專利名稱：串聯(lián)功率模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題涉及功率模塊，具體來(lái)說(shuō)，涉及具有遠(yuǎn)程控制的功率模塊。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)程功率控制可在布線應(yīng)用中用于控制布線系統(tǒng)中的許多裝置。例如，在住宅布線應(yīng)用中，一個(gè)或多個(gè)插座可經(jīng)由可位于接線盒中的遠(yuǎn)程模塊來(lái)控制或開(kāi)/關(guān)。遠(yuǎn)程模塊可向插座發(fā)送信號(hào)，插座又接收所述信號(hào)并且切換插座的狀態(tài)。先前的遠(yuǎn)程模塊包括諸如電池之類的直流(DC)電源，它向用于發(fā)送和接收信號(hào)的收發(fā)器提供DC電力。這類模塊中的電池的使用需要在消耗電池電荷時(shí)監(jiān)測(cè)和更換電池。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，功率模塊包括開(kāi)關(guān)部分，可操作以開(kāi)/關(guān)交流(A/C)電壓；整流器部分，可操作以接收所開(kāi)/關(guān)的A/C電壓，對(duì)所開(kāi)/關(guān)的A/C電壓進(jìn)行整流，并且輸出直流(D/C)電壓；功率控制模塊，可操作以接收D/C電壓，并且對(duì)電壓存儲(chǔ)裝置充電； 以及控制器部分，配置成由來(lái)自電壓存儲(chǔ)裝置的D/C電壓供電，可操作以接收外部控制信號(hào)，并且控制開(kāi)關(guān)部分的狀態(tài)。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于控制功率的系統(tǒng)包括開(kāi)關(guān)部分，設(shè)置在相電流通路中；整流器部分，與開(kāi)關(guān)部分并聯(lián)設(shè)置，可操作以接收A/C電壓，對(duì)A/C電壓進(jìn)行整流，并且向相電流通路中的節(jié)點(diǎn)輸出D/C電壓；功率控制模塊，可操作以從整流器接收D/C電壓， 并且對(duì)電容器充電；以及控制器部分，由來(lái)自電容器的D/C電壓供電，可操作以接收控制信號(hào)，并且控制開(kāi)關(guān)部分的狀態(tài)。按照本發(fā)明的又一個(gè)方面，一種用于控制電力系統(tǒng)的方法包括從A/C電壓源接收交流(A/C)電壓，將A/C電壓整流為直流(D/C)電壓，確定A/C電壓的一部分是否低于A/C 電壓閾值電平，響應(yīng)確定A/C電壓低于A/C電壓閾值電平而采用D/C電壓對(duì)電壓存儲(chǔ)裝置充電，把來(lái)自電壓源的A/C電壓的一部分發(fā)送到負(fù)載而同時(shí)將A/C電壓整流為D/C電壓，采用來(lái)自電壓存儲(chǔ)裝置的D/C電壓對(duì)收發(fā)器和控制器供電，以及響應(yīng)采用收發(fā)器接收到控制信號(hào)而改變開(kāi)關(guān)裝置的狀態(tài)。通過(guò)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更顯而易見(jiàn)。


在本說(shuō)明書(shū)的結(jié)束處的權(quán)利要求中具體指出并且明確要求保護(hù)視為本發(fā)明的主題。通過(guò)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，附圖中圖1示出布線布置的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)示例。圖2示出功率模塊系統(tǒng)的一個(gè)示范實(shí)施例的高級(jí)框圖。圖3示出圖2的控制模塊的一個(gè)示范實(shí)施例的電路圖。
詳細(xì)描述參照附圖通過(guò)舉例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
具體實(shí)施例方式圖1示出典型住宅或商業(yè)應(yīng)用中的布線布置的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)示例。在這里，交流 (A/C)源102沿中性線104和相線106向諸如例如白熾或熒光照明器材或器具之類的負(fù)載 108提供電力。相線106的電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)110可中斷。圖2示出功率模塊系統(tǒng)200的一個(gè)示范實(shí)施例的高級(jí)框圖。系統(tǒng)200包括經(jīng)由相電力線203(相電流通路)和中性電力線205(中性電流通路)連接到諸如例如照明器件或器具之類的負(fù)載204的、諸如例如110或230VAC (電壓A/C)源之類的A/C電源202。功率控制模塊206設(shè)置在A/C電源202與相電力線203上的負(fù)載204之間。功率控制模塊206 包括橋式整流器部分208、串聯(lián)功率模塊210部分、微控制器和接收器部分212。負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214與橋式整流器部分208并聯(lián)設(shè)置。在所示實(shí)施例中，負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214包括三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)(triac)交流裝置，但是可使用任何適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)裝置。接收器部分212可包括例如無(wú)線收發(fā)器或接收器或者有線收發(fā)器或接收器。負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214由微控制器和接收器部分212來(lái)控制，并且設(shè)置成可開(kāi)關(guān)地中斷從A/C電源202到負(fù)載204的A/C電力。在操作中，當(dāng)微控制器和接收器部分212接收(來(lái)自未示出的外部源的)控制信號(hào)時(shí)，微控制器和接收器部分212經(jīng)由線路207將負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214切換為閉合狀態(tài)，這允許來(lái)自A/C電源202的A/C電流沿電流通路201對(duì)負(fù)載204供電。在一個(gè)實(shí)施例中，提供控制信號(hào)的外部源可包括例如能夠輸出和接收信號(hào)的測(cè)試裝置。微控制器和接收器部分 212可將負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214的狀態(tài)切換為斷開(kāi)狀態(tài)，這中斷到負(fù)載204的電流通路205。電路通路205將橋式整流器部分208連接到負(fù)載204。橋式整流器部分208將A/C電整流為 D/C電，并且向串聯(lián)功率模塊210輸出D/C電。串聯(lián)功率模塊210包括例如通過(guò)所接收D/ C電來(lái)充電的諸如電容器之類的電壓存儲(chǔ)裝置(下面進(jìn)行描述)。串聯(lián)功率模塊向微控制器和接收器部分212輸出D/C電。A/C電源202、橋式整流器部分208、電流通路205和負(fù)載204的布置甚至當(dāng)負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214處于閉合狀態(tài)時(shí)，也允許電流流經(jīng)橋式整流器部分 208。因此，當(dāng)負(fù)載開(kāi)關(guān)部分214處于閉合狀態(tài)時(shí)，少量電流流經(jīng)負(fù)載204，從而允許橋式整流器部分208向串聯(lián)功率模塊210輸出D/C電。圖3示出包括(圖2的)功率控制模塊206的功率模塊系統(tǒng)200的一個(gè)示范實(shí)施例的電路圖。橋式整流器部分208包括二極管(D1、D2、D3和D4)。微控制器和接收器部分 212包括串聯(lián)調(diào)節(jié)器302和收發(fā)器/控制器304。串聯(lián)調(diào)節(jié)器302可包括例如可操作以調(diào)節(jié)所接收D/C電壓的低失落(low dropout, LD0)裝置。收發(fā)器/控制器304可連接到天線 301或者線路信號(hào)源303，并且可包括用于邏輯操作的微控制器。功率控制模塊206包括電容器Cl，電容器Cl經(jīng)由電阻器R12和晶體管Ml來(lái)接收經(jīng)整流的D/C電壓。電容器向微控制器302輸出D/C電壓，微控制器302又向收發(fā)器/控制器304輸出D/C電壓。電容器C2可與收發(fā)器/控制器304并聯(lián)設(shè)置，以便平滑微控制器和接收器部分212所接收的D/C電壓。晶體管Ml充當(dāng)開(kāi)關(guān)，它在A/C電壓周期的初始正和負(fù)時(shí)段中處于閉合狀態(tài)，從而對(duì)電容器Cl充電。晶體管Ml的狀態(tài)由連接到晶體管Ml的柵極端子的晶體管M2以及經(jīng)由電阻器Rl的經(jīng)整流D/C電壓來(lái)控制。晶體管M2的柵極端子連接到比較器U2。比較器U2與電阻器R2、R3、R4、R6和R5 —起設(shè)置，以便將提供給電容器Cl的電壓與包括電阻器R10、 Rll和R4的分路調(diào)節(jié)器Ul布置所調(diào)節(jié)的參考電壓(閾值電壓)進(jìn)行比較。當(dāng)節(jié)點(diǎn)307處的電壓大于節(jié)點(diǎn)305處的電壓時(shí)，比較器向晶體管M2輸出電壓。將晶體管Ml和M2的狀態(tài)相關(guān)，使得當(dāng)晶體管Ml閉合時(shí)，晶體管M2斷開(kāi)，以及相反，當(dāng)晶體管Ml斷開(kāi)時(shí)，晶體管M2 閉合。功率控制模塊206可包括晶體管U4,晶體管U4與電阻器R8和連接到比較器U2的電阻器R13—起設(shè)置。如果電壓增加到超過(guò)(由電阻器R8和R13的值來(lái)確定的)閾值，則比較器U2輸出信號(hào)，該信號(hào)則將防止增加的電壓對(duì)電容器Cl充電。該系統(tǒng)的技術(shù)效果和益處包括向連接到相電力線的收發(fā)器和控制器提供D/C電， 其中收發(fā)器和控制器可操作以接收信號(hào)并且控制送往負(fù)載的A/C電的開(kāi)/關(guān)。雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)易于理解，本發(fā)明并不局限于這類公開(kāi)的實(shí)施例。相反，本發(fā)明能夠經(jīng)過(guò)修改，以結(jié)合前面沒(méi)有描述的任何數(shù)量的變化、變更、替換或等效布置，但是它們與本發(fā)明的精神和范圍一致。另外，雖然已經(jīng)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是要理解，本發(fā)明的各方面可以僅包含所述實(shí)施例中的一些實(shí)施例。因此，本發(fā)明不能被看作受到以上描述的限制，而僅由所附權(quán)利要求的范圍來(lái)限制。元件表
102交流(A/C)源104中性線106相線108負(fù)載110開(kāi)關(guān)200功率模塊系統(tǒng)201電流通路202A/C電源。203相電力線204負(fù)載205中性電力線206功率控制模塊207線路
權(quán)利要求
1.一種功率模塊，包括開(kāi)關(guān)部分014)，可操作以開(kāi)/關(guān)交流(A/C)電壓；整流器部分O08)，可操作以接收所開(kāi)/關(guān)的A/C電壓，對(duì)所開(kāi)/關(guān)的A/C電壓進(jìn)行整流，并且輸出直流(D/C)電壓；功率控制模塊006)，可操作以接收所述D/C電壓，并且對(duì)電壓存儲(chǔ)裝置充電；以及控制器部分012)，配置成由來(lái)自所述電壓存儲(chǔ)裝置的所述D/C電壓來(lái)供電，可操作以接收外部控制信號(hào)，并且控制所述開(kāi)關(guān)部分014)的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述整流器部分(208)還可操作以輸出所述D/C電壓以對(duì)負(fù)載(204)供電，同時(shí)對(duì)所述A/C電壓進(jìn)行整流。
3.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述整流器部分(208)還可操作以同時(shí)地向所述功率控制模塊輸出所述D/C電壓以及向所述負(fù)載O04)輸出A/C電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述模塊包括設(shè)置成將所述D/C電壓與參考D/C電壓進(jìn)行比較的比較電路。
5.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述開(kāi)關(guān)部分(214)是三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)交流裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述控制器部分(212)包括可操作以調(diào)節(jié)所述D/C 電壓的電壓調(diào)節(jié)器。
7.如權(quán)利要求6所述的模塊，其中，所述電壓調(diào)節(jié)器是低失落電壓調(diào)節(jié)器。
8.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述模塊包括可操作以接收所述控制信號(hào)的收發(fā)器(304)。
9.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述整流器部分(208)從電源電路的相線(203)接收所述A/C電壓。
全文摘要
本發(fā)明是“串聯(lián)功率模塊”。功率模塊包括開(kāi)關(guān)部分(214)，可操作以開(kāi)/關(guān)交流(A/C)電壓；整流器部分(208)，可操作以接收所開(kāi)/關(guān)的A/C電壓，對(duì)所開(kāi)/關(guān)的A/C電壓進(jìn)行整流，并且輸出直流(D/C)電壓；功率控制模塊(206)，可操作以接收D/C電壓，并且對(duì)電壓存儲(chǔ)裝置充電；以及控制器部分(212)，配置成由來(lái)自電壓存儲(chǔ)裝置的D/C電壓供電，可操作以接收外部控制信號(hào)，并且控制開(kāi)關(guān)部分(214)的狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102340187SQ20111021438
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者A·S·S·波贊科斯, J·J·杜赫蒂, J·P·佩雷拉達(dá), N·文卡特納拉辛哈, R·C·埃爾南德斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司