TWI243630B - Operating device for at least one electric - Google Patents

Description

1243630 五、 發明說明（1 ) 本 發 明係關於根據申請專利範圍第1項之前 言 之 用 於 操 作 至 少 一電燈之操作裝置。 技 術 領 域： 操 作 電燈（其允許調光作業）之被稱爲可調光 之 電 子 鎭 流 器 (EVG s )之操作裝置爲商業可得，調光作業即 是 燈 之 亮 度 控 制 ，特別是螢光燈或鹵素白熾燈。這些可調 光 之 操 作 裝 置 具 有 一控制輸入，可在其上施加做爲亮度控 制 之 設 定 點 之 電 壓 。控制輸入通常被建構爲1-10V之介面 〇 在 最 簡 單 的 情 況 中，調光分壓器係連接至控制輸入，以設 定 由 操 作 裝 置 操 作 之燈之亮度至設定點。藉由調光分壓器 之 幫 助及 變 壓 器 之 幫助（變壓器由隨時間週期變化之電壓 所 激 發 )，代 表 想 要 之明亮設定之設定點之1到1 ον之間之 電 壓 値 在控 制 輸 入 產生。這個電壓藉由變壓器被傳送到操 作 裝 置 中 之 評 估 裝 置。再者，變壓器亦使在操作裝置中之控制 輸 入 及 評 估 裝 置之間有電氣隔離。藉由高峰値整流器之幫助， 評 估 裝 置 產生一信號，對應調光分壓器之設定，用 於控制 燈 電 流 或 燈 之功率消耗，或控制操作裝置之輸出功 率 〇 變 壓 器 之 性 質 ，特別是其漏電電感，對傳送到評估裝置 之 電 壓 影 響 很 大 0 變壓器之高漏電電感在被傳輸的電壓上 引 起 擾 亂 電 壓 脈 衝 ，其由評估裝置解釋爲控制變數。所以一 直 使用特別 建 構 ，具有低漏電電感之環形心變壓器，再者，低 通 濾 波 器 連 接 到 操 作裝置中評估裝置之上游，以便減少電壓 局 峰 〇 發 明 槪 述 -3- 1243630 五、發明說明（2) 本發明之目的係提供一種用於操作至少一電燈之操作裝 置，其具有改善之評估裝置，用於評估在控輸入處並由變壓 器傳送之電壓。 這些目的藉由本發明之申請專利範圍第1項之獨立項 之特徵而達成。本發明之特別有利的設計係在依附項中描 述。 根據本發明，用於操作至少一電燈之操作裝置具有一控 制輸入，可在其上施加電壓，並做爲用於控制至少一電燈之 操作參數之設定點，並且有一變壓器，其係提供爲用於傳送 到評估裝置一電壓，其施加於控制輸入並做爲控制至少一 電燈之操作參數之設定點，並具有一振盪器，用於以一隨時 間週期改變之電壓來激發變壓器。根據本發明，評估裝置 具有一取樣保持元件。再者，提供一設備，用於匹配取樣保 持元件之序列信號之頻率及隨時間週期改變之電壓，及用 於產生在取樣保持元件之序列信號及隨時間週期變化之電 壓之間之暫時恆定相位位移，以便移除由變壓器送之電壓 中之高峰。由於這些衡量，所以可以使用有效費用之變壓 器，及在操作裝置中做爲變壓器之高漏電電感。再者，可以 使用低通及高値整流器，用於評估由變壓器傳送之電壓。 取樣及保持元件有利地建構成類比至數位轉換器之一組 件，以便產生用於微控制器或做爲控制操作裝置之積體電 路之數位控制信號。變壓器具有第一繞組，其係連接到控 制輸入，並具有至少一第二繞組，其係連接到評估裝置，並 -4- 1243630 五、發明說明（3) 磁性耦合至至少一第一繞組。因此確保了控制輸入及評估 裝置之間之電氣隔絕。 用於匹配取樣及保持元件之序列信號之頻率及隨時間週 期變化之電壓之設備，及用於產生取樣保持元件之序列信 號及隨時間週期變化之電壓之間之恆定時間移位之設備包 含： -一振盪器，用於產生序列信號， -一除頻器，用於將隨時間週期變化之電壓之頻率減半， 及 - 一裝置，用於匹配序列信號之頻率與隨時間週期變化 之電壓，及用於產生恆定時間位移。 AND閘被有利地做爲用於匹配序列信號之頻率至隨時間 週期變化之電壓及用於產生恆定時間移位之裝置。任何在 電變壓器傳送之電壓上的高峰可以以此方式，以簡單設備 費用有效地移除。 較佳實施例之描述： 本發明藉由較佳範例實施例而更詳細地被描述。 第1圖顯示根據本發明之操作裝置之較佳實施例之槪略 方塊圖。 第2圖顯示激發電壓，變壓器之電壓序列信號（取樣及保 持）及取樣及保持元件之輸出電壓在時間上的變化之簡圖 〇 顯示於第1圖之本發明之範例實施例係一螢光燈之可調 1243630 五、發明說明（4) B曰操作裝置。操作裝置具有半橋反相器4之兩個系統電壓 終_ 1，2及之下游DC電壓供應3。DC電壓供應3通常包 3無線電干擾抑制濾波器及系統AC電壓之整流器。再者， 它亦可有諧波濾波器，以便確保線電流儘可能地正弦。半 橋反相器4包含兩個交替切換電晶體5,6,兩個耦合電容器 7，8及一半橋臂；半橋臂由一串共振電路所構成，並包含電 感器9,電容器10及螢光燈π，螢光燈丨丨之放電路徑與電 容器10平行連接。半橋反相器不需要被建構成具有兩個 親合電容器5，6之對稱半橋反相器4,而亦可被建構成祇有 一耦合電容器之非對稱半橋轉換器。半橋反相器4之電晶 體5，6 (其最好是場效應電晶體）係由微控制器丨2所控制。 微控制器1 2產生脈衝寬度調制信號，其決定電晶體5，6之 切換循環，因而允許螢光燈1 1之功率或亮度被控制。電晶 體5，6之脈衝寬度調制信號係由微控制器1 2產生，爲在控 制輸入之終端13, 14之DC電壓的函數。介於IV至10V之 DC電壓可施於控制輸入13, 14。螢光燈11之想要功率或 亮度係由施加至控制輸入13, 14之DC電壓値所決定。在 最簡單的情況中，連接至終端1 3，1 4之調光分壓器用來產 生及指定DC電壓値。 施加於控制輸入1 3，1 4之電壓藉由變壓器1 5傳送到評 估裝置1 6。爲此緣故，變壓器1 5之第一繞組1 5 a經由整流 二極體17連接至控制輸入13, 14,而第二繞組15b則連接 到評估電路1 6之電壓輸入。在變壓器1 5之第一繞組1 5 a 1243630 五、發明說明（5) 及第二繞組15b之間具有磁性耦合。輸入電容器18係與 控制輸入1 3，1 4平行連接，亦與第一繞組1 5 a平行連接。 爲了使變壓器1 5能夠傳送施加於控制輸入1 3，1 4之DC電 壓至評估裝置1 6，變壓器1 5係由實質方波電壓所激發。實 質方波電壓係由振盪器19及除頻器21產生，並經由電壓 分割電阻20施加至第二繞組1 5b。因此，評估裝置1 6可在 連接到第二繞組1 5b之電壓輸入處偵測到實質方波電壓， 其振幅係由加於控制輸入13, 14之DC電壓所決定。評估 裝置1 6在連接到微控制器1 2之電壓輸出處提供一對應信 號給微控制器1 2，以便控制螢光燈1 1之功率或亮度。 評估裝置16具有取樣及保持元件22,其係被建構成類 比至數位轉換器23,以及及（AND)閘24之組件。取樣及保 持元件22及AND閘24係用來移除在第二繞組之方波電壓 之前沿上，由變壓器15之漏電電感所引起之電壓高峰。這 些事件之狀態係藉由第2圖的幫助在下面有更詳盡地解釋 〇 第2圖中之曲線A顯示方波電壓U隨時間的變化，方波 電壓係用來激發變壓器15。這個方波電壓係由振盪器19 及將頻率減半之除頻器21產生，並經由電阻器20施加至 第二繞組15b。如上述者，需要這個隨時間週期變化之激發 電壓，以便允許藉由變壓器傳送施加在控制輸入13, 14之 DC電壓。 第2圖中之曲線顯示存在第二繞組丨5b上且由評估電路 1243630 五、發明說明（6 ) 1 6之電壓輸入偵測之電壓u在時間上的變化。這個在第二 繞組15b上之電壓具有激發電壓（曲線A)之週期。此電壓 的振幅，即是方波脈衝之高度，是由施加在控制輸入1 3，1 4 上之DC電壓値所決定。然而，由於變壓器15之漏電電感， 擾亂電壓脈衝係疊加在第二繞組15b(曲線B)之方波電壓 之前沿及後沿。擾亂電壓脈衝係由取樣及保持元件22移 除。爲此緣故，取樣及保持元件22之序列信號（又稱爲取 樣信號）之維持及開始係適應於在第二繞組15b上之電壓 〇 第2圖之曲線C顯示取樣及保持元件22之序列信號在 時間上的變化。序列信號（曲線C)之維時爲在第二繞組 15b上之電壓（曲線B)之方波脈衝之一半，且序列信號與在 第二繞組15b上之電壓之方波脈衝之第二半同步。因此， 在方波電壓之前沿及後沿上之擾亂電壓脈衝被移除。序列 信號對應第二繞組15b上之電壓之調諧係藉由除頻器21 之幫助而實行，除頻器21被建構成AND閘24及振盪器19 之卜K觸發電路。振盪器19產生激發變壓器15之電壓（ 曲線A),及序列信號（曲線C )。一方面，由振盪器1 9產生 之方波電壓被饋入AND閘24之第一電壓輸入，另一方面， 被饋入至除頻器21之電壓輸入；除頻器21將饋入之方波 電壓之頻率減半。在除頻器21之電壓輸出處及其頻率被 減半之方波電壓，一方面，被饋入AND閘24之第二電壓輸 入，另一方面，經過分壓電阻20被施加至第二繞組15b，以 1243630 五、發明說明（7) 便激發變壓器1 5。AND閘24之輸出電壓以序列信號（曲線 C)饋入取樣及保持元件22,或是用來控制取樣及保持元件 22之序列保持信號（或稱爲取樣保持信號）。取樣及保持元 件22之序列信號（曲線C)因此與激發電壓（曲線A)之方波 脈衝之第二半同步，且與在第二繞組1 5B上之電壓（曲線B) 之電壓脈衝之第二半同步。 第2圖之曲線D顯示取樣保持元件22之輸出電壓U之 隨時間之變化，輸出電壓由類比至數位轉換器23轉換成數 位信號，用於微控制器，以便脈衝寬度調制地控制電晶體 5，6。在理想情況下，取樣及保持元件22之輸出電壓爲一 DC電壓，其値爲施加於控制輸入1 3，1 4之DC電壓之函數。 取樣及保持元件22之輸出電壓（曲線D)顯示稜紋結構，這 是由於在取樣及保持元件22中之漏失。 在較佳實施例中之振盪器1 9與半橋反相器4 一模一樣 。激發變壓器1 5之方波電壓（曲線A )及取樣及保持元件 22之序列信號（曲線C )由在半橋反相器電晶體5，6之間之 中間接點或是在耦合電容7，8之間之中間接點上的電容去 耦合而產生。 取樣及保持元件22,類比至數位轉換器23及AND閘24 最好被建構成微控制器1 2之組件。 本發明並不限於上面詳述之較佳實施例。例如，控制輸 入（13, 14)並不需要建構成DC電壓可施加於其上之類比控 制輸入。取代的是控制輸入亦可建構成可施加數位信號於 1243630 五、發明說明（8) 其上之數位控制輸入，以便指定控制至少一燈之亮度之設 定點。 符號說明 1，2 系統電壓終端 3 DC電源供應 4 半橋反相器 5,6 電晶體 7,8 耦合電容器 11 螢光燈/電燈 12 微控制器 13，14 控制輸入 15 變壓器 15a 第一繞組 15b 第二繞組 16 評估裝置 17 整流二極體 19 振盪器 20 分壓電阻 21 除頻器 22 取樣及保持元件 23 類比至數位轉換器 24 及閘 -10-

Claims (1)

1243630 六、申請專利範圍 第90 1 2493 5號「用於具有控制輸入之至少一電燈的操作 裝置」專利案 ( 2005年6月修正） 六、申請專利範圍 1· 一種操作至少一電燈之操作裝置，該操作裝置： -具有一控制輸入（1 3，1 4 )，可施加電壓於其上， 做爲控制至少一電燈（1 1 )之操作參數之設定點， -具有一變壓器（15)，用於傳送至評估裝置（16)被 施加於控制輸入（1 3，1 4 )上並做爲控制至少一電燈（1 1 ) 之操作參數之設定點之電壓，及 -具有一振盪器（19)，用於以隨時間週期變化之電 壓來激發變壓器（1 5 )， 其中評估裝置（16)具有一取樣及保持元件（22)，且 有設備（19，21，24)，用於匹配取樣及保持元件（22)之 序列信號之頻率與隨時間週期變化之電壓的頻率，及 用於產生在取樣及保持元件（22 )之序列信號及隨時間 週期變化之電壓之間暫時恆定相位位移之設備， -包含一振盪器（1 9 )，用於產生序列信號， -包含一除頻器（2 1 )，用於將隨時間週期變化之電 壓之頻率減半，及 -包含一裝置（24)，用於匹配序列信號之頻率及隨 時間週期變化之電壓，及用於產生恆定時間位移，以 便移除由變壓器（15)傳送之電壓中之高峰。 1243630 六、申請專利範圍 2.如申請專利範圍第1項之操作裝置，其中變壓器（1 5 ) 具有至少一第一繞組（1 5 a )，其連接於控制輸入 (1 3，1 4 )，及至少一第二繞組（1 5b )，連接至評估裝置 (1 6 )並與至少一第一繞組（1 5 a )磁性耦合。 3·如申請專利範圍第1項之操作裝置，其中評估裝置 (16)具有一類比至數位轉換器（23)，而取樣及保持元 件（22)係建構成類比至數位轉換器（23)之一組件。 4.如申請專利範圍第1項之操作裝置，其中控制輸入 (1 3，1 4 )被建構成一類比控制輸入，且DC電壓可施加 於其上。 5·如申請專利範圍第1項之操作裝置，其中控制輸入被 建構成一數位控制輸入，且數位信號可施加於其上。