專利名稱：實現(xiàn)兩種操作狀態(tài)的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作負(fù)栽的電路和方法，尤其是涉及一種用 于實現(xiàn)兩種操作狀態(tài)的電路和方法。
背景技術(shù)：
能量消耗是人們?nèi)粘Ｉ钪兴匦璧模捎诂F(xiàn)今社會中能量的 缺乏，節(jié)能越來越受到關(guān)注。照明占據(jù)能耗中的相當(dāng)比例，因此，為 了節(jié)約能量，常常研發(fā)新照明材料或新照明技術(shù)?？烧{(diào)光技術(shù)作為照 明節(jié)能的方法已越來越流行，但在許多可調(diào)光電路中，例如分步可調(diào) 光電路通常將集成電路用作控制器，或者連續(xù)調(diào)光電路需要對鎮(zhèn)流器 電路使用額外的調(diào)光器，這些鎮(zhèn)流器調(diào)光方案的成本相對昂貴，并且 對于大多數(shù)普通用戶來說是比較難接受的。此外，在某些情況下，用 戶甚至需要改變其墻壁開關(guān)來得到可調(diào)光的功能，這非常不方便。
現(xiàn)在，已研發(fā)出一種簡單的、低成本的和便利的方法來解決這些 問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于實現(xiàn)兩種操作狀態(tài)的電路和方法。 該電路和方法通過將頻率發(fā)生器電路與小信號控制電路集成在一起， 使得在頻率發(fā)生器電路正常工作時得到第一操作頻率，而在關(guān)斷電源 之后并又在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)再次接通電源時，由小信號控制電路使得頻 率發(fā)生器電路以第二操作頻率重新運(yùn)行.
根據(jù)本發(fā)明的一方面，頻率發(fā)生器電路是通用半橋振蕩電路，其
具有兩個開關(guān)元件和兩個LC振蕩網(wǎng)絡(luò)，并且具有由電阻器、電容器、 二極管、雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成的起動網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，小信號控制電路包括RC控制電路、觸發(fā)開 關(guān)電路和頻率控制電路。RC控制電路由電阻器、電解電容器以及開關(guān) 元件構(gòu)成，用于控制半橋振蕩電路的起動網(wǎng)絡(luò)中的二極管的陽極電 壓。觸發(fā)開關(guān)電路包括電阻器、電容器、二極管、齊納二極管以及可控硅整流器，其觸發(fā)電壓來自RC控制電路中的開關(guān)元件的發(fā)射極上的 電阻兩端的電壓。頻率控制電路包括電阻器、電容器以及開關(guān)元件。
在本發(fā)明的解決方案中，當(dāng)接通電源后，半橋振蕩電路以第一操 作頻率運(yùn)行，當(dāng)關(guān)斷電源之后并在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)重新接通電源，RC控 制電路首先為觸發(fā)開關(guān)電路提供觸發(fā)電壓，以得到控制電壓來改變頻 率控制電路的狀態(tài)，從而使得通用半橋振蕩電路以第二操作頻率重新 運(yùn)行。由此得到兩種不同的操作頻率，實現(xiàn)兩種不同的操作狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的電路和方法優(yōu)選地在低壓放電燈中結(jié)合墻壁開關(guān)能 實現(xiàn)兩步調(diào)光模式。并且其操作非常方便，用戶甚至不需要改變墻壁 開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的電路和方法的顯著優(yōu)點是簡單、便利和廉價。


下面參考圖1至圖5解釋本發(fā)明的具體示例性實施例。在此所描
重要的。
圖1示出一電路實例，該電路實例圖解說明，小信號控制電路與 通用半橋振蕩電路集成在一起，以實現(xiàn)兩種不同的操作狀態(tài)，其中， 該控制電路包括RC控制電路、觸發(fā)開關(guān)電路和頻率控制電路。
圖2示出一電路實例，該電路實例除了觸發(fā)器部分不同以外均對 應(yīng)于圖1的電路。
圖3示出一電路實例，該電路實例除了晶體管Q3的基極的連接以 及增加電解電容器和齊納二極管以外均對應(yīng)于圖1的電路。
圖4示出一電路實例，該電路實例除了將晶體管Q3改變?yōu)榭煽毓?整流器SCR2以外均對應(yīng)于圖1的電路。
圖5示出一電路實例，該電路實例除了產(chǎn)生觸發(fā)電壓的方法以外 均對應(yīng)于圖l的電路。
具體實施例方式
圖1至5分別示出用于低壓放電燈中的獨立的示例性實施例，這 些實施例在控制電路的布局和結(jié)構(gòu)方面相互區(qū)別。
圖1示出兩個電路 一個電路是通用半橋振蕩電路，而另一個電
路是簡單的小信號控制電路。但是，本發(fā)明不限于將低壓放電燈作為 負(fù)載或者不限于通用半橋振蕩電路。
在圖1中，整流過的電源電壓(脈動直流電壓)由VDC表示。電 阻器Rl、電容器Cl、 二極管Dl、雙向觸發(fā)二極管DB3構(gòu)成半橋振蕩 電路的起動電路。半橋振蕩電路具有串聯(lián)連接的兩個晶體管Ql、 Q2, 并且具有由電感器Ll-a、 Ll-b、電阻器R2、 R5以及電容器C2、 C3分 別構(gòu)成的兩個LC振蕩網(wǎng)絡(luò)。在起動電路中，電阻器R1和電容器C1串 聯(lián)在電源電壓VDC與參考電勢(地)之間，電阻器R1的一端連接到電 源電壓VDC，而電容器Cl的一端連接到參考電勢.二極管Dl的陽極連 接到電阻器Rl和電容器Cl的連接點，該連接點在下文被稱為結(jié)點1。 而二極管Dl的陰極連接到半橋振蕩電路中的晶體管Q2的發(fā)射極。同 時，雙向觸發(fā)二極管DB3也連接在結(jié)點1與晶體管Q2的基極之間。當(dāng) 用戶將墻壁開關(guān)切換到"開"狀態(tài)，施加VDC電壓，電容器C1通過電 阻器Rl以指數(shù)方式來充電。當(dāng)電容器Cl兩端的電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二 極管DB3的觸發(fā)值時，該雙向觸發(fā)二極管DB3接通，電容器C1在晶體 管Q2的基極發(fā)射極網(wǎng)絡(luò)中放電，從而接通晶體管Q2。然后，電容器 Cl通過二極管Dl和晶體管Q2放電，避免雙向觸發(fā)二極管DB3再次接 通，此時結(jié)點l的電壓相對低，該結(jié)點1的電壓被假設(shè)為V0。
小信號控制電路包含RC控制電路、觸發(fā)開關(guān)電路和頻率控制電路。
RC控制電路包括電阻器R3、 R6、 R7、 R8、電解電容器C4、晶體 管Q3和Q4。在RC控制電路中，電阻器R3和電解電容器C4串聯(lián)在電 源電壓與參考電勢之間，電阻器R3的一端連接到電源電壓VDC，而電 解電容器C4的負(fù)極連接到參考電勢。電阻器R6連接在電阻器R3和電 解電容器C4的連接點與晶體管Q4的基極之間。晶體管Q4的集電極連 接到通用半橋振蕩電路中的二極管Dl的陽極。晶體管Q4的發(fā)射極通 過電阻器R8連接到參考電勢。電阻器R7連接在晶體管Q4的基極與參 考電勢之間。晶體管Q3的集電極連接到電阻器R3和電解電容器C4的 連接點，而其發(fā)射極連接到參考電勢。
觸發(fā)開關(guān)電路包括電阻器R4、 R9、 RIO、電容器C7、 二極管D4、 齊納二極管D2以及可控硅整流器SCR1.在觸發(fā)開關(guān)電路中，可控硅整 流器SCR1的陽極通過電阻器R4連接到電源電壓VDC。而可控硅整流
器SCR1的陰極通過電阻器R9和R10的串聯(lián)電路連接到參考電勢。齊 納二極管D2的陰極連接到晶體管Q4的發(fā)射極，而其陽極連接到二極 管D4的陽極。二極管D4的陰極與可控硅整流器SCR1的柵極相連，該 二極管D4用來穩(wěn)定可控硅整流器SCR1被觸發(fā)導(dǎo)通之后電阻器R9、R10 兩端的電壓。在可控硅整流器SCR1的柵極與參考電勢之間接有電容器 C7，該電容器C7用來防止可控硅整流器SCR1誤觸發(fā)。同時，RC控制 電路中的晶體管Q3的基極連接到電阻器R9與電阻器MO的連接點，
頻率控制電路包括電阻器Rll、 R12、 R13、電容器C5以及晶體管 Q5。在該頻率控制電路中，晶體管Q5的基極通過電阻器Rll連接到可 控硅整流器SCR1的陰極。晶體管Q5的發(fā)射極連接到參考電勢。而晶 體管Q5的集電極連接到通用半橋振蕩電路中的晶體管Q2的基極。電 阻器R13和電容器C5并聯(lián)在晶體管Q5的基極與發(fā)射極之間。而電阻 器1U2連接在電阻器R13和晶體管Q5的基極的連接點與LC振蕩網(wǎng)絡(luò) 中的電感器Ll-a和電阻器R5的連接點2之間。
當(dāng)用戶將墻壁開關(guān)切換到"開"狀態(tài)時，因為電解電容器C4的容 量比電容器Cl的容量大很多，所以電解電容器C4的充電速度相對電 容器C1的充電速度來說非常慢。因此，在半橋振蕩電路第一次起動之 前，電解電容器C4不能充電到驅(qū)動晶體管Q4飽和導(dǎo)通的給定電壓值， 也就不能拉低結(jié)點1的電壓。此時DB3被擊穿導(dǎo)通，半橋振蕩電路開 始以第一頻率運(yùn)行，正常運(yùn)行之后，節(jié)點1的電壓因為電容器C1通過 二極管Dl和晶體管Q2放電而變低.所以電阻器R8兩端的電壓也相對 低，并且假設(shè)電阻器R8兩端的電壓是V2。但是因為V2低于齊納二極 管D2的擊穿電壓，所以沒有觸發(fā)電流來觸發(fā)可控硅整流器SCR1。由于 可控硅整流器SCR1不能導(dǎo)通，因此沒有控制電壓改變頻率控制電路的 操作狀態(tài)，并且沒有控制電壓來驅(qū)動晶體管Q3。假設(shè)在這個狀態(tài)(被 稱為第一狀態(tài))下，輸出功率為P1，并且振蕩電路的操作頻率為fl。
在半橋振蕩電路起動之后，電解電容器C4被充電到另一給定電壓 電平(假設(shè)該給定電壓值為VI )。如果用戶想得到較低的輸出功率P2， 則用戶將墻壁開關(guān)切換到"關(guān)"狀態(tài)，但是必須在設(shè)定時間(x秒)內(nèi) 將墻壁開關(guān)切換回"開"狀態(tài)，然后在這種狀態(tài)(被稱為笫二狀態(tài)) 下得到輸出功率P2。其具體過程為在用戶將墻壁開關(guān)從"開，，狀態(tài) 切換到"關(guān)"狀態(tài)的這段時間內(nèi)，電解電容器C4通過晶體管Q4的基
極發(fā)射極網(wǎng)絡(luò)放電。但是在設(shè)定的數(shù)秒(假設(shè)為X秒)內(nèi)，電解電容
器C4放電到電壓電平V3。當(dāng)將墻壁開關(guān)再次切換到"開"狀態(tài)時，電 壓V3仍能驅(qū)動晶體管Q4導(dǎo)通，以使結(jié)點1的電壓成為V4，但是電壓 V4能被設(shè)置到低于雙向觸發(fā)二極管DB3的擊穿電壓的值，且該值比電 壓V0大很多。所以RC控制電路仍能控制節(jié)點1的電壓，使其電壓不 能達(dá)到雙向觸發(fā)二極管DB3的擊穿電壓。因此，在這種狀態(tài)下，半橋 振蕩電路由于起動網(wǎng)絡(luò)不工作而不能起動，但是，電阻器R8兩端的電 壓已變?yōu)殡妷弘娖絍5。電壓電平V5大于齊納二極管D2的擊穿電壓， 因此，齊納二極管D2被擊穿并且為可控硅整流器SCR1的柵極產(chǎn)生觸 發(fā)電流，以導(dǎo)通可控硅整流器SCR1。電阻器R9和R10兩端的電壓因 此被施加到晶體管Q5的基極。電阻器R9兩端的電壓使晶體管Q3飽和 導(dǎo)通，從而降低晶體管Q4的基極電壓，使晶體管Q4離開飽和導(dǎo)通狀 態(tài)，結(jié)點1的電壓增加并擊穿雙向觸發(fā)二極管DB3，半橋振蕩電路重新 工作。但此時，晶體管Q5的基極電壓已改變，其開關(guān)速度將增加，以 使得半橋振蕩電路的操作頻率改變?yōu)閒2 (f2〉fl)，從而產(chǎn)生輸出功 率P2 (P2<P1)。
圖2示出工作原理類似于圖1的電路實例，但是用三端雙向可控 硅開關(guān)元件來代替可控硅整流器SCR1。
在圖3中，晶體管Q3從晶體管Q4的發(fā)射極得到驅(qū)動電壓，并且 增加齊納二極管D3和電解電容器C6。在圖3所示的電路中，電阻器 R8和R10串聯(lián)連接在晶體管Q4的發(fā)射極與參考電勢之間，晶體管Q3 的基極通過齊納二極管D3連接到電阻器R8和R10的連接點。齊納二 極管D3的陽極連接到晶體管Q3的基極。而可控硅整流器SCR1的陰極 通過電阻器R9連接到參考電勢。齊納二極管D3的功能是阻止晶體管 Q3得到第一狀態(tài)下的基極電壓和電流。而電解電容器C6則連接在晶體 管Q3的基極與發(fā)射極之間，以延遲晶體管Q3飽和導(dǎo)通，從而確保半 橋振蕩電路在可控硅整流器SCR1被觸發(fā)之后才能重新起動。其中，電 解電容器C6的正極連接到晶體管Q3的基極。還可用三端雙向可控硅 開關(guān)元件代替可控硅整流器SCR1，用可控硅整流器代替晶體管Q3。
圖4示出一電路實例，該電路實例除了將晶體管Q3改變?yōu)榭煽毓?整流器SCR2以外均對應(yīng)于圖1的電路'但是該電路與圖1的電路有以 下區(qū)別在第二狀態(tài)下，可控硅整流器SCR2將繼續(xù)降低晶體管Q4的基極電壓。
在圖5中，利用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管Q6來代替齊納二 極管D2產(chǎn)生觸發(fā)電壓。其中，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管Q6的 柵極連接到晶體管Q4的發(fā)射極，而其漏極通過電阻器R15連接到參考 電勢并通過二極管D4連接到可控硅整流器SCR1的柵極，其源極通過 電阻器R14連接到電源電壓VDC。眾所周知，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)
晶體管是壓控部件，其具有柵極閾值電壓。因此，金屬氧化物半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體管Q6在這兩種狀態(tài)下做出不同的響應(yīng)。在第一狀態(tài)下，金 屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管Q6不能導(dǎo)通。而在笫二狀態(tài)下，金屬氧 化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管Q6能被導(dǎo)通來產(chǎn)生觸發(fā)電壓。
盡管結(jié)合附圖所示的實例對本發(fā)明進(jìn)行了以上的描述，但是顯然 本發(fā)明不是局限于此，而是在隨附的權(quán)利要求所公開的范圍之內(nèi)以多 種方式進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于實現(xiàn)兩種操作狀態(tài)的電路，該電路具有頻率發(fā)生器電路和小信號控制電路，其特征在于，該頻率發(fā)生器電路與該小信號控制電路集成在一起，以便在頻率發(fā)生器電路正常工作時得到第一操作頻率，而在關(guān)斷電源后并又在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)再次接通電源時，由小信號控制電路使得頻率發(fā)生器電路以第二操作頻率重新運(yùn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路，其特征在于，頻率發(fā)生器電路是 通用半橋振蕩電路，而小信號控制電路包括RC控制電路、觸發(fā)開關(guān)電 路和頻率控制電路；當(dāng)接通電源后，半橋振蕩電路以第一操作頻率運(yùn) 行，當(dāng)關(guān)斷電源之后并在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)重新接通電源，RC控制電路首 先為觸發(fā)開關(guān)電路提供觸發(fā)電壓，以得到控制電壓來改變頻率控制電 路的狀態(tài)，從而使得通用半橋振蕩電路以不同的第二操作頻率重新運(yùn) 行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，通用半橋振蕩電路 具有兩個開關(guān)元件Q1、 Q2和兩個LC振蕩網(wǎng)絡(luò)，通用半橋振蕩電路還具 有由電阻器R1、電容器C1、 二極管D1、雙向觸發(fā)二極管DB3構(gòu)成的起動網(wǎng)絡(luò)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，RC控制電路包括電 阻器R3、 R6、 R7、 R8、電解電容器C4、開關(guān)元件Q3以及Q4，其中，電 解電容器C4的負(fù)極連接到參考電勢，開關(guān)元件Q4的集電極連接到通用 半橋振蕩電路中的二極管D1的陽極，開關(guān)元件Q4的發(fā)射極通過電阻器 R8連接到參考電勢，開關(guān)元件Q3的集電極連接到電阻器R3和電解電容 器C4的連接點并且其發(fā)射極連接到參考電勢。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，觸發(fā)開關(guān)電路包括 電阻器R4、 R9、 RIO、電容器C7、 二極管D4、齊納二極管D2以及可控珪 整流器SCR1，其中，可控硅整流器SCR1的陽極通過電阻器R4連接到電 源電壓(VDC)，而可控硅整流器SCR1的陰極通過電阻器R9和R10的串 聯(lián)電路連接到參考電勢，齊納二極管D2的陰極連接到開關(guān)元件Q4的發(fā) 射極，而其陽極連接到二極管D4的陽極，二極管D4的陰極與可控硅整 流器SCR1的柵極相連，在SCR1的柵極與參考電勢之間連接有電容器 C7，開關(guān)元件Q3的基極連接到電阻器R9和電阻器R10的連接點。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，可控硅整流器SCR1 可利用三端雙向可控硅開關(guān)元件來代替。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，增加齊納二極管D3 和電解電容器C6，其中，電阻器R8和R10串聯(lián)連接在開關(guān)元件Q4的發(fā)射 極與參考電勢之間，開關(guān)元件Q3的基極通過齊納二極管D3連接到電阻 器R8和R10的連接點，齊納二極管D3的陽極連接到開關(guān)元件Q3的基極， 而可控硅整流器SCR1的陰極通過電阻器R9連接到參考電勢，電解電容 器C6的正極連接到開關(guān)元件Q3的基極，而電解電容器C6的負(fù)極連接到 開關(guān)元件Q3的發(fā)射極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，利用金屬氧化物半 導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管Q6來代替齊納二極管D2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4-8之一所述的電路，其特征在于，開關(guān)元件Q3 是晶體管或者可控硅整流器，開關(guān)元件Q1、 Q2、 Q4是晶體管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4-8之一所述的電路，其特征在于，頻率控制 電路包括電阻器Rll、電阻器R12、電阻器R13、電容器C5以及開關(guān)元件 Q5，其中，開關(guān)元件Q5的基極通過電阻器R11連接到可控硅整流器SCR1 的陰極，開關(guān)元件Q5的發(fā)射極連接到參考電勢，而開關(guān)元件Q5的集電 極連接到通用半橋振蕩電路中的開關(guān)元件Q2的基極，電阻器R13和電容 器C5并聯(lián)在開關(guān)元件Q5的基極與發(fā)射極之間，而電阻器R12連接在電阻 器R13和開關(guān)元件Q5的基極的連接點與振蕩電路中的電感器Ll-a和電 阻器R5的連接點之間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，開關(guān)元件Q5是晶 體管。
12. —種用于實現(xiàn)兩種操作狀態(tài)的方法，其特征在于，將頻率發(fā) 生器電路與小信號控制電路集成在一起，從而在頻率發(fā)生器電路正常 工作時得到第一操作頻率，而在關(guān)斷電源之后并又在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)再 次接通電源時，由小信號控制電路使得頻率發(fā)生器電路以第二操作頻 率重新運(yùn)行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，頻率發(fā)生器電路 是通用半橋振蕩電路，而小信號控制電路包括RC控制電路、觸發(fā)開關(guān) 電路和頻率控制電路；當(dāng)接通電源后，半橋振蕩電路以笫一操作頻率 運(yùn)行，當(dāng)關(guān)斷電源之后并在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)重新接通電源，RC控制電路 首先為觸發(fā)開關(guān)電路提供觸發(fā)電壓，以得到控制電壓來改變頻率控制 電路的狀態(tài)，從而使得通用半橋振蕩電路以不同的第二操作頻率重新運(yùn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，該方法在低 壓放電燈中能結(jié)合墻壁開關(guān)實現(xiàn)兩步調(diào)光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)兩種操作狀態(tài)的電路和方法。通過將頻率發(fā)生器電路與小信號控制電路集成在一起，從而在頻率發(fā)生器電路正常工作時得到第一操作頻率，而在關(guān)斷電源之后并又在設(shè)定的數(shù)秒內(nèi)再次接通電源時，由小信號控制電路使得頻率發(fā)生器電路以第二操作頻率重新運(yùn)行。由此，能實現(xiàn)兩種不同的操作狀態(tài)。該解決方案在低壓放電燈中能結(jié)合墻壁開關(guān)實現(xiàn)兩步調(diào)光。
文檔編號H02M1/08GK101369772SQ20071014168
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者杜超洪, 羅志剛 申請人:奧斯蘭姆有限公司