CN100393180C - 电路装置 - Google Patents

Abstract

一个镇流器电路包括由桥式电路形成的反相器。由连接到镇流器电路的电灯所消耗的功率通过控制控制信号的占空度来控制，该控制信号用来驱动桥式开关。占空度与由包括在微处理器中的脉冲持续时间调制器产生的数字信号成比例。为了增加电灯功率可以设置的设置值的数量，数字信号被调制。

Description

电路装置

技术领域

本发明涉及给电灯通电的电路布置，包括：

连接到DC电压源的输入终端；

一个耦合到输入终端的反相器，它从由DC电压源提供的DC电压中产生电灯电流，该反相器包括：

一个耦合到输入终端的开关元件；

一个耦合到开关元件的控制电极的控制电路，该控制电路用来产生一个反映开关元件交替导通和断开的控制信号；

一个脉冲持续时间调制器，它耦合到控制电路和用于设置控制信号的占空度，所述占空度直接正比于出现在脉冲持续时间调制器的输出端的数字信号。

背景技术

这样的电路布置是众所周知的。在这种电路布置中，控制信号的占空度可被设置成容易再生的状态，例如不依靠周围环境的温度。然而这种电路布置的缺点是，因为数字信号由有限的比特数目组成，所以并不是控制信号占空度的每个值都可被设定。结果，通过电路布置通电的电灯所消耗的功率只有较少数量的设置值。

发明内容

本发明的目的是提供一种电路布置，它不仅仅使控制信号的占空度同时也使由电路布置通电的电灯所消耗的功率是可再生调节的，同时使控制信号占空度的平均值和由电灯所消耗的功率的平均值有较大数量的设置值。

为实现此目的，按照本发明上文所述的电路布置的特征在于，所述脉冲持续时间调制器进一步具有用于周期性调制数字信号的电路部分M，该调制的每个阶段都包括一个第一时间间隔，其中数字信号具有一个第一值，还包括一个第二时间间隔，其中数字信号具有一个第二值，所述第一和第二值由电路部分M分别调节。

数字信号的调制导致控制信号占空度的调制和由电灯消耗的功率的调制。如果第一数字信号的第一和第二个值选择为不同的，控制信号占空度的值和在第一时间间隔期间由电灯所消耗的功率相应于数字信号的第一个值，而在第二时间间隔期间由电灯所消耗的功率相应于数字信号的第二二个值。在调制周期由电灯所消耗的平均功率介于相应于数字信号的第一个值的电灯功率值和相应于数字信号的第二个值的电灯功率值之间。由于上述优点，电灯功率的平均值可设置成高于数字信号可能设置数目的值。

更适宜的，调制的每个期间包括N个持续时间间隔，N是大于等于2的自然数，在这些时间间隔中，至少一个间隔期间数字信号的值可被电路部分M设置为一个不同于在其它时间间隔之一的值。电灯功率可能设置值的数目由于被选出用于N的值的增长而增长。

如果N时间间隔中的每个都有相等的时间间隔，用于周期性地调制数字信号的电路部分M可被实现得比较简单。适宜的电路部分M包括一个用于定时持续时间间隔的定时器。

然而也可对电路部件M另外设置一个时间间隔或者持续时间间隔中的每个时间间隔的持续周期的电路部分M’。通过设置所述持续时间间隔中的至少一个的持续周期，可设置开关元件占空度的平均值以及由电灯所消耗的平均值，在这种情况下，N最好等于2，因为这使电路部分M’的结构比较简单。在按照本发明的电路布置的实施例中，有一个微处理器用于形成电路部分M，设置一个时间间隔或者在调制周期时间间隔中每个的持续时间是特别有益的。已经发现，通过使用微处理器的“CPU时间”的一小部分，就可实现调整过的电灯功率的高分辨率。

在按照本发明电路装置的一个首选实施例中，反相器不是包括一个单独的开关元件而是包括一个具有一系列第一开关元件和第二开关元件的排列的桥式电路，其中一系列布置也互联输入终端，并且控制电路的输出被耦合到开关元件的各个控制电极上，控制电路产生一个第一控制信号和一个第二控制信号，它们分别反映第一和第二控制元件的导通和断开。优选实施例可被实施以便第一和第二控制信号的占空度相等，并且直接与出现在脉冲持续时间调制器输出端的数字信号成比例。然而也有这种可能，以相同方式调制第一和第二控制信号，使第一控制信号服从于相关第二控制信号的相移。该相移不影响电灯功率但却使从控制信号的占空度的调制中得到的电灯的光通量的调制被抑制。

优选实施例也可被实现得使第一和第二控制信号占空度被单独调制。在这种实施例中，电路布置具有一个设置第一控制信号占空度的第一脉冲持续时间调制器和设置第二控制信号占空度的第二脉冲持续时间调制器而不是一个脉冲持续时间调制器，第一控制信号的占空度直接正比于出现在第一脉冲持续时间调制器输出端的第一数字信号的值，第二控制信号的占空度直接正比于出现在第二脉冲持续时间调制器输出端的第二数字信号的值，第一脉冲持续时间调制器具有一个周期性地调制第一数字信号的第一电路部分M1，第二脉冲持续时间调制器具有一个周期性地调制第二数字信号的第二电路部分M2。在优选实施例中，第一控制信号的占空度的平均值可选择成与第二控制信号占空度的平均值不同，结果对于电灯功率设置值的数量可被进一步增加。第一和第二控制信号的调制频率可选择成相同或不同。

本发明的这些方面在参考下面描述的实施例后将变得更加明显。

附图说明

在附图中：

图1表示按照本发明的电路布置的第一个例子；

图2表示在图1所示电路布置的操作中，第一数字信号和第二数字信号的十进制数值的例子，其中第一数字信号和第二数字信号出现在图1所示电路布置的脉冲持续时间调制器PWM1和PWM2形成部分各自的输出端；

图3表示按照本发明的电路布置的第二个例子；

图4表示在电路布置的操作中，数字信号的十进制数值的形式的例子，其中数字信号出现在图3所示电路布置的脉冲持续时间调制器PWM形成部分的输出端。

具体实施方式

在图1中，K5和K6表示可被连接到提供低频AC电压的AC电压源的电极上的终端。K5和K6分别连接到整流低频AC电压的整流器装置GM的两个输入端。整流器装置GM的两个输出端连接到输入端K1和K2上，而K1和K2连接到DC电压源。输入端K1通过电容C1连接到输入端K2。DC电压源由AC电压源、整流器装置GM和作为缓冲电容器的电容C1构成。电容器C1并联在串联的第一开关元件和第二开关元件上。开关元件S1的控制电极连接到控制电路Sc的第一输出端。开关元件S2的控制电极连接到控制电路Sc的第二输出端。控制电路Sc是产生表示第一开关元件S1和第二开关元件S2分别导通或断开的第一控制信号和第二控制信号的控制部分。控制电路的第一输入端连接到第一脉冲持续时间调制器PWM1的输出端。控制电路的第二输入端连接到第二脉冲持续时间调制器PWM2的输出端。脉冲持续时间调制器PWM1和PWM2是分别设置第一控制信号占空度和第二控制信号占空度的电路部分。在电路布置操作期间，这些占空度分别直接与出现在第一脉冲持续时间调制器PWM1输出端的第一数字信号和出现在第二脉冲持续时间调制器PWM2输出端的第二数字信号成比例。脉冲持续时间调制器形成微处理器μP的一部分。第一脉冲持续时间调制器还具有周期性地调制第一数字信号的第一电路部分M1。在图1所示的例子中，第一数字信号调制的每个期间包括4个等持续时间的连续时间间隔。电路部分M1能够在每个所述时间间隔中设置第一数字信号为一个特定值。第二脉冲持续时间调制器还具有周期性地调制第二数字信号的第二电路部分M2。在图1所示的例子中，第二数字信号调制的每个期间包括4个等持续时间的连续时间间隔。电路部分M2能够在所述时间间隔的每个中设置第二数字信号为一个特定值。

电路部分M1和M2都包括一个在第一或者第二数字信号调制周期设置持续时间间隔的定时器。在图1所述的例子中，第一和第二数字信号的调制周期可选择为相同。结果，在第一数字信号的调制周期中的每个持续时间间隔的持续时间与在第二数字信号的调制周期中的4个持续时间间隔的持续时间相同。由于上述优点，形成微处理器μP部分的信号定时器可形成包括在电路部分M1中的定时器及在电路部分M2中的定时器。

开关元件S2并联在由电感L1、电灯接线端K3、电容C3、电灯接线端K4和电容C2组成的负载分支电路上。电灯LA连接到电灯接线端K3和K4。负载分支、微处理器μP、控制电路Sc和开关元件S1和S2共同形成桥式电路。

在图2中，时间沿水平轴以任意单位绘制。数字1-4表示在第一数字信号和第二数字信号的调制周期的持续时间间隔。沿纵轴的第一或第二数字信号的十进制值被绘制。T是调制第一或第二数字信号的调制周期的持续时间。

图1所示例子的操作如下所示。如果接线端K5和K6连接到AC电压源，由AC电压源提供的低频电压被整流，并且DC电压通过电容C1提供。控制电路Sc表示开关元件以频率f交替导通和断开。结果，大量的方波电压通过负载分支呈现。在所述大量方波电压的影响下，一个频率为f的交流电流流过负载分支。在调制周期的4个时间间隔的每个中，如果第一和第二数字信号的值与相当的十进制值相等，那么占空度在一个调制周期上是常量，并且调制周期上占空度的平均值与两个控制信号相等。例如，如果在整个调制周期内第一和第二数字信号与十进制常数值100相等，这种情况就发生，如同在图2中所述的曲线I中的情况。对应的电灯功率具有第一个值。在调制周期的4个时间间隔中的一个期间，通过设置第一和第二数字信号为较高的值，电灯功率的设置值可被增长到第二个更高的值，例如十进制的值101。这通过电路部件M1和M2实现。第一和第二数字信号的合成形式显示为图2中的曲线II。通过在两个时间间隔期间设置每个数字信号为在调制每个期间中的十进制的值101，可实现功率的进一步增长而达到第三个值。第一和第二数字信号的合成形式显示为图2中的曲线III。在每个调制周期的三个时间间隔中，如果数字信号都被设置为等于101，则两个控制信号的占空度的调制平均周期显示出进一步增长。在调制周期中的平均电灯功率也显示出进一步增长而达到一个第四值。第一和第二数字信号的形式显示在图2的曲线IV中。如果第一和第二数字信号不被调制，电灯功率因此可被设置为三个水平(第二，第三和第四)是不可能的，并且因此只能被设置为一个时间常量100或101的十进制值。可以通过在调制周期中选择较大数量的时间间隔来扩展电灯功率设定值的数量。然而，这也有缺点，通常调制周期必须选择较长，结果调制频率降低，用户有可能观察到。

在图1所示的例子中，通过不同地调制两个数字信号来增加电灯功率设置值的数目是可能的。例如第一数字信号可被选择为与图2中所示的曲线I相等，然而第二数字信号被选择为与图2中所示的曲线II相等。在这种情况下，第一和第二控制信号的调制平均周期的占空度是不同的。在这种情况中，调制平均周期电灯功率使其具有在上述的第一和第二值之间的一个值。

图3所示电路布置的结构与图1所示电路布置的结构基本上相对应。图3所示电路布置和图1所示电路布置的区别在于，图3所示电路布置的微处理器μP只包括一个脉冲持续时间调制器而不是两个。脉冲持续时间调制器PWM具有一个周期性调制出现在脉冲持续时间调制器PWM输出端的数字信号的电路部分M。电路部分M具有一个在调制期间设置每个时间间隔的持续时间的电路部分M’。调制周期中的时间间隔的数目选择为2。

在图4中，时间沿水平轴以任意单位分布。数字1和2表示数字信号调制周期中的持续时间间隔。沿纵轴，数字信号的十进制值被描述。T是调制数字信号的调制周期的持续时间。

图3所示例子的操作与图1所示例子的操作基本上相同。一个重要区别在于，图3所示例子的用户可通过电路部分M’设置时间间隔1和2的持续时间。在图3所示的例子中，调制周期的持续时间T保持不变。例如，如果调制周期的持续时间T选择为1msec，时间间隔1和2可被设置为10μsec的整倍数，则数字信号的调制平均周期值可被设置为数字信号两个持续值之间的99个等级。以此方式，由电灯所消耗的功率的很大数目的平均值可被设定。通过以具有两个脉冲持续时间调制器的微处理器代替图3所示电路布置中的微处理器μP，功率设置的分辨率可进一步增加，其中每个脉冲持续时间调制器都具有用于调制在脉冲持续时间调制器输出端的数字信号的电路部分M，因此第一和第二控制信号可被不同调制。

图1和图3所示的实施例通过使用具有两个脉冲持续时间调制器的微处理器Philips 80C552或通过使用Philips768微处理器而以简单方式实现。

Claims (10)

1.一种给电灯通电的电路装置，包括：

连接到DC电压源的输入终端；

一个耦合到输入终端的反相器，它从由DC电压源提供的DC电压中产生电灯电流，该反相器包括：

一个耦合到输入终端的开关元件；

一个耦合到开关元件的控制电极的控制电路，该控制电路用来产生一个致使开关元件交替导通和断开的控制信号；

一个脉冲持续时间调制器，它耦合到控制电路和用于设置控制信号的占空度，所述占空度与出现在脉冲持续时间调制器的输出端的数字信号成正比，

其特征在于，所述脉冲持续时间调制器进一步具有周期性调制数字信号的电路部分M，该调制的每个周期包含一个第一时间间隔，其中数字信号具有一个第一值，和一个第二时间间隔，其中所述数字信号具有一个第二值，所述第一和第二值可由电路部分M分别调整。

2.按照权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述数字信号调制的每个周期包括N个持续时间间隔，N是大于或等于2的自然数，在这些时间间隔的至少一个间隔期间，第一电路部分M可将数字信号的值设置成为这样一个值，该值不同于在其它时间间隔之一期间的值。

3.按照权利要求2所述的电路装置，其特征在于，所述电路部分M进一步具有用于设置持续时间间隔之一的持续时间的电路部分M’。

4.按照权利要求3所述的电路装置，其特征在于，所述电路部分M’用于设置在调制的周期中每个时间间隔的持续时间。

5.按照权利要求3或4所述的电路装置，其特征在于，N＝2。

6.按照权利要求2所述的电路装置，其特征在于，所述N个时间间隔的每个具有相同的持续时间。

7.按照权利要求6所述的电路装置，其特征在于，所述电路部分M包括用于定时持续时间间隔的一个定时器。

8.按照权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述开关元件是一个第一开关元件和一个第二开关元件之一，所述反相器包括一个具有一系列第一开关元件和第二开关元件的排列的桥式电路，其串联在输入终端之间，其中控制电路的输出端耦合到第一和第二开关元件的各自控制电极上，控制电路产生一个第一控制信号和一个第二控制信号，它们分别致使第一和第二开关元件的导通和断开。

9.按照权利要求8所述的电路装置，其特征在于，所述第一和第二控制信号的占空度的调制平均周期值是相等的。

10.按照权利要求8所述的电路装置，其特征在于，所述脉冲持续时间调制器是一个第一脉冲持续时间调制器和一个第二脉冲持续时间调制器之一，所述电路装置具有第一脉冲持续时间调制器，用于设置第一控制信号占空度，和具有第二脉冲持续时间调制器，用于设置第二控制信号占空度，第一控制信号的占空度与出现在第一脉冲持续时间调制器输出端的第一数字信号的值成正比，第二控制信号的占空度与出现在第二脉冲持续时间调制器输出端的第二数字信号的值成正比，第一脉冲持续时间调制器具有一个周期性地调制第一数字信号的第一电路部分M1，第二脉冲持续时间调制器具有一个周期性地调制第二数字信号的第二电路部分M2。

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