專利名稱：具有柵極電流檢測電路的負(fù)載控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制從交流(AC)電源傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量的負(fù)載控制電路。 特別地，本發(fā)明涉及用于確定雙向半導(dǎo)體開關(guān)是否將負(fù)載電流傳導(dǎo)到電負(fù)載的柵極電流檢 測電路。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的壁掛式負(fù)載控制裝置安裝于標(biāo)準(zhǔn)電器接線盒，并且耦接于交流(AC)電源 (一般為50或60Hz交流電源線電壓)與電負(fù)載之間。例如調(diào)光器和電機(jī)調(diào)速控制器的標(biāo) 準(zhǔn)負(fù)載控制裝置使用例如三端雙向可控硅開關(guān)元件的雙向半導(dǎo)體開關(guān)或一個或多個場效 應(yīng)晶體管(FETs)以控制傳輸?shù)诫娯?fù)載的電流，從而控制發(fā)光負(fù)載的發(fā)光強(qiáng)度或電機(jī)轉(zhuǎn)速。 一般的電負(fù)載控制裝置具有耦接到交流電源的線路端(或熱端)和耦接到電負(fù)載的負(fù)載端 (例如調(diào)光熱端或熱交換端)，從而使得半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)在電源和電負(fù)載之間。使用相位控 制調(diào)光技術(shù)，調(diào)光器在每個線路半周期的一部分使半導(dǎo)體開關(guān)傳導(dǎo)以向發(fā)光負(fù)載供電，以 及在線路半周期的另一部分使半導(dǎo)體開關(guān)非傳導(dǎo)從而斷開負(fù)載的電。例如“智能”調(diào)光器的一些負(fù)載控制裝置包括用于為終端用戶提供先進(jìn)的控制功 能和反饋選項的微處理器或其它處理裝置。智能調(diào)光器的先進(jìn)功能可包括例如受保護(hù)或鎖 定的發(fā)光預(yù)設(shè)、調(diào)光和整個強(qiáng)度的雙抽頭。為了驅(qū)動微處理器，智能調(diào)光器包括電源供應(yīng) 器，當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)不傳導(dǎo)時，每半周期電源供應(yīng)器通過發(fā)光負(fù)載獲取小量電流。電源供應(yīng)器 一般使用該小量電流來為存貯電容器充電，并形成直流(DC)電壓以驅(qū)動微處理器。在共同 轉(zhuǎn)讓的、1993年9月28日授權(quán)的、名稱為“LIGHTING CONTROL DEVICE(照明控制裝置)”的 第5，248，919號美國專利中公開了智能調(diào)光器的一種實施例，其全部內(nèi)容通過引用并入本 文。為負(fù)載控制裝置的微處理器確定電負(fù)載的狀態(tài)(例如負(fù)載為接通或斷開)通常是 期望的。一般現(xiàn)有技術(shù)的負(fù)載控制裝置在負(fù)載端處檢測電氣特性(即，電壓)從而確定負(fù) 載的狀態(tài)。然而，在負(fù)載端產(chǎn)生的電壓依賴于電負(fù)載的特性。因此，產(chǎn)生于負(fù)載端處的電壓 可因負(fù)載類型的不同而不同。例如，具有不同瓦特數(shù)的白熾燈泡具有不同的電阻。而且，例 如電子低電壓(ELV)發(fā)光裝置和電子鎮(zhèn)流器的有些發(fā)光負(fù)載類型的特征是大電容，其影響 著在負(fù)載控制裝置的負(fù)載端產(chǎn)生的電壓。這樣，需要這樣一種負(fù)載控制裝置，其具有的檢測電路可操作以檢測負(fù)載端處的 電氣特性、但較少依賴于負(fù)載端處的電壓以及負(fù)載控制裝置控制的電負(fù)載的類型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供適于耦接到雙向半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端的柵極驅(qū)動電路，所述雙向 半導(dǎo)體開關(guān)可操作以響應(yīng)于通過控制輸入端傳導(dǎo)的柵極電流從非傳導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為傳導(dǎo)狀態(tài)。柵極驅(qū)動電路包括觸發(fā)電路和檢測電路。觸發(fā)電路適于與雙向半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入 端串聯(lián)地電連接，以傳導(dǎo)柵極電流。檢測電路具有適于與雙向半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端串 聯(lián)的輸入。檢測電路可操作以產(chǎn)生表示柵極電流大小的控制信號。另外，本發(fā)明提供用于控制從交流(AC)電源傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量的負(fù)載控制 電路。負(fù)載控制電路包括可控傳導(dǎo)裝置和控制器?？煽貍鲗?dǎo)裝置適于串聯(lián)在電源和電負(fù)載 之間?？煽貍鲗?dǎo)裝具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)?？煽貍鲗?dǎo)裝具有控制輸入端，并且可操作 以響應(yīng)于通過控制輸入端傳導(dǎo)的柵極電流進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)。控制器可操作以驅(qū)動可控傳導(dǎo)裝 置以在交流電源的交流線電壓的每半周期將其從非傳導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到傳導(dǎo)狀態(tài)?？刂破骺刹?作以響應(yīng)于通過可控傳導(dǎo)裝置的控制輸入端的柵極電流大小，確定可控傳導(dǎo)裝置是否正在 傳導(dǎo)電流到電負(fù)載。本發(fā)明還提供控制從電源傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量的方法。所述方法包括以下步 驟(1)將可控傳導(dǎo)裝置串聯(lián)于電源和電負(fù)載之間，所述可控傳導(dǎo)裝置具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非 傳導(dǎo)狀態(tài)；(2)傳導(dǎo)柵極電流通過控制輸入端，以使得可控傳導(dǎo)裝置進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)；(3)監(jiān) 測柵極電流；以及(4)響應(yīng)于監(jiān)測柵極電流的步驟，確定可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流 到負(fù)載。通過下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，本發(fā)明的其它功能和有意效果將變得更清 晰可見。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的包括智能三向調(diào)光器的三向照明控制系統(tǒng)的 簡化結(jié)構(gòu)圖；圖2A為圖1中智能調(diào)光器的用戶界面的透視圖；圖2B為概括圖1中照明控制系統(tǒng)的運(yùn)作的狀態(tài)圖；圖3為示出圖1中智能調(diào)光器的電流檢測電路的簡化示意圖；圖4A和4B為示出圖1中智能調(diào)光器的運(yùn)作波形的簡化圖；圖5為由圖1中智能調(diào)光器的控制器所執(zhí)行的按鈕處理的簡化流程圖；圖6為由圖1中智能調(diào)光器的控制器所執(zhí)行的零交叉處理的簡化流程圖；圖7A為由圖1中智能調(diào)光器的控制器所執(zhí)行的“ON”處理的簡化流程圖；圖7B為由圖1中智能調(diào)光器的控制器所執(zhí)行的“OFF”處理的簡化流程圖；圖8A為包括耦接到系統(tǒng)線路側(cè)的、根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的智能開關(guān)的三向 系統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)圖；圖8B為帶有耦接到系統(tǒng)負(fù)載側(cè)的智能開關(guān)的、圖8A中三向系統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)圖；圖9A和9B為示出圖8A中智能開關(guān)的操作波形的簡化圖；圖IOA和IOB為由圖8A中智能開關(guān)的控制器所執(zhí)行的零交叉處理的簡化流程圖；圖11為包括根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的智能調(diào)光器的照明控制系統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu) 圖；圖12為由圖11中智能調(diào)光器的控制器所執(zhí)行的按鈕處理的簡化流程圖；圖13為由圖11中智能調(diào)光器的控制器所執(zhí)行的零交叉處理的簡化流程圖；圖14為包括根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的多個負(fù)載控制裝置的照明控制系統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)圖；以及圖15為包括根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的雙重負(fù)載控制裝置的照明控制系統(tǒng)的簡 化結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀時，能夠更好地理解前面的發(fā)明內(nèi)容與以下優(yōu)選實施方式的具 體說明。為了說明本發(fā)明，在附圖中示出了目前優(yōu)選的實施方式，其中在附圖的幾個視圖中 相似的數(shù)字代表相似的部分。然而應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的具體方法和手段。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施方式包括智能三向調(diào)光器102的三向照明控制系統(tǒng) 100的簡化結(jié)構(gòu)圖。調(diào)光器102和標(biāo)準(zhǔn)三向開關(guān)104被串聯(lián)在交流電源106和發(fā)光負(fù)載108 之間。三向開關(guān)104由于具有三個端子而得名，并更通常被稱為單刀雙擲(SPDT)開關(guān)，不 過在本文中稱作“三向開關(guān)”。應(yīng)該注意，在有些國家將上述三向開關(guān)稱為“雙向開關(guān)”。調(diào)光器102包括熱端子H和兩個調(diào)光熱端子DHl、DH2，熱端子H聯(lián)接到交流電源 106以接收交流線電壓，兩個調(diào)光熱端子DH1、DH2被聯(lián)接到三向開關(guān)104的兩個固定的觸頭 上。三向開關(guān)104的可移動接觸器聯(lián)接到發(fā)光負(fù)載108上。作為一種選擇，調(diào)光器102可 聯(lián)接在系統(tǒng)100的負(fù)載側(cè)，而三向開關(guān)104在線路側(cè)?？砂惭b調(diào)光器102以替換現(xiàn)存的三 向開關(guān)，而無需更換其它現(xiàn)存的三向開關(guān)104，且無需改變被替換的三向開關(guān)的布線。調(diào)光 器102的端子H、DH1、DH2可為螺紋端子、絕緣線或“飛線(flying leads) ”、插入端子或?qū)?調(diào)光器聯(lián)接到交流電源106和發(fā)光負(fù)載108的其它適當(dāng)?shù)难b置。智能雙線調(diào)光器102包括兩個可控傳導(dǎo)裝置，例如兩個雙向半導(dǎo)體開關(guān)110、 114。半導(dǎo)體開關(guān)110、114可包括半導(dǎo)體閘流管，例如三端雙向可控硅元件或可控硅整流器 (SCRs)。此外，每個半導(dǎo)體開關(guān)110、114都可包括其它類型的半導(dǎo)體開關(guān)電路，例如全波整 流橋中的場效應(yīng)晶體管(FET)、反串聯(lián)連接中的兩個場效應(yīng)晶體管、或一個或多個絕緣柵雙 極晶體管(IGBTs)。如圖1所示，每個半導(dǎo)體開關(guān)110、114都被實施為三端雙向可控硅元 件。第一三端雙向可控硅元件110的兩個主負(fù)載端串聯(lián)在熱端H與第一調(diào)光熱端DHl之 間。第一三端雙向可控硅元件110的柵極(或控制輸入端)耦接到第一柵極驅(qū)動電路112。 第二三端雙向可控硅元件114的兩個主負(fù)載端串聯(lián)在熱端H與第二調(diào)光熱端DH2之間，并 且其柵極耦接到第二柵極驅(qū)動電路116。第一和第二柵極驅(qū)動電路112、116分別串聯(lián)在對 應(yīng)的三端雙向可控硅元件110、114的柵極和一個主負(fù)載端之間。響應(yīng)于柵極電流傳導(dǎo)通過 對應(yīng)的三端雙向可控硅元件的柵極，第一和第二三端雙向可控硅元件510、514呈現(xiàn)傳導(dǎo)狀 態(tài)。調(diào)光器102還包括耦接到柵極驅(qū)動電路112、116的控制器118，以控制三端雙向可 控硅元件110、114在每半周期的導(dǎo)電時間?？刂破?18優(yōu)選地實施為微控制器，但可為任 何適當(dāng)?shù)奶幚硌b置，例如可編程邏輯裝置(PLD)、微處理器或應(yīng)用專用集成電路(ASIC)?？?制器118驅(qū)動三端雙向可控硅元件110、114以使得三端雙向可控硅元件在交流電源106的 交流線電壓的每半周期的一部分導(dǎo)通。如本文中所限定，“驅(qū)動”是指把控制信號運(yùn)用到半導(dǎo)體閘流管(例如三端雙向可 控硅元件或可控硅整流器)的柵極以使柵極電流能夠在半導(dǎo)體間流管的柵極中傳導(dǎo)，從而 使得半導(dǎo)體閘流管導(dǎo)通。當(dāng)半導(dǎo)體閘流管導(dǎo)通時，柵極電流流過半導(dǎo)體閘流管的柵極并且半導(dǎo)體閘流管可操作以傳導(dǎo)負(fù)載電流。負(fù)載電流被定義為比半導(dǎo)體閘流管的閉鎖電流更大 的電流。如果通過半導(dǎo)體閘流管的主負(fù)載端的電流超過半導(dǎo)體閘流管的閉鎖電流(當(dāng)半導(dǎo) 體閘流管被驅(qū)動時)，那么半導(dǎo)體閘流管則傳導(dǎo)負(fù)載電流并且被定義為在“傳導(dǎo)”。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，使用標(biāo)準(zhǔn)的前向相位控制技術(shù)，控制器118 可操作以控制發(fā)光負(fù)載108的強(qiáng)度。在前向相位控制調(diào)光中，控制器118使得三端雙向可 控硅元件110、114中之一在每個交流線電壓半周期內(nèi)的某點(diǎn)可傳導(dǎo)。受控的三端雙向可控 硅元件110、114 一直可傳導(dǎo)直到通過三端雙向可控硅元件的負(fù)載電流下降到大約0安培， 這一般在接近半周期的末尾時發(fā)生。前向相位控制調(diào)光經(jīng)常用來控制提供至電阻負(fù)載或電 感負(fù)載的能量，上述負(fù)載例如可包括磁性低壓變壓器或白熾燈。調(diào)光器102還包括供電電源120，其生成直流電壓Vcc以驅(qū)動控制器118。供電電 源120通過第一二極管122從熱端H耦接到第一調(diào)光熱端DHl，通過第二二極管124從熱端 H耦接到第二調(diào)光熱端DH2。這使得當(dāng)三向開關(guān)104在位置A時，供電電源120將電流牽 引通過第一調(diào)光熱端DHl ；當(dāng)三向開關(guān)104在位置B時，供電電源120將電流牽引通過第二 調(diào)光熱端DH2。當(dāng)三端雙向可控硅元件110、114都不導(dǎo)通并且在調(diào)光器102上具有電壓電 位時，供電電源120能夠充電。調(diào)光器102還包括零交叉檢測器126，其分別通過二極管122、124在熱端H與調(diào)光 熱端DH1、DH2之間耦接。零交叉被定義為在每半周期之初交流電源電壓從正極向負(fù)極或從 負(fù)極向正極轉(zhuǎn)換時的時間。零交叉檢測器126為控制器118提供識別交流電源電壓的零交 叉的控制信號。通過從交流電源電壓的每個零交叉開始計時，控制器118確定每半周期在 何時接通三端雙向可控硅元件110、114。用戶界面128耦接到控制器118，并且使用戶可將發(fā)光負(fù)載108的強(qiáng)度控制到期望 的照明度(或狀態(tài))。用戶界面128提供多個用于接收用戶輸入的促動器。例如，如圖2A 中所示，用戶界面128可包括例如抽頭開關(guān)的切換按鈕200和例如滑動控件的強(qiáng)度促動器 210。響應(yīng)于切換按鈕200的促動，通過如下文所詳述的改變兩個三端雙向可控硅元件110、 114中的哪一個在傳導(dǎo)，控制器118使調(diào)光器102切換發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)(即由開啟到 斷開和由斷開到開啟)。作為一種選擇，用戶界面128可包括分開的開啟按鈕和斷開按鈕， 分別使發(fā)光負(fù)載108接通或/和斷開。強(qiáng)度促動器210的移動使調(diào)光器102控制發(fā)光負(fù)載 108的強(qiáng)度。此外，用戶界面128可包括用于為用戶提供發(fā)光負(fù)載108或調(diào)光器102的狀態(tài)反 饋信息的視頻顯示器。該視頻顯示器可包括例如多個發(fā)光二極管(LEDs)，這多個發(fā)光二極 管可通過控制器118選擇性地發(fā)光。視頻顯示器在先前引用的第5，248，919號美國專利中 已有詳述。調(diào)光器100還包括用于通過通信鏈路發(fā)送和接收數(shù)字消息的通信電路130。響應(yīng)于通過通信電路130接收到的數(shù)字消息，控制器118可切換發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)或控制發(fā) 光負(fù)載的強(qiáng)度。而且，控制器118可通過通信電路130發(fā)送包含反饋信息(例如發(fā)光負(fù)載 108或調(diào)光器102的狀態(tài))的數(shù)字消息。通信鏈路可包括例如有線串行通信鏈路、電力線載 波(PLC)通信鏈路、或例如紅外(IR)或射頻(PF)通信鏈路的無線通信鏈路。射頻照明控 制系統(tǒng)的實施例在共同轉(zhuǎn)讓的、于1999年5月18日授權(quán)的、名為“METHOD AND APPARATUS F0RC0NTR0LLING AND DETERMINING THE STATUS OFELECTRICAL DEVICES FROM REMOTELOCATIONS(用于遠(yuǎn)程控制和確定電子設(shè)備狀態(tài)的方法與裝置)”的第5，905，442號美國專利中有說明，其全部公開內(nèi)容通過引用而并入本文?？刂破?18在互補(bǔ)的基礎(chǔ)上驅(qū)動三端雙向可控硅元件110、114，從而使得兩個三 端雙向可控硅元件中只有一個在同一時間內(nèi)可操作以將負(fù)載電流傳導(dǎo)到發(fā)光負(fù)載108。以 這種方式，通過響應(yīng)于切換開關(guān)200的促動使負(fù)載電流傳導(dǎo)通過第一調(diào)光熱端DHl或者第 二調(diào)光熱端DH2，調(diào)光器102的操作類似于標(biāo)準(zhǔn)的單刀雙擲開關(guān)。當(dāng)三向開關(guān)104在位置A并且發(fā)光負(fù)載108的期望狀態(tài)為接通狀態(tài)時，控制器118 在每半周期的一部分將第一三端雙向可控硅元件110開啟，同時使第二三端雙向可控硅元 件114保持非傳導(dǎo)狀態(tài)。如果三向開關(guān)104從位置A切換到B，由于第二三端雙向可控硅 元件114不傳導(dǎo)，電流則不傳導(dǎo)到發(fā)光負(fù)載108。因此，發(fā)光負(fù)載沒有被照亮。作為一種選 擇，如果三向開關(guān)104在位置A，發(fā)光負(fù)載108則為接通狀態(tài)，并且用戶界面128的切換開 關(guān)200被促動，那么控制器118使第一三端雙向可控硅元件110停止傳導(dǎo)并且使第二三端 雙向可控硅元件114開始傳導(dǎo)。因為控制器118驅(qū)動第二三端雙向可控硅元件114同時三 向開關(guān)104在位置A，所以發(fā)光負(fù)載108被斷開。如果用戶界面128的切換按鈕200被再次 促動，控制器118則停止驅(qū)動第二三端雙向可控硅元件114并且促動第一三端雙向可控硅 元件110開始傳導(dǎo)，從而使發(fā)光負(fù)載108再次發(fā)光。類似地，當(dāng)三向開關(guān)104在位置B并且發(fā)光負(fù)載108的期望狀態(tài)為接通時，控制器 118在每個半周期的一部分開啟第二三端雙向可控硅元件114，同時使第一三端雙向可控 硅元件110保持非傳導(dǎo)狀態(tài)。如果三向開關(guān)104被切換到位置A，到發(fā)光負(fù)載108的電流路 徑則被中斷并且發(fā)光負(fù)載被斷開。同樣，如果三向開關(guān)104在位置B，發(fā)光負(fù)載108則為接 通狀態(tài)，并且用戶界面128的切換開關(guān)200被促動，控制器118使第二三端雙向可控硅元件 114停止傳導(dǎo)并且使第一三端雙向可控硅元件110開始傳導(dǎo)。因為第一三端雙向可控硅元 件110在傳導(dǎo)并且三向開關(guān)104在位置B，所以發(fā)光負(fù)載108被斷開。供電電源120優(yōu)選地具有足夠大的存儲電容器，以在三向開關(guān)104從位置A轉(zhuǎn)換 到B和從位置B轉(zhuǎn)換到A期間為控制器118供電。例如，當(dāng)三向開關(guān)104被切換時，電流由 于活動觸頭轉(zhuǎn)換而暫時不傳導(dǎo)通過調(diào)光熱端DH1、DH2中的任何一個，供電電源120僅憑借 內(nèi)部存儲電容器為控制器118提供電力。三向開關(guān)104轉(zhuǎn)換時供電電源120需要提供的電 量依賴于活動觸頭從一個固定接觸頭向另一個固定接觸頭移動所需要的轉(zhuǎn)換時間。然而，三向開關(guān)104在兩個位置之間轉(zhuǎn)換期間，并不能總是保證供電電源120將能 夠為控制器118和其它低電壓電路提供電力。由于在掛墻式負(fù)載控制裝置中的空間限制， 在供電電源120中不可能簡單地包括特別大的存儲電容器以在轉(zhuǎn)換期間提供電力。而且， 由于轉(zhuǎn)換時間依賴于用戶施加于三向開關(guān)104的促動器上的力量，因此每次轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時 間可能大不相同。所有的三向開關(guān)104都包括“死區(qū)(deadtraVel)”，g卩，當(dāng)三向開關(guān)的活 動觸頭大約處于位置A和B之間的中間位置并且沒有接觸固定觸點(diǎn)中的任何一個時。有時 三向開關(guān)104可能持續(xù)位于死區(qū)，從而使得電流在不確定的時期內(nèi)不會傳導(dǎo)通過供電電源 120。因此，調(diào)光器102包括能夠使調(diào)光器102返回到適當(dāng)狀態(tài)的存儲器132，即，如果當(dāng) 三向開關(guān)104轉(zhuǎn)換時調(diào)光器102的電力暫時喪失，存儲器132能夠使調(diào)光器102控制兩個 三端雙向可控硅元件110、114中合適的一個。存儲器132耦接到控制器118。每當(dāng)用戶界面128的切換按鈕200被促動時，控制器118就在存儲器132中存入三端雙向可控硅元件 110、114中的哪一個當(dāng)前正被控制的信息。以這種方式，如果調(diào)光器102暫時喪失電力并且 直流電壓Vcc降到低于能夠使控制器118正常運(yùn)行的水平以下，控制器將從存儲器132讀 出三端雙向可控硅元件110、114中的哪一個將控制為“加電(power up) ”，S卩，當(dāng)直流電壓 Vcc回升到高于確?？刂破鞯恼＿\(yùn)行的水平。圖2B示出了概述圖1中照明控制系統(tǒng)100的運(yùn)作的狀態(tài)圖250。在示出的兩個狀態(tài)252、254中，由于三向開關(guān)504在適當(dāng)?shù)奈恢靡酝瓿赏ㄟ^傳導(dǎo)的三端雙向可控硅元件的 電路，因此發(fā)光負(fù)載108將處于開啟狀態(tài)。例如，在狀態(tài)210，當(dāng)三向開關(guān)104在位置A時， 第一三端雙向可控硅元件110能夠傳導(dǎo)電流從而控制發(fā)光負(fù)載108。狀態(tài)圖250還包括兩 個狀態(tài)256、258，其中由于三向開關(guān)104的位置不能將電流傳導(dǎo)通過能夠傳導(dǎo)的三端雙向 可控硅元件，因此發(fā)光負(fù)載108將斷開。兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換可通過以下三種行為之一來 促成三向開關(guān)104從位置A到B的切換(圖1中通過B指定)、三向開關(guān)104從位置B到 A的切換(通過A指定)、以及用戶界面128的切換按鈕200的促動(通過T指定)。參照前面的圖1，調(diào)光器102還包括用于為檢修發(fā)光負(fù)載而在交流電源106和發(fā)光 負(fù)載108之間提供實際氣隙中斷的隔離開關(guān)134，以及用于提供電磁干擾(EMI)過濾的電感
ο第一柵極驅(qū)動電路112包括響應(yīng)于控制器118的觸發(fā)電路140，和為控制器提供低 電平柵極電流(GC)控制信號的電流檢測電路142。第一三端雙向可控硅元件110的柵極通 過電阻器146耦接到觸發(fā)電路140，并通過電阻器148耦接到第二主負(fù)載端。電阻器146、 148優(yōu)選地都具有220 Ω電阻。通過控制觸發(fā)電路140將柵極電流傳導(dǎo)通過第一三端雙向 可控硅元件110的柵極從而使第一三端雙向可控硅元件在交流電源106的交流線電壓的每 半周期內(nèi)的預(yù)設(shè)時間可傳導(dǎo)，控制器118可操作以驅(qū)動第一三端雙向可控硅元件110。柵 極電流(GC)控制信號通過電流檢測電路142而產(chǎn)生，并且包括表示柵極電流的強(qiáng)度的直流 電壓。響應(yīng)于柵極電流(GC)控制信號，控制器118可操作以確定柵極電流是否傳導(dǎo)通過第 一三端雙向可控硅元件110的柵極。第二柵極驅(qū)動電路116具有與第一柵極驅(qū)動電路112相似的結(jié)構(gòu)，包括觸發(fā)電路 150和電流檢測電路152。第二三端雙向可控硅元件114的柵極通過電阻器156 (如220 Ω ) 耦接到觸發(fā)電路150，通過電阻器158(如220Ω)耦接到第二主負(fù)載端。響應(yīng)于由電流檢測 電路152提供的柵極電流控制信號，控制器118可操作以確定柵極電流是否流過第二三端 雙向可控硅元件114的柵極。電阻器160連接在調(diào)光熱端DH1、DH2之間以使得柵極電流不 管連接的三向開關(guān)104的位置如何都流過柵極驅(qū)動電路112、116。圖3為詳細(xì)示出電流檢測電路142、152的簡化示意圖。第一柵極驅(qū)動電路112 的觸發(fā)電路140包括光電可控硅(opto-triac)，其具有耦接在控制器118與電路公共端 (circuit common)之間的輸入端(如光電二極管)和與第一三端雙向可控硅元件110的柵 極串聯(lián)的輸出端(如光電可控硅)。電流檢測電路142包括光耦，其具有與第一三端雙向可 控硅元件110的柵極和光電可控硅的光可控硅(photo-triac)串聯(lián)的輸入端(如兩個光二 極管)。光耦還包括耦接在控制器118和電路公共端之間的輸出端(如光電晶體管)。當(dāng) 柵極電流不流過光耦的光二極管中的任何一個時，光電晶體管不傳導(dǎo)并且為控制器118提 供的輸出端通過電阻器144被拉高至基本為直流電壓Vcc。然而，當(dāng)柵極電流流過時，光電晶體管將到控制器118的輸出拉高基本至電路公共端(即，近似零伏)。第二柵極驅(qū)動電路116具有與第一柵極驅(qū)動電路112相似的結(jié)構(gòu)。當(dāng)柵極電流具有大約ImA或更大的強(qiáng)度 時，第一和第二柵極驅(qū)動電路112、116能夠使得電流檢測電路142、152向控制器118發(fā)出 柵極電流在傳導(dǎo)(即拉低柵極電流控制信號)的信號。圖4A為示出當(dāng)智能調(diào)光器102耦接到系統(tǒng)100的線路側(cè)、控制器118驅(qū)動第一三 端雙向可控硅元件110、并且三向開關(guān)104在位置A、從而使得發(fā)光負(fù)載108發(fā)光時，智能調(diào) 光器102的運(yùn)作波形的簡化圖。第一三端雙向可控硅元件110的柵極電流流過交流電源 106、第一三端雙向可控硅元件110、觸發(fā)電路140、電流檢測電路142、三向開關(guān)104以及發(fā) 光負(fù)載108。依賴于發(fā)光負(fù)載108的期望照明度，控制器118使得三端雙向可控硅元件110 在每半周期的發(fā)動時間tFIKE為傳導(dǎo)的。在第一三端雙向可控硅元件110被啟動之后，柵極 電流流進(jìn)第一三端雙向可控硅元件的柵極一段時間，直至通過第一三端雙向可控硅元件的 主端的負(fù)載電流超過閉鎖電流額定值并且變?yōu)閭鲗?dǎo)。當(dāng)柵極電流如圖4A中所示流動時，由 電流檢測電路142產(chǎn)生的柵極電流控制信號被拉低到電路公共端。圖4B為示出當(dāng)智能調(diào)光器耦接到系統(tǒng)100的線路側(cè)、控制器118驅(qū)動第一三端雙 向可控硅元件110、但三向開關(guān)104在位置B、從而使得發(fā)光負(fù)載108斷開時，智能調(diào)光器 102的運(yùn)作波形的簡化圖。由于三向開關(guān)104在位置B，因此第一三端雙向可控硅元件110 的柵極電流流過交流電源106、第一三端雙向可控硅元件110、觸發(fā)電路140、電流檢測電路 142、電阻器160、三向開關(guān)104以及發(fā)光負(fù)載108。電阻器160優(yōu)選地具有IlOk Ω的電阻， 從而防止柵極電流的強(qiáng)度超過三端雙向可控硅元件110的額定閉鎖電流。由于第一三端雙 向可控硅元件110不會變?yōu)閭鲗?dǎo)，因此柵極電流繼續(xù)流動并且在每半周期的基本整個長度 上都具有大于零的強(qiáng)度。因此，在控制器118試圖驅(qū)動第一三端雙向可控硅元件110之后， 柵極電流控制信號在半周期的剩余部分被拉弱到電路公共端，用信號表明第一三端雙向可 控硅元件不傳導(dǎo)負(fù)載電流。將電阻器160的電阻旋轉(zhuǎn)為使得柵極電流大于大約1mA，并且當(dāng) 柵極電流流過時電流檢測電路142、152將柵極電流控制信號拉低。作為對柵極驅(qū)動電路112、116各自的電流檢測電路142、152的響應(yīng)，控制器118 可操作以確定發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)。在使三端雙向可控硅元件110、112中的一個傳導(dǎo)之后， 控制器118對由可控三端雙向可控硅元件的電流檢測電路142、152提供的柵極電流控制信 號進(jìn)行檢查。優(yōu)選地，如圖4A和4B所示，控制器118在通過適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電路140、150開始 驅(qū)動三端雙向可控硅元件之后的時間tSAM^對柵極電流控制信號進(jìn)行采樣。如果柵極電流 未在抽樣時間tSAMaE流過(即，柵極電流的強(qiáng)度基本為0伏并且柵極電流控制信號為高)， 控制器118則確定三端雙向可控硅元件傳導(dǎo)負(fù)載電流并且發(fā)光負(fù)載108處于開啟狀態(tài)。如 果柵極電流在抽樣時間tSAmE流過(即，柵極電流的強(qiáng)度基本大于0伏并且柵極電流控制信 號為低)，控制器118則確定受控的三端雙向可控硅元件不傳導(dǎo)負(fù)載電流并且發(fā)光負(fù)載108 斷開。圖5為由控制器118周期性地(例如每10毫秒一次)執(zhí)行的按鈕處理500的簡化 流程圖，所述按鈕處理用于確定是否用戶界面128的切換按鈕200是否正被按壓?？刂破?118使用變量BUT_C0UNT來記錄切換按鈕已經(jīng)被按壓多長時間。具體來說，變量BUT_C0UNT 記錄當(dāng)切換按鈕200被按壓時按鈕處理500被執(zhí)行的連續(xù)次數(shù)。參照圖5，控制器118首先在步驟110中檢查由用戶界面128提供的輸入以確定用戶界面的切換按鈕200是否被按壓。如果在步驟512中切換按鈕200沒有被按壓，在步驟 514中控制器118則清除變量BUT_COUNT。然而，如果在步驟512中切換按鈕200被按壓， 在步驟516中，控制器118則為變量BUT_COUNT加一。如果在步驟518中變量BUT_COUNT 不等于最大值(例如2)，按鈕處理1800則簡單地退出。如果在步驟518中變量BUT_C0UNT等于2 (即，切換按鈕200已經(jīng)被持續(xù)按壓按 鈕處理500的兩個連續(xù)執(zhí)行周期)，那么在步驟520中，則確定控制器118當(dāng)前是否正控制 第一三端雙向可控硅元件110。如果是，在步驟522中的每半周期，控制器118開始控制第 二三端雙向可控硅元件114(如下文所詳述)。如果在步驟520中控制器118沒有控制第 一三端雙向可控硅元件110，那么，在步驟524中的每半周期，控制器開始控制第二三端雙 向可控硅元件114。最后，在步驟526中將變量BUT COUNT清除并且按鈕處理500退出。圖6為由控制器118響應(yīng)于接收來自零交叉檢測器126的零交叉指示周期性地執(zhí) 行(即，交流電源106的交流線電壓的每半周期執(zhí)行一次)的零交叉處理600的簡化流程 圖。在步驟610中的每半周期零交叉之后，控制器118首先使第一和第二三端雙向可控硅 元件110、114中之一在零交叉之后適當(dāng)?shù)陌l(fā)動時間tFIKE導(dǎo)通。具體來說，如果控制器118 在步驟612控制第一三端雙向可控硅元件110，那么在步驟614中，控制器則通過第一柵極 驅(qū)動電路112在發(fā)動時間tFIKE時驅(qū)動第一三端雙向可控硅元件。如果控制器118在步驟 612控制第二三端雙向可控硅元件114，那么在步驟616中，控制器則通過第二柵極驅(qū)動電 路116在發(fā)動時間tFIKE驅(qū)動第二三端雙向可控硅元件。在步驟618中，控制器118繼續(xù)驅(qū) 動適當(dāng)?shù)娜穗p向可控硅元件110、114 一段時間(例如200 μ s)。在步驟618的一段時間結(jié)束之后，控制器118檢查來自電流檢測電路142、152的 柵極電流控制信號之一以確定發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)。如果在步驟620中控制器118控制第 一三端雙向可控硅元件110，在步驟622中控制器則對第一柵極驅(qū)動電路112的電流檢測 電路142的柵極控制信號進(jìn)行采樣。否則，在步驟624中控制器118對第二柵極驅(qū)動電路 116的電流檢測電路152的柵極控制信號進(jìn)行采樣。如果在步驟626中適當(dāng)?shù)臇艠O電流控 制信號的抽樣表明在抽樣時間tSAmE沒有柵極電流流過，那么控制器118執(zhí)行ON(接通)程 序700，其將在下文中參照附圖7A進(jìn)一步詳述。ON程序700提供一定程度的數(shù)字濾波以確 保由控制器118所確定的發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)不會太經(jīng)常改變。在控制器118確定發(fā)光負(fù) 載108接通之前，零交叉處理600必須在預(yù)設(shè)數(shù)量的連續(xù)半周期期間(例如大約12個連續(xù) 半周期)執(zhí)行ON程序700。如果在步驟626中有柵極電流流過，控制器118則執(zhí)行OFF程序750，其將在下文 中參照附圖7B進(jìn)一步詳述。類似于ON程序700，OFF程序750保證由控制器118所確定的 發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)不太經(jīng)常改變，這通過確?？刂破?18在確定發(fā)光負(fù)載108斷開之前 檢測出在預(yù)設(shè)數(shù)量的連續(xù)半周期(例如大約12個連續(xù)半周期)內(nèi)都有柵極電流流過可控 三端雙向可控硅元件的柵極而實現(xiàn)。最后，在步驟628中控制器118停止驅(qū)動適當(dāng)?shù)娜?雙向可控硅元件110、114并且退出程序600。 圖7A和7B分別為ON程序700和OFF程序750的簡化流程圖，這兩個程序都從零 交叉處理600中調(diào)用?？刂破?18使用兩個變量0N_C0UNT和0FF_C0UNT分別記錄零交叉 處理600已執(zhí)行ON程序700和0FF(斷開)程序750多少個連續(xù)半周期。優(yōu)選地，在控制 器118的啟動過程期間，將變量0N_C0UNT和0FF_C0UNT初始化為0。
在ON程序700期間，在步驟710中將變量0FF_C0UNT清零(即設(shè)為0)并且在步驟 712中將變量0N_C0UNT力卩1。如果在步驟714中變量0N_C0UNT小于11，ON程序200則簡 單地退出。如果在步驟714中變量0N_C0UNT大于11 ( S卩，大于或等于12)，在步驟716中控 制器118則確定發(fā)光負(fù)載108處于接通狀態(tài)并且退出ON程序700。相比之下，在OFF程序 750期間，在步驟760中將變量0N_C0UNT清零(即，設(shè)為0)并且在步驟762中將變量0FF_ COUNT加1。當(dāng)在步驟764中變量0FF_C0UNT大于11時，在步驟766中控制器1618確定發(fā) 光負(fù)載108為斷開。當(dāng)使用零交叉處理600確定了發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)之后，控制器118能夠控制用 戶界面128的視頻顯示器提供發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)的反饋信息并且通過通信電路134報告 發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)。圖8A為根據(jù)本發(fā)明第二實施方式包括智能開關(guān)802的三向系統(tǒng)800的簡化結(jié)構(gòu) 圖。智能開關(guān)802包括耦接到交流電源104的中性連接的中性線端N。和第一實施方式的 智能調(diào)光器102—樣，三端雙向可控硅元件110、114通過控制器818以互補(bǔ)的方式被控制。 第一零交叉檢測器826耦接在第一開關(guān)式熱端SHl和中性線端N之間，并且第二零交叉檢 測器827耦接在第二開關(guān)式熱端SH2和中性線端N之間。控制器818從第一和第二零交叉 檢測器826、827接收表示交流電源106的交流線電壓的零交叉的信息。智能開關(guān)802包括耦接在熱端H和中性端N之間的供電電源820，從而使得不會為 了給供電電源充電而有電流通過發(fā)光負(fù)載108。供電電源820產(chǎn)生用于驅(qū)動控制器818的 直流電壓。直流電壓Vcc參照的是電路公共端，即中性線端N。與圖1中智能調(diào)光器102—樣，控制器818可操作為控制柵極驅(qū)動電路112、116 的觸發(fā)電路140、150分別啟動三端雙向可控硅元件110、114?？刂破?18還可操作以確定 柵極電流是否響應(yīng)于柵極電路112、116各自的電流檢測電路142、152而流過。智能開關(guān) 802還包括線電壓檢測(LVD)電路860，其耦接在熱端H和中性線端N之間。線電壓檢測電 路860為控制器818提供低電平有效LVD控制信號?？刂破?18可操作以確定熱端H處是 否存在交流線電壓以作為對線電壓檢測電路860的響應(yīng)。線電壓檢測電路860允許控制器 818確定當(dāng)調(diào)光器802耦接到系統(tǒng)800的負(fù)載側(cè)(如圖8B所示)時發(fā)光負(fù)載108是否處于 接通狀態(tài)。因此，響應(yīng)于電流檢測電路142、152和線電壓檢測電路860，控制器818可操作 以確定三向開關(guān)104和發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)。圖9A為示出當(dāng)智能開關(guān)802耦接到系統(tǒng)800的線路側(cè)(如圖8A所示)、控制器 818驅(qū)動第一三端雙向可控硅元件110、并且三向開關(guān)104在位置A、從而使得發(fā)光負(fù)載108 接通時，智能開關(guān)802的運(yùn)作波形的簡化圖。由于在熱端H中具有交流線電壓信號，因此線 電壓檢測電路860使線電壓檢測(LVD)控制信號變低至交流線電壓峰值附近，用信號向控 制器118表明存在交流線電壓?？刂破?18不能根據(jù)線電壓檢測控制信號確定發(fā)光負(fù)載 108的狀態(tài)，但是必須檢查柵極電流控制信號中之一。第一三端雙向可控硅元件110的柵極電流經(jīng)過交流電源106、第一三端雙向可控硅元件110、觸發(fā)電路140、電流檢測電路142以及第一零交叉檢測器826通向中性線端N。 在交流線電壓的每次零交叉之后，控制器118立即驅(qū)動觸發(fā)電路140啟動第一三端雙向可 控硅元件110。因此，柵極電流流進(jìn)第一三端雙向可控硅元件的柵極一段時間，直至通過三 端雙向可控硅元件的主端子的負(fù)載電流超過閉鎖電流額定值并且三端雙向可控硅元件變?yōu)閭鲗?dǎo)的。然后，三端雙向可控硅元件110上的電壓降到基本為低的電壓(如大約為IV)并且柵極電流停止流動。因此，當(dāng)三端雙向可控硅元件成功啟動時，柵極電流以脈沖電流的 形態(tài)而存在。當(dāng)具有柵極電流時，通過電流檢測電路142產(chǎn)生的柵極控制信號為低(即基 本為0伏)；當(dāng)不具有柵極電流(如圖9A所示)時，柵極控制信號為高(即基本為直流電 壓 Vcc)。圖9B為示出當(dāng)智能開關(guān)耦接到系統(tǒng)800的線路側(cè)、控制器818驅(qū)動第一三端雙向 可控硅元件110、但是三向開關(guān)104在位置B、從而使得發(fā)光負(fù)載108斷開時，智能開關(guān)802 的運(yùn)作波形的簡化圖。在這種情況下，由于通過三端雙向可控硅元件的主端子的電流不會 超過額定的閉鎖電流，因此第一三端雙向可控硅元件110沒有變?yōu)閭鲗?dǎo)的。零交叉檢測器 826的電阻抗(例如大約為IlOkQ)將柵極電流的強(qiáng)度調(diào)到低于第一三端雙向可控硅元件 110的額度閉鎖電流。由于第一三端雙向可控硅元件110沒有變?yōu)閭鲗?dǎo)的，因此柵極電流繼 續(xù)流動并且在基本每半周期的長度內(nèi)具有基本大于0安培(即零交叉檢測器826的電阻抗 確定大約為ImA或更大)的強(qiáng)度。因此，柵極電流信號在基本每半周期的長度內(nèi)被拉低到 電路公共端(即大約為0伏)，用信號表示第一三端雙向可控硅元件112未傳導(dǎo)負(fù)載電流。當(dāng)智能開關(guān)802耦接到系統(tǒng)800的線路側(cè)時(如圖9A所示)，控制器818可操作 以響應(yīng)于電流檢測電路142、152確定發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)。具體來說，控制器818在交流 線電壓的峰值附近的采樣窗期間監(jiān)測與當(dāng)前正在被驅(qū)動的三端雙向可控硅元件的柵極串 聯(lián)的電流檢測電路142、152的輸出數(shù)據(jù)。如果沒有柵極電流(即柵極電流具有基本為0安 培的強(qiáng)度)，控制器818則確定該三端雙向可控硅元件為傳導(dǎo)的并且發(fā)光負(fù)載108是接通 的。如果具有柵極電流(即柵極電流具有基本大于0安培的強(qiáng)度)，控制器818則確定該三 端雙向可控硅元件未傳導(dǎo)電流到負(fù)載并且發(fā)光負(fù)載108是斷開的。優(yōu)選地，采樣窗為以時間Tpeak為中心、時間長度為Twinmw(例如大約為1. 5毫秒)的 一段時間，Tpeak對應(yīng)于如圖9A和9B所示的交流線電壓的峰值。采樣窗以交流線電壓的峰 值為中心以確?？刂破?18不會在零交叉附近對柵極電流控制信號進(jìn)行采樣。在零交叉附 近，第一和第二柵極驅(qū)動電路112、114的觸發(fā)電路140、150的光電可控硅可能不具有充足 的電流流過光可控硅以保持傳導(dǎo)。這可導(dǎo)致電流檢測電路142、152的光耦使柵極電流控制 信號為高(即與三端雙向可控硅元件110、114已經(jīng)變?yōu)閭鲗?dǎo)并且柵極電流已經(jīng)停止傳導(dǎo)時 一樣的狀況)。當(dāng)智能開關(guān)802耦接到系統(tǒng)800的負(fù)載側(cè)(如圖8B所示)時，控制器818不能僅 根據(jù)電流檢測電路142、152確定發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)?？刂破?18還必須使用線電壓檢測 電路860來確定發(fā)光負(fù)載108的狀態(tài)。如果控制器118不驅(qū)動與三向開關(guān)104的目前位置 串聯(lián)的三端雙向可控硅元件110、114，線電壓檢測電路860上則不存在交流線電壓。線電壓 檢測電路860為控制器818提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?，使發(fā)光負(fù)載108斷開。如果交流線電壓 存在于線電壓檢測電路860上并且柵極電流流過控制器818所驅(qū)動的三端雙向可控硅元件 的柵極，控制器則確定發(fā)光負(fù)載108是接通的。圖IOA和IOB為由控制器818響應(yīng)于從零交叉檢測器826、827中任何一個接收到 零交叉指示，周期性地(即交流電源106的交流線電壓的每半周期一次)執(zhí)行的零交叉處 理1000的簡化流程圖?？刂破?18還周期性地(例如大約每10毫秒一次)執(zhí)行圖5的按 鈕處理500以確定控制三端雙向可控硅元件110、114中的哪一個。參照附圖10A，當(dāng)控制器818每半周期在步驟1010中接收到零交叉指示時，首先，控制器818基本在零交叉之后立即使第一和第二三端雙向可控硅元件110、114中之一傳導(dǎo)(即，一旦交流線電壓的強(qiáng)度足 夠高以使三端雙向可控硅元件110、114可被啟動)。具體來說，如果在步驟1012中控制器 818在控制第一三端雙向可控硅元件110，那么在步驟1014中控制器通過第一柵極驅(qū)動電 路112驅(qū)動第一三端雙向可控硅元件。作為一種選擇，如果在步驟1012中控制器818在控 制第二三端雙向可控硅元件114，那么在步驟1016中控制器則通過第二柵極驅(qū)動電路116 驅(qū)動第二三端雙向可控硅元件。如果在步驟1018中控制器818確定目前的半周期為負(fù)的 半周期，那么在步驟1032中控制器則等待該半周期的結(jié)束，然后在步驟1034中停止驅(qū)動適 當(dāng)?shù)娜穗p向可控硅元件1510、1514。如果在步驟1018中確定目前的半周期為正的半周期，那么在步驟1012中控制器 818則確定交流線電壓是否已經(jīng)進(jìn)入采樣窗，即如圖9A和9B中所示交流線電壓的峰值附 近1. 5毫秒的一段時間內(nèi)。在步驟1020中控制器818等候直到交流線電壓處于采樣窗內(nèi)， 此時，控制器開始周期性地對線電壓檢測控制信號和柵極電流控制信號進(jìn)行采樣以分別確 定在熱端H是否存在交流線電壓以及柵極電流是否流過第一和第二三端雙向可控硅元件 110、114中之一的柵極。優(yōu)選地，控制器818大約每隔250 μ s對控制信號進(jìn)行采樣，從而使 得控制器在采樣窗期間獲得每個控制信號的大約6個采樣?？刂破?18使用兩個變量LVD_ COUNT和GC_C0UNT來分別記錄在采樣窗期間對線電壓檢測控制信號的六個抽樣中的多少 個為高和柵極電流控制信號的六個抽樣中的多少個為低。優(yōu)選地，在控制器818的啟動過 程期間，變量LVD_C0UNT和GC_C0UNT被置初值為0。參照附圖10B，在步驟1022中控制器818檢查來自線電壓檢測電路860的線電壓 檢測控制信號以確定在熱端H是否有交流線電壓。如果在步驟1024中沒有檢測到交流線 電壓，那么在步驟1026中控制器818則將變量LVD_C0UNT加一。如果在步驟1028中變量 LVD_C0UNT等于最大值，例如2，(即，在采樣窗期間LVD控制信號的六個抽樣中的兩個為 高)，控制器818則執(zhí)行圖7B的OOF程序750，并且，如果在十二個連續(xù)半周期內(nèi)沒有檢測 到交流線電壓，那么最終確定發(fā)光負(fù)載108斷開。執(zhí)行OFF程序750之后，在步驟1030中 控制器818將變量LVD_C0UNT和GC_C0UNT清零。在步驟1032中半周期的末尾，控制器818 在步驟1034停止驅(qū)動適當(dāng)?shù)娜穗p向可控硅元件110、114并且退出程序1000。如果在步驟1024中沒有檢測到交流線電壓或者如果在步驟1028中LVD_C0UNT不 等于2，控制器818則確定柵極電流是否流過第一和第二三端雙向可控硅元件110、114中 之一的柵極。具體來說，如果在步驟1036中控制器818當(dāng)前正驅(qū)動第一三端雙向可控硅元 件110，在步驟1038中控制器則監(jiān)控第一柵極驅(qū)動電路112的第一電流檢測電路142的輸 出以確定柵極電流是否正流過第一三端雙向可控硅元件110的柵極。如果在步驟1036中 控制器818當(dāng)前正驅(qū)動第二三端雙向可控硅元件114，在步驟1040中控制器則監(jiān)控第二柵 極驅(qū)動電路116的第二電流檢測電路152的輸出以確定柵極電流是否正流過第二三端雙向 可控硅元件114的柵極。如果在步驟1042中柵極電流在采樣窗期間沒有流過第一三端雙 向可控硅元件110的柵極或第二三端雙向可控硅元件114的柵極，那么在步驟1044控制器 818則將變量GC_C0UNT加一。如果在步驟1046中變量GC_C0UNT等于最大值(例如2)，控 制器818則執(zhí)行圖7A的ON程序700，并且，如果在12個連續(xù)半周期內(nèi)沒有柵極電流流過， 則最終確定發(fā)光負(fù)載108接通。然后，在步驟1030中控制器818將變量LVD_C0UNT和GC_COUNT清零，并且在步驟1034中半周期的末尾停止驅(qū)動適當(dāng)?shù)娜穗p向可控硅元件110、 114，然后退出程序1000。如果在步驟1042在采樣窗期間有柵極電流流過三端雙向可控硅元件110、114的 任一柵極，或者如果在步驟1046中變量GC_C0UNT不等于2，那么在步驟1048中控制器818 則確定交流線電壓是否已經(jīng)到達(dá)采樣窗的末尾。如果不是，控制器818則在步驟1050等候， 然后對線電壓檢測控制信號和柵極電流控制信號再次采樣，以使控制信號大約每隔250 μ s 被采樣。如果在步驟1050中交流線電壓已經(jīng)到達(dá)采樣窗的末尾，控制器818則執(zhí)行OFF程 序750并且在步驟1030中將變量LVD_C0UNT和GC_C0UNT清零，然后在步驟1034停止驅(qū)動 適當(dāng)?shù)娜穗p向可控硅元件110、144。最后，退出程序1000。圖11為根據(jù)本發(fā)明第三實施方式包括智能調(diào)光器1102的照明控制系統(tǒng)1100的 簡化結(jié)構(gòu)圖。智能調(diào)光器102僅包括一個三端雙向可控硅元件110，其簡單地耦接在交流 電源106和發(fā)光負(fù)載108之間。響應(yīng)于對通過用戶界面128和通信電路134接收的輸入數(shù) 據(jù)，控制器1118可操作以控制三端雙向可控硅元件110以接通和斷開發(fā)光負(fù)載108并且控 制發(fā)光負(fù)載的強(qiáng)度。響應(yīng)于柵極驅(qū)動電路112的柵極電流檢測電路142，控制器1118可操 作以確定中發(fā)光負(fù)載108是否存在(即，安裝在系統(tǒng)1100中)或是否有故障(S卩，斷電)。 電阻器1160耦接在調(diào)光熱端DH和中性連接N之間以使柵極電流在沒有發(fā)光負(fù)載108或發(fā) 光負(fù)載有故障的情況下流過。圖12為由控制器1118周期性地(例如每10毫秒一次)執(zhí)行的按鈕 處理1200的 簡化流程圖，該處理用以確定用戶界面128的切換按鈕200是否正被按壓。按鈕處理1200 非常類似于圖5的按鈕處理500。然而，在步驟518中變量BUT_C0UNT等于2之后，在步驟 1220中控制器1118確定發(fā)光負(fù)載108當(dāng)前是否正被控制為接通。如果是，則在步驟1222 中由控制器1118每半周期停止驅(qū)動三端雙向可控硅元件110以斷開發(fā)光負(fù)載108。如果在 步驟1220中發(fā)光負(fù)載108當(dāng)前為斷開的，在步驟1224中控制器1118則在每半周期適當(dāng)?shù)?時間開始驅(qū)動三端雙向可控硅元件114以接通發(fā)光負(fù)載108。圖13為由控制器1118響應(yīng)于接收來自零交叉檢測器826的零交叉指示周期性地 執(zhí)行的零交叉處理1300的簡化流程圖，所述周期性地執(zhí)行即交流電源106的交流線電壓的 每半周期執(zhí)行一次。在步驟1310中接收零交叉的指示之后，在步驟1312中控制器1118確 定三端雙向可控硅元件110是否應(yīng)該被控制從而使得發(fā)光負(fù)載108接通。如果在步驟1312 中發(fā)光負(fù)載108為斷開的，程序1300則簡單地退出。否則，在步驟1314中由控制器1118 在適當(dāng)?shù)膯訒r間tFIKE驅(qū)動三端雙向可控硅元件110。在步驟1314驅(qū)動三端雙向可控硅元件110之后，控制器1118在步驟1316等待 200 μ S0在步驟1316中的采用時間tSAmE之后，在步驟1318中控制器1118檢查由柵極電 流檢測電路142提供的柵極電流控制信號以確定是否柵極電流正在流過。如果在步驟1320 中柵極電流沒有流過，控制器1118則執(zhí)行ON程序700，并且如果在12個連續(xù)半周期沒有柵 極電流流過，那么最終確定發(fā)光負(fù)載108為接通的(即，發(fā)光負(fù)載運(yùn)作正常)。如果在步驟 1320中柵極電流正流過，那么控制器1118執(zhí)行OFF程序750，并且，如果柵極電流在12個連 續(xù)半周期流過，則最終確定發(fā)光負(fù)載108斷開。如果在步驟1322中發(fā)光負(fù)載108為斷開的 (即，三端雙向可控硅元件在應(yīng)該傳導(dǎo)時不傳導(dǎo))，那么控制器1118確定沒有發(fā)光負(fù)載108 或發(fā)光負(fù)載有故障。因此，在步驟1324中控制器1118在用戶界面128的視頻顯示器上顯示錯誤提示。作為一種選擇，在步驟1324中控制器1118可通過通信電路132傳送表示錯誤提示的數(shù)字消息。最后，在步驟1326中控制器停止驅(qū)動三端雙向可控硅元件110。圖14為根據(jù)本發(fā)明第四實施方式包括多個負(fù)載控制裝置1402的照明控制系統(tǒng) 1400的簡化結(jié)構(gòu)圖。多個負(fù)載控制裝置1402可操作以獨(dú)立地控制傳送到如圖14所示的兩 個發(fā)光負(fù)載108、109的電量。多個負(fù)載控制裝置1402包括兩個三端雙向可控硅元件1410、 1414，這兩個三端雙向可控硅元件分別串聯(lián)在熱端H和兩個調(diào)光熱端DH1、DH2之間。如果 簡單提供與三端雙向可控硅元件1410、1414并聯(lián)的另外的三端雙向可控硅元件，多個負(fù)載 控制裝置1402則可控制另外的發(fā)光負(fù)載的強(qiáng)度。多個負(fù)載控制裝置1402可包括例如創(chuàng)藝 目艮(GRAFIKEye )控制元件，其由本申請的受讓人制造并且在1999年9月7日授權(quán)的、 名稱為"WALL MOUNTABLE CONTROL SYSTEM WITHVIRTUALLY UNLIMITED ZONE CAPACITY(具 有幾乎無限區(qū)域容量的掛墻式控制系統(tǒng))”、第5，949，200號美國專利中有更詳盡的說明， 該專利文件的全部公開內(nèi)容通過引用而并入本文?？刂破?418可操作以控制柵極驅(qū)動電路1412、1416的觸發(fā)電路1440、1450以使 三端雙向可控硅元件1410、1414每半周期傳導(dǎo)。響應(yīng)于柵極驅(qū)動電路1412、1416的柵極電 流檢測電路1442、1452，控制器1418可操作以確定發(fā)光負(fù)載108、109中每一個是否不存在 或有故障。兩個電阻器1460、1470分別耦接在調(diào)光熱端DH1、DH2和中性連接N之間，以使 如果發(fā)光負(fù)載108、109的任何一個不存在或有故障，就會有柵極電流流過。如果發(fā)光負(fù)載 108、109的任何一個不存在或有故障，控制器1418則可提供用戶界面128的視頻顯示器的 錯誤提示。響應(yīng)于確定發(fā)光負(fù)載108、109中任何一個不存在或有故障，控制器1418可以啟 用或禁止多個負(fù)載控制裝置1402的功能，或可決定照亮或不照亮視頻顯示器的部分。圖15為根據(jù)本發(fā)明第五實施方式包括雙負(fù)載控制裝置1502的照明控制系統(tǒng)1500 的簡化結(jié)構(gòu)圖。雙負(fù)載控制裝置1502可操作以獨(dú)立控制傳送到兩個照明負(fù)載108、109的 功率量。雙負(fù)載控制裝置1502不包括中性端。響應(yīng)于對柵極驅(qū)動電路1412、1416的柵極 電流檢測電路1442、1452，控制器1518可操作以使得三端雙向可控硅元件1410、1414在每 半周期傳導(dǎo)并且確定照明負(fù)載108、109中之一是否不存在或有故障。電阻器1560耦接在 調(diào)光熱端DH1、DH2之間，以使得如果照明負(fù)載108、109中之一不存在或有故障，則有柵極電 流流過。在 2006 年 11 月 12 日提交的、名稱為“WALL-MOUNTABLE SMARTDUAL LOAD CONTROL DEVICE (掛墻式智能雙重負(fù)載控制裝置)，，的、申請?zhí)枮?1/598，460的美國專利申請中，對 雙負(fù)載控制有更詳盡的說明，其全部公開內(nèi)容通過引用而并入本文。盡管使用了單詞〃 device"(裝置)和〃 unit"(元件)被用來描述本發(fā)明的 照明控制系統(tǒng)的組件，應(yīng)該注意本文中描述的每個"device"(裝置)和"unit"(元 件)無須全部包含在單一的機(jī)箱或結(jié)構(gòu)中。例如，圖1的調(diào)光器102可包括壁掛式機(jī)箱中 的多個按鈕和包含在分離位置中的控制器。并且，一個"device"(裝置)可包含在另外 的"device"裝置中。例如，半導(dǎo)體開關(guān)(即，可控傳導(dǎo)裝置)為本發(fā)明的調(diào)光器的一部 分。本申請與共同轉(zhuǎn)讓的、未決的、代理人案號為P/10-979CIP(05-12150_P2CP3)、與 本申請同一天遞交的、名稱為 “LOAD C0NTR0LDEVICE FOR USE WITH LIGHTING CIRCUITS HAVINGTHREE-WAY SWITCHES(用于使用具有三向開關(guān)的照明電路的負(fù)載控制裝置)”的美國 專利申請相關(guān)，其全部公開內(nèi)容通過引用而并入本文。
盡管本發(fā)明已經(jīng)對其具體實施方式
進(jìn)行了說明，但許多其它的變更、修改以及其它用法對本領(lǐng)域技術(shù)人員都將變得清晰可見。因此，優(yōu)選地，本發(fā)明不受本文中具體公開的 內(nèi)容所限制，而僅受附加的權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
一種負(fù)載控制電路，控制從產(chǎn)生交流線電壓的交流電源傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量，所述負(fù)載控制電路包括可控傳導(dǎo)裝置，適于電串聯(lián)于所述電源和所述電負(fù)載之間，所述可控傳導(dǎo)裝置具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)，所述可控傳導(dǎo)裝置具有控制輸入端，并且操作為響應(yīng)于傳導(dǎo)通過所述控制輸入端的柵極電流進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)；以及控制器，操作為在所述交流線電壓的每半周期驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置以使所述可控傳導(dǎo)裝置由非傳導(dǎo)狀態(tài)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，所述控制器能夠操作為響應(yīng)于通過所述可控傳導(dǎo)裝置的所述控制輸入端的所述柵極電流的強(qiáng)度確定所述可控傳導(dǎo)裝置是否正在向所述負(fù)載傳導(dǎo)電流。
2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制電路，還包括檢測電路，具有可操作地耦接于所述可控傳導(dǎo)裝置的所述控制輸入端的輸入端、和可 操作地耦接到所述控制器的輸出端，所述檢測電路可操作為向所述控制器提供表示所述柵 極電流的強(qiáng)度的控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制電路，還包括 適于耦接于所述交流電源的熱側(cè)的線路端； 適于耦接于所述電負(fù)載的負(fù)載端；以及適于耦接于所述交流電源的中性側(cè)的中性端； 其中，柵極電流通過所述中性端傳導(dǎo)。
4.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制電路，其中，所述控制器可操作以確定如果所述柵極 電流具有基本為O安培的強(qiáng)度，所述可控傳導(dǎo)裝置則正在向所述負(fù)載傳導(dǎo)負(fù)載電流。
5.如權(quán)利要求4所述的負(fù)載控制電路，其中，所述控制器可操作以確定如果所述柵極 電流具有基本大于O安培的強(qiáng)度，所述可控傳導(dǎo)裝置則未向所述負(fù)載傳導(dǎo)負(fù)載電流。
6.如權(quán)利要求5所述的負(fù)載控制電路，其中，所述控制器可操作以確定如果所述柵極 電流大于大約1毫安，所述可控傳導(dǎo)裝置則未向所述負(fù)載傳導(dǎo)負(fù)載電流。
7.如權(quán)利要求3所述的負(fù)載控制電路，還包括 適于耦接于第二電負(fù)載的第二負(fù)載端；以及適于電串聯(lián)在所述電源和所述第二電負(fù)載之間的第二可控傳導(dǎo)裝置，所述第二可控傳 導(dǎo)裝置具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)，所述第二可控傳導(dǎo)裝置具有控制輸入端并且可操作以 響應(yīng)于第二柵極電流傳導(dǎo)通過該控制輸入端而進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)；其中，所述控制器可操作以在所述交流線電壓的每半周期驅(qū)動所述第二可控傳導(dǎo)裝置 以使所述第二可控傳導(dǎo)裝置由非傳導(dǎo)狀態(tài)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，所述控制器可操作以響應(yīng)于通過 所述第二可控傳導(dǎo)裝置的控制輸入端的所述第二柵極電流的強(qiáng)度確定所述第二可控傳導(dǎo) 裝置是否正在傳導(dǎo)電流到負(fù)載。
8.如權(quán)利要求7所述的負(fù)載控制電路，其中，所述控制器可操作以獨(dú)立地控制傳輸?shù)?所述電負(fù)載的功率量。
9.如權(quán)利要求7所述的負(fù)載控制電路，還包括耦接在所述第一負(fù)載端和所述中性端之間的第一電阻器； 耦接在所述第二負(fù)載端和所述中性端之間的第二電阻器；其中，所述第一和第二電阻器具有的電阻的大小能夠防止所述第一和第二柵極電流超過所述可控傳導(dǎo)裝置的額定閉鎖電流。
10.如權(quán)利要求7所述的負(fù)載控制電路，還包括耦接在所述第一和第二負(fù)載端之間的電阻器，所述電阻器具有的電阻大小能夠防止所 述第一和第二柵極電流超過所述可控傳導(dǎo)裝置的額定閉鎖電流。
11.如權(quán)利要求3所述的負(fù)載控制電路，還包括耦接在所述負(fù)載端和所述中性端之間的電阻器，所述電阻器具有的電阻大小能夠防止 所述柵極電流超過所述可控傳導(dǎo)裝置的額定閉鎖電流。
12.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制電路，其中，所述檢測電路包括電流檢測電路。
13.如權(quán)利要求12所述的負(fù)載控制電路，還包括與所述可控傳導(dǎo)裝置的控制輸入端和所述檢測電路的輸入端電串聯(lián)的觸發(fā)電路，所述 觸發(fā)電路響應(yīng)于所述控制器的控制。
14.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制電路，其中，當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置 時，所述控制器可操作以確定如果在交流線電壓的峰值附近時所述柵極電流未流過，所述 可控傳導(dǎo)裝置則正在將負(fù)載電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
15.如權(quán)利要求14所述的負(fù)載控制電路，其中，當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置 時，所述控制器可操作以確定如果在交流線電壓的峰值附近時所述第一柵極電流流過，所 述可控傳導(dǎo)裝置則未將負(fù)載電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
16.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制電路，其中，所述控制器可操作以在交流線電壓的每 半周期的預(yù)定時間驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置，并且在所述可控傳導(dǎo)裝置由所述控制器驅(qū)動后 經(jīng)過了預(yù)設(shè)的時間量之后對來自所述檢測電路的所述控制信號進(jìn)行監(jiān)控。
17.如權(quán)利要求2所述的負(fù)載控制電路，其中，所述控制器可操作以基本在所述交流線 電壓的半周期的開始時驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置，并且在該半周期內(nèi)對應(yīng)于所述交流線電壓 的峰值電壓的時間附近對來自所述檢測電路的所述控制信號進(jìn)行監(jiān)控。
18.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制電路，其中，所述可控傳導(dǎo)裝置包括雙向半導(dǎo)體開關(guān)。
19.如權(quán)利要求18所述的負(fù)載控制電路，其中，所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)包括三端雙向可 控硅元件。
20.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制電路，還包括適于傳送數(shù)字消息的通信電路，其中，響應(yīng)于對所述可控傳導(dǎo)裝置當(dāng)前未傳導(dǎo)電流到所述負(fù)載的確定，所述控制器可 操作以通過所述通信電路傳送所述數(shù)字消息。
21.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載控制電路，還包括用于為所述負(fù)載控制裝置的用戶提供反饋的視頻顯示器；其中，響應(yīng)于對所述可控傳導(dǎo)裝置當(dāng)前未傳導(dǎo)電流到所述負(fù)載的確定，所述控制器可 操作以使所述視頻顯示器提供所述反饋。
22.一種適于耦接到雙向半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端的柵極驅(qū)動電路，所述雙向半導(dǎo)體 開關(guān)可操作為響應(yīng)于通過所述控制輸入端傳導(dǎo)的柵極電流從非傳導(dǎo)狀態(tài)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，所 述柵極驅(qū)動電路包括觸發(fā)電路，其適于與所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)的所述控制輸入端電串聯(lián)地耦接以傳導(dǎo)所述柵極電流；檢測電路，其具有適于與所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)的所述控制輸入端串聯(lián)的輸入端，并且 可操作以產(chǎn)生表示所述柵極電流的強(qiáng)度的控制信號。
23.如權(quán)利要求22所述的柵極驅(qū)動電路，其中，所述控制信號包括以第一強(qiáng)度和第二 強(qiáng)度提供的直流電壓，所述第一強(qiáng)度在所述柵極電流具有基本為O安培的強(qiáng)度時提供，所 述第二強(qiáng)度在所述柵極電流具有基本大于O安培的強(qiáng)度時提供。
24.如權(quán)利要求23所述的柵極驅(qū)動電路，其中，當(dāng)所述柵極電流具有大于大約1毫安的 強(qiáng)度時，所述控制信號被提供為所述第二強(qiáng)度。
25.如權(quán)利要求22所述的柵極驅(qū)動電路，其中，所述檢測電路包括電流檢測電路。
26.如權(quán)利要求25所述的柵極驅(qū)動電路，其中，所述電流檢測電路包括光耦。
27.如權(quán)利要求22所述的柵極驅(qū)動電路，其中，所述觸發(fā)電路包括光電可控硅。
28.—種控制從電源傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量的方法，所述方法包括以下步驟將可控傳導(dǎo)裝置電串聯(lián)地耦接于所述電源和所述電負(fù)載之間，所述可控傳導(dǎo)裝置具有 傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)；將柵極電流傳導(dǎo)通過所述控制輸入端，以使所述可控傳導(dǎo)裝置進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)； 監(jiān)控所述柵極電流；以及響應(yīng)于監(jiān)控所述柵極電流的步驟，確定所述可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流到所述負(fù)載。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述確定步驟還包括如果所述柵極電流具有基本為O安培的強(qiáng)度，則確定所述可控傳導(dǎo)裝置正在將負(fù)載電 流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括如果所述柵極電流具有大于基本0安培的強(qiáng)度，則確定所述可控傳導(dǎo)裝置當(dāng)前未將所 述負(fù)載電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，確定所述可控傳導(dǎo)裝置未傳導(dǎo)的步驟還包括 如果所述柵極電流具有大于大約1毫安的強(qiáng)度，則確定所述可控傳導(dǎo)裝置當(dāng)前未將所述負(fù)載電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
32.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括以下步驟在交流線電壓的每半周期的預(yù)設(shè)時間驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置； 其中，所述確定步驟包括，在驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置的步驟之后經(jīng)過了預(yù)設(shè)時間之后， 確定所述可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流。
33.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括以下步驟在交流線電壓的半周期的基本開始時驅(qū)動所述可控傳導(dǎo)裝置； 其中，所述確定步驟包括在該半周期內(nèi)對應(yīng)于交流線電壓的峰值電壓的時間附近確 定所述可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流。
34.一種適于耦接到電路的負(fù)載控制裝置，所述電路包括交流電源、負(fù)載和單刀雙擲三 向開關(guān)，所述交流電源產(chǎn)生為所述負(fù)載供電的交流線電壓，所述負(fù)載控制裝置包括第一、第二和第三電負(fù)載端子；具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)的第一可控傳導(dǎo)裝置，所述第一可控傳導(dǎo)裝置電耦接在所述第一負(fù)載端子和所述第二負(fù)載端子之間，從而使得當(dāng)所述第一可控傳導(dǎo)裝置在傳導(dǎo)狀態(tài) 并且所述負(fù)載控制裝置耦接到所述電路時，負(fù)載電流可操作以在所述第一負(fù)載端子和所述 第二負(fù)載端子之間流動，所述第一可控傳導(dǎo)裝置具有第一控制輸入端，并且可操作以響應(yīng) 于傳導(dǎo)通過所述第一控制輸入端的第一柵極電流進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)；具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)的第二可控傳導(dǎo)裝置，所述第二可控傳導(dǎo)裝置電耦接在所 述第一負(fù)載端子和所述第三負(fù)載端子之間，從而使得當(dāng)所述第二可控傳導(dǎo)裝置在傳導(dǎo)狀態(tài) 并且所述負(fù)載控制裝置耦接到所述電路時，負(fù)載電流可操作以在所述第一負(fù)載端子和所述 第三負(fù)載端子之間流動，所述第二可控傳導(dǎo)裝置具有第二控制輸入端，并且可操作以響應(yīng) 于傳導(dǎo)通過所述第二控制輸入端的第二柵極電流進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)；控制器，可操作以控制所述第一和第二可控傳導(dǎo)裝置從而控制所述負(fù)載在接通狀態(tài)和 斷開狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，所述控制器可操作以在交流線電壓的每半周期驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo) 裝置從非傳導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，所述控制器可操作以響應(yīng)于通過所述第一可控傳導(dǎo)裝 置的所述第一控制輸入端的所述第一柵極電流的強(qiáng)度確定所述第一可控傳導(dǎo)裝置是否正 在將電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
35.如權(quán)利要求34所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器還可操作以驅(qū)動所述第二 可控傳導(dǎo)裝置，從而使得所述第二可控傳導(dǎo)裝置可操作以從非傳導(dǎo)狀態(tài)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)，所 述控制器可操作以響應(yīng)于通過所述第二可控傳導(dǎo)裝置的所述第二控制輸入端的所述第二 柵極電流的強(qiáng)度確定所述第二可控傳導(dǎo)裝置是否正在將電流傳導(dǎo)到所述負(fù)載。
36.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，還包括第一檢測電路，其具有可操作地耦接到所述第一可控傳導(dǎo)裝置的所述控制輸入端的輸 入端、和可操作地耦接到所述控制器的輸出端，所述第一檢測電路可操作以將表示所述第 一柵極電流的強(qiáng)度的第一控制信號提供至所述控制器；以及第二監(jiān)測電路，其具有可操作地耦接到所述第二可控傳導(dǎo)裝置的所述控制輸入端的輸 入端、和可操作地耦接到所述控制器的輸出端，所述第二檢測電路可操作以將表示所述第 二柵極電流的強(qiáng)度的第二控制信號提供至所述控制器。
37.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，其中，如果所述第一和第二柵極電流中之一 具有基本為O安培的強(qiáng)度，所述控制器則可操作以確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)。
38.如權(quán)利要求37所述的負(fù)載控制裝置，其中，如果所述第一和第二柵極電流中之一 具有基本大于O安培的強(qiáng)度，所述控制器則可操作以確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
39.如權(quán)利要求38所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作為當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置時，如果所述第一柵極電流的大小基本大于 O安培，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)；以及當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第二可控傳導(dǎo)裝置時，如果所述第二柵極電流的大小基本大于 O安培，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
40.如權(quán)利要求39所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置時，如果所述第一柵極電流的大小基本大于 1毫安，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)；以及當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第二可控傳導(dǎo)裝置時，如果所述第二柵極電流的大小基本大于 1毫安，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
41.如權(quán)利要求37所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置時，如果所述第一柵極電流的大小基本為O 安培，則確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)；以及當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第二可控傳導(dǎo)裝置時，如果所述第二柵極電流的大小基本為O 安培，則確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)。
42.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，還包括線電壓檢測電路，其操作地耦接于所述第一端子，以檢測交流線電壓在所述第一端子 處的存在。
43.如權(quán)利要求42所述的負(fù)載控制裝置，其中，如果在所述第一端子處存在所述交流 線電壓，所述控制器則可操作以確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
44.如權(quán)利要求43所述的負(fù)載控制裝置，其中，如果所述第一和第二柵極電流的大小 基本為O安培，所述控制器則可操作以確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)。
45.如權(quán)利要求42所述的負(fù)載控制裝置，還包括 中性端，其中，所述線電壓檢測電路耦接于所述第一端子和所述中性端之間。
46.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述第一和第二檢測電路包括第一和 第二電流檢測電路。
47.如權(quán)利要求46所述的負(fù)載控制裝置，還包括第一觸發(fā)電路，其與所述第一可控傳導(dǎo)裝置的所述第一控制輸入端及所述第一檢測電 路的輸入端電串聯(lián)地耦接；以及第二觸發(fā)電路，其與所述第二可控傳導(dǎo)裝置的所述第二控制輸入端及所述第二檢測電 路的輸入端電串聯(lián)地耦接；其中，所述第一和第二觸發(fā)電路響應(yīng)于所述控制器。
48.如權(quán)利要求47所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述第一和第二觸發(fā)電路包括光電可控硅。
49.如權(quán)利要求46所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述第一和第二電流檢測電路包括光華禹。
50.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置時，如果在所述交流線電壓的峰值附近時沒 有所述第一柵極電流流過，則確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)；以及當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置時，如果在所述交流線電壓的峰值附近時沒 有所述第二柵極電流流過，則確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)。
51.如權(quán)利要求50所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置時，如果在所述交流線電壓的峰值附近時具 有所述第一柵極電流，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)；以及當(dāng)所述控制器驅(qū)動所述第二可控傳導(dǎo)裝置時，如果在所述交流線電壓的峰值附近時具 有所述第二柵極電流，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
52.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以在每個半周期的 預(yù)定時間驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置，以及在所述第一可控傳導(dǎo)裝置被所述控制器驅(qū)動后經(jīng)過了預(yù)定時間之后對來自所述第一檢測電路的所述第一控制信號進(jìn)行監(jiān)控。
53.如權(quán)利要求36所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以基本在半周期的 開端時驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置，以及在該半周期期間對應(yīng)于所述交流線電壓的峰值電 壓的時間附近對來自所述第一檢測電路的所述第一控制信號進(jìn)行監(jiān)控。
54.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，還包括中性端，其中，柵極電流流過所述中性端。
55.如權(quán)利要求54所述的負(fù)載控制裝置，還包括第一零交叉檢測器，耦接于所述第二端子和所述中性端之間；以及第二零交叉檢測器，耦接于所述第三端子和所述中性端之間，其中，所述第一柵極電流通過所述第一零交叉檢測器流到所述中性端，以及所述第二 柵極電流通過所述第二零交叉檢測器流到所述中性端。
56.如權(quán)利要求54所述的負(fù)載控制裝置，還包括電源，耦接于所述第一端子和所述中性端之間，所述電源可操作以為所述控制器提供功率。
57.如權(quán)利要求55所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述第一和第二可控傳導(dǎo)裝置包括雙 向半導(dǎo)體開關(guān)。
58.如權(quán)利要求57所述的負(fù)載控制裝置，其中所述雙向半導(dǎo)體開關(guān)包括三端雙向可控 硅元件。
59.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，還包括通信電路，適于傳輸包括反饋信息的消息，所述反饋信息表示第一和第二可控傳導(dǎo)裝 置的狀態(tài)以及所述第一和第二檢測裝置的輸出。
60.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，還包括用于為所述負(fù)載控制裝置的用戶提供反饋的可視顯示器。
61.如權(quán)利要求35所述的負(fù)載控制裝置，其中，所述控制器可操作以互補(bǔ)地驅(qū)動所述 第一和第二可控傳導(dǎo)裝置，從而使得當(dāng)所述第一可控傳導(dǎo)裝置傳導(dǎo)時，所述第二可控傳導(dǎo) 裝置為非傳導(dǎo)的，以及當(dāng)所述第二可控傳導(dǎo)裝置傳導(dǎo)時，所述第一可控傳導(dǎo)裝置為非傳導(dǎo) 的。
62.一種用于控制電路中負(fù)載的方法，所述電路包括電源、負(fù)載、負(fù)載控制裝置以及單 刀雙擲三路開關(guān)，所述方法包括在調(diào)光器開關(guān)上提供第一、第二和第三電負(fù)載端子；將第一可控傳導(dǎo)裝置電耦接在所述第一負(fù)載端子和所述第二負(fù)載端子之間，所述第一 可控傳導(dǎo)裝置具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)，所述第一可控傳導(dǎo)裝置被設(shè)置為當(dāng)所述第一可 傳導(dǎo)裝置處于傳導(dǎo)狀態(tài)時使負(fù)載電流可操作地在所述第一負(fù)載端子和所述第二負(fù)載端子 之間流過，所述第一可控傳導(dǎo)裝置具有第一控制輸入端；將第一柵極電流傳導(dǎo)通過所述第一控制輸入端，以使得所述第一可控傳導(dǎo)裝置進(jìn)入傳 導(dǎo)狀態(tài)；將第二可控傳導(dǎo)裝置電耦接于所述第一負(fù)載端子和所述第三負(fù)載端子之間，所述第二 可控傳導(dǎo)裝置具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)，所述第二可控傳導(dǎo)裝置被設(shè)置為當(dāng)所述第二可傳導(dǎo)裝置處于傳導(dǎo)狀態(tài)時使負(fù)載電流可操作地在所述第一負(fù)載端子和所述第三負(fù)載端子 之間流過，所述第二可控傳導(dǎo)裝置具有第二控制輸入端；將第二柵極電流傳導(dǎo)通過所述第二控制輸入端，以使得所述第二可控傳導(dǎo)裝置進(jìn)入傳 導(dǎo)狀態(tài)；監(jiān)控所述第一和第二柵極電流；以及響應(yīng)于監(jiān)控所述第一和第二柵極電流的步驟，確定各可控傳導(dǎo)裝置是否正在向所述負(fù) 載傳導(dǎo)電流。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述監(jiān)控步驟還包括監(jiān)控所述第一和第二柵極電流的大小。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，還包括如果所述柵極電流當(dāng)前的大小基本為O安培，則確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，還包括如果所述柵極電流當(dāng)前的大小基本大于O安培，則確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
66.如權(quán)利要求64所述的方法，還包括檢測所述第一端子上線電壓的存在；以及響應(yīng)于檢測線電壓的存在的步驟，確定所述負(fù)載處于斷開狀態(tài)。
67.如權(quán)利要求66所述的方法，還包括如果所述柵極電流當(dāng)前的大小基本為O安培，則確定所述負(fù)載處于接通狀態(tài)。
68.如權(quán)利要求62所述的方法，其中，傳導(dǎo)第一柵極電流的步驟包括在半周期中的預(yù) 定時間驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置，以及所述監(jiān)控的步驟包括在驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝 置之后的預(yù)定時間之后對來自所述第一監(jiān)測電路的第一控制信號進(jìn)行監(jiān)控。
69.如權(quán)利要求62所述的方法，其中，傳導(dǎo)第一柵極電流的步驟包括基本在半周期的 開端時驅(qū)動所述第一可控傳導(dǎo)裝置，以及所述監(jiān)控步驟包括在該半周期期間對應(yīng)于所述交流線電壓的峰值電壓的時間附近監(jiān)控來自所述第一監(jiān) 測電路的第一控制信號。
70.如權(quán)利要求62所述的方法，還包括傳輸包括反饋信息的消息，所述反饋信息表示所述第一和第二可控傳導(dǎo)裝置的狀態(tài)、 檢測到的第一電特性、以及檢測到的第二電特性。
71.如權(quán)利要求62所述的方法，還包括通過可視顯示器為所述調(diào)光器開關(guān)的用戶提供反饋。
72.一種用于控制從產(chǎn)生交流線電壓的交流電源傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量的負(fù)載控制系 統(tǒng)，包括單刀雙擲(SPDT)三路開關(guān)，包括第一固定接觸端、第二固定接觸端、以及適于耦接到 所述電源或所述負(fù)載的可移動的接觸端，所述單刀雙擲三路開關(guān)具有第一狀態(tài)和第二狀 態(tài)，在所述第一狀態(tài)下所述可移動的接觸端與所述第一固定接觸端接觸，在所述第二狀態(tài) 下所述可移動的接觸端與所述第二固定接觸端接觸；以及負(fù)載控制裝置，包括第一負(fù)載端子，耦接到未與所述單刀雙擲三路開關(guān)耦接的所述電源或所述負(fù)載；第二負(fù)載端子，耦接到所述單刀雙擲三路開關(guān)的所述第一固定接觸端；第三負(fù)載端子，耦接到所述單刀雙擲三路開關(guān)的所述第二固定接觸端； 第一可控傳導(dǎo)裝置，具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)，所述第一可控傳導(dǎo)裝置具有第一控 制輸入端，并且可操作以響應(yīng)于傳導(dǎo)通過所述第一控制輸入端的第一柵極電流而進(jìn)入傳導(dǎo) 狀態(tài)；第二可控傳導(dǎo)裝置，具有傳導(dǎo)狀態(tài)和非傳導(dǎo)狀態(tài)，所述第二可控傳導(dǎo)裝置具有第二控 制輸入端，并且可操作以響應(yīng)于傳導(dǎo)通過所述第二控制輸入端的第二柵極電流而進(jìn)入傳導(dǎo) 狀態(tài)；以及控制器，可操作以控制所述第一可控傳導(dǎo)裝置和第二可控傳導(dǎo)裝置，所述控制器可操 作以響應(yīng)于通過所述第一可控傳導(dǎo)裝置的所述第一控制輸入端的所述第一柵極電流的強(qiáng) 度，確定所述第一可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流到所述負(fù)載；其中，當(dāng)所述單刀雙擲三路開關(guān)處于所述第一狀態(tài)時，所述控制器可操作以當(dāng)所述第一可控傳導(dǎo)裝置處于傳導(dǎo)狀態(tài)時，控制所述第一可控傳導(dǎo)裝置以使得負(fù)載電流可操作流過 所述第二負(fù)載端子；以及當(dāng)所述單刀雙擲三路開關(guān)處于所述第二狀態(tài)時，所述控制器可操 作以當(dāng)所述第一可控傳導(dǎo)裝置處于傳導(dǎo)狀態(tài)時，控制所述第一可控傳導(dǎo)裝置以使得負(fù)載電 流可操作流過所述第三負(fù)載端子；以及其中，所述控制器可操作以響應(yīng)于通過所述第一可控傳導(dǎo)裝置的所述第一控制輸入端 的所述第一柵極電流的強(qiáng)度確定所述第一可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流到負(fù)載，所述控 制器進(jìn)一步可操作以響應(yīng)于通過所述第二可控傳導(dǎo)裝置的所述第二控制輸入端的所述第 二柵極電流的強(qiáng)度，確定所述第二可控傳導(dǎo)裝置是否正在傳導(dǎo)電流到負(fù)載。
全文摘要
用于例如三端雙向可控硅元件的可控傳導(dǎo)裝置的柵極驅(qū)動電路，包括將柵極電流傳導(dǎo)通過可控傳導(dǎo)裝置的控制輸入端的觸發(fā)電路、和可操作以生成表示柵極電流的大小的控制信號的檢測電路?？煽貍鲗?dǎo)裝置適于串聯(lián)在交流電源和電負(fù)載之間，以控制傳輸?shù)诫娯?fù)載的功率量。可控傳導(dǎo)裝置可操作為響應(yīng)于柵極電流傳導(dǎo)通過控制輸入端而從非傳導(dǎo)狀態(tài)變?yōu)閭鲗?dǎo)狀態(tài)。控制器可操作為通過柵極驅(qū)動電路控制可控傳導(dǎo)裝置，并響應(yīng)于通過可控傳導(dǎo)裝置的控制輸入端的電流大小確定可控傳導(dǎo)裝置當(dāng)前是否正向負(fù)載傳導(dǎo)電流。
文檔編號H05B39/04GK101822128SQ200880110914
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者克里斯托弗·M·羅干, 唐納德·莫斯布魯克, 賈米耶·J·斯蒂弗列, 馬修·羅伯特·布萊克利 申請人:路創(chuàng)電子公司