ВОЗБУДИТЕЛЬ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ С ЧЕТЫРЬМЯ РАЗЛИЧНЫМИ СОСТОЯНИЯМИ Российский патент 2019 года по МПК H05B33/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к возбудителю (драйверу) для возбуждения цепи нагрузки. Настоящее изобретение дополнительно относится к устройству, содержащему возбудитель, и к способу работы возбудителя. Примерами такого устройства являются лампы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

WO 2012/131592 A1 раскрывает возбудитель, содержащий выпрямительный блок, блок накопления и мостовой переключающий блок. Этот возбудитель имеет прекрасные эксплуатационные данные. Он имеет три режима: блок накопления обходится (шунтируется), блок накопления заряжается током питания, и блок накопления разряжается через нагрузку вместе с током питания. Однако некоторые правила требуют дополнительного уменьшения полного коэффициента гармоник, обусловленного возбудителем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 8а показывает синусоидальную форму волны входного напряжения сети и блочную форму волны тока питания, причем источник постоянного тока находится на стороне нагрузки. Он имеет коэффициент мощности, равный 0,91, и THD, равный 46,8%. Блочная форма волны тока питания сильно искажена относительно синусоидальной формы волны входного напряжения сети, таким образом, THD является относительно высоким. Дополнительно, коэффициент мощности может быть еще более улучшен.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенного возбудителя. Такой улучшенный возбудитель, например, демонстрирует уменьшенный полный коэффициент гармоник. Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и улучшенного способа.

Основной концепцией вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение другого режима в течение значительного интервала времени, в котором ток питания блокируется/отсекается для образования по существу нулевого тока питания в форме волны тока для уменьшения THD. Для обеспечения постоянного тока нагрузки, в этом режиме, цепь накопления все же разряжается через нагрузку. Фиг. 8b показывает форму волны тока питания с этим блокированным нулевым током питания, и синусоидальную форму волны входного напряжения сети. PF и THD улучшаются до 0,96 и 27,7%.

Согласно первому аспекту, обеспечен возбудитель для возбуждения цепи нагрузки, причем возбудитель содержит

- цепь питания, выполненную с возможностью обеспечения сигнала тока питания из сетевого источника для цепи нагрузки, и

- цепь накопления, выполненную с возможностью накопления энергии, предназначенной для цепи нагрузки, и

- цепь переключения, соединенную цепью накопления, цепью нагрузки и цепью питания, и выполненную с возможностью переключения соединения между цепью накопления, цепью нагрузки и цепью питания таким образом, что при переключении цепь накопления

- заряжается посредством сигнала тока питания,

- обходится (шунтируется),

- разряжается через цепь нагрузки вместе с сигналом тока питания, и

- разряжается через цепь нагрузки, при одновременном блокировании сигнала тока питания от сетевого источника, что продолжается в течение значительного интервала времени.

Цепь питания обеспечивает сигнал тока питания для цепи нагрузки, цепь накопления накапливает энергию, предназначенную для цепи нагрузки, и цепь переключения переводит возбудитель в одно из по меньшей мере четырех возможных состояний: в одном из этих состояний, цепь накопления заряжается через сигнал тока питания, который протекает через цепь нагрузки. В еще одном из этих состояний, цепь переключения обходит цепь накопления. В еще одном из этих состояний, цепь накопления разряжается через сигнал тока питания, который протекает через цепь нагрузки. В еще одном из этих состояний, цепь накопления разряжается через цепь нагрузки, а не через сигнал тока питания.

Другими словами, цепь накопления может быть разряжена через сигнал тока питания, причем вовлекается цепь нагрузки, и цепь накопления может быть разряжена через цепь нагрузки, причем сигнал тока питания не вовлекается.

Таким образом, дополнительно к обычным состояниям, было создано дополнительное состояние, в котором цепь накопления разряжается через цепь нагрузки, а не через сигнал тока питания. Во время этого состояния, цепь нагрузки питается через цепь накопления, без вовлечения сигнала тока питания. В результате, дополнительно уменьшается полный коэффициент гармоник, обусловленный возбудителем. Это является большим техническим преимуществом.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором цепь переключения выполнена с возможностью перевода возбудителя в состояние зарядки для упомянутой зарядки цепи накопления посредством сигнала тока питания, в состояние обхода (шунтирования) для упомянутого обхода цепи накопления, в состояние зависимого разряда для упомянутого разряда цепи накопления через цепь нагрузки вместе с сигналом тока питания, и в состояние независимого разряда для упомянутого разряда цепи накопления через цепь нагрузки независимо от сигнала тока питания, который блокируется вблизи пересечений нулевого уровня сигнала сетевого источника, когда сигнал напряжения питания имеет наименьший уровень, причем значительный интервал времени состояния независимого разряда зависит от сигнала тока питания и необходимого значения полного коэффициента гармоник.

Дополнительно к обычному состоянию зарядки, обычному состоянию обхода и обычному состоянию зависимого разряда, было создано состояние независимого разряда, в котором цепь накопления разряжается через цепь нагрузки и разряжается независимо от сигнала тока питания. Разряд цепи накопления через цепь нагрузки, другими словами, питание цепи нагрузки через цепь накопления, независимо от сигнала тока питания, является большим техническим преимуществом, состоящим в дополнительном уменьшении THD.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором цепь питания содержит выпрямительную цепь, которая содержит первый и второй входы, выполненные с возможностью приема сигнала переменного напряжения питания от цепи источника, причем возбудитель дополнительно содержит

- контроллер, выполненный с возможностью управления цепью переключения для перевода возбудителя между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигнала переменного напряжения питания, последовательно, в состояние независимого разряда, состояние зависимого разряда, состояние обхода, состояние зарядки, состояние обхода, состояние зависимого разряда и состояние независимого разряда, в этом конкретном порядке.

Цепь питания содержит, например, выпрямительную цепь с первым и вторым входами, которые принимают сигнал переменного напряжения питания от цепи источника, такой как, например, сигнал напряжения с частотой 50 Гц или 60 Гц, приходящий от сетевого источника. Возбудитель дополнительно содержит контроллер для управления цепью переключения таким образом, чтобы, между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигнала переменного напряжения питания, возбудитель переводился в состояние независимого разряда, состояние зависимого разряда, состояние обхода, состояние зарядки, состояние обхода, состояние зависимого разряда и состояние независимого разряда, в этом конкретном порядке. Вблизи пересечений нулевого уровня, когда сигнал переменного напряжения питания имеет наименьшие уровни, вводится состояние независимого разряда, в котором цепь накопления разряжается через цепь нагрузки, но независимо от сигнала тока питания. Другими словами, когда сигнал переменного напряжения питания имеет наименьшие уровни, цепь нагрузки питается посредством разряда цепи накопления независимо от сигнала тока питания. Это является большим техническим преимуществом.

Здесь следует отметить, что упомянутый конкретный порядок может содержать большее число состояний, чем число состояний, уже перечисленных выше, в случае, когда этого требуют уровни напряжения. Таким образом, этот перечень последовательных состояний является минимальным и неисключающим перечнем, причем может присутствовать большее число состояний, каждое из которых является одним из обсуждаемых состояний. Также возможны и не должны исключаться порядки, отличные от упомянутого конкретного порядка.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором цепь питания содержит выпрямительную цепь, которая содержит первый и второй выходы, выполненные с возможностью обеспечения сигнала тока питания, в котором цепь накопления содержит конденсатор в первой ветви, в котором цепь переключения содержит первый и второй переключатели во второй ветви, в котором цепь переключения содержит третий и четвертый переключатели в третьей ветви, в котором первая, вторая и третья ветви являются параллельными ветвями, в котором первый выход выпрямительной цепи выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи нагрузки, в котором первые основные контакты первого и второго переключателей соединены друг с другом и выполнены с возможностью быть соединенными со вторым выводом цепи нагрузки, в котором первые основные контакты третьего и четвертого переключателей соединены друг с другом и со вторым выходом выпрямительной цепи, и в котором цепь переключения содержит пятый переключатель, соединенный со вторым основным контактом первого переключателя и выполненный с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи нагрузки.

Согласно этому простому, недорогому и надежному варианту осуществления, цепь переключения содержит четыре переключателя, также раскрытые в мостовом переключающем блоке в WO 2012/131592 A1, и цепь переключения дополнительно содержит пятый переключатель для обеспечения возможности реализации состояния независимого разряда.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором возбудитель дополнительно содержит

- контроллер, выполненный с возможностью управления по меньшей мере одним из переключателей в ответ на первую информацию, выполненную с возможностью быть полученной на основании первой мгновенной разности потенциалов, присутствующей между выходами выпрямительной цепи, и в ответ на вторую информацию, выполненную с возможностью быть полученной на основании второй мгновенной разности потенциалов, присутствующей между контактами конденсатора.

Контроллер управляет по меньшей мере одним из переключателей в ответ на первую информацию, получаемую на основании первой мгновенной разности потенциалов, например, присутствующей между выходами выпрямительной цепи, и в ответ на вторую информацию, получаемую на основании второй мгновенной разности потенциалов, например, присутствующей на конденсаторе. Согласно этому простому, недорогому и надежному варианту осуществления, возбудитель переводится в надлежащее состояние в надлежащий момент времени, определяемый одной или несколькими мгновенными разностями потенциалов.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором каждый из второго и третьего переключателей содержит транзистор, и в котором второй и третий переключатели являются непроводящими в состоянии зарядки, в котором один из соответствующего второго и третьего переключателей является непроводящим, а другой является проводящим в состоянии обхода, в котором второй и третий переключатели являются проводящими в состоянии зависимого разряда, и в котором второй переключатель является проводящим, а третий переключатель является непроводящим в состоянии независимого разряда. Согласно этому простому, недорогому и надежному варианту осуществления, только два переключателя имеют форму транзисторов, которыми необходимо управлять. Посредством управления вторым и третьим переключателями в форме транзисторов, каждое состояние может быть легко реализовано.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором каждый из первого, четвертого и пятого переключателей содержит диод, в котором первый и четвертый переключатели являются проводящими, а пятый переключатель является непроводящим в состоянии зарядки, в котором один из соответствующего первого и четвертого переключателей является проводящим, а другой является непроводящим, и пятый переключатель является непроводящим в состоянии обхода, в котором первый, четвертый и пятый переключатели являются непроводящими в состоянии зависимого разряда, и в котором первый и четвертый переключатели являются непроводящими, а пятый переключатель является проводящим в состоянии независимого разряда. Согласно этому простому, недорогому и надежному варианту осуществления три переключателя имеют форму диодов, которыми не нужно управлять. В состоянии зарядки, состоянии обхода и состоянии зависимого разряда пятый переключатель в форме диода является непроводящим, и только в состоянии независимого разряда пятый переключатель в форме диода является проводящим.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором цепь переключения дополнительно содержит шестой переключатель, и в котором первый выход выпрямительной цепи выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи нагрузки через шестой переключатель. Согласно этому простому, недорогому и надежному варианту осуществления вводится шестой переключатель, например, для обеспечения возможности измерения мгновенной разности потенциалов между выходами выпрямительной цепи.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором шестой переключатель содержит диод. Согласно этому простому, недорогому и надежному варианту осуществления шестой переключатель имеет форму диода, которым не нужно управлять, например, для обеспечения возможности измерения мгновенной разности потенциалов между выходами выпрямительной цепи.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором возбудитель дополнительно содержит

- регулятор тока, причем первый выход выпрямительной цепи выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи нагрузки через регулятор тока, или первые основные контакты первого и второго переключателей выполнены с возможностью быть соединенными со вторым выводом цепи нагрузки через регулятор тока, или первые основные контакты третьего и четвертого переключателей соединены со вторым выходом выпрямительной цепи через регулятор тока, и

- контроллер, выполненный с возможностью управления регулятором тока.

Согласно этому варианту осуществления, регулятор тока в последовательной ветви, расположенной между первым и вторым выходами выпрямительной цепи, регулирует величину сигнала тока нагрузки. Этот сигнал тока нагрузки может быть сигналом тока питания, обеспечиваемым выпрямительной цепью, или может быть сигналом тока разряда, обеспечиваемым конденсатором в состоянии независимого разряда. Контроллер управляет мгновенной величиной сигнала тока нагрузки.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором второй переключатель или третий переключатель содержит регулятор тока, и в котором возбудитель дополнительно содержит

- контроллер, выполненный с возможностью управления регулятором тока.

Согласно этому варианту осуществления, по меньшей мере один из второго и третьего переключателей содержит регулятор тока для регулирования величины сигнала тока переключателя, который протекает через конкретный переключатель в форме регулятора тока. Этот сигнал тока переключателя может быть сигналом тока питания, обеспечиваемым выпрямительной цепью, или может быть сигналом тока разряда, обеспечиваемым конденсатором в состоянии независимого разряда. Контроллер управляет мгновенной величиной сигнала тока переключателя.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором возбудитель дополнительно содержит

- регулятор тока, который выполнен с возможностью быть присоединенным между цепью питания и цепью нагрузки, или который выполнен с возможностью быть присоединенным между цепью нагрузки и цепью переключения, или который присоединен между цепью переключения и цепью питания, и

- контроллер, выполненный с возможностью управления регулятором тока.

Согласно этому варианту осуществления, регулятор тока в последовательной ветви, дополнительно содержащей цепь нагрузки, регулирует величину сигнала тока нагрузки. Этот сигнал тока нагрузки может быть сигналом тока питания, обеспечиваемым выпрямительной цепью, или может быть сигналом тока разряда, обеспечиваемым конденсатором в состоянии независимого разряда. Контроллер управляет мгновенной величиной сигнала тока нагрузки.

Определен один вариант осуществления возбудителя, в котором цепь переключения содержит регулятор тока, и в котором возбудитель дополнительно содержит

- контроллер, выполненный с возможностью управления регулятором тока.

Согласно этому варианту осуществления, цепь переключения содержит регулятор тока для регулирования величины сигнала тока переключателя, который протекает через цепь переключения (ее часть). Этот сигнал тока переключателя может быть сигналом тока питания, обеспечиваемым цепью питания, или может быть сигналом тока разряда, обеспечиваемым конденсатором в состоянии независимого разряда. Контроллер управляет мгновенной величиной сигнала тока переключателя.

Согласно второму аспекту, обеспечено устройство, содержащее возбудитель, причем устройство дополнительно содержит цепь нагрузки. Цепь нагрузки может, например, содержать цепь освещения. Цепь освещения может, например, содержать светодиодную цепь, которая содержит один или несколько светодиодов любого типа и в любой комбинации. Цепь освещения может, например, содержать линейный светодиод с отводами, который уже содержит один или несколько регуляторов тока, описанных выше, или который является последовательно соединенным с регулятором тока, описанным выше.

Согласно третьему аспекту, обеспечен способ работы возбудителя для возбуждения цепи нагрузки, причем возбудитель содержит цепь питания, выполненную с возможностью обеспечения сигнала тока питания для цепи нагрузки, и цепь накопления, выполненную с возможностью накопления энергии, предназначенной для цепи нагрузки, причем способ содержит этапы

- зарядки цепи накопления посредством сигнала тока питания,

- обхода цепи накопления,

- разряда цепи накопления через сигнал тока питания, и

- разряда цепи накопления через цепь нагрузки.

Варианты осуществления устройства и варианты осуществления способа соответствуют вариантам осуществления возбудителя. Различные варианты осуществления возбудителя могут быть произвольно объединены.

Основная концепция состоит в том, что в возбудителе для возбуждения цепи нагрузки цепь накопления подлежит переключению для зарядки ее посредством сигнала тока питания, для обхода ее, для разряда ее через сигнал тока питания, и для разряда ее через цепь нагрузки.

Была решена задача, состоящая в обеспечении улучшенного возбудителя, который демонстрирует уменьшенный полный коэффициент гармоник. Дополнительное преимущество состоит в том, что возбудитель может продемонстрировать улучшенную эффективность, и что он может быть простым, недорогим и надежным.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут понятны из вариантов осуществления, описанных ниже, и будут разъясняться со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В чертежах:

Фиг. 1 показывает один вариант осуществления возбудителя,

Фиг. 2 показывает один вариант осуществления контроллера,

Фиг. 3 показывает состояние независимого разряда,

Фиг. 4 показывает состояние зависимого разряда,

Фиг. 5 показывает состояние обхода,

Фиг. 6 показывает состояние зарядки, и

Фиг. 7 показывает другой вариант осуществления возбудителя;

Фиг. 8а показывает форму волны тока питания и напряжения питания, причем ток питания не блокируется;

Фиг. 8b показывает форму волны тока питания и напряжения питания, причем ток питания блокируется в течение значительного интервала времени, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 9 показывает форму волны согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1, показан один вариант осуществления возбудителя. Возбудитель 1-10 для возбуждения цепи 100 нагрузки содержит цепь 1 питания для обеспечения сигнала тока питания для цепи 100 нагрузки. Возбудитель 1-10 дополнительно содержит цепь 2 накопления для накопления энергии, предназначенной для цепи 100 нагрузки, и цепь 3-8 переключения для переключения цепи 2 накопления. Переключаемая цепь 2 накопления выполнена с возможностью быть заряжаемой через сигнал тока питания, обойденной, разряжаемой через сигнал тока питания, и разряжаемой через цепь 100 нагрузки.

Цепь 3-8 переключения может быть выполнена с возможностью перевода возбудителя 1-10 в состояние зарядки для упомянутой зарядки цепи 2 накопления через сигнал тока питания, в состояние обхода для упомянутого обхода цепи 2 накопления, в состояние зависимого разряда для упомянутого разряда цепи 2 накопления через сигнал тока питания, и в состояние независимого разряда для упомянутого разряда цепи 2 накопления через цепь 100 нагрузки, но независимо от сигнала тока питания.

Цепь 1 питания может, например, содержать выпрямительную цепь, такую как, например, выпрямительный мост, которая содержит первый и второй входы для приема сигнала переменного напряжения питания от цепи источника, которая не показана. Возбудитель 1-10 может дополнительно содержать контроллер 10 для управления цепью 3-8 переключения. Управляемая цепь 3-8 переключения может быть выполнена с возможностью перевода возбудителя 1-10 между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигнала переменного напряжения питания в состояние независимого разряда, состояние зависимого разряда, состояние обхода, состояние зарядки, состояние обхода, состояние зависимого разряда и состояние независимого разряда, в этом конкретном порядке, причем не должны исключаться дополнительные состояния, каждое из которых является одним из четырех обсуждаемых состояний. Также возможны и не должны исключаться порядки, отличные от упомянутого конкретного порядка.

Выпрямительная цепь, такая как, например, выпрямительный мост, может содержать первый (положительный) и второй (отрицательный) выходы для обеспечения сигнала тока питания для цепи 100 нагрузки. Цепь 2 накопления может, например, содержать единственный конденсатор любого типа в первой ветви. Но два или более конденсаторов любого типа в любой комбинации не должны исключаться. Цепь 3-8 переключения может, например, содержать первый и второй переключатели 3, 4 во второй ветви, и может, например, содержать третий и четвертый переключатели 5, 6 в третьей ветви. Первая, вторая и третья ветви могут быть параллельными ветвями. Первый выход выпрямительной цепи может быть выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи 100 нагрузки. Первые основные контакты первого и второго переключателей 3, 4 могут быть соединены друг с другом и могут быть выполнены с возможностью быть соединенными со вторым выводом цепи 100 нагрузки. Первые основные контакты третьего и четвертого переключателей 5, 6 могут быть соединены друг с другом и со вторым выходом выпрямительной цепи.

Цепь 3-8 переключения может, например, содержать пятый переключатель 7, который может быть соединен со вторым основным контактом первого переключателя 3 и который может быть выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи 100 нагрузки. Контроллер 10 может быть дополнительно выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним из переключателей 3-7. Цепь 3-8 переключения может, например, дополнительно содержать шестой переключатель 8. Первый выход выпрямительной цепи может быть выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи 100 нагрузки через шестой переключатель 8.

Возбудитель 1-10 может дополнительно содержать регулятор 9 тока. Первый выход выпрямительной цепи может быть выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи 100 нагрузки через регулятор 9 тока (не показано), или первые основные контакты первого и второго переключателей 3, 4 могут быть выполнены с возможностью быть соединенными со вторым выводом цепи 100 нагрузки через регулятор 9 тока (как показано), или первые основные контакты третьего и четвертого переключателей 5, 6 могут быть соединены со вторым выходом выпрямительной цепи через регулятор 9 тока (не показано). Контроллер 10 может быть дополнительно выполнен с возможностью управления регулятором 9 тока.

Каждый из шести переключателей 3-8 может быть переключателем любого типа. Согласно предпочтительному варианту осуществления, каждый из второго и третьего переключателей 4, 5 может содержать транзистор любого типа. Второй и третий переключатели 4, 5 могут быть непроводящими в состоянии зарядки. Один из соответствующего второго и третьего переключателей 4, 5 (для «соответствующего» см. также переключатели 3, 6) может быть непроводящим, а другой может быть проводящим в состоянии обхода. Второй и третий переключатели 4, 5 могут быть проводящими в состоянии зависимого разряда. Второй переключатель 4 может быть проводящим, а третий переключатель 5 может быть непроводящим в состоянии независимого разряда.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, каждый из первого, четвертого, пятого и шестого переключателей 3, 6, 7, 8 может содержать диод, как показано. Первый и четвертый и шестой переключатели 3, 6, 8 могут быть проводящими, а пятый переключатель 7 может быть непроводящим в состоянии зарядки. Один из соответствующего первого и четвертого переключателей 3, 6 может быть проводящим, а другой может быть непроводящим (для «соответствующего» см. также переключатели 4, 5), и пятый переключатель 7 может быть непроводящим, а шестой переключатель 8 может быть проводящим в состоянии обхода. Первый, четвертый и пятый переключатели 3, 6, 7 могут быть непроводящими, а шестой переключатель 8 может быть проводящим в состоянии зависимого разряда. Первый и четвертый и шестой переключатели 3, 6, 8 могут быть непроводящими, а пятый переключатель 7 может быть проводящим в состоянии независимого разряда. Эти состояния будут обсуждаться более подробно ввиду фиг. 3-6.

На фиг. 1 первый основной контакт первого переключателя 3 является анодом. Катод первого переключателя 3 соединен с анодом пятого переключателя 7. Катод пятого переключателя 7 соединен с катодом шестого переключателя 8 и выполнен с возможностью быть соединенным с первым выводом цепи 100 нагрузки. Анод шестого переключателя 8 соединен с первым выходом выпрямительной цепи. На фиг. 1 первый основной контакт четвертого переключателя 6 является катодом. Но другие типы контактов и другие типы полярностей также возможны.

На фиг. 2 показан один вариант осуществления контроллера. Контроллер 10 может быть, например, выполнен с возможностью управления цепью 3-8 переключения (по меньшей мере ее частью) и/или управления (одним или несколькими) переключателями 3-8. Упомянутое управление может осуществляться в ответ на первую информацию, выполненную с возможностью быть полученной на основании первой мгновенной разности потенциалов, присутствующей между выходами выпрямительной цепи, и в ответ на вторую информацию, выполненную с возможностью быть полученной на основании второй мгновенной разности потенциалов, присутствующей между контактами конденсатора. Кроме того, контроллер 10 может содержать первый делитель 11 напряжения с входом, подлежащим соединению с первым выходом выпрямительной цепи, и второй делитель 12 напряжения с входом, подлежащим соединению с положительным контактом конденсатора. Выходы делителей 11, 12 напряжения соединены с входами процессора 13, такого как, например, микроконтроллер. Первый и второй выходы процессора 13 используются для управления вторым и третьим переключателями 4 и 5, при необходимости, через, например, схему сдвига уровня или оптопару (не показано), в зависимости от выбора опорного вывода процессора 13, а третий выход процессора 13 соединен через, например, оптопару 14 или через схему сдвига уровня (не показана) с буфером/ фильтром 15 для управления регулятором 9 тока. Опорный вывод напряжения первого делителя 11 напряжения, второго делителя 12 напряжения и процессора 13 может быть отрицательным контактом конденсатора, но не должны исключаться другие опорные контакты напряжения.

На фиг. 3 показано состояние независимого разряда. В этом состоянии, переключатель 3 является непроводящим, переключатель 4 является проводящим (так что переключатель 3 обратно смещен разностью потенциалов, присутствующей на конденсаторе), переключатель 5 является непроводящим, переключатель 7 является проводящим, и по меньшей мере один из переключателей 6 и 8 является непроводящим, в результате чего сигнал тока питания блокируется. В этом случае, конденсатор разряжается через переключатель 7, цепь 100 нагрузки и переключатель 4, независимо от сигнала тока питания. В этом режиме, характеристиками четвертого режима являются:

- постоянный ток I_L нагрузки

- энергия, которая подается элементом накопления: I_C=- I_L

- ток питания на входной стороне мостового выпрямителя, который соединяется с источником переменного тока, по существу равен нулю.

- и для обеспечения постоянного тока нагрузки (и тока накопительного конденсатора), в то время как ток питания равен нулю, используются дополнительные элементы, и в этом варианте осуществления ими являются диоды 7 и 8.

На фиг. 4 показано состояние зависимого разряда. В этом состоянии, переключатель 3 является непроводящим, переключатель 4 является проводящим (так что переключатель 3 обратно смещен разностью потенциалов, присутствующей на конденсаторе), переключатель 5 является проводящим, переключатели 6 и 7 являются непроводящими, и переключатель 8 является проводящим, в результате чего сигнал тока питания не блокируется. В этом случае, конденсатор разряжается (вследствие того факта, что сигнал тока протекает через конденсатор от его отрицательного контакта к его положительному контакту) через переключатель 5, выпрямительную цепь, переключатель 8, цепь 100 нагрузки и переключатель 4, при использовании сигнала тока питания.

На фиг. 5 показано состояние обхода. В этом состоянии, переключатель 3 является проводящим, переключатель 4 является непроводящим, переключатель 5 является проводящим, переключатели 6 и 7 являются непроводящими и переключатель 8 является проводящим, в результате чего сигнал тока питания не блокируется. В этом случае, конденсатор обходится, и сигнал тока питания протекает из выпрямительной цепи через переключатель 8, цепь 100 нагрузки, переключатель 3 и переключатель 5 обратно в выпрямительную цепь, при игнорировании конденсатора. Показанное состояние обхода является так называемым верхним состоянием обхода. Ясно, что альтернативно может быть создано нижнее состояние обхода, в котором переключатели 3 и 5 являются непроводящими, а переключатели 4 и 6 являются проводящими.

На фиг. 6 показано состояние зарядки. В этом состоянии, переключатель 3 является проводящим, переключатель 4 является непроводящим, переключатель 5 является непроводящим, переключатель 6 является проводящим, переключатель 7 является непроводящим и переключатель 8 является проводящим, в результате чего сигнал тока питания не блокируется. В этом случае, конденсатор заряжается (вследствие того факта, что сигнал тока протекает через конденсатор от его положительного контакта к его отрицательному контакту) через переключатель 6, выпрямительную цепь, переключатель 8, цепь 100 нагрузки и переключатель 3, при использовании сигнала тока питания.

Предпочтительно, между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигнала переменного напряжения питания, подаваемого на входы выпрямительной цепи, возбудитель 1-10 может быть переведен в состояние независимого разряда (фиг. 3), состояние зависимого разряда (фиг. 4), состояние обхода (фиг. 5), состояние зарядки (фиг. 6), состояние обхода (фиг. 5), состояние зависимого разряда (фиг. 4) и состояние независимого разряда (фиг. 3), в этом конкретном порядке, причем не должны исключаться дополнительные состояния, каждое из которых является одним из четырех обсуждаемых состояний. Также возможны и не должны исключаться порядки, отличные от упомянутого конкретного порядка. В состоянии зарядки конденсатор заряжается таким образом, чтобы во время состояний разряда оставались достаточные величины заряда для обеспечения возможности разряда.

В общем, во второй (третьей) ветви, в случае, когда один из переключателей 3, 4 (5, 6) является проводящим, другой является непроводящим, и наоборот. В общем, тот факт, что переключатель 3, 5, 7, 8 в форме диода является проводящим (прямо смещенным) или непроводящим (обратно смещенным), зависит от условий в отношении напряжений, и эти условия в отношении напряжений зависят от способа переключения переключателя 4, 5 в форме транзистора. В общем, разность потенциалов, присутствующая на конденсаторе, будет большей, чем величина напряжения прямого смещения диода в нормальной ситуации. На фиг. 3-6, регулятор 9 тока опущен для ясности. В общем, такой регулятор 9 тока увеличивает число возможностей управления.

Подобным образом, второй (третий) переключатель 4 (5) может содержать регулятор тока (не показан), и цепь 3-8 переключения может содержать регулятор тока (не показан), причем контроллер 10 может быть выполнен с возможностью управления этим регулятором тока. Снова, такой регулятор тока увеличивает число возможностей управления. Может быть введено более одного регулятора тока. Даже переключатель 3, 6 в форме диода может быть реализован посредством регулятора тока, например, для обеспечения возможности регулирования сигнала тока питания в состоянии зарядки. В состоянии зарядки, переключатели 4 и 5 являются непроводящими и поэтому находятся в положении «вне игры». Альтернативно, для обеспечения возможности регулирования сигнала тока питания в состоянии зарядки, регулятор тока может быть вставлен в первую ветвь последовательно с конденсатором.

На фиг. 7 показан другой вариант осуществления возбудителя. Этот вариант осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг. 1, тем, что регулятор 9 тока опущен, а также тем, что цепь 100 нагрузки и переключатели 7 и 8 здесь расположены с правой стороны от конденсатора, тогда как на фиг. 1 они расположены с левой стороны от конденсатора.

Первый и второй элементы могут быть соединены непрямо через третий элемент и могут быть соединены прямо, без третьего элемента, находящегося между ними. Процессор 13 может использовать формулу или справочную таблицу для формирования сигнала тока питания для создания необходимой формы волны тока. Эксперименты показали, что возможен полный коэффициент гармоник, меньший 20%, и показатель фликкер-шума, меньший 0,1, в простом, недорогом и надежном варианте осуществления.

Сетевой ток может легко модулироваться следующим уравнением

где а является вещественным значением между 0 и 1, и f является частотой сети питания. Это можно считать суммой синусоидального компонента и DC-контента.

Обоснование вышеупомянутого уравнения состоит в том, что если а равно 0, то тогда энергия, доступная для нагрузки, является чистой синусоидальной волной. Чем большим становится DC-контент (когда а приближается к 1 в уравнении), тем большим будет становиться использование светодиодов. Однако наличие большого DC-контента приведет к большому THD. В случае сети Европейского союза (EU) 220В переменного тока, может быть вычислено, что когда а равно 0,5, THD равен 26,4%. Посредством отсечки части сетевого тока около пересечения нулевого уровня, THD может быть снижен снова. Продолжительность блокирования тока питания не может быть слишком большой или слишком малой. Может быть определено, что порог отсечки равен 90 В для сети Европейского союза, и в этом случае THD может быть снижен до 18,3%. Альтернативно, например, может быть определено, что порог отсечки равен 45 В для сети США 110В переменного тока.

Фиг. 9 показывает форму волны одного варианта осуществления согласно настоящему изобретению. В первой строке, синусоидальная форма волны является выпрямленным входным напряжением сети, а другая форма волны является напряжением нагрузки; вторая строка показывает энергию нагрузки; третья строка показывает ток нагрузки, и четвертая строка показывает ток сетевого питания. При сравнении тока нагрузки и тока сетевого питания можно увидеть, что ток сетевого питания блокируется до нуля, но конденсатор все же разряжается через цепь нагрузки, вблизи пересечения нулевого уровня входного напряжения сети.

Подводя итог, возбудители 1-10 для возбуждения цепей 100 нагрузки содержат цепи 1 питания для обеспечения сигналов тока питания для цепей 100 нагрузки, цепи 2 накопления для накопления энергии, предназначенной для цепей 100 нагрузки, и цепи 3-8 переключения для переключения цепей 2 накопления. Переключаемые цепи 2 накопления могут быть в состояниях зарядки заряжены через сигналы тока питания, и в состояниях обхода обойдены, и в состояниях зависимого разряда разряжены через сигналы тока питания, и в состояниях независимого разряда разряжены через цепи 100 нагрузки независимо от сигналов тока питания. Возбудители 1-10 могут дополнительно содержать контроллеры 10 для управления цепями 3-8 переключения для перевода возбудителей 1-10 между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигналов, подаваемых на цепь 1 питания, в состояние независимого разряда, состояние зависимого разряда, состояние обхода, состояние зарядки, состояние обхода, состояние зависимого разряда и состояние независимого разряда, в этом конкретном порядке. Эти возбудители 1-10 демонстрируют уменьшенный полный коэффициент гармоник.

В то время как настоящее изобретение было проиллюстрировано и подробно описано в чертежах и приведенном выше описании, такая иллюстрация и описание должны считаться иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие варианты раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а форма единственного числа не исключает множественного числа. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничение объема изобретения.

Изобретение относится к возбудителю (драйверу) для возбуждения цепи нагрузки. Техническим результатом является уменьшение полного коэффициента гармоник, обусловленного возбудителем. Результат достигается тем, что возбудители (1-10) для возбуждения цепей (100) нагрузки содержат цепи (1) питания для обеспечения сигналов тока питания от сетевого источника для цепей (100) нагрузки, цепи (2) накопления для накопления энергии, предназначенной для цепей (100) нагрузки, и цепи (3-8) переключения, соединенные с цепью (2) накопления, цепью (100) нагрузки и цепью (1) питания, для переключения соединения между цепями (2) накопления, цепью (100) нагрузки и цепью (1) питания. Переключаемые цепи (2) накопления могут быть в состояниях зарядки заряжены посредством сигналов тока питания, и в состояниях обхода обойдены, и в состояниях зависимого разряда разряжены через цепь (100) нагрузки вместе с сигналами тока питания, и в состояниях независимого разряда разряжены через цепи (100) нагрузки независимо от сигналов тока питания в течение значительного интервала времени. Возбудители (1-10) могут дополнительно содержать контроллеры (10) для управления цепями (3-8) переключения для перевода возбудителей (1-10) между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигналов, подаваемых на цепи (1) питания, в состояние независимого разряда, состояние зависимого разряда, состояние обхода, состояние зарядки, состояние обхода, состояние зависимого разряда и состояние независимого разряда, в этом конкретном порядке. Эти возбудители (1-10) демонстрируют уменьшенный полный коэффициент гармоник. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Возбудитель (1-10) для возбуждения цепи (100) нагрузки, причем возбудитель (1-10) содержит

- цепь (1) питания, выполненную с возможностью обеспечения сигнала тока питания из сетевого источника для цепи (100) нагрузки,

- цепь (2) накопления, выполненную с возможностью накопления энергии, предназначенной для цепи (100) нагрузки, и

- цепь (3-8) переключения, соединенную с цепью (2) накопления, цепью (100) нагрузки и цепью (1) питания, и выполненную с возможностью переключения соединения между цепью (2) накопления, цепью (100) нагрузки и цепью (1) питания таким образом, что при переключении цепь (2) накопления

- либо заряжается посредством сигнала тока питания,

- либо обходится,

- либо разряжается через цепь (100) нагрузки вместе с сигналом тока питания,

- либо разряжается через цепь (100) нагрузки, при одновременном блокировании сигнала тока питания от сетевого источника, которое продолжается в течение некоторого интервала времени.

2. Возбудитель (1-10) по п. 1, в котором цепь (3-8) переключения выполнена с возможностью перевода возбудителя (1-10)

в состояние зарядки для упомянутой зарядки цепи (2) накопления посредством сигнала тока питания,

в состояние обхода для упомянутого обхода цепи (2) накопления,

в состояние зависимого разряда для упомянутого разряда цепи (2) накопления через цепь (100) нагрузки вместе с сигналом тока питания, и

в состояние независимого разряда для упомянутого разряда цепи (2) накопления через цепь (100) нагрузки независимо от сигнала тока питания, который блокируется вблизи пересечений нулевого уровня сигнала сетевого источника, когда сигнал напряжения питания имеет наименьший уровень, причем интервал времени состояния независимого разряда зависит от сигнала тока питания и необходимого значения полного коэффициента гармоник.

3. Возбудитель (1-10) по п. 2, в котором цепь (1) питания содержит выпрямительную цепь, которая содержит первый и второй входы, выполненные с возможностью приема сигнала переменного напряжения питания от цепи источника, причем возбудитель (1-10) дополнительно содержит

- контроллер (10), выполненный с возможностью управления цепью (3-8) переключения для перевода возбудителя (1-10) между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня сигнала переменного напряжения питания, последовательно, в состояние независимого разряда, состояние зависимого разряда, состояние обхода, состояние зарядки, состояние обхода, состояние зависимого разряда и состояние независимого разряда;

причем контроллер (10) выполнен с возможностью управления цепью (3-8) переключения для перевода возбудителя (1-10) в состояние независимого разряда, когда мгновенное напряжение питания в цепи источника является меньшим:

наименьшего уровня, равного приблизительно 90 В, в случае, когда среднее напряжение питания составляет приблизительно 220 В переменного тока;

наименьшего уровня, равного приблизительно 45 В, в случае, когда среднее напряжение питания составляет приблизительно 110 В переменного тока.

4. Возбудитель (1-10) по п. 2, в котором цепь (1) питания содержит выпрямительную цепь, которая содержит первый и второй выходы, выполненные с возможностью обеспечения сигнала тока питания, в котором цепь (2) накопления содержит конденсатор в первой ветви, в котором цепь (3-8) переключения содержит первый и второй переключатели (3, 4) во второй ветви, в котором цепь (3-8) переключения содержит третий и четвертый переключатели (5, 6) в третьей ветви, в котором первая, вторая и третья ветви являются параллельными ветвями, в котором первый выход выпрямительной цепи выполнен с возможностью соединения с первым выводом цепи (100) нагрузки, в котором первые основные контакты первого и второго переключателей (3, 4) соединены друг с другом и выполнены с возможностью соединения со вторым выводом цепи (100) нагрузки, в котором первые основные контакты третьего и четвертого переключателей (5, 6) соединены друг с другом и со вторым выходом выпрямительной цепи, и в котором цепь (3-8) переключения содержит пятый переключатель (7), соединенный со вторым основным контактом первого переключателя (3) и выполненный с возможностью соединения с первым выводом цепи (100) нагрузки.

5. Возбудитель (1-10) по п. 4, причем возбудитель (1-10) дополнительно содержит

- контроллер (10), выполненный с возможностью управления по меньшей мере одним из переключателей (3-7) в ответ на первую информацию, выполненную с возможностью получения на основании первой мгновенной разности потенциалов, присутствующей между выходами выпрямительной цепи, и в ответ на вторую информацию, выполненную с возможностью получения на основании второй мгновенной разности потенциалов, присутствующей между контактами конденсатора.

6. Возбудитель (1-10) по п. 4, причем каждый из второго и третьего переключателей (4, 5) содержит транзистор, и причем второй и третий переключатели (4, 5) являются непроводящими в состоянии зарядки, причем один из соответствующего второго и третьего переключателей (4, 5) является непроводящим, а другой является проводящим в состоянии обхода, причем второй и третий переключатели (4, 5) являются проводящими в состоянии зависимого разряда, и причем второй переключатель (4) является проводящим, а третий переключатель (5) является непроводящим в состоянии независимого разряда.

7. Возбудитель (1-10) по п. 4, причем каждый из первого, четвертого и пятого переключателей (3, 6, 7) содержит диод, причем первый и четвертый переключатели (3, 6) являются проводящими, а пятый переключатель (7) является непроводящим в состоянии зарядки, причем один из соответствующего первого и четвертого переключателей (3, 6) является проводящим, а другой является непроводящим, и пятый переключатель (7) является непроводящим в состоянии обхода, причем первый, четвертый и пятый переключатели (3, 6, 7) являются непроводящими в состоянии зависимого разряда, и причем первый и четвертый переключатели (3, 6) являются непроводящими, а пятый переключатель (7) является проводящим в состоянии независимого разряда.

8. Возбудитель (1-10) по п. 4, в котором цепь (3-8) переключения дополнительно содержит шестой переключатель (8), и в котором первый выход выпрямительной цепи выполнен с возможностью соединения с первым выводом цепи (100) нагрузки через шестой переключатель (8).

9. Возбудитель (1-10) по п. 8, в котором шестой переключатель (8) содержит диод.

10. Возбудитель (1-10) по п. 4, причем возбудитель (1-10) дополнительно содержит

- регулятор (9) тока, причем первый выход выпрямительной цепи выполнен с возможностью соединения с первым выводом цепи (100) нагрузки через регулятор (9) тока, или первые основные контакты первого и второго переключателей (3, 4) выполнены с возможностью соединения со вторым выводом цепи (100) нагрузки через регулятор (9) тока, или первые основные контакты третьего и четвертого переключателей (5, 6) соединены со вторым выходом выпрямительной цепи через регулятор (9) тока, и

- контроллер (10), выполненный с возможностью управления регулятором (9) тока.

11. Возбудитель (1-10) по п. 4, в котором второй переключатель (4) или третий переключатель (5) содержит регулятор тока, и при этом возбудитель (1-10) дополнительно содержит

- контроллер (10), выполненный с возможностью управления регулятором тока.

12. Возбудитель (1-10) по п. 1, причем возбудитель (1-10) дополнительно содержит

- регулятор (9) тока, который выполнен с возможностью соединения между цепью (1) питания и цепью (100) нагрузки, или который выполнен с возможностью соединения между цепью (100) нагрузки и цепью (3-8) переключения, или который присоединен между цепью (3-8) переключения и цепью (1) питания, и

- контроллер (10), выполненный с возможностью управления регулятором (9) тока.

13. Возбудитель (1-10) по п. 1, в котором цепь (3-8) переключения содержит регулятор тока, и при этом возбудитель (1-10) дополнительно содержит

- контроллер (10), выполненный с возможностью управления регулятором (9) тока.

14. Устройство, содержащее возбудитель (1-10) по п. 1, причем устройство дополнительно содержит цепь (100) нагрузки.

15. Способ работы возбудителя (1-10) для возбуждения цепи (100) нагрузки, причем возбудитель (1-10) содержит цепь (1) питания, выполненную с возможностью обеспечения сигнала тока питания для цепи (100) нагрузки, и цепь (2) накопления, выполненную с возможностью накопления энергии, предназначенной для цепи (100) нагрузки, причем способ содержит этапы

- зарядки цепи (2) накопления посредством сигнала тока питания,

- обхода цепи (2) накопления,

- разряда цепи (2) накопления через цепь нагрузки вместе с сигналом тока питания, и

- разряда цепи (2) накопления через цепь (100) нагрузки, когда сигнал тока питания блокируется в течение некоторого интервала времени.