竊電的電流控制的制作方法
【專利摘要】一種在環(huán)境控制系統(tǒng)中使用的溫控器，具有竊電電路，其在所述環(huán)境控制系統(tǒng)的負(fù)載處于“離線”模式時(shí)通過該負(fù)載從電壓電源供電。該竊電電路具有限流電路，該限流電路提供被預(yù)確定為閾值的瞬時(shí)電流的最大水平，超過該閾值則該負(fù)載會(huì)切換成“在線”模式。
【專利說明】竊電的電流控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及竊電（power steal)的電流控制。

【背景技術(shù)】
[0002] 本節(jié)提供了涉及本公開的【背景技術(shù)】，其無需為現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 在環(huán)境控制系統(tǒng)中的數(shù)字溫控器通常具有微型計(jì)算機(jī)和其它持續(xù)用電的組件。各 種數(shù)字溫控器利用"離線模式"竊電以獲得操作功率。也就是說，當(dāng)環(huán)境控制系統(tǒng)中的給定 負(fù)載(例如，壓縮機(jī)、風(fēng)扇，或氣閥）被離線時(shí)，功率可從該給定負(fù)載電路中竊取來驅(qū)動(dòng)溫控 器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本部分提供本公開的一般概要，并且不是其全部范圍或者其全部特征的全面公 開。
[0005] 公開了用于對(duì)竊電的電流進(jìn)行控制的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的示例性實(shí)施例或?qū)嵤┓?式。示例性實(shí)施例涉及用于環(huán)境控制系統(tǒng)的溫控器。該溫控器具有竊電電路，其被配置成 當(dāng)環(huán)境控制系統(tǒng)負(fù)載處于"離線"模式時(shí)通過該負(fù)載從電壓源提供電能。該竊電電路具有限 流電路，其被配置成提供預(yù)定為閾值的瞬間電流最大水平，超過該閾值則負(fù)載被切換至"在 線"模式。
[0006] 另一個(gè)示例性實(shí)施例涉及通過處于"離線"模式的控制系統(tǒng)負(fù)載從電壓源獲取電 能的竊電電路。該竊電電路包括限流電路，其被配置成提供預(yù)定為不導(dǎo)致負(fù)載被切換至"在 線"模式的瞬時(shí)電流最大水平。該瞬時(shí)電流最大水平對(duì)應(yīng)于最大電壓閾值，在該閾值下負(fù)載 不會(huì)切換至"在線"模式。
[0007] -示例性實(shí)施方式涉及在環(huán)境控制系統(tǒng)中提供竊電以通過處于"離線"模式的負(fù) 載向該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)輔助電路提供電能的方法。該方法包括確定用于提供不會(huì)導(dǎo)致負(fù) 載切換至"在線"模式的功率的瞬時(shí)電流的最大值，以及使用該最大值限制通過處于"離線" 模式的負(fù)載的電流。
[0008] 更多可適用的范圍將從本文中提供的描述而變得顯而易見。該概述中的描述和特 定示例僅用于說明的目的，而不意圖限定本公開的范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 在此所描述的附圖僅用于對(duì)所選實(shí)施例而非所有可能的實(shí)施方式的說明目的，并 且不意圖限制本公開的范圍。
[0010] 圖1是依據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的示例性環(huán)境控制系統(tǒng)的示圖，其中包括溫控 器；
[0011] 圖2是依據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的示例性竊電電路的示圖；
[0012] 圖3和圖4示出了依據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的示例性限流電路的示圖；
[0013] 圖5和圖6是依據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的示例性整流電路的示圖；
[0014] 圖7是依據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的示例性開關(guān)電路（switching circuit)的示 圖；
[0015] 圖8A至圖8E是將使用限流電阻器所提供的瞬時(shí)電流與使用依據(jù)本公開的示例性 實(shí)施例的電流電路所提供的瞬時(shí)電流進(jìn)行比較的圖示；以及
[0016] 圖9A和圖9B是依據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的示例性限流電路的示圖。
[0017] 對(duì)應(yīng)的參考數(shù)字在所有附圖的數(shù)個(gè)圖示中表示對(duì)應(yīng)的部分。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述示例性實(shí)施例。
[0019] 數(shù)字溫控器的一個(gè)示例性實(shí)施例在圖1中由參考數(shù)字20大體上表示。該溫控器 20用于大體上由參考數(shù)字100表示的環(huán)境控制系統(tǒng)中。該環(huán)境控制系統(tǒng)100包括兩個(gè)電 源，例如，用于分別向加熱子系統(tǒng)108和冷卻子系統(tǒng)110供電的兩個(gè)變壓器102和104。加 熱子系統(tǒng)變壓器102具有高電位(通常為24伏）側(cè)116和公共側(cè)（common side),即中性側(cè) 118。冷卻子系統(tǒng)變壓器104具有高電位(通常為24伏)側(cè)122和公共側(cè)，即中性側(cè)124。該 冷卻子系統(tǒng)110包括被連接到變壓器104的公共側(cè)124的風(fēng)扇130和壓縮機(jī)134。該加熱 子系統(tǒng)108包括被連接到加熱子系統(tǒng)變壓器102的公共側(cè)118的爐氣閥138。AC端也是設(shè) 置為來自與例如變壓器104的公共側(cè)124連接的公共C線。
[0020] 通常應(yīng)該注意的是依據(jù)本公開的不同方面的溫控器實(shí)施例可以安裝在其它類型 的環(huán)境控制系統(tǒng)中，包括具有單個(gè)變壓器的系統(tǒng)、純加熱系統(tǒng)、純冷卻系統(tǒng)等。在一些實(shí)施 例中，C端可設(shè)置為例如來自變壓器102的公共側(cè)118。在一些其它實(shí)施例中，溫控器可能 不具有到公共C線的連接。
[0021] 溫控器20可激活一個(gè)或多個(gè)繼電器和/或其它開關(guān)裝置（圖1中未示出）來激活 加熱子系統(tǒng)108或冷卻子系統(tǒng)110。當(dāng)例如使用者操作溫控器20以導(dǎo)致環(huán)境控制系統(tǒng)100 提供加熱時(shí)，溫控器20通過使用繼電器或其它開關(guān)裝置將"火線"端("hot" terminal) Rh 連接到負(fù)載端W來開啟加熱子系統(tǒng)108和氣閥138。為了提供冷卻，溫控器20可以通過使 用一個(gè)或多個(gè)繼電器或者其他開關(guān)裝置將"火線"端&連接到負(fù)載端Y和/或G來開啟壓 縮機(jī)134和/或風(fēng)扇130。
[0022] 在本公開的一個(gè)示例實(shí)施例中，如以下進(jìn)一步說明的，溫控器20采用"離線模式" 竊電。當(dāng)例如提供冷卻時(shí)，竊電電路150可從溫控器20的加熱子系統(tǒng)變壓器102獲取電能。 當(dāng)例如提供加熱時(shí)，竊電電路150可從溫控器20的冷卻子系統(tǒng)變壓器104獲取電能。電能 可被用于供電給溫控器20的組件。電能也可被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)電容器154中和/或可 被用于例如供電給輔助溫控器20的一個(gè)或多個(gè)電路，這些電路包括但不限于射頻收發(fā)器 158、背光162,和/或一個(gè)或多個(gè)傳感器166。在不同的實(shí)施例中，來自電池(未不出）的電 能可以在例如竊電不可用的情形下提供。
[0023] 在通過給定的離線模式負(fù)載提供竊電時(shí)，非常期望的是防止該離線模式負(fù)載兩端 的電勢(shì)導(dǎo)致該離線模式負(fù)載在無意中被開啟。在例如變壓器102和104為二類，24VAC變壓 器的情況下，變壓器的輸出根據(jù)變壓器的負(fù)載可變，例如從18VAC變化到30VAC。通常，提供 離線模式竊電的溫控器被設(shè)計(jì)成，使得當(dāng)變壓器輸出為30VAC時(shí)例如被連接在R端的負(fù)載 兩端的瞬時(shí)電壓不超過會(huì)導(dǎo)致負(fù)載開啟的特定閾值。
[0024] 發(fā)明人已經(jīng)注意到，這樣的系統(tǒng)通常包括限流電阻器，使得例如多對(duì)特定離線模 式負(fù)載阻抗和接通電壓閾值，在R連接上有30VAC變壓器輸出時(shí)，瞬時(shí)電壓不超過接通電壓 閾值。雖然典型的限流電阻器可大到足夠防止負(fù)載在最高預(yù)定義接通電壓閾值下接通，發(fā) 明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該較大電阻還限制了流到溫控器的電流(并從而限制供電)。
[0025] 因此，在發(fā)明人公開的不同方面中，提供了一種竊電電路，其不包括如前面所說明 的用于將離線模式負(fù)載兩端瞬時(shí)電壓限制成預(yù)定義閾值水平的限流電阻器。在不同實(shí)施例 中，限流電路提供的瞬時(shí)電流最大水平預(yù)定為閾值，超過該閾值負(fù)載將被切換到"在線"模 式。在一個(gè)示例實(shí)施例中，溫控器被提供來用于環(huán)境控制系統(tǒng)。該溫控器的竊電電路包括 限流電路，其被配置成提供將通過環(huán)境控制系統(tǒng)的離線模式負(fù)載獲得的功率（即，電流*電 壓）的最大值。這樣的功率可被用于例如使電容器通電來為射頻收發(fā)機(jī)供電。在不同實(shí)施 例中，限流電路調(diào)節(jié)供電電壓和負(fù)載的改變。
[0026] 竊電電路的一個(gè)示例實(shí)施例在圖2中大體上由參考數(shù)字200表示。電路200被連 接在R端(例如，參考圖1所說明的R。或R H端）和公共C端(例如，參考圖1所說明的C端） 之間。在R和C端之間可提供24VAC電壓。電阻器馬代表負(fù)載，例如氣閥、壓縮機(jī)或風(fēng)扇， 竊電通過該負(fù)載執(zhí)行。當(dāng)開關(guān)204斷開時(shí)，負(fù)載R 2處于"離線"模式。當(dāng)開關(guān)204閉合時(shí)， 負(fù)載R2被切換到"在線"模式。
[0027] 整流器208,例如全橋式整流器，對(duì)24VAC信號(hào)進(jìn)行整流。在一些備選實(shí)施例中， 可使用半波整流器。限流電路212與整流器208的輸出端A相連。限流電路212被配置成 例如向溫控器和/或諸如射頻收發(fā)機(jī)、背光、一個(gè)或多個(gè)傳感器等的其它電路提供DC電流。 額外地或備選地，DC電流可被輸入至例如一個(gè)或多個(gè)電容器以向溫控器20和/或其它電 路供電。在不同的實(shí)施例中，限流電路212配置成提供的瞬時(shí)電流的最大水平預(yù)定為不會(huì) 導(dǎo)致離線模式負(fù)載被切換成"在線"模式。瞬間電流的最大水平可在不考慮可能改變的離 線模式負(fù)載電阻的情況下預(yù)先確定。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施例中，可如下面所描述的為竊電電路預(yù)先確定瞬時(shí)電流的最大水平。 為了進(jìn)行比較的原因，將首先說明常規(guī)竊電電路設(shè)計(jì)的示例。示例溫控器可設(shè)計(jì)成與不同 的控制器一起工作，這些不同控制器具有如表1中所示出的在特定輸入端上的輸入阻抗和 閾值電壓的示例值。超過該示例值，輸入將被那些控制器視為"在線"。如果限流電阻器將 與24VAC電源串聯(lián)使用，則在每種情況下使負(fù)載兩端保持適當(dāng)?shù)碾妷核枰南蘖麟娮杵?的值可按表1中所示的來計(jì)算。
[0029] 表 1 :
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于環(huán)境控制系統(tǒng)的溫控器，所述溫控器包括： 竊電電路，其被配置成，當(dāng)所述環(huán)境控制系統(tǒng)的負(fù)載處于"離線"模式時(shí)，通過該負(fù)載從 電壓源提供電能，所述竊電電路具有限流電路，該限流電路配置成提供最大水平被預(yù)確定 為閾值的瞬時(shí)電流，超過該閾值所述負(fù)載會(huì)被切換成"在線"模式。
2. 如權(quán)利要求1所述的溫控器，其中，所述瞬時(shí)電流的最大水平對(duì)應(yīng)于最大電壓閾值， 在處于該最大電壓閾值時(shí)所述負(fù)載不會(huì)被切換至所述"在線"模式。
3. 如權(quán)利要求1所述的溫控器，其中，所述竊電電路被配置成為輔助所述溫控器的一 個(gè)或多個(gè)電路提供電能。
4. 如權(quán)利要求3所述的溫控器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)輔助電路包括以下中的一個(gè)或 多個(gè)：射頻收發(fā)機(jī)、背光和傳感器。
5. 如權(quán)利要求1所述的溫控器，其中，所述限流電路包括與一對(duì)晶體管相連的齊納二 極管，該對(duì)晶體管的集電極連接起來。
6. 如權(quán)利要求1所述的溫控器，其中，所述限流電路包括恒定電流二極管或恒定電流 調(diào)整器。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的溫控器，其中，所述瞬時(shí)電流的最大水平在不考慮 所述負(fù)載的電阻的情況下預(yù)先確定。
8. -種用于通過處于"離線"模式的控制系統(tǒng)負(fù)載從電壓源獲得電能的竊電電路，所述 竊電電路包括限流電路，該限流電路配置成提供的瞬時(shí)電流的最大水平被預(yù)先確定成不會(huì) 導(dǎo)致所述負(fù)載被切換成"在線"模式，所述瞬時(shí)電流的最大水平對(duì)應(yīng)于最大電壓閾值，在處 于該最大電壓閾值時(shí)所述負(fù)載不被切換成"在線"模式。
9. 如權(quán)利要求8所述的竊電電路，其中，所述瞬時(shí)電流的最大水平在不考慮所述負(fù)載 的電阻的情況下預(yù)先確定。
10. 如權(quán)利要求8所述的竊電電路，其中，所述竊電電路配置成向溫控器提供電能。
11. 如權(quán)利要求10所述的竊電電路，其中，所述竊電電路配置成向輔助所述溫控器的 一個(gè)或多個(gè)電路提供電能。
12. 如權(quán)利要求11所述的竊電電路，其中，所述一個(gè)或多個(gè)輔助電路包括以下中的一 個(gè)或多個(gè)：射頻收發(fā)機(jī)、背光和傳感器。
13. 如權(quán)利要求8所述的竊電電路，其中，所述限流電路包括與一對(duì)晶體管相連的齊納 二極管，該對(duì)晶體管的集電極連接起來。
14. 如權(quán)利要求8所述的竊電電路，其中，所述限流電路包括恒定電流二極管或恒定電 流調(diào)整器。
15. -種溫控器，包括如權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的竊電電路。
16. -種方法，其在環(huán)境控制系統(tǒng)中提供竊電以通過處于"離線"模式的負(fù)載向所述系 統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)輔助電路提供電能，所述方法包括： 確定用于提供電能的瞬時(shí)電流的最大值，其不會(huì)導(dǎo)致所述負(fù)載被切換至"在線"模式； 以及 使用所述最大值來限制通過處于所述"離線"模式的所述負(fù)載的電流。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括將所述電流輸入至所述環(huán)境控制系統(tǒng)的一 個(gè)或多個(gè)電容器。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述瞬時(shí)電流的最大值是相對(duì)于最大電壓開啟 閾值確定的。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)輔助電路包括溫控器。
20. 如權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在不考慮所述負(fù)載的電阻的 情況下確定所述瞬時(shí)電流的最大值。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK104104072SQ201410136588
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月5日
【發(fā)明者】A.拉馬錢德蘭, B.C.奇克斯 申請(qǐng)人:艾默生電氣公司