專利名稱：電子控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用來調節(jié)要控制的裝置的控制電壓的電子控制電路，該控制電路包括一個初級線圈；一根控制總線，包括一個第一次級線圈、一個第一控制二極管、一個第一電容器及用來調節(jié)控制電壓的裝置，該裝置與第一電容器并聯連接，該并聯連接進一步與第一次級線圈和第一控制二極管串聯連接；及一個控制電壓供給電路，包括一個串聯連接的第二次級線圈、一個第二控制二極管及一個第二電容器。
在本說明書中，術語二極管是指僅在一個方向傳導電流并且提供象二極管的效果的任何電子元件。顯然對于熟悉本專業(yè)的技術人員，通過例如晶體管能實施這點。以相同的方式，在本說明書中，術語電容器是指任何可以與電容器相同方式充電的任何電容性元件。
電子控制回路和電路通常采用一個常常需要與要控制的設備電流隔離的隔離控制單元。電流隔離在不同電子電路之間實現足夠的電氣隔離，而同時把電壓信號從一個電子電路向傳送到另一個。電流隔離通過光學或磁性元件實現。
作為控制電壓的1至10伏特直流電壓的使用，在多種電子控制電路中已經變得越來越普遍，特別是在照明控制系統中。在這種情況下，10V控制電壓產生最大亮度級，而1V控制電壓產生最小亮度級。最小和最大視度級最好能自由地選擇，并且調節(jié)控制電壓允許亮度級在最小與最大值之間無級變化。通?？刂茊卧墓ぷ麟妷褐苯訌囊刂频难b置的電源供給，該電源經一根控制總線向控制單元供電。這種方案使用于控制單元的簡單實施成為可能，由此控制單元不必需要外部操作電壓。這樣一種控制原理通常用在例如熒光燈中的調節(jié)電子連接器、相角控制器及電子鹵素和氖燈變壓器中。
一種控制電路常常通過

圖1中所示的連接實施。該連接包括一個帶有三個線圈N1、N2、及N3的控制變壓器T1。N1是變壓器的初級線圈，N2是一根控制總線1的次級線圈，及N3是要控制的裝置的次級線圈?？刂瓶偩€1進一步包括一個二極管D1、一個可調節(jié)齊納二極管Z1及一個電容器C1。二極管D1與控制總線1的次級線圈N2串聯連接。齊納二極管Z1和電容器C1并聯連接，該并聯又與控制總線1的次級線圈N2和二極管D1串聯連接。在控制電壓供給電路2中，要控制的裝置的次級線圈N3與二極D2和電容器C2串聯連接。一個開關K1聯接到電容器的初級線圈N1上，并且在控制塊A的控制下斷開和閉合?？刂茐KA的操作本身對于熟悉本專業(yè)的技術人員是已知的，并且在這里不需要更詳細地討論。
控制電路的連接是所謂的強制回掃連接。當控制塊A閉合開關K1時，勵磁電流開始流入變壓器T1的初級線圈N1。勵磁電流的幅值大體在5與100mA之間變化?？刂茐KA的操作電流一般在3與5mA之間。在變壓器T1中的線圈的纏繞方向如此選擇，從而當勵磁電流流動時，在二極管D1和D2側的次級線圈N2和N3的末端為負，由此沒有電流流入次級線圈N2和N3中?？刂齐妷旱闹凳芤粋€可調節(jié)齊納二極管Z1控制。當控制塊A斷開開關K1時，存儲在變壓器T1的鐵心中的勵磁能量使次級線圈N2和N3中的電流充電電容器C1和C2?？邕^電容器C1的電壓Uc的幅值由齊納二極管Z1調節(jié)。在這種情況，如果次級線圈N2和N3具有相同匝數，則要控制的裝置的控制電壓Ue等于電壓Uc，即Ue=Uc。這樣，通過齊納二極管Z1調節(jié)的、用來控制亮度級的電壓電平被磁性傳送。
按照先有技術，控制電路連接也能由根據圖2的連接實施。圖2中的連接是所謂的間歇振蕩器，其中與圖1中的連接相比，控制塊A和開關K1由一個晶體管V1；電阻器R1、R2和R3，及一個電容器C3代替。這些與一個線圈N1一起，以這樣一種方式形成一個振蕩電路，從而線圈N1連接到晶體管V1的發(fā)射極上，電阻器R1和R2、線圈N3及電阻器R3與這些并聯連接到操作電壓上，及電容器C3與電阻器R1和R2及線圈N4并聯連接。濾波電容器C2通過把它與在晶體管V1與線圈N1之間的反向偏置二極管D2相連接而防止被充電。晶體管的基極電流最好能從例如電阻器R1與R2之間得到。
晶體管V1的基極電流流經電阻器R2、線圈N3及電阻器R3，并且把晶體管V1帶到飽和狀態(tài)，由此晶體管V1的操作對應于一個閉合開關，結果線圈N1經晶體管V1聯接到操作電壓Vcc上。通過線圈N1的電流使得線圈N1相對于N3作為初級線圈工作，由此在N3中的增大電壓更牢固地把晶體管V1控制到飽和狀態(tài)。當通過線圈N1的電流增大到如此高，從而基極電流已不足以把晶體管V1保持在飽和狀態(tài)時，通過晶體管V1的電流的方向顛倒成相反方向。當跨過線圈N1的電壓減小時，基極電流也減小，使晶體管V1成為一個斷開的開關。相反電流方向斷開二極管D2，由此負控制電壓Ue跨過電容器C2充電，并且具有由在線圈N1和N2的匝數之間的關系確定的幅值，即Ue=(-N1/N2)*Uc。
換句話說，在先有技術方案中，初級線圈的勵磁電流從要控制的裝置的控制電子線路的工作電壓得到，該電壓一般在10與15V之間。在這種情況下，如果控制電流是1mA，用于控制電流的一個典型值，則輸出級相應地是(10-15V)*1mA=10至15mW。圖1中的連接效率是約0.5，并且在圖2中的連接效率是約0.2。在這種情況下，連接的功率消耗分別是2mA和5mA。另外，在根據圖1的連接中，控制塊A的消耗電流一般在3與5mA之間。
然而，先有技術方案表現出清楚的缺陷。在以上兩種連接中，要控制的裝置的電源也都作為控制電路的電源工作，這進一步增大功率消耗。在圖1的連接中，控制塊A需要單獨的工作電流。在兩種連接中，與整個控制電路要求的空間相比變壓器T1都需要顯著大的空間。變壓器的尺寸主要受絕緣等級和由線圈占據的空間的影響。而且，當需要多匝時，纏繞工作量也自然增大。從操作的觀點看，小環(huán)形或E形鐵心體的使用例如在約20kHz的頻率下是有利的，并且在線圈中要求的匝數分別在圖1和圖2的連接中為15/10/10和10/10/3(N1/N2/N3)的量級。
本發(fā)明的目的在于提供一種避免以上缺陷的控制電路。更準確地說，本發(fā)明的控制電路的特征在于，初級線圈連接在要控制的裝置的一個第一節(jié)點與一個第二節(jié)點之間，并且這樣選擇節(jié)點，從而在他們之間的電路中的電流至少瞬時達到零值。本發(fā)明的基本想法在于，實現初級線圈勵磁電流而不用隔離控制電子線路，但使裝置中的電源受控地產生勵磁電流。本發(fā)明另一個最佳實施例的想法在于，一個初級線圈匝就足夠了，因為勵磁電流的值較大。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，在本發(fā)明的控制電路中，元件的數量較小，導致連接較簡單。初級線圈僅纏繞一匝，并且這是本發(fā)明的另一個優(yōu)點，需要較少的纏繞工作并且使得有可能大大減小變壓器尺寸。而且，本發(fā)明的方案節(jié)約功率，因為勵磁電流直接從要控制的裝置得到。
在下面，參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1表示一種作為示范布線圖的先有技術控制電路，圖2表示另一種作為示范布線圖的先有技術控制電路，圖3表示一種作為示范布線圖的本發(fā)明控制電路，及圖4表示一種能在本發(fā)明中使用的半橋配置的示范布線圖。
圖3是本發(fā)明的控制電路的布線圖。該連接包括一個帶有三個線圈N1、N2、及N3的控制變壓器T1。N1是變壓器的初級線圈，N2是一根控制總線1的次級線圈，及N3是要控制的裝置的次級線圈?？刂瓶偩€1進一步包括一個二極管D1、最好是一個可調節(jié)齊納二極管Z1的用來調節(jié)控制電壓的裝置及一個電容器C1。二極管D1與控制總線1的次級線圈N2串聯連接。齊納二極管Z1和電容器C1并聯連接，該并聯又與控制總線1的次級線圈N2和二極管D1串聯連接。在控制電壓供給電路2中，要控制的裝置的次級線圈N3與二極管D2和電容器C2串聯連接。在本發(fā)明的方案中，變壓器的初級線圈N1連接在要控制的裝置的任意兩個節(jié)點之間，在節(jié)點之間的電路中的電流至少瞬時達到零值。把勵磁電流引導到初級線圈，該初級線圈存儲至變壓器T1的勵磁能量。當在對其連接初級線圈的電路中電流達到零時，對于次級線圈放出勵磁能量。其中電流瞬時達到零或反向的電路一般在所有電源中找到。
本發(fā)明的控制電路不需要用來控制勵磁電流的初級線圈控制塊或任何開關方案。這減小了控制電路元件的數量，簡化連接，減小由連接所需要的空間，及提高控制電路的可靠性。電源電流的峰值幾乎總是超過0.1A，由此勵磁電流變得如此之大，以致于僅需要一個初級線圈匝。這減少纏繞工作，并且使得有可能顯著減小變壓器T1的尺寸。
本發(fā)明的方案也導致功率消耗的減小。本發(fā)明的一些實施例能節(jié)約多達幾乎5mA的電流。如果從電網電壓用電阻產生要控制的裝置的工作電壓，則這特別有意義，由此功率節(jié)約能在230V*5mA≈1.2W的量級。
圖4表示一種能在本發(fā)明中使用的半橋配置的示范布線圖。圖4的連接能用作例如熒光燈的鎮(zhèn)流電路。在該連接中，熒光燈E和電容器C4并聯連接，并且并聯連接進一步與線圈L1串聯連接。當電流連接到電路上時，它首先作為以諧振反抗的LC電路工作。這產生跨過電容器C4的高電壓，接通熒光燈E，及在實際中電路開始作為LR電路工作。當熒光燈E趨于斷開時，LC電路再開始諧振，并因此防止燈切斷。作為K2和K3的電源電壓開關能例如由晶體管實現，由此不必需要二極管D3和D4，這依賴于元件。在這種情況下，本發(fā)明的控制電路通過把初級線圈連接成電路的任意部分，最好連接成由例如開關K2或K3任一個控制的電路部分而實現。在這種情況下，當開關斷開時，電流最好瞬時達到零。
對于熟悉本專業(yè)的技術人員來說，很明顯本發(fā)明能以各種形式實現。例如，為了調節(jié)控制電壓能使用不同的控制電路，代替齊納二極管。因而本發(fā)明和其實施例不限于以上例子，而是可以在所附權利要求書的范圍內變化。
權利要求
1．一種用來調節(jié)要控制的裝置的控制電壓的電子控制電路，包括一個初級線圈(N1)；一根控制總線(1)，包括一個第一次級線圈(N2)、一個第一控制二極管(D1)、一個第一電容器(C1)及用來調節(jié)控制電壓的裝置(Z1)，裝置(Z1)與第一電容器(C1)并聯連接，該并聯進一步與第一次級線圈(N2)和第一控制二極管(D1)串聯連接；及一個控制電壓供給電路(2)，包括一個串聯連接的第二次級線圈(N3)、一個第二控制二極管(D2)及一個第二電容器(C2)，其特征在于，初級線圈(N1)連接在要控制的裝置的一個第一節(jié)點與一個第二節(jié)點之間，并且這樣選擇節(jié)點，從而在他們之間的電路中的電流至少瞬時達到值零。
2．根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，初級線圈(N1)是具有一匝纏繞的感性元件。
3．根據權利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，用來調節(jié)控制電壓的裝置(Z1)包括一個可調節(jié)齊納二極管。
全文摘要
一種用來調節(jié)要控制的裝置的控制電壓的電子控制電路,該控制電路包括:一個初級線圈(N1);一根控制總線(1),包括用來調節(jié)控制電壓、與第一電容器(C1)并聯連接的裝置(Z1),該并聯進一步與第一次級線圈(N2)和一個第一控制二極管(D1)串聯連接;及一個控制電壓供給電路(2),包括一個串聯連接的第二次級線圈(N3)、一個第二控制二極管(D2)及一個第二電容器(C2)。初級線圈(N1)連接在要控制的裝置的一個第一節(jié)點與一個第二節(jié)點之間,并且這樣選擇連接中的節(jié)點,從而在他們之間的電路中的電流至少瞬時達到值零。
文檔編號G05F3/18GK1305689SQ99807280
公開日2001年7月25日 申請日期1999年6月10日 優(yōu)先權日1998年6月11日
發(fā)明者?；てひ崴_里 申請人:伊諾瓦里有限公司