação de série do circuito deruptura e o primeiro condensador de compensação é impedida deexceder substancialmente a voltagem de ruptura do circuito de rupturamais a primeira voltagem de compensação e uma voltagem através dacombinação de série do circuito de ruptura e o segundo condensador decompensação é impedido de exceder substancialmente a voltagem deruptura do circuito de ruptura mais a segunda voltagem de compensação.

40. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, para controlar aquantidade de energia fornecida para uma carga a partir de uma fontede energia AC, tendo meios ciclos de linha positivos e negativos, sendo odispositivo de controle de carga caracterizado por que compreende:um circuito de contagem de tempo tendo um par deentradas acopláveis entre a fonte e a carga, em resposta a uma entradade nível de dimming pretendida para produzir um sinal de voltagem decontagem de tempo numa saída;um circuito de gatilho, tendo uma entrada acoplada àsaída do circuito de contagem de tempo, respondendo o circuito degatilho ao sinal de voltagem de contagem de tempo para produzir umsinal de corrente de gate numa saída;um comutador semicondutor, tendo um par de terminaisde energia acopláveis entre a fonte e a carga e uma entrada de gateacoplada à saída do circuito de gatilho, respondendo o comutadorsemicondutor ao sinal de corrente de gate para mudar entre um estadosubstancialmente não condutivo e um estado substancialmente condu-tivo; eum circuito de bloqueio, acoplado à saída do circuito decontagem de tempo, sendo o circuito de bloqueio operável para bloquearo sinal de voltagem de contagem de tempo de maneira a não excederuma voltagem de bloqueio predeterminada;em que o circuito de gatilho é caracterizado por ter umprimeiro limite de voltagem menor do que a voltagem de bloqueio e umsegundo limite de voltagem maior do que a voltagem de bloqueio;em que o circuito de gatilho é adaptado de forma que,quando o sinal de voltagem de contagem de tempo primeiro exceder oprimeiro limite de voltagem num meio ciclo de linha: (1) o circuito degatilho produz o sinal de corrente de gate para fazer que o comutadorsemicondutor mude entre o estado substancialmente não condutivo e oestado substancialmente condutivo; (2) o sinal de voltagem de contagemde tempo é reduzido a um nível menor do que o primeiro limite devoltagem; (3) o circuito de gatilho cessa de produzir o sinal de correntede gate; e (4) o limite de voltagem de circuito de gatilho é elevado a umsegundo limite de voltagem;por meio do que o sinal de voltagem de contagem detempo é impedido de exceder o segundo limite de voltagem, de formaque o comutador semicondutor fique impedido de mudar de novo para oestado substancialmente condutivo dentro do mesmo meio ciclo delinha.

41. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, para controlar aquantidade de energia fornecida a partir de uma fonte de energia ACpara uma carga elétrica substancialmente indutiva, tendo a fonte deenergia AC meios ciclos de linha alternantes positivos e negativos,incluindo o dispositivo de controle de carga:primeiro e segundo terminais do dispositivo, sendo oprimeiro terminal do dispositivo adaptado para conexão à fonte deenergia AC, sendo o segundo terminal do dispositivo adaptado paraconexão à carga;um circuito de contagem de tempo, proporcionando ocircuito de contagem de tempo numa saída um sinal de contagem detempo representativo de um nível de energia pretendido a ser entregue àcarga;um circuito de gatilho, tendo o circuito de gatilho umaentrada acoplada à saída do sinal de contagem de tempo, respondendoo circuito de gatilho ao sinal de contagem de tempo para proporcionarnuma saída um sinal de controle, quando o sinal de contagem de tempoexceder um nível de limite de circuito de gatilho; eum dispositivo controlavelmente condutivo, tendo odispositivo controlavelmente condutivo um primeiro terminal de energiaconectado ao primeiro terminal do dispositivo, um segundo terminal deenergia conectado ao segundo terminal do dispositivo e um terminal deentrada de controle acoplado à saída do circuito de gatilho, responden-do o dispositivo controlavelmente condutivo ao sinal de controle paraestabelecer uma conexão elétrico de impedância substancialmentebaixa entre o primeiro terminal de energia e o segundo terminal deenergia, sendo o dispositivo controlavelmente condutivo caracterizadopor uma corrente de trava de tal modo que, se uma corrente de cargaatravés do primeiro e do segundo terminais de energia falhar em exce-der um nível de limite de uma corrente de trava, enquanto o sinal decontrole está presente no terminal de entrada de controle, então aconexão elétrico de impedância substancialmente baixa entre o primeiroterminal de energia e o segundo terminal de energia retorna a umaconexão elétrica de impedância substancialmente alta;caracterizado por que compreende:o circuito de gatilho que inclui um meio de elevação dolimite do circuito de gatilho e um circuito de limitação de sinal;meio de elevação do limite do circuito de gatilho emconexão elétrica em série entre a entrada do circuito de gatilho e a saídado circuito de gatilho, respondendo o meio de elevação de limite decircuito de gatilho a uma corrente que flui através do circuito de gatilhopara elevar o limite do circuito de gatilho a partir de um primeiro nívelde limite até um segundo nível de limite maior do que o primeiro nívelde limite;sendo o circuito de limitação de sinal acoplado à entradado circuito de gatilho e o segundo terminal de energia de tal modo que osinal de contagem de tempo é limitado de maneira a não exceder umlimite de sinal predeterminado, sendo o limite de sinal predeterminadomaior do que o primeiro nível de limite e menor do que o segundo nívelde limite.

42. - Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com a Reivindicação 41, caracterizado por que o meio de elevação de limite compreende umcondensador.

43. - Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que o meio de elevação de limite compreendeainda um resistor conectado em paralelo ao condensador.

44. - Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com a Reivindicação 43, caracterizado por que o meio de elevação de limite compreendeainda um diodo em série com a combinação paralela do condensador eo resistor.

45. - Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com a Reivindicação-41, caracterizado por que o circuito de limitação de sinal compreendeum primeiro diodo de Zener.

46. - Dispositivo de Controle de Carga, de acordo com a Reivindicação-45, caracterizado por que o circuito de limitação de sinal compreendeainda um segundo diodo de Zener em conexão anti-série com o primeirodiodo de Zener.

47. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, para controlar aquantidade de energia fornecida a partir de uma fonte de energia ACpara uma carga elétrica, tendo a fonte de energia AC meios ciclos delinha alternantes positivos e negativos, caracterizado por que o disposi-tivo de controle de carga compreende:um circuito de gatilho, tendo o circuito de gatilho umaentrada em resposta a um sinal de contagem de tempo representativode um nível de energia pretendido para ser fornecido para a carga paraproporcionar numa saída um sinal de controle de dispositivo de comu-tação, quando o sinal de contagem de tempo exceder um nível de limitede circuito de gatilho, incluindo o circuito de gatilho meio para assegu-rar que o sinal de controle de dispositivo de comutação é proporcionadoapenas uma vez em cada meio ciclo de linha.

48. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 47, caracterizado por que o meio de assegurar compre-ende um meio de elevação do limite do circuito de gatilho, respondendoo meio de elevação do limite do circuito de gatilho a uma correnteatravés do circuito de gatilho para elevar o nível de limite do circuito degatilho a partir de um primeiro nível de limite numa primeira vez nummeio ciclo de linha para um segundo nível de limite maior do que oprimeiro nível de limite numa segunda vez no meio ciclo de linha sub-seqüente à primeira vez.

49. - Dispositivo de Controle de Carga, de dois fios, de acordo com aReivindicação 48, caracterizado por que o meio para assegurar com-preende ainda um circuito de limitação de sinal acoplado de modo apermitir que o circuito de gatilho proporcione o sinal de controle dedispositivo de controle de comutação, quando o sinal de contagem detempo exceder o primeiro nível de limite na primeira vez no meio ciclode linha e impedir que o circuito de gatilho proporcione o sinal decontrole de dispositivo de controle de comutação na segunda vez nomeio ciclo de linha impedindo que o segundo nível de limite seja excedi-do.