電力分配的制作方法
【專利摘要】電力分配系統(tǒng)的幾個(gè)方面被描述。一個(gè)方面涉及將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)載的裝置。該裝置包括：整流器，整流器可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組，該變壓器的初級(jí)繞組用于承載高頻交流電流；第一電容器，第一電容器可操作地連接到次級(jí)繞組；以及第二電容器，第二電容器至少部分地經(jīng)由整流器可操作地連接到次級(jí)繞組。第一和第二電容器一起提供涉及初級(jí)繞組的電抗，該電抗基本上補(bǔ)償初級(jí)繞組的電抗。
【專利說明】電力分配
[0001 ] 領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于分配電力的系統(tǒng)的各方面。
[0003] 背景
[0004] 用于分配電力的各種系統(tǒng)是已知的。例如W0 2010/106375 A2描述了用于分配高 頻交流(AC)電力的電力分配系統(tǒng)。該系統(tǒng)涉及雙絞線導(dǎo)體和發(fā)光二極管(LED)負(fù)載的電源 分路器。
[0005] 概述
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極 管的負(fù)載的裝置，該裝置包括:可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的整流器，變壓器的初級(jí) 繞組用于承載高頻交流電流;可操作地連接到次級(jí)繞組的第一電容器；以及至少部分地經(jīng) 由整流器可操作地連接到次級(jí)繞組的第二電容器，其中，第一電容器和第二電容器一起提 供涉及初級(jí)繞組的電抗，該電抗基本上補(bǔ)償初級(jí)繞組的電抗。
[0007] 這樣，首先，相對(duì)于負(fù)載阻抗的變化，可以提高提供給負(fù)載的直流電流的穩(wěn)定性， 以及，其次，可以提高整流器的效率。
[0008] 第一電容器和第二電容器中的每一個(gè)可提供涉及初級(jí)繞組的基本上相同的電抗。 次級(jí)繞組具有第一外部抽頭、第二外部抽頭和中心抽頭;第一電容器可具有可操作地連接 到第一外部抽頭的第一端子，以及可具有可操作地連接到第二外部抽頭的第二端子;而第 二電容器可具有經(jīng)由整流器可操作地連接到第一外部抽頭和第二外部抽頭的第一端子，以 及可具有可操作地連接到中心抽頭的第二端子。裝置可包括被配置為使源于整流器的電流 平滑的電感器。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極 管的負(fù)載的裝置，該裝置包括:可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的整流器，變壓器的初級(jí) 繞組用于承載高頻交流電流；以及被配置為周期性地中斷源于整流器的電流的開關(guān)，因此， 減小了提供給負(fù)載的直流電流的平均電平。
[0010] 因此，可以控制提供給負(fù)載的直流電流的電平，而不產(chǎn)生在包括初級(jí)繞組的電纜 中的不適宜的電壓諧波。
[0011] 開關(guān)可被配置為通過閉合整流器的第一輸出端和第二輸出端之間的通路中斷源 于整流器的電流。開關(guān)可被配置為以和源于整流器的電流的頻率相等或其倍數(shù)或因數(shù)的頻 率來中斷源于整流器的電流。開關(guān)可被配置為在預(yù)設(shè)和/或可控的一部分時(shí)間期間中斷源 于整流器的電流。裝置可包括被配置為使源于整流器的電流平滑的電感器，從而提供第一 電流;開關(guān)可被配置為周期性地中斷第一電流，從而提供第二電流；以及，裝置還可包括被 配置為使第二電流平滑的電感器。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于將直流電提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管 的負(fù)載的裝置，其中，負(fù)載兩端的電壓是預(yù)定的，裝置包括可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞 組的同步整流器，變壓器的初級(jí)繞組用于承載高頻交流電流。整流器包括由變壓器的另外 的次級(jí)繞組控制的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，對(duì)于負(fù)載兩端的預(yù)定的電壓，提供給每個(gè)晶體管的 最大的柵極電壓高于閾值電壓且低于最大的安全的柵極電壓?？蛇x地或額外地，來自整流 器的電流被直接提供給負(fù)載(裝置不需要包括使來自整流器的電流平滑的電感器）?？蛇x地 或額外地，裝置被配置為可控地偏置另外的次級(jí)繞組以切斷到負(fù)載的直流電流。
[0013] 因此，裝置可以是有成本效益的且能量有效的，以及可用來將直流電流提供給指 定的負(fù)載。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二級(jí) 管的負(fù)載的裝置，該裝置包括可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的整流器，該變壓器的初 級(jí)繞組用于承載高頻交流電流，其中，來自整流器的電流被直接提供給負(fù)載，該裝置還包括 和負(fù)載的至少一部分并聯(lián)的電容器，電容器的電容在第一電容的25%內(nèi)，與電容器兩端的 電壓相關(guān)聯(lián)的第一電容在少于負(fù)載兩端的電壓的每個(gè)周期的1%在最小電平的1%內(nèi)，其 中，該最小電平對(duì)應(yīng)于如果到負(fù)載的直流電流被切斷很長一段時(shí)間時(shí)電容器兩端的電壓。
[0015] 因此，可以減少在包括初級(jí)繞組的電纜中的電壓諧波的產(chǎn)生。
[0016] 電容器的電容可以在第一電容的5%內(nèi)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了用于將直流電提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二級(jí) 管的負(fù)載的裝置，該裝置包括可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的同步整流器，該變壓器 的初級(jí)繞組用于承載高頻交流電，其中，整流器包括被變壓器的另外的次級(jí)繞組控制的場(chǎng) 效應(yīng)晶體管，其中，裝置被配置為感測(cè)負(fù)載兩端的電壓，并被配置為響應(yīng)于確定負(fù)載兩端的 電壓高于預(yù)定的電平，而偏置另外的次級(jí)繞組來切斷到負(fù)載的直流電流。
[0018] 因此，例如當(dāng)負(fù)載發(fā)生故障或不可連接時(shí)，到負(fù)載的直流電流可自動(dòng)地被切斷。
[0019] 負(fù)載兩端的電壓可被用來提供用于偏置另外的次級(jí)繞組的電壓;裝置可包括電容 器，該電容器被配置為使得用于偏置另外的次級(jí)繞組的電壓保持高于到負(fù)載的直流電流在 預(yù)定的時(shí)間段期間被切斷時(shí)的電平；以及，電路可包括被配置為加速將用于偏置另外的次 級(jí)繞組的電壓減小到另外的預(yù)定的電平以下的速率的電路。
[0020] 當(dāng)負(fù)載兩端的電壓高于預(yù)定的電平時(shí)，裝置可包括被配置為對(duì)電容器充電的齊納 二極管，其中，齊納二極管在另一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段期間是導(dǎo)通的，以及，另一個(gè)時(shí)間段和所 述時(shí)間段的比率是使得在齊納二極管中耗散的平均功率低于與其相關(guān)聯(lián)的最大水平。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的 負(fù)載的裝置，裝置包括至少可操作地連接到變壓器(變壓器的初級(jí)繞組承載高頻交流電流） 的次級(jí)繞組的第一外部抽頭和第二外部抽頭的同步整流器，其中，裝置被配置為使同步整 流器在整流器兩端的電壓的多個(gè)半個(gè)周期中的每一個(gè)的可控部分期間提供第一外部抽頭 和第二外部抽頭之間的電流通路，從而相對(duì)于由整流器提供的電流，可控地延遲整流器兩 端的電壓，以及可控地減小提供給負(fù)載的直流電流。
[0022] 因此，裝置可以是簡(jiǎn)單的且有成本效益的，以及可控地提供給負(fù)載的直流電流。同 步整流器可包括:第一開關(guān)和第二開關(guān)，其分別可操作地連接到第一外部抽頭和第二外部 抽頭，并且其被配置為將整流器電流提供給同步整流器的輸出端；以及同步整流器可被配 置為通過使第一開關(guān)和第二開關(guān)同時(shí)導(dǎo)電來提供電流通路。每當(dāng)整流器兩端的電壓接近零 時(shí)，這部分可開始。裝置可被配置為通過比較提供給負(fù)載的電流和/或負(fù)載兩端的電壓與控 制信號(hào)來確定這部分。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第二或第六方面的裝置可包括:第一電容器，其可操作地連接到次 級(jí)繞組;第二電容器，其至少部分地經(jīng)由同步整流器可操作地連接到次級(jí)繞組，其中，第一 和第二電容器一起提供涉及初級(jí)繞組的電抗，該電抗基本上補(bǔ)償了初級(jí)繞組的電抗。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的第一到第六方面的任何一方面的裝置可包括次級(jí)繞組和被配置為 接收承載交流電流的電纜的一部分的鐵心，電纜的這部分形成初級(jí)繞組。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供的裝置包括:第一輸出端和第二輸出端，其將高頻交 流電流提供給電纜，其形成用于該高頻交流電流的完整的回路;逆變器，其被配置為提供初 始的高頻交流電流;電路，其被配置為調(diào)節(jié)初始的交流電流，其中，電路包括電容器，電容器 的第一端子和第二端子分別可操作地連接到第一輸出端和第二輸出端；以及，電感器，其被 配置為抑制由該電容器響應(yīng)于由可操作地連接到電纜的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備產(chǎn)生的電壓諧波 而產(chǎn)生的電流諧波。
[0026] 因此，裝置可以提供具有低的總諧波失真的高頻交流電流，甚至當(dāng)與產(chǎn)生電壓諧 波的設(shè)備一起使用時(shí)(例如，包括根據(jù)本發(fā)明的第三方面的裝置的設(shè)備）。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供的裝置包括:第一輸入端和第二輸入端，其用于接收 第一高頻交流電流;第一輸出端和第二輸出端，其用于提供第二高頻交流電流，第一輸出端 和第二輸出端分別經(jīng)由第一電流通路和第二電流通路，分別可操作地連接到第一輸入端和 第二輸入端；以及，第三電流通路，其被配置為周期性地連接第一電流通路和第二電流通 路，從而中斷第二交流電流以及減小它的平均電平。
[0028] 因此，裝置可提供控制提供例如給多個(gè)設(shè)備的電力的方式。
[0029] 第三電流通路可被配置為在第一交流電流的整數(shù)個(gè)周期期間連接第一電流通路 和第二電流通路。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供的裝置包括:第一輸入端和第二輸入端，其用于接收 第一高頻交流電流和電壓;第一輸出端和第二輸出端，其用于提供第二高頻交流電流和電 壓，第一輸出端和第二輸出端分別經(jīng)由第一電流通路和第二電流通路分別可操作地連接到 第一輸入端和第二輸入端；以及，第三電流通路，其被配置為在第一交流電壓的多個(gè)半個(gè)周 期中的每一個(gè)的可控制部分期間連接第一電流通路和第二電流通路，從而相對(duì)于第二交流 電流，可控地延遲第二交流電壓，并且可控地降低與其相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)。
[0031] 因此，裝置可提供控制提供例如給多個(gè)設(shè)備的電力的另一種方式。
[0032] 這部分可開始于或接近第一交流電壓的每一個(gè)過零點(diǎn)。裝置可被配置為通過將指 示與第二交流電流和電壓有關(guān)的電力的信號(hào)與控制信號(hào)進(jìn)行比較來確定這部分。
[0033] 可提供系統(tǒng)，包括：電纜；電源，其被配置為將高頻交流電流提供給電纜，其中，電 纜形成用于交流電流的完整的回路；以及一個(gè)或多個(gè)設(shè)備，其中，一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中的每一 個(gè)包括根據(jù)本發(fā)明的第一到第六方面中的任何一個(gè)方面的裝置，并且可操作地連接到電 纜，以便電纜的一部分形成初級(jí)繞組。
[0034] 電源可包括根據(jù)本發(fā)明的第七方面的裝置。
[0035] 系統(tǒng)可包括功率調(diào)節(jié)器，功率調(diào)節(jié)器包括根據(jù)本發(fā)明的第八或第九方面的裝置， 并被配置為經(jīng)由電纜的第一部分從電源接收第一高頻交流電流，以及將第二高頻交流電流 提供給電纜的第二部分。
[0036] 系統(tǒng)可包括多個(gè)功率調(diào)節(jié)器，其中，每一個(gè)功率調(diào)節(jié)器包括根據(jù)本發(fā)明的第八或 第九方面的裝置，并被配置為將不同的高頻交流電流提供給電纜的不同部分，電纜的每一 個(gè)不同部分形成用于不同的交流電流的完整的回路，其中，電源和多個(gè)功率調(diào)節(jié)器是互連 的，以便形成用于由電源提供的高頻交流電流的完整的回路。
[0037] 因此，提供給設(shè)備的電力可對(duì)于多個(gè)不同的設(shè)備組中的每一個(gè)進(jìn)行不同的控制。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供了將電力經(jīng)由導(dǎo)體分配到一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)， 每個(gè)設(shè)備被配置為根據(jù)由導(dǎo)體與電力同時(shí)承載的信號(hào)選擇性地將電力運(yùn)送到負(fù)載。
[0039] 因此，負(fù)載可被集中切斷（例如，通過電源），而不停止經(jīng)由導(dǎo)體的電力分配，以及 無需到設(shè)備的分離的信令連接。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了經(jīng)由導(dǎo)體將電力分配到一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的系 統(tǒng)，每個(gè)設(shè)備被配置為將電力運(yùn)送到一個(gè)或多個(gè)負(fù)載中的至少一個(gè)，其中，系統(tǒng)包括一個(gè)或 多個(gè)另外的設(shè)備，每個(gè)另外的設(shè)備被配置為，響應(yīng)于確定電力沒有經(jīng)由導(dǎo)體被分配，而將電 力提供給一個(gè)或多個(gè)負(fù)載中的至少一個(gè)。
[0041] 因此，當(dāng)電力沒有經(jīng)由導(dǎo)體被分配時(shí)(例如，在電源故障期間），另外的設(shè)備可以自 動(dòng)地將電力提供給負(fù)載。在某些應(yīng)用中，另外的設(shè)備對(duì)應(yīng)于應(yīng)急照明設(shè)備。
[0042]每個(gè)另外的設(shè)備可被配置為監(jiān)測(cè)由設(shè)備提供到負(fù)載的電力，以及，當(dāng)將電力提供 給負(fù)載時(shí)，每個(gè)另外的設(shè)備可被配置為提供對(duì)應(yīng)于由該設(shè)備提供的最大電力的預(yù)定部分的 電力。每個(gè)另外的設(shè)備可被配置為從導(dǎo)體獲得電力、存儲(chǔ)獲得的電力以及將存儲(chǔ)的電力提 供給負(fù)載。每個(gè)設(shè)備可被配置為根據(jù)由導(dǎo)體和電力同時(shí)承載的信號(hào)有選擇地將電力運(yùn)送到 負(fù)載。
[0043] 在根據(jù)本發(fā)明的第十或第十一方面的系統(tǒng)中，電力可作為高頻交流電流被分配； 以及，一個(gè)或多個(gè)設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)另外的設(shè)備（當(dāng)存在時(shí))可包括被配置為電感地耦合到 導(dǎo)體以從其獲得電力的裝置。
[0044] 在本發(fā)明的第一到第十一方面中的任何一個(gè)方面中，交流電流可具有至少10千赫 的頻率。
[0045] 附圖簡(jiǎn)述
[0046] 現(xiàn)在參照附圖，以舉例的方式描述本發(fā)明的某些實(shí)施例，其中：
[0047]圖1示出用于分配電力的系統(tǒng)；
[0048] 圖2示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的一種類型的耦合器；
[0049] 圖3a、3b和3c示出與被包括在圖2的耦合器中的整流器相關(guān)聯(lián)的各種電壓和電流 的波形圖；
[0050] 圖4示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的另一種類型的耦合器；
[0051] 圖5示出與圖4的耦合器相關(guān)聯(lián)的各種電壓波形；
[0052]圖6示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的另一種類型的耦合器；
[0053]圖7a示出連接到圖6的耦合器的LED負(fù)載兩端的電壓的波形；
[0054]圖7b示出根據(jù)LED電流而變的LED的效率和光通量；
[0055]圖8不出包括圖6的親合器的布置；
[0056] 圖9示出圖8的布置的變形；
[0057] 圖10示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的另一種類型的耦合器；
[0058] 圖11a示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的另一種類型的耦合器；
[0059]圖11 b示出被包括在圖11 a的耦合器中的控制電路；
[0060] 圖12a、12b、12c和12d示出與圖11a和lib的耦合器相關(guān)聯(lián)的各種電流波形和電壓 波形；
[0061] 圖13示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的一種類型的電源；
[0062] 圖14a示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的一種類型的功率調(diào)節(jié)器；
[0063]圖14b示出被包括在圖14a的功率調(diào)節(jié)器中的控制電路；
[0064] 圖15a、15b和15c示出與圖14a和14b的功率調(diào)節(jié)器相關(guān)聯(lián)的各種電流和電壓波形；
[0065] 圖16a示出可被包括在圖1的系統(tǒng)中的另一種類型的功率調(diào)節(jié)器；
[0066]圖16b示出被包括在圖16a的功率調(diào)節(jié)器中的控制電路；
[0067]圖17a、17b和17c示出與圖16a和16b的功率調(diào)節(jié)器相關(guān)聯(lián)的各種電流和電壓波形； [0068]圖18示出用于分配電力的另一種類型的系統(tǒng)；
[0069]圖19示出用于分配電力的另一種類型的系統(tǒng)；以及 [0070]圖20示出被包括在圖19的系統(tǒng)中的應(yīng)急電力設(shè)備。
[0071]某些實(shí)施例的詳細(xì)描述 [0072]系統(tǒng) 1
[0073]參照?qǐng)D1，首先描述用于分配電力的系統(tǒng)1。系統(tǒng)1包括電源2、可操作地連接到電源 2的電力電纜4和幾個(gè)親合器6，每一個(gè)親合器6都可操作地被連接到電力電纜4和負(fù)載8。負(fù) 載8優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)LED。在本例中有三個(gè)耦合器6，盡管可以有任何數(shù)量的一個(gè)或多 個(gè)親合器6。
[0074]電源2被配置為提供高頻AC電力。在本例中，由電源2提供的電力的頻率（以下稱為 "電源頻率"）是50千赫。然而，電源頻率可以是任何頻率，例如在10和200千赫之間。電源2提 供調(diào)節(jié)的電流。雖然電流可被調(diào)節(jié)為不同的值，在本例中，電流被調(diào)節(jié)為1.9安培均方根 (RMS)。電源2包括第一和第二端子2a、2b(以下稱為"電源端子"）用于提供電力。電源2優(yōu)選 地是干線供電的。
[0075]電力電纜4包括第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體4a、4b的扭絞線對(duì)。在電力電纜4的一端，第一 導(dǎo)體和第二導(dǎo)體4a、4b分別被電連接(以下稱為"被連接"）到第一電源端子和第二電源端子 2a、2b。在電力電纜4的另一端，第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體4a、4b被連接到彼此，即短路。因此，導(dǎo) 體4a和4b形成用于由電源2提供的電流（以下稱為"電纜電流"）的完整的回路。
[0076]每個(gè)耦合器6通過感應(yīng)的連接，而不是比如直接的電連接，被連接到電力電纜4。這 種連接可被稱為"非接觸的"。因此，系統(tǒng)1可更加簡(jiǎn)便和安全地安裝和維護(hù)。每個(gè)耦合器6被 配置為從電力電纜4中獲取高頻AC電力、整流高頻AC電力并將直流電流(DC)電力提供到耦 合器6可操作地被連接到的負(fù)載8。
[0077]系統(tǒng)1還可包括可選的功率調(diào)節(jié)器9。功率調(diào)節(jié)器9被配置為調(diào)節(jié)部分或全部電力 電纜4中的高頻AC電力。因此，耦合到在部分或全部電力電纜4中的LED 8的電量可相應(yīng)被調(diào) To
[0078]第一種類型的耦合器6'
[0079]參照?qǐng)D2,第一種類型的耦合器6'(以下稱為"第一耦合器"）現(xiàn)在將被描述。第一耦 合器6'包括用于從電力電纜4獲取高頻AC電力的部分10(以下稱為"電力獲取部分"）和用于 整流高頻AC電力并為負(fù)載8提供DC電力的部分20(以下稱為"電力供應(yīng)部分"）。
[0080]電力獲取部分10被配置為可感應(yīng)地耦合到電力電纜4,從而形成變壓器11。電力獲 取部分10包括形成變壓器11的鐵心12的元件。鐵心12優(yōu)選地是可分為兩部分的鐵氧體磁芯 (如WO 2013/083949A2中所描述的）。鐵芯12優(yōu)選地具有第一和第二通道(未示出）。電力電 纜4的第一導(dǎo)體4a的一定長度可位于第一通道中，以及電力電纜4的第二導(dǎo)體4b的一定長度 可位于第二通道中。這些段形成變壓器11的初級(jí)繞組13。初級(jí)繞組13對(duì)應(yīng)于單匝的線圈。盡 管初級(jí)繞組13可具有不同的電感，在本例中，初級(jí)繞組13的電感是60微亨。電力獲取部分10 也包括形成變壓器11的次級(jí)繞組14的導(dǎo)體。次級(jí)繞組14包括第一外部抽頭和第二外部抽頭 15、16和中心抽頭17。因此，變壓器11是中心抽頭變壓器。次級(jí)繞組14的匝數(shù)決定提供給負(fù) 載8的電流的電平。雖然次級(jí)繞組可具有不同的匝數(shù)，次級(jí)繞組14優(yōu)選地具有小的、偶數(shù)數(shù) 量的匝數(shù)，比如2匝、4匝或6匝。
[0081 ]電力供應(yīng)部分20包括整流器21。整流器21被連接到變壓器12的次級(jí)繞組14的抽頭 15、16、17。整流器21包括第一輸出端和第二輸出端22、23(以下稱為"整流器輸出端"）。整流 器21包括第一二極管和第二二極管24、25。第一二極管24具有連接到第一外部抽頭15的第 一端子，以及連接到第一整流器輸出端22的第二端子。第二二極管25具有連接到第二外部 抽頭16的第一端子，以及連接到第一整流器輸出端22的第二端子。二極管24、25優(yōu)選地是相 同的。在本例中，二極管24、25被定向?yàn)槭闺娏髟诔虻谝徽髌鬏敵龆?2的方向。在其他 例子中，二極管24、25可以被相反地定向。中心抽頭17被直接(即不通過任何電路元件)連接 到第二整流器輸出端23。在其他例子中，二極管24、25可被連接到第二整流器輸出端23,而 不是連接到第一整流器輸出端22,以及中心抽頭17可被連接到第一整流器輸出端22而不是 第二整流器輸出端23。
[0082 ]第一整流器輸出端和第二整流器輸出端22、23分別被直接或間接連接到電力供應(yīng) 部分20的第一輸出端和第二輸出端26、27(以下稱為"主輸出端"）。特別是，第一整流器輸出 端22被連接到電感器28的第一端子，電感器28的第二端子被連接到第一主輸出端26。第二 整流器輸出端22被直接連接到第二主輸出端27。第二主輸出端27設(shè)定為零伏或接地。在其 他例子中，電感器28可替代地在第二整流器輸出端23和第二主輸出端27之間被提供。
[0083]如將理解的，第一和/或第二整流器輸出端22、23不必構(gòu)成分立的結(jié)構(gòu)特征。例如， 中心抽頭17可借助連續(xù)的導(dǎo)體(例如軌道)被直接連接到第二主輸出端27。
[0084]負(fù)載8被連接在第一主輸出端和第二主輸出端26、27之間。在本例中，負(fù)載8包括四 個(gè)LED。然而，負(fù)載8可包括任何數(shù)量的一個(gè)或多個(gè)LED。當(dāng)高頻AC電流（即電纜電流）出現(xiàn)在 電力電纜4中時(shí)，電力供應(yīng)部分20將DC電流（以下稱為"輸出電流"）提供到負(fù)載8。因?yàn)殡娎| 電流由電源2調(diào)節(jié)，輸出電流和LED的亮度也被調(diào)節(jié)。
[0085]電感器28被配置為使整流器提供的電流（以下稱為"整流器電流"）平滑。電感器28 優(yōu)選地具有與第一電容器和第二電容器29、30(下面會(huì)詳細(xì)描述）的總電抗相同或相似的電 抗(例如，在50 %以內(nèi)）。這樣，輸出電流的紋波可以合理的成本被減小到合適的水平(例如， 小于20%)。
[0086]電力供應(yīng)部分20也包括第一電容器和第二電容器29、30。第一電容器29被連接到 次級(jí)繞組14,以及第二電容器30經(jīng)由整流器21被連接到次級(jí)繞組14。特別的是，第一電容器 29具有分別連接到第一外部抽頭和第二外部抽頭15、16的第一端子和第二端子。第二電容 器30具有分別被連接到整流器21的第一輸出端和第二輸出端22、23的第一端子和第二端 子。因此，第二電容器30的第一端子分別經(jīng)由第一二極管和第二二極管24、25被連接到第一 外部抽頭和第二外部抽頭15、16。第二電容器30的第二端子被直接連接到中心抽頭17。 [0087]第一電容器和第二電容器29、30被配置為一起提供涉及初級(jí)繞組13的電抗，該電 抗基本上補(bǔ)償初級(jí)繞組13的電抗(例如在20%或10%或5%或1 %以內(nèi)）。因此，第一電容器 和第二電容器29、30的電容&、&分別被選擇以滿足下列條件：
[0088]
[0089]其中，f是電力頻率（如50千赫），LP是初級(jí)繞組13的電感（如60微亨），C'是等效電 容(如169毫微法），而2n是次級(jí)繞組14的匝數(shù)(如二)或者，更一般的，是變壓器11的匝數(shù)比。 [0090]第一和第二電容器29、30優(yōu)選地提供參照初級(jí)繞組13的基本上彼此相同的電抗 (比如在20 %或10 %或5 %或1 %以內(nèi)）。因此，第二電容器30的電容C2優(yōu)選地被選擇成是第 一電容器29的電容&的四倍。
[0091]除了第一電容器29以外提供第二電容器30以補(bǔ)償初級(jí)繞組13的電抗可以兩種方 式改進(jìn)第一耦合器6'的性能。
[0092]首先，第二電容器30改進(jìn)輸出電流相對(duì)于負(fù)載8的阻抗變化的穩(wěn)定性。因此，第一 耦合器6'可與更廣泛的不同負(fù)載和/或具有更窄的電流規(guī)范的負(fù)載8-起使用。例如，輸出 電流的最大變化可以是負(fù)載兩端的電壓（以下稱為"負(fù)載電壓"）的變化的約5%，負(fù)載兩端 的電壓在指定的最大負(fù)載電壓(如24V)和最大的指定的負(fù)載電壓的四分之一之間。與此相 比，如果第二電容器30沒有被提供，則一般產(chǎn)生20%的最大變化，或者如果第二電容器30的 電容C 2基本上不同于第一電容器29的電容&的四倍，則一般產(chǎn)生10%的最大變化。
[0093] 其次，第二電容器30提高整流器21的效率，現(xiàn)在解釋一下原因。
[0094] 參照?qǐng)D3a，當(dāng)負(fù)載電壓是高的時(shí)，如達(dá)到或者接近指定的最大負(fù)載電壓，整流器輸 出端22、23兩端的電壓（以下稱為"整流器電壓"）具有對(duì)應(yīng)于整流的正弦波的波形31。整流 器電壓的頻率(以下稱為"整流器頻率"）等于電力頻率的兩倍。
[0095] 參照?qǐng)D3b，通常，在低于指定的最大負(fù)載電壓的負(fù)載電壓處，整流器電壓具有對(duì)應(yīng) 于每個(gè)周期的一部分的向下移動(dòng)的整流的正弦波并且該周期的另外部分為零的波形32。該 向下移動(dòng)和整流器電壓為零的周期的比例隨著負(fù)載電壓的降低而增加。波形32的形狀是因 二極管24、25由電感器28偏置而引起的。
[0096]參照?qǐng)D3c，由整流器21提供的電流（以下稱為"整流器電流"）具有波形33,在整流 器電壓是非零期間的每個(gè)周期的部分，波形33為零，并且，在整流器電壓是零期間的每個(gè)周 期的部分，整流器電流突然地增大到最大值，并且然后減小至零。在第一耦合器6'不包括第 二電容器30的比較的例子中，整流器電流具有沒有減小到零的波形34,說明電荷被儲(chǔ)存到 二極管24、25上。二極管24、25上儲(chǔ)存電荷增加了二極管24、25的反向恢復(fù)時(shí)間。如果第二電 容器30完全或者部分減少在二極管24、25上的電荷的儲(chǔ)存，則會(huì)縮短二極管24、25的反向恢 復(fù)時(shí)間并提高整流器21的效率。
[0097]第一種類型的耦合器6'的其他修改
[0098]應(yīng)當(dāng)理解的是，可對(duì)第一耦合器6'做出許多其它修改。
[0099] 第一親合器6'可以以不同的方式被感應(yīng)親合到電力電纜4。例如，第一親合器6'可 以包括不同類型的鐵心，或不需要包括鐵心。
[0100] 第一耦合器6'可包括不同類型的整流器21。例如，整流器21可包括開關(guān)，如場(chǎng)效應(yīng) 晶體管，而不是二極管24、25。
[0101] 第一耦合器6'不需要包括中心抽頭17。在這種情況下，整流器21可包括二極管電 橋。此外，在這種情況下，由于第一電容器和第二電容器29、30中的每個(gè)提供涉及初級(jí)繞組 的基本上相同的電抗，第二電容器30的電容&被選擇為和第一電容器29的電容&相等。
[0102] 然而，相對(duì)于不具有中心抽頭的變壓器的第一耦合器6'，具有中心抽頭的變壓器 11的第一類耦合器6'可能更有效率。在這兩種情況下，由于變壓器11 一般具有單匝的初級(jí) 繞組13,因此鐵芯12優(yōu)選地被配置使得其中的能量損耗遠(yuǎn)高于繞組13、14中的能量損耗。因 此，在不具有中心抽頭的變壓器11的第一耦合器6'中，由于次級(jí)繞組14需要較少的匝數(shù)而 造成能量損耗的減小比在具有中心抽頭的變壓器11的第一耦合器6'中，由于整流器21只需 要兩個(gè)二極管24、25而造成能量損耗的減小較不重要。
[0103] 第一耦合器6'可包括另外的電路元件，其每個(gè)可被連接到任何其他的電路元件。
[0104] 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，這里所述的對(duì)其他類型的耦合器6的任何修改也可對(duì)第一耦合器 6'做出。
[0105] 第二種類型的耦合器6〃
[0106]參照?qǐng)D4,現(xiàn)在描述第二種類型的耦合器6〃（以下稱為"第二耦合器"）。第二耦合器 6〃包括與第一耦合器6'相同的特征。第二類耦合器6〃也包括幾個(gè)其它的特征。
[0107] 特別是，第二耦合器6〃的電力提供部分20〃包括了開關(guān)41，其可被配置為周期性地 中斷整流器電流。特別是，開關(guān)41被配置為周期性地形成在第一和第二整流器輸出端22、23 之間的低阻抗電流通路，即短路。開關(guān)41具有第一端子，其被連接到電感器28的第二端子 (電感器28的第一端子被連接到第一整流器輸出端22)，且具有第二端子，其被連接到第二 整流器輸出端23。開關(guān)41優(yōu)選地包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。然而，開關(guān) 41可以包括不同類型的開關(guān)元件。開關(guān)41具有被連接到控制電路42的柵極端子?？刂齐娐?42被配置為控制在開關(guān)元件41柵極端子處的電壓，并從而控制開關(guān)41是處于導(dǎo)電狀態(tài)（"閉 合"）還是處于非導(dǎo)電狀態(tài)（"斷開"）。開關(guān)41優(yōu)選地以等于整流器頻率的頻率（以下稱為"開 關(guān)頻率"）來操作（如閉合以及然后斷開）。然而，開關(guān)頻率可以是整流器頻率的倍數(shù)（如2 倍），或者是整流器頻率的因數(shù)(如一半）。開關(guān)41在特定的時(shí)間部分閉合，其可以是預(yù)先設(shè) 定的和/或可控的。例如，第二耦合器6〃可以被配置為接收模擬控制信號(hào)，該信號(hào)確定開關(guān) 41在其期間閉合的時(shí)間部分?？刂齐娐?2適合地被配置為感測(cè)整流器頻率和/或電力頻率。 例如，控制電路42可被連接到被配置為測(cè)量整流器電壓或電流的電壓或電流傳感器(未示 出），或者可被連接到變壓器11的另外的次級(jí)繞組(未示出）。
[0108] 第二耦合器6〃的電力供應(yīng)部分20〃包括被配置為當(dāng)開關(guān)41閉合時(shí)阻止電流經(jīng)開關(guān) 41從負(fù)載8流回的第三二極管43。第三二極管43具有被連接到開關(guān)41的第一端子的第一端 子（陽極），以及被間接連接到第一主輸出端26的第二端子（陰極）。然而，第三二極管43可被 不同地定向和/或不同地連接，比如，在開關(guān)41的第二端子和第二主輸出端27之間。
[0109] 第二耦合器6〃的電力供應(yīng)部分20〃優(yōu)選地包括另外的電感器44和另外的電容器 45,它們一起被配置為提供平滑的輸出電流。然而，第二耦合器6〃可包括用于平滑輸出電流 的不同的電路。
[0110] 參照?qǐng)D5,整流器電壓一般具有波形51，它對(duì)應(yīng)于在每個(gè)周期的一部分的向下移動(dòng) 的經(jīng)整流的正弦波，并且在周期的其它部分為零。這和第一耦合器6'相同。如果開關(guān)41在長 時(shí)間段期間斷開，則開關(guān)41兩端的電壓（以下稱為"開關(guān)電壓"）具有基本上是恒定的波形 52。在這種情況下，負(fù)載電壓等于開關(guān)電壓。如果開關(guān)41在整流器電壓的每個(gè)周期的一部分 (如30%)斷開而在每個(gè)周期的剩余部分(如70%)閉合，則開關(guān)電壓具有波形52'，當(dāng)開關(guān)41 斷開時(shí)開關(guān)電壓是大致恒定的（雖然，由于另外的電容器45的充電，朝著與在長時(shí)間段期間 斷開的開關(guān)相關(guān)聯(lián)的電平逐漸增大），以及，當(dāng)開關(guān)41閉合時(shí)開關(guān)電壓等于零。在這種情況 下，負(fù)載電壓是開關(guān)電壓的平滑版本，其處于基本上是恒定于等于開關(guān)電壓的電平的部分 (如30%)的電平的波形53'。
[0111] 用這樣的方式，通過控制開關(guān)41在其期間斷開的時(shí)間部分，如0%和100%之間，可 以控制輸出電流的電平，如控制在最大輸出電流的〇 %至1 〇 〇 %之間。最大輸出電流由被調(diào) 整的電纜電流和變壓器11的屬性(如匝數(shù)比）來確定。因此，最大輸出電流一般是固定的。開 關(guān)41在其期間閉合的時(shí)間部分可以預(yù)先設(shè)定，使得基于第二耦合器6〃與其一起使用的特定 類型負(fù)載8的需求，將輸出電流調(diào)整到指定的值。開關(guān)41在其期間閉合的時(shí)間部分是可以可 控制的，以使連接到第二耦合器6〃上的LED 8可控制地調(diào)光。
[0112] 因此，第二耦合器6〃可提供控制提供給負(fù)載8的電力的方法。而且，這種方法可在 變壓器11及因而在電力電纜4中實(shí)現(xiàn)而不產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)碾妷褐C波。這是因?yàn)殚_關(guān)41適當(dāng)?shù)?與變壓器11隔離。相比之下，在整流器被用來控制提供給負(fù)載8的電力的耦合器6中，變壓器 11及因而電力電纜4中可產(chǎn)生電壓諧波。電力電纜4中的電壓諧波可對(duì)來自連接到電力電纜 4的每個(gè)耦合器6的輸出電流的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。
[0113] 而且，在第二耦合器6〃中，開關(guān)頻率被選擇以基本上避免電纜電流的任何幅度調(diào) 制。
[0114] 第二種類型的耦合器6〃的進(jìn)一步修改
[0115] 應(yīng)該理解的是，許多其他修改可對(duì)第二耦合器6〃做出。
[0116] 第二耦合器6〃不必包括第二電容器30。然而，這種情況下，上述提到的第二電容器 30的優(yōu)點(diǎn)(例如，相對(duì)于負(fù)載阻抗的變化，輸出電流的改進(jìn)的穩(wěn)定性)將不會(huì)獲得。
[0117] 在適當(dāng)?shù)那闆r下，這里所描述的針對(duì)其他類型的耦合器6的任何修改也可對(duì)第二 親合器6〃做出。
[0118] 第三種類型的耦合器6〃
[0119]參照?qǐng)D6,現(xiàn)在將描述第三種類型的耦合器6〃（以下稱為"第三耦合器"）。第三耦 合器6〃'包括與第一耦合器6'相同的特征，除了以下情況。
[0120] 第三耦合器6〃的整流器21〃是同步整流器，并且包括分別代替第一二極管和第 二二極管23、24的第一開關(guān)和第二開關(guān)61、62。開關(guān)61、62優(yōu)選地包括M0SFET。然而，開關(guān)61、 62可包括不同類型的開關(guān)元件。開關(guān)61、62是優(yōu)選地名義上相同的。開關(guān)61、62中的每一個(gè) 具有連接到控制電路63的柵極端子。
[0121] 控制電路63包括，或者被連接到，變壓器11的另外的次級(jí)繞組64。另外的次級(jí)繞組 64具有連接到第一開關(guān)61的柵極端子的第一端子，以及具有連接到第二開關(guān)62的柵極端子 的第二端子。第一開關(guān)和第二開關(guān)61、62的柵極端子分別經(jīng)由第一電阻和第二電阻65、66也 被連接到控制端口 67。第一電阻和第二電阻65、66是優(yōu)選地名義上相同的。
[0122] 當(dāng)控制端口67處的電壓（以下稱為"控制電壓"）為低電平（比如說，在0到0.5伏之 間），并且初級(jí)繞組13中的電纜電流存在時(shí)，整流器21〃 7提供整流器電流，并且第三耦合器 提供輸出電流。另外的次級(jí)繞組64被配置為將電壓提供給開關(guān)61、62的柵極端子（以下 稱為"柵極電壓"），這使第一開關(guān)61閉合而第二開關(guān)62斷開，比如在電纜電流的每個(gè)周期的 正電流半周期期間，以及使第一開關(guān)61斷開而第二開關(guān)62閉合，比如在電纜電流的每個(gè)周 期的負(fù)電流半周期期間。
[0123] 由另外的次級(jí)繞組64提供的柵極電壓應(yīng)該是合適的電平。特別是，為避免損壞開 關(guān)61、62,在電纜電流的適當(dāng)?shù)陌胫芷谄陂g，柵極電壓應(yīng)該大于開關(guān)61、62的閾值電壓，并且 也小于最大安全柵極電壓。由另外的次級(jí)繞組64提供的柵極電壓取決于另外的次級(jí)繞組64 的特性和變壓器11的其他繞組13、14兩端的電壓，反過來，這些電壓取決于負(fù)載電壓。因此， 為了使另外的次級(jí)繞組64提供合適電平的柵極電壓，另外的次級(jí)繞組64的特性，如其匝數(shù)， 應(yīng)該與第三耦合器6〃與其一起使用的負(fù)載8相匹配。
[0124] 當(dāng)控制電壓是高電平（比如說，在5到12伏之間）時(shí)，整流器21〃不提供整流器電 流，以及第三耦合器不提供輸出電流。由于控制電壓，開關(guān)61、62處的柵極電壓高于開關(guān) 61、62的閾值電壓，而與另外的次級(jí)繞組64提供的電壓無關(guān)。因此，開關(guān)61和62均閉合，以及 整流器2V〃在次級(jí)繞組14的外部抽頭15、16之間提供低阻抗的電流通路，并且不提供整流 器電流。
[0125] 控制電壓可以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹碓O(shè)置。比如，控制端口 67可以連接到單刀雙擲 (SPDT)開關(guān)的公共端子，該單刀雙擲開關(guān)在第一個(gè)位置時(shí)直接連接到第二主輸出端27,即 接地，以及在第二個(gè)位置時(shí)連接到DC電壓源，比如電池。如另一個(gè)例子，控制電壓可以通過 另一種類型的用戶接口或者被配置為和遠(yuǎn)程設(shè)備通信的通信接口進(jìn)行設(shè)置。
[0126] 因此，控制電路63可以提供控制整流器21〃中的開關(guān)61、62以及切換整流器21〃 的導(dǎo)通或關(guān)斷的成本有效的方式。
[0127] 第三耦合器6〃的電力供應(yīng)部分20^不包括被包括在第一耦合器6'中的電感器28 或第二電容器30。因此，第一整流器輸出端和第二整流器輸出端22、23分別直接連接到第一 主輸出端和第二主輸出端26、27。由于不包括第二電容器30,第一電容器29〃的電容&被優(yōu) 選地選擇，使得第一電容器29'〃單獨(dú)提供涉及初級(jí)繞組13的電抗，該電抗基本上補(bǔ)償初級(jí) 繞組13的電抗。
[0128] 不包括電感器28降低第三耦合器6〃的成本，而不過度地降低總效率?，F(xiàn)在解釋一 下原因。
[0129] 參照?qǐng)D7a，第三耦合器6〃提供具有波形71的負(fù)載電壓，波形71類似于整流的正弦 波，除了每個(gè)峰值前的區(qū)域（以下稱為"電壓不規(guī)則性"），在該區(qū)域負(fù)載電壓相對(duì)于整流的 正弦波增加。電壓不規(guī)則性是由于系統(tǒng)1的恒流性質(zhì)和在LED導(dǎo)通點(diǎn)周圍的非線性的電流-電壓的特性造成的。參照?qǐng)D7b，典型LED的效率72(以下稱為"LED效率"）一般是LED中的電流 (以下稱為"LED電流"）的下降函數(shù)。因此由典型LED發(fā)出的光通量73是LED電流的上升函數(shù)， 其中上升的速率是LED電流的下降函數(shù)。因此，與產(chǎn)生相同的光通量的恒定的LED電流相比， 變化的LED電流(如第三耦合器6〃 7提供的)將導(dǎo)致更低的LED效率。比如，效率可以在更低的 2%到6%之間。然而，由于第三耦合器6〃不必包括電感器，因此沒有相關(guān)的能量損耗，以及 第三耦合器6〃將電力電纜4中的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力的效率會(huì)更高，例如高1 %到4%之 間。因此，總效率的任何降低可以是相對(duì)小的。
[0130]因此，第三耦合器6〃可以是提供電力到特定負(fù)載8的成本有效和能量有效的方 式。
[0131] 應(yīng)該理解的是，第三耦合器6〃尤其適用于涉及大量的LED照明單元的大規(guī)模應(yīng) 用。
[0132] 第三種類型的耦合器6〃的進(jìn)一步修改
[0133] 應(yīng)該理解的是，可對(duì)第三耦合器6〃進(jìn)行多種其它修改。
[0134] 第三耦合器6〃的整流器21〃可以包括二極管而不是開關(guān)61、62。
[0135] 然而，開關(guān)61、62會(huì)更加有效，因?yàn)樗鼈兙哂休^低的電壓降。
[0136] 第三耦合器6〃的控制電路63可以是不同的。例如，控制電路63不需要包括控制端 口 67,而可以是是簡(jiǎn)單的接地。
[0137] 在適當(dāng)?shù)牡胤?，第三耦合?〃可包括第一耦合器V和第二耦合器6〃的任何特征。
[0138] 在適當(dāng)?shù)牡胤剑@里所述的對(duì)其他類型的耦合器6的任何修改還可對(duì)第三耦合器 6〃做出。
[0139] 布置 80
[0140]參照?qǐng)D8,現(xiàn)在將描述包括第三耦合器6〃的布置80。布置80包括和負(fù)載8并聯(lián)連接 的另外的電容器81。另外的電容器81與第三耦合器6〃和/或負(fù)載8相關(guān)聯(lián)，例如成為整體。 另外的電容器81被配置為降低負(fù)載電壓在其每個(gè)周期期間上升的速率，從而避免出現(xiàn)上述 中的電壓不規(guī)則性。另外的電容器81具有電容，其被選擇為足夠大以適當(dāng)降低負(fù)載電壓上 升的速率，同時(shí)足夠小以在負(fù)載電壓的每個(gè)周期期間適當(dāng)?shù)姆烹?。?yōu)選的電容是使得另外 的電容器81兩端的電壓在負(fù)載電壓的每個(gè)周期的小比例（例如，1%)期間下降到接近最小 電平(例如，在其1%內(nèi)）。然后，負(fù)載電壓又上升。這里，"最小電平"對(duì)應(yīng)于如果輸出電流/負(fù) 載電壓將被切斷很長一段時(shí)間（例如，數(shù)秒)時(shí)電容器兩端呈現(xiàn)的電壓。優(yōu)選的電容可根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)確定。通常，它可為幾毫微法或幾十毫微法。在一些例子中，電容可以與優(yōu)選的電容不 同，比如高達(dá)25%。
[0141] 再次參照?qǐng)D7,當(dāng)包括另外的電容器81時(shí)，負(fù)載電壓具有比以其它方式獲得的波形 71更規(guī)則的波形74。因此，布置80可以減少通過第三耦合器6〃在電力電纜4中可產(chǎn)生的電 壓諧波。如上面所解釋的，電力電纜4中的電壓諧波反過來可影響，例如，來自連接到電力電 纜4的每個(gè)耦合器6的輸出電流的穩(wěn)定性。
[0142] 布置80的進(jìn)一步修改
[0143] 另外的電容器61不必與構(gòu)成負(fù)載8的所有LED 9并聯(lián)連接。例如，在圖9中示出的布 置8(/中，另外的電容器8V不是和四個(gè)1^91、92、9 3、94而是僅僅和兩個(gè)1^93、94并聯(lián)連接。
[0144] 第四種類型的耦合器6〃〃
[0145] 參照?qǐng)D10,現(xiàn)在將描述第四種類型的耦合器6〃〃（以下稱為"第四耦合器"）。第四耦 合器6〃〃包括與第三耦合器6〃'相同的特征。第四耦合器6〃〃也包括被配置為提供在控制端 口 67處的電壓（即提供控制電壓）的子電路100。子電路100提供切斷功能以防故障（以下稱 為"負(fù)載故障"），比如主輸出端26、27之間的高負(fù)載電壓或者開路。如下面將更詳細(xì)地說明 的，當(dāng)負(fù)載電壓高于整流器21〃〃導(dǎo)通時(shí)的預(yù)定的最大負(fù)載電壓時(shí)，由子電路100提供的控制 電壓在高電平和低電平之間交替，使得整流器21~分別地交替地關(guān)斷和導(dǎo)通。
[0146] 子電路100包括第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體100d、100e(以下稱為"軌道"）。第一軌道100d 經(jīng)由第一齊納二極管l〇〇f和標(biāo)準(zhǔn)二極管l〇〇g連接到第一主輸出端。第一齊納二極管l〇〇f被 定向成其正極朝向第一軌道，而二極管lOOg定向成相反的方向。第二軌道lOOe連接到第二 主輸出端27,即接地。第一軌道和第二軌道100d、100e通過第一、第二、第三、第四和第五電 流通路相互連接。第一電流通路包括電容器l〇〇h。第二電流通路包括定向成其正極朝向第 二軌道100e的第二齊納二極管100i。第三條電流通路包括串聯(lián)連接的第一和第二電阻器 100 j、100k。第四電流通路包括串聯(lián)連接的第三電阻器1001和第三MOSFET 100m的溝道。第 五電流通路包括串聯(lián)連接的第四電阻器l〇〇n和第四M0SFET 100〇的溝道。第三MOSFET 100m 的柵極端子被連接到第三電流通路中的第一電阻器和第二電阻器l〇〇j、l〇〇k中間的點(diǎn)。第 四MOSFET 100〇的柵極端子被連接到第四電流通路中的第三電阻器1001和第三MOSFET 100m中間的點(diǎn)。控制端口 67被連接到第五電流通路中的第四電阻器100η和第四MOSFET 100〇中間的點(diǎn)。
[0147] 當(dāng)負(fù)載電壓保持在低于預(yù)定的最大負(fù)載電壓時(shí)，子電路100中的電壓為低電平，控 制電壓為低電平，且整流器21〃〃保持導(dǎo)通。
[0148] 當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載故障且整流器21〃〃導(dǎo)通時(shí)，第一齊納二極管100f兩端的電壓超過第一 齊納二極管l〇〇f的擊穿電壓，且電流流經(jīng)第一齊納二極管l〇〇f，并對(duì)電容器l〇〇h充電。因 此，第一軌道l〇〇d上的電壓升高，直到由第二齊納二極管100i的擊穿電壓限定的值。這引起 第三MOSFET 100m閉合并且第四MOSFET 100〇斷開。因此，控制電壓變成高電平，以及整流器 21〃被關(guān)斷。這些事件在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生，該時(shí)間段取決于流經(jīng)第一齊納二極管100f的電 流的量和電容器1 〇〇h的電容。在一些例子中，該段時(shí)間是若干微秒，如20微秒。然而，它也可 能比這更長或更短。
[0149] 當(dāng)整流器21〃被關(guān)斷時(shí)，電流不會(huì)流過第一齊納二極管100f，以及電容器100h放 電，第一軌道l〇〇d的電壓降低直到到達(dá)中間電平(如，8伏），在該電平處第三MOSFET 100m被 關(guān)斷。該中間電平依賴于，比如，第一電阻器和第二電阻器l〇〇j、l〇〇k的阻值的比率和第三 MOSFET 100m的柵極電壓。這些事件在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生，該時(shí)間段取決于第一電阻器、第二 電阻器和第三電阻器100 j、100k、1001的電阻，主要是第三電阻器1001的電阻，以及電容器 l〇〇h的電容。在一些例子中，該段時(shí)間是若干毫秒，如100毫秒。然而，它也可能比這更長或 更短。
[0150] 當(dāng)?shù)谌齅OSFET 100m開始斷開，這引起第四MOSFET 100〇開始閉合，這會(huì)降低第一 軌道的電壓，并因此加速第三MOSFET 100m的斷開，等等。因此，第一軌道100d的電壓降低的 特別快，如，在幾(比如，5)微秒內(nèi)就從中間電平降到低電平?？刂齐妷和瑯右彩沁@樣。
[0151] 因此，首先，整流器21〃中的開關(guān)61、62可被相對(duì)快速地切換，并因此只在相對(duì)短 的時(shí)間段內(nèi)（如5微秒)處于過渡狀態(tài)。因此，因過渡過程中的功率耗散而造成開關(guān)61、62損 壞的風(fēng)險(xiǎn)被降低。
[0152] 其次，在負(fù)載故障期間被用于耗散功率的第一齊納二極管100f，僅在相對(duì)小部分 (比如小于千分之一）的時(shí)間內(nèi)承載電流，并因此可以具有較低的額定功率并相比其他情況 可以更低的成本來提供。
[0153] 第四種類型的耦合器6〃〃的進(jìn)一步修改
[0154] 應(yīng)該理解的是，許多其他的修改可對(duì)第四耦合器6〃〃做出。
[0155] 在適當(dāng)?shù)那闆r下，在這里所描述的針對(duì)其他類型的耦合器6的任何修改也可對(duì)第 四類耦合器6〃〃做出。
[0156] 第四耦合器6〃〃可被用于布置80中。
[0157] 第五種類型的耦合器6*
[0158] 參照?qǐng)D11a，現(xiàn)在將描述第五種類型的耦合器P(以下稱為"第五耦合器"）。第五耦 合器P包括和第一耦合器6'相同的特征，除了以下情況。第五耦合器6$的整流器21$為同步 整流器，以及包括分別代替第一二極管和第二二極管23、24的第一開關(guān)和第二開關(guān)111、 112。開關(guān)111、112優(yōu)選地包括M0SFET。然而，開關(guān)111、112可以包括不同類型的開關(guān)元件。在 第五耦合器P中，中心抽頭17被連接到第一整流器輸出端22,以及開關(guān)111、112被連接到第 二整流器輸出端23。第五耦合器P還包括控制電路115。如下面以更詳細(xì)的方式被解釋的， 控制電路115被配置為使整流器21$整流來自次級(jí)繞組14的交流電流，以及在整流器電壓的 每個(gè)半周期的可控部分期間，在次級(jí)繞組14的外部抽頭15、16之間也提供低阻抗電流通路， 即短路。這會(huì)延遲相對(duì)于整流器電流的整流器電壓，并減小輸出電流的平均電平。
[0159] 控制電路115具有分別連接到第一開關(guān)和第二開關(guān)111、112的柵極端子的第一輸 出端和第二輸出端113、114?？刂齐娐?15具有第一輸入端、第二輸入端和第三輸入端116、 117、118。第一輸入端116被連接到被配置為感測(cè)提供給第二開關(guān)112的交流電流的電流傳 感器119。第二輸入端117被連接到第一整流器輸出端22以感測(cè)整流器電壓。第三輸入端118 被連接到被配置為感測(cè)輸出電流的電流傳感器120。在其他例子中，控制電路115可有不同 數(shù)量的，和/或不同連接的，輸入端和/或輸出端。例如，第一輸入端116可被連接到被配置為 感測(cè)提供給第一開關(guān)111的交流電流的電流傳感器119。
[0160] 還參照?qǐng)Dlib和圖12,現(xiàn)在將詳細(xì)描述控制電路115以及相關(guān)的電壓和電流。
[0161] 控制電路115包括具有第一輸入端和第二輸入端及輸出端的比較器121。比較器 121的第一輸入端和第二輸入端分別被連接到控制電路115的第一輸入端116和接地。比較 器121被配置為在它的輸出端提供電壓(未示出），如果控制電路115的第一輸入端116處的 電壓301(即電壓301對(duì)應(yīng)于提供給第二開關(guān)112的交流電流)為正，則該電壓為高電平，如果 電壓301為負(fù)則該電壓為低電平?？刂齐娐?15還包括具有輸入端和輸出端的逆變器122，和 每個(gè)具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端的第一或門和第二或門123、124。比較器121 的輸出端被連接到第一或門123的第一輸入端，以及經(jīng)由逆變器122也被連接到第二或門 124的第一輸入端。第一或門和第二或門123、124的輸出端分別被連接到控制電路115的第 一輸出端和第二輸出端113、114,即分別被連接到第一開關(guān)和第二開關(guān)111、112的柵極端 子。
[0162] 因此，在時(shí)段1^期間，當(dāng)或門123、124的第二輸入端處的電壓為零時(shí)，或門123、124 在它們的輸出端提供電壓302、303,這引起第一開關(guān)和第二開關(guān)111、112在提供給第二開關(guān) 112的交流電流的不同的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。在這種情況下，由第五耦合器6$提供的輸出電流 (見313)對(duì)應(yīng)于最大電平。
[0163] 控制電路115還包括具有輸入端和輸出端的檢測(cè)器125、具有第一輸入端和第二輸 入端及輸出端的單穩(wěn)態(tài)電路126、具有第一輸入端和第二輸入端及輸出端的誤差放大器127 和控制端口 128。檢測(cè)器125的輸入端被連接到控制電路115的第二輸入端117。每當(dāng)控制電 路115的第二輸入端117處的電壓304(即，對(duì)應(yīng)于整流器電壓的電壓304)從高于小的閾值電 平降低到低于小的閾值電平305(即將低到接近于零)時(shí)，檢測(cè)器125被配置為在它的輸出端 提供電壓脈沖305 (以下稱為"觸發(fā)脈沖"）。檢測(cè)器125的輸出端被連接到單穩(wěn)態(tài)電路126的 第一輸入端。誤差放大器127的第一輸入端和第二輸入端分別被連接到控制端口 128及控制 電路115的第三輸入端118。誤差放大器127被配置為在它的輸出端提供指示控制端口 128的 電壓306(以下稱為"控制電壓"）與控制電路115的第三輸入端118的電壓313(即對(duì)應(yīng)于輸出 電流的電壓313)之間的差異的電壓(未示出）?？刂齐妷?06可以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆O(shè)置，例如 通過用戶接口或被配置為與遠(yuǎn)程裝置通信的通信接口。誤差放大器127的輸出端被連接到 單穩(wěn)態(tài)電路126的第二輸入端。單穩(wěn)態(tài)電路126被配置為在它的輸出端提供電壓脈沖307以 響應(yīng)來自檢測(cè)器125的觸發(fā)脈沖305,其中電壓脈沖307的持續(xù)時(shí)間是整流器電壓的周期的 一部分，并且是誤差放大器126所提供的電壓(未示出）的合適的（如線性)函數(shù)。單穩(wěn)態(tài)電路 126的輸出端被連接到或門123、124的第二輸入端。
[0164] 因此，在時(shí)段T2期間，當(dāng)控制電壓306低于對(duì)應(yīng)最大輸出電流的最大電平311時(shí)，或 門123、124在它們的輸出端提供電壓302、303，這使開關(guān)111、112在整流器電壓304的每個(gè)周 期的開始處、在整流器電壓304的每個(gè)周期的一部分310期間同時(shí)導(dǎo)電。這在第一外部抽頭 和第二外部抽頭15、16之間提供低阻抗電流通路，并使得整流器電壓304在周期的部分310 期間等于零。這會(huì)延遲整流器電壓304的隨后的上升，并且因此會(huì)相對(duì)于整流器電流312延 遲整流器電壓304。因此，由整流器21$提供的電力，以及因此輸出電流(見313)，從最大電平 降低，其中，電力降低的程度依賴于控制電壓306。
[0165] 因此，第五耦合器Ρ可以提供另一種控制提供給負(fù)載8的電力的方式。而且，第五 耦合器Ρ具有比例如第二耦合器6〃更低的成本。
[0166] 第五種類型的耦合器#的進(jìn)一步修改
[0167] 應(yīng)該理解的是，許多其他的修改可對(duì)第五耦合器#做出。
[0168] 控制電路115可被配置為以不同的方式控制開關(guān)111、112。
[0169] 在適當(dāng)?shù)那闆r下，在這里所描述的針對(duì)其他類型耦合器6的任何修改也可對(duì)第五 親合器6$做出。
[0170] 第五耦合器6*可被用于布置80中。
[0171] 第一種類型的電源2'
[0172] 參照?qǐng)D13,現(xiàn)在將描述第一種類型的電源2'(以下稱為"第一電源"）。
[0173] 第一電源2'可被用于包括上述任何類型耦合器6的系統(tǒng)1中。然而，第一電源2'尤 其適用于包括第三耦合器、第四耦合器和/或第五耦合器6〃 '、6〃 〃、6*的系統(tǒng)1中。
[0174] 第一電源2'包括被配置為以方波形式提供高頻AC電力的逆變器131。逆變器131包 括用于高頻AC電力的第一輸出端和第二輸出端132、133。逆變器131優(yōu)選地是半橋逆變器。 然而，逆變器131可以是不同類型的逆變器。逆變器131可被配置為提供不同類型的波形，如 正弦波。第一電源2'可包括另外的部分(未示出），例如以將干線電力轉(zhuǎn)換成適宜提供逆變 器131的DC電力。
[0175] 第一電源2'包括第一電感器和第二電感器134、135和電容器136。逆變器131的第 一輸出端132經(jīng)由包括串聯(lián)連接的第一電感器和第二電感器134、135的第一電流通路被連 接到第一電源端子2a。逆變器131的第二輸出端133經(jīng)由第二電流通路被直接連接到第二電 源端子2b。電容器136具有被連接到第一電流通路中的第一電感器和第二電感器134、135的 中間點(diǎn)的第一端子，和被連接到第二電流通路的第二端子。
[0176] 第一電感器134被配置為用作鎮(zhèn)流器，并被配置為針對(duì)電壓的給定幅值限定電纜 電流的幅值。電容器136被配置為與第一電感器134-起提供共振電路，其共振頻率(如46千 赫茲)低于電源頻率(如50千赫茲）。這樣使得電纜電流在相對(duì)廣泛的負(fù)載上被調(diào)整。這在W0 2010/106375A2中詳細(xì)解釋。
[0177] 第二電感器135被配置為減少因連接到電力電纜4的耦合器6(和/或負(fù)載8)的電纜 電流的諧波失真。即使是響應(yīng)具有相對(duì)低的總諧波失真的電纜電流，通過電力電纜4和耦合 器6形成的變壓器11的初級(jí)繞組13兩端的電壓可具有高的波峰因子和/或可具有高的總諧 波失真。對(duì)于第三、第四和第五耦合器6〃、6〃〃、6*來說，尤其如此。若沒有第二電感器135， 具有電容器136的第一電源2'具有低的AC輸出阻抗，并且因此由耦合器6產(chǎn)生的電壓諧波會(huì) 造成相應(yīng)的電纜電流諧波。第二電感器135有效地將電容器136和耦合器6隔離開，并因此減 小電纜電流的總諧波失真(例如，到少于10%或5%或1 %)。因此，系統(tǒng)1中取決于電纜電流 波形的輸出電流能被更精確地調(diào)整。
[0178] 第一種類型的功率調(diào)節(jié)器V
[0179] 參照?qǐng)D14a，現(xiàn)在將描述第一種類型的功率調(diào)節(jié)器Y (以下稱為"第一功率調(diào)節(jié) 器"）。
[0180] 第一功率調(diào)節(jié)器V包括第一和第二輸入端141、142以及第一輸出端和第二輸出端 143、144。第一輸入端和第二輸入端141、142分別可連接到電力電纜4的第一部分的一端處 的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體4a、4b，電力電纜4的第一部分的另一端被連接到電源2。第一輸出端 和第二輸出端143、144分別可連接到在電力電纜4的第二部分的一端的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo) 體4a、4b，在電力電纜4的第二部分的另一端的導(dǎo)體4a、4b被短接。
[0181]電力電纜4的第一部分的電流和電壓以下分別被稱為"第一電纜電流"和"第一電 纜電壓"。電力電纜4的第二部分的電流和電壓以下分別被稱為"第二電纜電流"和"第二電 纜電壓"。
[0182] 第一輸入端141經(jīng)由第一電流通路138被連接到第一輸出端143,第一電流通路138 包括形成變壓器146的初級(jí)繞組的繞組145。第二輸入端142經(jīng)由第二電流通路139被直接連 接到第二輸出端144。第一電流通路138經(jīng)由包括相互串聯(lián)的第一開關(guān)和第二開關(guān)147、148 的第三電流通路140也被連接到第二電流通路139。第三電流通路140被連接到第一條流通 路138中的初級(jí)繞組145和第一輸出端143的中間點(diǎn)。開關(guān)147、148優(yōu)選地包括M0SFET。然而， 開關(guān)147、148可包括不同類型的開關(guān)元件。開關(guān)147、148可被布置為源極到源極或者漏極到 漏極，以全部或部分消除開關(guān)147、148的本征主體二極管的影響。
[0183] 如下面將更詳細(xì)的解釋的，第一功率調(diào)節(jié)器Y被配置為周期性地閉合開關(guān)147、 148,以及因此周期性連接第一電流通路和第二電流通路138、139,從而周期性地中斷第二 電纜電流以及減小其平均電平。
[0184] 開關(guān)147、148的柵極端子各自被連接到光電隔離器149,而它轉(zhuǎn)而被連接到控制電 路150。變壓器146的第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組151、152分別被連接到光電隔離器149和 控制電路150，以給它們提供電力?？刂齐娐?50具有輸入端153和輸出端154。輸入端153被 連接到被配置為感測(cè)來自次級(jí)繞組151、152中的一個(gè)(在該例中，是第一次級(jí)繞組151)的電 流的電流傳感器250。輸出端154被連接到光電隔離器149。在其他例子中，控制電路150可具 有不同數(shù)量的，和/或不同連接的輸入端和/或輸出端。
[0185] 同樣參照?qǐng)D14b和圖15,現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述控制電路150及相關(guān)的電壓和電流。 控制電路150包括具有輸入端和輸出端的檢測(cè)器155、具有第一輸入端和第二輸入端和輸出 端的D型鎖存器156和具有第一和第二輸入端和輸出端的比較器157。檢測(cè)器155的輸入端被 連接到控制電路150的輸入端153。檢測(cè)器155被配置為每當(dāng)控制電路150的輸入端153處的 電壓402(即對(duì)應(yīng)于第一電纜電流的電壓402)過零時(shí)，在它的輸出端處提供電壓脈沖401(以 下稱為"時(shí)鐘脈沖"）。檢測(cè)器155的輸出端被連接到D型鎖存器156的第一(時(shí)鐘)輸入端。比 較器157的第一輸入端和第二輸入端分別被連接到控制端口 158和電壓源159。比較器157被 配置為在它的輸出端提供電壓403,如果由控制端口 158提供的電壓404(以下稱為"控制電 壓"）比由電壓源159提供的電壓高，則電壓403為高電平。電壓源159被配置為提供變化的電 壓(在圖15中未示出），變化的電壓具有例如在零和對(duì)應(yīng)于最大控制電壓的電壓之間變化的 三角波形以及具有如200Hz頻率。因此，由比較器157提供的電壓403對(duì)應(yīng)于具有如200Hz的 周期的矩形波和對(duì)應(yīng)于一減去控制電壓404與最大控制電壓的比率(如，當(dāng)控制電壓404是 最大控制電壓的67 %時(shí)的33 %的占空比）的占空比?？刂齐妷?04可以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖辉O(shè) 置，例如通過用戶接口或者被配置為與遠(yuǎn)程設(shè)備通信的通信接口。在圖15中，為了更清楚的 顯示其特征，由電壓源159提供的電壓的頻率與電源頻率之比被擴(kuò)大了大約100的因數(shù)。比 較器157的輸出端被連接到D型鎖存器156的第二(數(shù)據(jù))輸入端。D型鎖存器156被配置為在 它的輸出端提供大致對(duì)應(yīng)于比較器的輸出電壓403的電壓405，即對(duì)應(yīng)于矩形波。然而，從高 電壓向低電壓，或從低電壓向高電壓的轉(zhuǎn)換，發(fā)生在由檢測(cè)器155提供時(shí)鐘脈沖401的時(shí)刻 的下一個(gè)點(diǎn)，即在第一電纜電流的過零點(diǎn)。D型鎖存器156的輸出端被連接到控制電路150的 輸出端154,即連接到光電隔離器149。光電隔離器被配置為每當(dāng)由D型鎖存器156提供的電 壓405為高電平時(shí)，閉合開關(guān)147、148。當(dāng)開關(guān)147、148被閉合時(shí)，第二電纜電流406為零。
[0186] 因此，第二電纜電流406可以如200Hz的頻率和取決于控制電壓的占空比周期性地 中斷。第二電纜電流406的平均電平與第一電纜電流402的平均電平之比對(duì)應(yīng)于占空比，以 及因此對(duì)應(yīng)于控制電壓404與它的最大值之比。當(dāng)控制電壓404等于它的最大值或零時(shí)，第 二電纜電流406分別對(duì)應(yīng)于第一電纜電流402或零。
[0187] 因此，第一功率調(diào)節(jié)器Y可提供控制在電力電纜4的第二部分中的平均功率，以及 因此控制由連接到電力電纜4的第二部分的耦合器6接收并且提供給連接至其的負(fù)載8的電 力的方式。
[0188] 在負(fù)載8包括LED的情況下，電力電纜4的第二部分中的電力的如200赫茲的變化導(dǎo) 致的閃爍應(yīng)該難以察覺。
[0189] 第一種類型的功率調(diào)節(jié)器V的進(jìn)一步修改
[0190]應(yīng)該理解的是，許多其他的修改可對(duì)第一功率調(diào)節(jié)器V做出。
[0191] 例如，控制電路150的結(jié)構(gòu)和/或功能特征可不同于以上所描述的那些。
[0192] 開關(guān)147、148不必在第一電纜電流402的過零點(diǎn)被切換。然而，在過零點(diǎn)被切換是 優(yōu)選地的因?yàn)?，例如，其減小例如，與第二電纜電流406相關(guān)的總諧波失真。
[0193] 第一功率調(diào)節(jié)器V可包括僅僅一個(gè)開關(guān)，而不是兩個(gè)開關(guān)147、148。
[0194] 第一功率調(diào)節(jié)器Y不必包括光電隔離器149(和第二次級(jí)繞組152)。然而，在這種 情況下，在電力電纜4和例如控制電路150之間就沒有電流隔離，控制電路150不應(yīng)被連接到 用戶接口。
[0195] 第二種類型的功率調(diào)節(jié)器9〃
[0196] 參照?qǐng)D16a，現(xiàn)在將描述第二種類型的功率調(diào)節(jié)器9〃（以下稱為"第二功率調(diào)節(jié) 器"）。第二功率調(diào)節(jié)器9〃包括和第一功率調(diào)節(jié)器V相同的特征，除了以下情況。
[0197] 如下面將更詳細(xì)的解釋的，第二功率調(diào)節(jié)器9〃被配置為在第一電纜電壓的每半個(gè) 周期的可控部分期間連接第一電流通路和第二電流通路138、139。這相對(duì)于第二電纜電流 延遲第二電纜電壓，減小與電力電纜4的第二部分中的電力相關(guān)的功率因數(shù)。因此，第二功 率調(diào)節(jié)器9〃可與第五耦合器P相比較。
[0198] 在第二功率調(diào)節(jié)器9〃中的控制電路161不同于第一功率調(diào)節(jié)器Y的控制電路150。 控制電路161具有第一輸入端和第二輸入端162、163及輸出端164。第一輸入端162被連接到 被配置為感測(cè)第一 /第二電纜電壓的電壓傳感器165。第二輸入端163被連接到功率確定器 (power determiner) 171。功率確定器171又被連接到電壓傳感器165和被配置為感測(cè)第二 電纜電流的電流傳感器166。功率確定器171被配置為將信號(hào)提供給控制電路161的第二輸 入端163,該信號(hào)指示第二電纜電壓和第二電纜電流的乘積(濾波后的版本），即電力電纜4 的第二部分的功率。控制電路161的輸出端164被連接到光電隔離器149。在其他例子中，控 制電路161可有不同數(shù)量和/或不同連接的輸入端和/或輸出端。
[0199] 參照?qǐng)D16b和圖17,現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述控制電路161和其相關(guān)的電壓和電流?？?制電路161包括具有輸入端和輸出端的檢測(cè)器167、具有第一輸入端和第二輸入端及輸出端 的單穩(wěn)態(tài)電路168、具有第一輸入端和第二輸入端及輸出端的誤差放大器169和控制端口 170。檢測(cè)器167的輸入端被連接到控制電路161的第一輸入端162。檢測(cè)器167被配置為每當(dāng) 其輸入端處的電壓452的幅值（即，對(duì)應(yīng)于第一電纜電壓的電壓452的幅值)從高于小的閾值 電平453減小到低于小的閾值電平453,即減小到接近于零時(shí)，檢測(cè)器167在其輸出端處提供 電壓脈沖451 (以下稱為"觸發(fā)脈沖"）。檢測(cè)器167的輸出端被連接到單穩(wěn)態(tài)電路168的第一 輸入端。誤差放大器169的第一輸入端和第二輸入端分別被連接到控制端口 170和控制電路 第二輸入端163。誤差放大器169被配置為在它的輸出端提供電壓(未示出），該電壓指示控 制端口 170處的電壓(未示出）（以下稱為"控制電壓"）和控制電路161的第二輸入端163處的 電壓（即對(duì)應(yīng)于電纜4的第二部分的電力的電壓)之間的差異。控制電壓可以任何合適的方 式被設(shè)置，例如通過用戶接口或被配置為與遠(yuǎn)程設(shè)備通信的通信接口。誤差放大器169的輸 出端被連接到單穩(wěn)態(tài)電路168的第二輸入端。單穩(wěn)態(tài)電路168被配置為在它的輸出端提供電 壓脈沖455,以響應(yīng)來自檢測(cè)器167的觸發(fā)脈沖451，其中，電壓脈沖455的持續(xù)時(shí)間為第一電 纜電壓452的半周期的一部分，并且是由誤差放大器169所提供的電壓的合適的（如線性)函 數(shù)。單穩(wěn)態(tài)電路168的輸出端被連接到控制電路161的輸出端164，即連接到光電隔離器149。 [0 200]因此，在第一電纜電壓452的每周期的開始處，開關(guān)147、148可在第一電纜電壓452 的每半周期的一部分期間被閉合。這會(huì)造成第二電纜電壓457在半周期的該部分期間等于 零。這會(huì)延遲第二電纜電壓457的隨后的上升，以及相對(duì)于第二電纜電流454延遲第二電纜 電壓457。因此，相對(duì)于電力電纜4的第一部分中的功率，電力電纜4的第二部分中的功率會(huì) 減小，其中，功率減小的程度依賴于控制電壓(未示出）。
[0201]因此，第二功率調(diào)節(jié)器9〃可提供另一種控制在電力電纜的第二部分中的功率的方 式。
[0202]第二類型功率調(diào)節(jié)器9〃的進(jìn)一步變化
[0203]應(yīng)該理解的是，許多其他的修改可對(duì)第二功率調(diào)節(jié)器9〃做出。
[0204]例如，上面所描述的針對(duì)第一功率調(diào)節(jié)器Y的任何修改也可對(duì)第二功率調(diào)節(jié)器9〃 做出。
[0205]第二種類型的系統(tǒng)1"
[0206] 參照?qǐng)D18,現(xiàn)在將描述第二種類型的系統(tǒng)1〃（以下稱為"第二系統(tǒng)"）。第二系統(tǒng)1〃 包括電源2和幾個(gè)功率調(diào)節(jié)器9。功率調(diào)節(jié)器9可為第一種類型也可為第二種類型。盡管可采 用任何數(shù)量的兩個(gè)或多個(gè)功率調(diào)節(jié)器9,在本例中，采用了三個(gè)功率調(diào)節(jié)器9。
[0207] 每個(gè)功率調(diào)節(jié)器9通過各自的輸出端，被連接到相應(yīng)的電力電纜4,這形成用于由 功率調(diào)節(jié)器9提供的電流的完整的回路。
[0208] 電源2和功率調(diào)節(jié)器9的輸入端彼此連接，使得有完整的回路從第一電源端子2a經(jīng) 由功率調(diào)節(jié)器9和電力電纜4到第二電源端子2b。特別是，第一電源端子2a被連接到功率調(diào) 節(jié)器9的第一個(gè)的其中一個(gè)輸入端，而它的第二輸入端被連接到功率調(diào)節(jié)器9中的第二個(gè)的 其中一個(gè)輸入端，其另一個(gè)輸入端被連接到功率調(diào)節(jié)器9 2中的第三個(gè)的其中一個(gè)輸入端 143,其另一個(gè)輸入端被連接到第二電源端子2b。被用于形成這些連接的導(dǎo)體優(yōu)選地是短 的，以便使電力電纜4中的任何電壓不平衡最小化，和使導(dǎo)體之間的面積最小化，從而減小 福射損耗。
[0209 ]因此，每個(gè)功率調(diào)節(jié)器9可半獨(dú)立地控制它所連接的電力電纜4中的功率。
[0210] 第三種類型的系統(tǒng)
[0211] 參照?qǐng)D19,現(xiàn)在將描述第三種類型的系統(tǒng)1〃（以下稱為"第三系統(tǒng)"）。第三系統(tǒng) 包括電源2、電力電纜4、耦合器、應(yīng)急電源裝置7和另外的耦合器6 2。電力電纜4可操作 地被連接到電源2。耦合器6:可操作地被連接到電力電纜4和應(yīng)急電源裝置7。應(yīng)急電源裝置 7也可操作地被連接到電力電纜4和負(fù)載8:。另外的耦合器62可操作地被連接到電力電纜4和 另外的負(fù)載8 2。負(fù)載8^82優(yōu)選地每個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)LED。在其他例子中，可有附加的應(yīng)急 電源裝置7和/或附加的耦合器6(它們可以或者可以不可操作地連接到應(yīng)急電源裝置7)。
[0212] 正如下面更詳細(xì)的描述，當(dāng)電源2提供電力到電力電纜4,即正常運(yùn)行期間時(shí)，應(yīng)急 電源裝置7為電池203(圖20)充電，并將由耦合器6:提供的輸出電流傳遞到負(fù)載8:。當(dāng)電源2 不能提供電力到電力電纜4,即應(yīng)急運(yùn)行期間時(shí)，應(yīng)急電源裝置7將來自電池203的電流提供 給負(fù)載8ι。
[0213]因此，應(yīng)急電源裝置7可以簡(jiǎn)單和成本有效的方式使第三系統(tǒng)能夠提供應(yīng)急電 源，例如用于應(yīng)急照明。例如，沒有必要為應(yīng)急電源裝置7提供另一個(gè)單獨(dú)的電力電纜。
[0214] 參照?qǐng)D20,現(xiàn)在將詳細(xì)描述應(yīng)急電源裝置7。除其他事情以外，應(yīng)急電源裝置7包括 電力獲得/提供裝置201、可操作地連接到電力獲得/提供裝置201的充電電路202和可操作 地連接到充電電路202的可再充電電池203。電力獲得/提供裝置201被配置為獲取來自電力 電纜4的高頻AC電力，并為充電電路203提供(DC)電力。電力獲得/提供裝置201可包括與本 文描述的任何耦合器6相同的特征。充電電路202被配置為提供合適的輸出以對(duì)電池203充 電。充電電路202可被配置為根據(jù)電池203的狀態(tài)(如電池203的端電壓)改變輸出。充電電路 202可被配置為當(dāng)電池203處于過放電狀態(tài)時(shí)，更快速地為電池203充電。電池203可以是任 何合適的類型，如鋰離子電池。在一些例子中，電池203不必包括在應(yīng)急電源裝置7中，以及 應(yīng)急電源裝置7可包括用于連接到外部電池的裝置。
[0215] 應(yīng)急電源裝置7還包括第一輸入端和第二輸入端204、205,以及第一輸出端和第二 輸出端206、207。親合器6ι的第一主輸出端和第二主輸出端26、27分別被連接到第一輸入端 和第二輸入端204、205。負(fù)載8!被連接在第一輸出端和第二輸出端206、207之間。第一輸入 端204被連接到第一輸出端206，以及第二輸入端205被連接到第二輸出端207。因此，由耦合 器6:提供的任何輸出電流被傳遞到負(fù)載。
[0216] 電池204通過靜止開關(guān)209可操作地被連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器208 JC-DC轉(zhuǎn)換器208可 包括逆變器、變壓器和整流器。DC-DC轉(zhuǎn)換器208具有輸出端208a，其通過二極管210被連接 到應(yīng)急電源裝置7的第一輸出端206。二極管210被定向?yàn)樵试S電流從DC-DC轉(zhuǎn)換器208到第 一輸出端206的方向流動(dòng)。
[0217] DC-DC轉(zhuǎn)換器208可操作地被連接到開/關(guān)控制器211和電平控制器212。
[0218] 開/關(guān)控制器211被配置為向DC-DC轉(zhuǎn)換器208提供控制信號(hào)，該控制信號(hào)指示電力 電纜4中是否存在電力。開/關(guān)控制器211可以任何合適的方式確定電力電纜4中是否存在電 力。在該例中，為了做出判斷，開/關(guān)控制器211可操作地被連接到充電電路202。當(dāng)?shù)谝豢刂?信號(hào)指示電力電纜4中有電力時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器208被配置為不經(jīng)由其輸出端208a提供任何 電力。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)指示電力電纜4中沒有電力時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器208被配置為經(jīng)由其輸出 端208a提供電力。
[0219] 電平控制器212被配置為向DC-DC轉(zhuǎn)換器208提供控制信號(hào)，其被用于確定在應(yīng)急 操作期間由DC-DC轉(zhuǎn)換器208提供的電力的電平。電平控制器212被配置為在正常運(yùn)行期間 監(jiān)控由耦合器6!提供給負(fù)載的功率，并為DC-DC轉(zhuǎn)換器208提供指示該功率的最大電平的 控制信號(hào)。在應(yīng)急操作期間由DC-DC轉(zhuǎn)換器208提供的電力是這個(gè)最大電平的預(yù)定的百分 比，如10%。因此，應(yīng)急照明模塊5可與各種不同的耦合器6和/或負(fù)載8-起使用，并且在每 種情況下能自動(dòng)配置自己以提供合適電平的電力。這在即使耦合器6在正常運(yùn)行期間的部 分時(shí)間期間失效時(shí)也適用。
[0220] 在這個(gè)例子中，電平控制器212可操作地被連接到電流傳感器213(其被連接在第 二輸入端205和第二輸出端207之間）和電壓傳感器214(被連接在第一輸出端和第二輸出端 206、207之間）。在其他例子中，電力可以不同的方式被感測(cè)。
[0221] 應(yīng)急電源裝置7可包括裝置(未示出），以允許在應(yīng)急操作期間，用戶控制由DC-DC 轉(zhuǎn)換器208提供給負(fù)載8:的電力。這可通過用戶操作開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
[0222] 靜止開關(guān)209被配置為感測(cè)電池203的輸出電壓，以及如果電池203的輸出電壓減 小到預(yù)定的電壓(如1伏/單元）以下，則使電池與DC-DC轉(zhuǎn)換器208隔離。因此，在應(yīng)急操作的 延長的周期期間，對(duì)電池203造成的危害(例如由于電壓反轉(zhuǎn))可被避免。
[0223] 充電電路202、開/關(guān)控制器211、電平控制器212和/或靜止開關(guān)209的各個(gè)方面可 以利用一個(gè)或多個(gè)微控制器來實(shí)現(xiàn)。
[0224]應(yīng)急電源裝置7依賴于正常操作期間在電力電纜4中始終存在的電力。為使負(fù)載 8^82全面被關(guān)斷且沒有啟動(dòng)應(yīng)急操作，信號(hào)（以下稱為"軟關(guān)閉信號(hào)"）可經(jīng)由電力電纜4被 提供給親合器6ι、62。
[0225] 在這個(gè)例子中，軟關(guān)閉信號(hào)由電源2提供，雖然這不是必須的情況。電源2能以任何 合適的方式被引起來提供軟關(guān)閉信號(hào)。例如，電源2可包括用戶可操作開關(guān)或者和某控制系 統(tǒng)(控制軟關(guān)閉信號(hào)的供給)通信的接口。
[0226] 軟關(guān)閉信號(hào)優(yōu)選地通過調(diào)制高頻AC電力的方式被提供，例如利用1%占空比將頻 率從50千赫茲改變至55千赫茲。軟關(guān)閉信號(hào)優(yōu)選地在親合器6ι、62保持?jǐn)嚅_的整個(gè)時(shí)間段被 連續(xù)地提供。這提供了與耦合器6i、62通信的穩(wěn)健方式。然而，其他類型的信號(hào)和通信協(xié)議也 可被使用。
[0227] 耦合器6^62每個(gè)都被配置為從電力電纜4中接收軟閉合信號(hào)，并響應(yīng)于此，關(guān)閉它 們的輸出電流。為使它們能做到這些，耦合器6i、6 2優(yōu)選地每個(gè)都包括頻率調(diào)制檢測(cè)器和控 制電路。例如，耦合器6i、62可以每個(gè)對(duì)應(yīng)于第三耦合器6^，并可以被配置為將在控制端口 67處的電壓設(shè)置為高電平以響應(yīng)于接收到軟閉合信號(hào)。
[0228] 其他修改
[0229] 應(yīng)該理解的是，許多其他修改可被用于上述實(shí)施例。
[0230] 例如，負(fù)載8可包括不同的電氣元件，而非LED。
[0231] 系統(tǒng)1的一個(gè)或多個(gè)部分可如在W0 2010/106375 A2中所述的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)載的裝置，所述裝置包 括:整流器，所述整流器可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組，所述變壓器的初級(jí)繞組用于承 載高頻交流電流;第一電容器，所述第一電容器可操作地連接到所述次級(jí)繞組；以及，第二 電容器，所述第二電容器至少部分地經(jīng)由所述整流器可操作地連接到所述次級(jí)繞組，其中， 所述第一電容器和所述第二電容器一起提供涉及所述初級(jí)繞組的電抗，該電抗基本上補(bǔ)償 所述初級(jí)繞組的電抗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一電容器和所述第二電容器各自提供涉及 所述初級(jí)繞組的基本上相同的電抗。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中：所述次級(jí)繞組具有第一外部抽頭和第二外部 抽頭及中心抽頭;所述第一電容器具有可操作地連接到所述第一外部抽頭的第一端子以及 具有可操作地連接到所述第二外部抽頭的第二端子；以及所述第二電容器具有經(jīng)由所述整 流器可操作地連接到所述第一外部抽頭和所述第二外部抽頭的第一端子，并且具有可操作 地連接到所述中心抽頭的第二端子。4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的裝置，包括電感器，所述電感器被配置為使源于所述 整流器的電流平滑。5. -種用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)載的裝置，所述裝置包 括:整流器，所述整流器可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組，所述變壓器的初級(jí)繞組用于承 載高頻交流電流；以及開關(guān)，所述開關(guān)被配置為周期性地中斷源于所述整流器的電流，從而 減小提供給所述負(fù)載的所述直流電流的平均電平。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述開關(guān)被配置為通過閉合在所述整流器的第一 輸出端和第二輸出端之間的用于源于所述整流器的電流的通路來中斷源于所述整流器的 電流。7. -種用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二級(jí)管的負(fù)載的裝置，其中，所述 負(fù)載兩端的電壓是預(yù)定的，所述裝置包括同步整流器，所述同步整流器可操作地連接到變 壓器的次級(jí)繞組，所述變壓器的初級(jí)繞組用于承載高頻交流電流，其中，所述整流器包括由 所述變壓器的另外的次級(jí)繞組控制的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，對(duì)于所述負(fù)載兩端的預(yù)定的電 壓，提供給每一個(gè)所述晶體管的最大的柵極電壓高于閾值電壓并且低于最大安全柵極電 壓。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，來自所述整流器的電流被直接提供給所述負(fù)載， 和/或其中所述裝置被配置為可控制地偏置所述另外的次級(jí)繞組來切斷到所述負(fù)載的所述 直流電流。9. 一種用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)載的裝置，所述裝置包 括可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的整流器，所述變壓器的初級(jí)繞組用于承載高頻交流 電流，其中，來自所述整流器的電流被直接提供給所述負(fù)載，所述裝置還包括與所述負(fù)載的 至少一部分并聯(lián)的電容器，所述電容器具有在第一電容的25%以內(nèi)的電容，與所述電容器 兩端的電壓相關(guān)聯(lián)的所述第一電容在少于所述負(fù)載兩端的電壓的每個(gè)周期的1%期間在最 小電平的1%以內(nèi)，其中，所述最小電平對(duì)應(yīng)于如果到所述負(fù)載的所述直流電流在長的時(shí)間 段期間被切斷時(shí)所述電容器兩端的電壓。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述電容器具有在所述第一電容的5%以內(nèi)的電 容。11. 一種用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)載的裝置，所述裝置 包括可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的同步整流器，所述變壓器的初級(jí)繞組用于承載高 頻交流電流，其中，所述整流器包括由所述變壓器的另外的次級(jí)繞組控制的場(chǎng)效應(yīng)晶體管， 其中，所述裝置被配置為感測(cè)所述負(fù)載兩端的電壓，并且，響應(yīng)于確定所述負(fù)載兩端的電壓 高于預(yù)定電平，偏置所述另外的次級(jí)繞組來切斷到所述負(fù)載的所述直流電流。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中：所述負(fù)載兩端的電壓被用來提供用于偏置所述 另外的次級(jí)繞組的電壓;所述裝置包括電容器，所述電容器被配置使得用于偏置所述另外 的次級(jí)繞組的所述電壓保持高于到所述負(fù)載的所述直流電流在預(yù)定的時(shí)間段期間被切斷 處的電平;所述電路包括被配置為加速將用于偏置所述另外的次級(jí)繞組的電壓減小成低于 另外的預(yù)定的電平的速率的電路；以及，所述裝置包括齊納二極管，所述齊納二極管被配置 為當(dāng)所述負(fù)載兩端的電壓高于所述預(yù)定的電平時(shí)給所述電容器充電，其中，所述齊納二極 管在另外的預(yù)定的時(shí)間段期間是導(dǎo)通的，并且所述另外的時(shí)間段和所述時(shí)間段的比率使得 在所述齊納二極管中耗散的平均功率低于與其相關(guān)聯(lián)的最大水平。13. -種用于將直流電流提供給包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)載的裝置，所述裝置 包括同步整流器，所述同步整流器可操作地連接到變壓器的次級(jí)繞組的至少第一外部抽頭 和第二外部抽頭，所述變壓器的初級(jí)繞組用于承載高頻交流電流，其中，所述裝置被配置為 在所述整流器兩端的電壓的多個(gè)半個(gè)周期中的每一個(gè)的可控部分期間使所述同步整流器 提供在所述第一外部抽頭和第二外部抽頭之間的電流通路，從而相對(duì)于由所述整流器提供 的電流可控地延遲所述整流器兩端的電壓，并且，可控地減小提供給所述負(fù)載的所述直流 電流。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中：所述同步整流器包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所 述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)分別可操作地連接到所述第一外部抽頭和第二外部抽頭，并且 被配置為將整流的電流提供給所述同步整流器的輸出端；以及，所述同步整流器被配置為 通過使所述第一開關(guān)和第二開關(guān)同時(shí)導(dǎo)電來提供所述電流通路。15. -種裝置，包括:第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端和第二輸出端用于將 高頻交流電流提供給電纜，所述電纜形成用于所述高頻交流電流的完整的回路;逆變器，所 述逆變器被配置為提供初始的高頻交流電流；電路，所述電路被配置為調(diào)節(jié)所述初始的交 流電流，其中，所述電路包括具有第一端子和第二端子的電容器，所述第一端子和第二端子 分別可操作地連接到所述第一輸出端和第二輸出端；以及電感器，所述電感器被配置為抑 制由所述電容器響應(yīng)于由可操作地連接到所述電纜的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備產(chǎn)生的電壓諧波而 產(chǎn)生的電流諧波。16. -種裝置，包括:第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端和第二輸入端用于接 收第一高頻交流電流;第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端和第二輸出端用于提供 第二高頻交流電流，所述第一輸出端和第二輸出端分別經(jīng)由第一電流通路和第二電流通路 分別可操作地連接到所述第一輸入端和第二輸入端；以及第三電流通路，所述第三電流通 路被配置為周期性地連接所述第一電流通路和第二電流通路，從而中斷所述第二交流電流 并且減小其平均電平。17. -種裝置，包括:第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端和第二輸入端用于接 收第一高頻交流電流和電壓;第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端和第二輸出端用 于提供第二高頻交流電流和電壓，所述第一輸出端和第二輸出端分別經(jīng)由第一電流通路和 第二電流通路分別可操作地連接到所述第一輸入端和第二輸入端；以及第三電流通路，所 述第三電流通路被配置為在所述第一交流電壓的多個(gè)半個(gè)周期中的每一個(gè)的可控部分期 間連接所述第一電流通路和第二電流通路，從而相對(duì)于所述第二交流電流可控地延遲所述 第二交流電壓，并且，可控地減小與其相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)。18. -種系統(tǒng)，包括：電纜；電源，所述電源被配置為將高頻交流電流提供給所述電纜， 其中，所述電纜形成用于所述交流電流的完整的回路；以及一個(gè)或多個(gè)設(shè)備，其中，所述一 個(gè)或多個(gè)設(shè)備中的每一個(gè)包括根據(jù)權(quán)利要求1到14中的任一項(xiàng)所述的裝置，并可操作地被 連接到所述電纜，使得所述電纜的一部分形成所述初級(jí)繞組。19. 一種用于將電力經(jīng)由導(dǎo)體分配到一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)，每一個(gè)設(shè)備被配置為根 據(jù)由所述導(dǎo)體與所述電力同時(shí)承載的信號(hào)來將電力有選擇地運(yùn)送到負(fù)載。20. -種用于將電力經(jīng)由導(dǎo)體分配到一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)備被配置為將電 力運(yùn)送到一個(gè)或多個(gè)負(fù)載中的至少一個(gè)負(fù)載，其中，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)另外的設(shè)備， 每一個(gè)另外的設(shè)備被配置為，響應(yīng)于確定電力沒有經(jīng)由所述導(dǎo)體被分配，則將電力提供給 所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載中的至少一個(gè)負(fù)載。
【文檔編號(hào)】H02M7/06GK105900324SQ201480072560
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月7日
【發(fā)明人】菲利普·約翰·里默
【申請(qǐng)人】伊索特拉有限公司