[发明专利]用于高效负载的负载控制设备

说明书

一种用于控制从AC电源输送到电负载的电力的负载控制设备可以包括晶闸管、栅极电流路径和控制电路。控制电路可以被配置为控制栅极电流路径，以传导栅极电流脉冲通过晶闸管的栅极端子，以在AC电源的半周期期间的激发时间使晶闸管导通。控制电路可以以第一栅极驱动模式操作，在第一栅极驱动模式下，控制电路在从激发时间起的脉冲时间段之后使栅极电流路径不导通。控制电路可以以第二栅极驱动模式操作，在第二栅极驱动模式下，控制电路在半周期期间在所述脉冲时间段之后维持栅极电流路径导通。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月4日提交的临时美国专利申请No.62/214,616的优先权。

技术领域

本发明涉及用于控制输送到电负载的电力量的负载控制设备，并且更特别地涉及用于控制输送到照明负载(诸如高效负载)的电力的调光开关。

现有技术的双线负载控制设备(诸如调光开关)耦合在交流(AC)电源和照明负载之间的串联电连接中，用于控制从AC电源输送到照明负载的电力量。双线壁挂式调光开关适于安装到标准电气壁箱并且包括两个负载端子：适于耦合到AC电源的热侧的热端子和适于耦合到照明负载的调光的热端子。换言之，双线调光开关不需要到AC电源的中性侧的连接(即，负载控制设备是“双线”设备)。现有技术的“三路”调光开关可以用于三路照明系统并且包括至少三个负载端子，但不需要到AC电源的中性侧的连接。

调光开关可以包括用于接通和关断照明负载的拨动致动器以及用于调整照明负载的强度的强度调整致动器。更详细地描述现有技术调光开关的示例的是共同受让的于1993年9月28日颁发的标题为“LIGHTING CONTROL DEVICE”的美国专利No.5,248,919；于2005年11月29日颁发的标题为“ELECTRONIC CONTROL SYSTEMS AND METHODS”的美国专利No.6,969,959；以及于2010年3月30日颁发的标题为“DIMMER SWITCH FOR USE WITHLIGHTING CIRCUITS HAVING THREE-WAY SWITCHES”的美国专利No.7,687,940，其全部公开内容通过引用结合于此。

调光开关通常包括双向半导体开关，例如反串联连接的晶闸管(诸如双向晶闸管)或两个场效应晶体管(FET)。双向半导体开关串联耦合在AC电源和负载之间，并且被控制为对于AC电源的半周期的一些部分为导通和不导通，从而控制输送到电负载的电力量。一般而言，调光开关使用正向相位控制调光技术或者反向相位控制调光技术，以便控制双向半导体开关何时导通和不导通，从而控制输送到负载的电力。

对于正向相位控制调光，双向半导体开关在每个AC线路电压半周期内的某个点处变为导通，并且保持导通直到接近下一个电压过零为止，使得双向半导体开关对于每个半周期在导通时间内导通。过零定义为在每个半周期开始时AC线路电压从正极性转变为负极性或从负极性转变为正极性的时间。正向相位控制调光常常被用于控制输送到电阻性或电感性负载(其可以包括例如白炽灯或磁性低压变压器)的能量。正向相位控制调光开关的双向半导体开关可以被实现为晶闸管，诸如以反并联连接耦合的双向晶闸管或两个硅控整流器(SCR)(例如，因为当通过晶闸管传导的电流的幅度降低到接近零安培时晶闸管变为不导通)。

许多正向相位控制调光器包括模拟控制电路(诸如定时电路)，用于控制晶闸管在AC电源的每个半周期何时导通。模拟控制电路通常包括电位计，该电位计可以响应于例如从线性滑块控件(control)或旋钮提供的用户输入而被调整，以便控制输送到照明负载的电力量。模拟控制电路通常与晶闸管并联，并且当晶闸管不导通时，通过照明负载传导小的定时电流。定时电流的幅度足够小，使得当照明负载关断时受控照明负载不被点亮至人眼可感知的水平。