[发明专利]低能耗的槽口形成电路

说明书

本发明涉及到一种在交流电源供给负载的信号波形上形成槽口（阶梯曲线波形）的装置，这里所述的负载特别是指那种包含有可使荧光灯变暗的电感镇流器的负载。

本发明人的其它两件专利申请已由本发明人在同一日期申请，并已转让给本申请受让人的同一受让人，它们的名称分别为：“感应型负载的功率控制”和“延时预置电路”。这两件专利申请中所披露并请求专利保护的电路可和本发明的电路结合使用。

L.S.Atherton，R.A.Black，Jr.和A.D.Kompelien于1986年8月21日申请了一件流水号为898569的专利申请，这是一件尚在审查中的专利申请，它亦已转让给本申请受让人。这件申请公开了一种用于荧光灯系统的电路，该电路能够以在交流电源供电信号的波形上形成“槽口”的方式，使荧光灯变暗。通过选择“槽口”的位置和宽度，可以减少供给荧光灯镇流器的电能，并使荧光灯变暗。

在这件尚在审查中的专利申请中，一对功率二极管的阴极分别和电源和负载相连，它们的阳极均和一公共结点相连。一对-比如说，“短形脉冲断开”型半导体开关元件（以下简称为GTO）-单向开关也连接在电源和负载之间。第一GTO连接在电源和上述公共结点之间，以便在交流电源供电波型的正半周时且第一GTO处于“导通”状态时，使电流能自电源流至公共结点。第二GTO连接在负载和上述公共结点之间，以便在交流电源供电波形的负半周时且第二GTO处于“导通”状态时，使电流能自负载流至公共结点。在交流电源输出波形的一个周期内的大部分时间里，控制电路把正向控制信号施加到这一对GTO的输入级或称门极上，以使这一对GTO处于“导通”状态。因此，在正半周开始的时候，来自电源的电流经第一单向开关到达公共结点，并从公共结点经第一功率二极管到达负载;在负半周开始的时候，电流自负载经第二单向开关到达公共结点，并从公共结点经第一功率二极管到达电源。

若需要在这一波形上形成“槽口”时，可在这一对单向开关的控制极或称门极施加负向信号，以使这一对GTO处于“截止”状态，使得上述通路中和负载上不再有电流流过。

因为GTO不消耗大量的开关能量就不能恢复为“导通”状态，故已有的电路还要包括有一对可控硅整流器（SCR），这对整流器连接在电源与公共结点之间和公共结点与负负载之间。当在每一个可控硅整流器的门极施加控制信号，使其处于“导通”状态时，电流流经的通路和一对GTO处于“导通”状态时的一样，即自电源或负载流至公共结点，然后流过功率二极管。因此，在“槽口”的末端，给第一可控硅整流器施加控制信号，以使在正半周的剩余部分中，电流能通过该整流器至公共结点并流经功率二极管流至负载。在到达波形的零交叉点处时，可控硅整流器自动转变为“截止”状态，但在这时，相应的GTO恢复为“导通”状态，因而在到达下一个“槽口”之前，一直有电流流经该开关和功率二极管。在位于负半周的这一“槽口”的末端，使第二可控硅整流器转变为“导通”状态，以使在负半周的剩余部分中，电流能够自负载经这一整流器至公共结点，并从公共结点经功率二极管流至电源。最好是在正、负半周中分别形成“槽口”，因为不这样的话，产生的直流偏压信号会使荧光灯总是闪个不停。

上述电路存在有一个问题，即在槽口形成过程结束以后，可控硅整流器在该半个周期的剩余时间中持续导通，且所有的电流将流经功率二极管，从而会消耗大量的电能并产生过多的热量。

本发明解决了这个问题，本发明是将可控硅整流器连接在输入端和输出端之间，使得当可控硅整流器处于“导通”状态时，电流不流经功率二极管，因此，只有当单向开关“导通”时，才有电流流过功率二极管，而这段时间只占整个周期很小的一部分。

图1是本发明的原理示意图;

图2表示的是由图1所示电路产生的负载电压的波形和用来使单向开关处于“导通”和“截止”状态而使用的各种控制信号。

如图1所示，输入端子12与交流电源13相连，输出端子14与用虚线表示的电感型负载16相连，电感型负载16的另一端在端子18处与交流电源13相连。

在输入端子12和端点22之间连接有高阻抗变阻器20，以抑制交流电源的瞬变高电压的影响。图1还示出了一个“缓冲器”电路23，它位于输入端子12和端点22之间，并与可变电阻器20相并接。电路23是一种由电阻器、电容器和二极管组合而成的常规电路，用以抑制实质上是相当迅速的高电压摆动。在端点22和负载端子14之间还连接有扼流圈滤波器24。