本發(fā)明涉及具有短路保護(hù)的用于控制到負(fù)載的交流(AC)電力的相位控制調(diào)光器電路。

特別地，但非唯一地，本發(fā)明涉及具有短路保護(hù)的用于控制電容性負(fù)載(諸如用于LED燈的驅(qū)動(dòng)器)的具有MOSFET開關(guān)電路的后沿相位控制調(diào)光器電路。

背景技術(shù)：

調(diào)光器電路通常用于控制到諸如光源的負(fù)載的電力，特別是交流(AC)電源電力(mains power)。在一種現(xiàn)有方法中，可以使用相位控制調(diào)光來調(diào)光光源，由此通過改變?cè)贏C的周期期間連接負(fù)載到電源電力的開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間量(即，改變占空時(shí)間)來控制提供給負(fù)載的電力。具體地，在交流的每半個(gè)周期期間將到負(fù)載的AC電力切換為導(dǎo)通(ON)和關(guān)斷(OFF)，并且根據(jù)相對(duì)于每半個(gè)周期的關(guān)斷時(shí)間的導(dǎo)通時(shí)間量來提供負(fù)載的調(diào)光量。

相位控制調(diào)光器電路通常操作為后沿或前沿調(diào)光器電路，并且這兩個(gè)電路適合于不同的應(yīng)用。在前沿電路中，在每半個(gè)周期開始時(shí)切斷電力。在后沿電路中，在每半個(gè)周期后部(例如，朝向每半個(gè)周期的結(jié)束)切斷電力。前沿調(diào)光器電路通常更好地適于控制到感應(yīng)負(fù)載的電力，諸如小風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和鐵芯低壓照明變壓器。另一方面，后沿調(diào)光器電路通常更好地適于控制到電容性負(fù)載的電力，電容性負(fù)載諸如用于發(fā)光二極管(LED)燈的驅(qū)動(dòng)器。

相位控制調(diào)光器電路通常采用高電壓對(duì)負(fù)載接通和切斷AC電力。通常，調(diào)光器電路和負(fù)載與AC電力串聯(lián)連接。因此，如果負(fù)載電路中或負(fù)載本身出現(xiàn)缺陷，則調(diào)光器電路將短路視為負(fù)載，其可能導(dǎo)致?lián)p壞負(fù)載和/或調(diào)光器電路的高電流的突然浪涌。相應(yīng)地，示例性現(xiàn)有技術(shù)的相位控制調(diào)光器電路采用各種技術(shù)來提供短路保護(hù)，以防止負(fù)載故障，例如負(fù)載電路的不正確走線。

更具體地，在MOSFET開關(guān)調(diào)光器電路的現(xiàn)有示例中，短路事件或過電流條件可以通過以下來確定：監(jiān)測串聯(lián)電流感測電阻器元件上的電壓降，監(jiān)測MOSFET的本征二極管上(當(dāng)本征二極管正向偏置時(shí)在AC半周期極性中)的電壓降，或者監(jiān)測MOSFET溝道電阻兩端的電壓降(當(dāng)本征二極管反向偏置時(shí)在AC半周期極性中)。在監(jiān)測MOSFET溝道電阻兩端的電壓降的示例中，需要附加比較器電路。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，MOSFET溝道電阻是MOSFET開關(guān)調(diào)光器電路的導(dǎo)通狀態(tài)電阻的分量。例如，在最高工作溫度下MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)電阻為1Ω。

在該示例中，調(diào)光器電路是后沿相位控制調(diào)光器電路，其具有用于控制傳送AC電力到負(fù)載的MOSFET開關(guān)電路以及用于控制切換MOSFET的開關(guān)控制電路。MOSFET被配置為使得它們?cè)贏C電力的不同極性半周期內(nèi)交替地控制到負(fù)載的電力傳送。也就是說，MOSFET在AC的每個(gè)周期分別接通和切斷開關(guān)電路，使得負(fù)載(例如，用于LED下射燈的驅(qū)動(dòng)器)與每個(gè)周期中開關(guān)電路被切斷的時(shí)間量成比例地變暗。示例性開關(guān)電路的MOSFET具有由若干電阻分量組成的ON狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))電阻，包括：MOSFET源極擴(kuò)散電阻、溝道電阻、累積電阻、“JFET”部件電阻、漂移區(qū)電阻和襯底電阻。在示例中，附加比較器電路用于將MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓降與參考電壓進(jìn)行比較，以確定在示例性調(diào)光器電路和/或負(fù)載中是否發(fā)生短路狀況。如果MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓降大于參考電壓，則比較器電路激活斷電(cut-out)電路以從MOSFET去除柵極驅(qū)動(dòng)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓降指示負(fù)載電流。負(fù)載電流的大小的增加表示發(fā)生短路狀況，并且MOSFET的柵極電壓隨后被修改以切斷MOSFET。然而，當(dāng)MOSFET在非導(dǎo)通狀態(tài)下被切斷時(shí)，比較器電路必須具有經(jīng)選擇以承受MOSFET兩端的高電壓的組件，這增加了示例性調(diào)光器電路的附加復(fù)雜性和成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

相應(yīng)地，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種具有短路保護(hù)的用于控制到負(fù)載的交流(AC)電力的后沿相位控制調(diào)光器電路，電路包括：開關(guān)電路，其用于通過在導(dǎo)通狀態(tài)下向負(fù)載傳導(dǎo)電力而在關(guān)斷狀態(tài)下不向負(fù)載傳導(dǎo)電力來控制向負(fù)載傳送AC電力，其中，導(dǎo)通狀態(tài)是導(dǎo)通時(shí)段，關(guān)斷狀態(tài)是非導(dǎo)通時(shí)段；開關(guān)控制電路，其用于控制在AC的每半個(gè)周期開關(guān)電路的切斷和接通，以控制開關(guān)電路的導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)的切換；以及整流器，其用于在非導(dǎo)通時(shí)段中對(duì)AC電力進(jìn)行整流，以產(chǎn)生要提供給調(diào)光器電路的整流的調(diào)光器電壓，其中開關(guān)控制電路包括過零檢測電路，過零檢測電路被配置為：檢測AC的過零以及檢測整流的調(diào)光器電壓的第一閾值和第二閾值的交叉，其中過零檢測電路還被配置為：當(dāng)整流的調(diào)光器電壓低于第一閾值時(shí)啟動(dòng)開關(guān)電路以開始導(dǎo)通時(shí)段中的一個(gè)導(dǎo)通時(shí)段，以及當(dāng)整流的調(diào)光器電壓高于第二閾值時(shí)啟動(dòng)開關(guān)電路以提前終止導(dǎo)通時(shí)段中的一個(gè)導(dǎo)通時(shí)段，用于為后沿相位控制調(diào)光器電路提供短路保護(hù)。

在實(shí)施例中，開關(guān)電路包括兩個(gè)MOSFET，用于在AC的每半個(gè)周期分別控制切斷和接通到關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)。開關(guān)控制電路因此提供MOSFET的柵極控制，以控制MOSFET的切斷和接通。在其它實(shí)施例中，開關(guān)電路包括其它開關(guān)器件，諸如其它場效應(yīng)晶體管，以在AC的每半個(gè)周期控制切斷和接通。替代地，開關(guān)電路包括代替FET的IGBT開關(guān)器件。

在實(shí)施例中，MOSFET具有柵極驅(qū)動(dòng)鎖存器，柵極驅(qū)動(dòng)鎖存器在過零檢測電路檢測到整流的調(diào)光器電壓低于第一閾值時(shí)，在AC的每半個(gè)周期將MOSFET鎖存到導(dǎo)通狀態(tài)。此外，MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)鎖存器在導(dǎo)通時(shí)段結(jié)束時(shí)在AC的每半個(gè)周期將MOSFET解鎖到關(guān)斷狀態(tài)，并且MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)鎖存器在過零檢測電路檢測到整流的調(diào)光器電壓高于第二閾值時(shí)將MOSFET解鎖到關(guān)斷狀態(tài)。也就是說，調(diào)光器電路被配置為在每半個(gè)周期過零處有效地鎖存到導(dǎo)通時(shí)段中，并且隨后在預(yù)先確定的半周期導(dǎo)通時(shí)段結(jié)束時(shí)被解鎖，或者如果檢測到短路狀況在預(yù)先確定的半周期導(dǎo)通時(shí)段之前被提前解鎖。

此外，本實(shí)施例采用MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電阻作為實(shí)現(xiàn)短路切斷的電流感測元件。MOSFET被布置為鎖存功能的一部分，其在過零較低閾值事件時(shí)鎖存到導(dǎo)通狀態(tài)。MOSFET從關(guān)斷狀態(tài)改變到導(dǎo)通狀態(tài)，保持過零檢測器輸出處于有源狀態(tài)，其為了保持MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)而導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)鎖存的導(dǎo)通狀態(tài)條件。在半周期導(dǎo)通時(shí)段中的短路負(fù)載條件下，MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓與導(dǎo)通狀態(tài)電阻和短路電流大小的乘積成正比地上升。

優(yōu)選地，基于MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電阻(即，當(dāng)熱時(shí))的最壞情況條件和期望電流閾值來選擇整流的調(diào)光器電壓的第二閾值。例如，對(duì)于具有1Ω的最大導(dǎo)通狀態(tài)電阻和15A的目標(biāo)電流切斷閾值的MOSFET，所選擇的用于過零檢測電路的第二閾值為15V。應(yīng)當(dāng)理解，期望的是，較低性能的MOSFET(例如，具有較高導(dǎo)通狀態(tài)電阻的MOSFET)將需要使用較低的第二(例如，斷電)閾值來運(yùn)行，以避免在持續(xù)的短路負(fù)載條件下過度的溫度上升。另外，第二斷電閾值需要具有比在調(diào)光器電路的正常操作條件下經(jīng)歷的峰值電流更高的足夠余量。例如，針對(duì)2A額定調(diào)光器，這對(duì)于電阻性負(fù)載可以是大約3A，但是在考慮諸如用于例如電容性負(fù)載的負(fù)載涌入電流的問題時(shí)可以超過10A。

此外，開關(guān)控制電路控制MOSFET在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間的切斷過渡，延伸達(dá)到所選擇的切斷過渡時(shí)間，以及控制MOSFET在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間的接通過渡，延伸達(dá)到所選擇的切斷過渡時(shí)間。切斷過渡時(shí)間與MOSFET的MOSFET柵極電容的放電時(shí)間成比例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，MOSFET開關(guān)使用柵極電壓控制漏極電流。然而，MOSFET具有影響MOSFET的開關(guān)時(shí)間的輸入和輸出電容。因此，例如，當(dāng)切換到關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，MOSFET通過切斷過渡而過渡，而MOSFET電容(特別是MOSFET柵極電容)被放電，這在切斷過渡時(shí)間上發(fā)生。在短路條件期間，優(yōu)選地，MOSFET短路切斷過渡時(shí)間應(yīng)該盡可能快地發(fā)生，以避免由于在短路條件下發(fā)生的異常高電流而由MOSFET導(dǎo)致的過多能量耗散。

在實(shí)施例中，開關(guān)控制電路還包括快速切斷電路，快速切斷電路用于在過零檢測電路檢測到整流的調(diào)光器電壓高于第二閾值時(shí)控制MOSFET的短路切斷過渡，解鎖到關(guān)斷狀態(tài)，延伸達(dá)所選擇的短路切斷過渡時(shí)間。快速切斷電路是除了開關(guān)控制電路的正常操作條件切斷電路之外的用于控制導(dǎo)通時(shí)段的切斷過渡的電路。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)接通和切斷到負(fù)載的電力時(shí)，切斷過渡影響導(dǎo)致電磁干擾(EMI)發(fā)射的傳導(dǎo)諧波的產(chǎn)生。相應(yīng)地，現(xiàn)有示例性后沿相位控制調(diào)光器電路已經(jīng)被配置為在開關(guān)電路的導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)之間產(chǎn)生更平緩的過渡，以使這些EMI發(fā)射最小化。例如，在現(xiàn)有的后沿調(diào)光器電路中，開關(guān)在每半個(gè)周期的切斷過渡時(shí)間增加，使得電力被更加平緩地切斷到負(fù)載，以減小所產(chǎn)生的引起EMI發(fā)射的相關(guān)聯(lián)的射頻(RF)諧波的幅度，并從而最小化線路傳導(dǎo)的EMI發(fā)射。在后沿調(diào)光器電路中，由于在AC的過零處執(zhí)行接通，所以開關(guān)電路的切斷提供比接通更大的EMI發(fā)射。

盡管如此，在實(shí)施例中，用于控制短路切斷過渡的快速切斷電路包括晶體管Q13，晶體管Q13被配置為被拉低以使得MOSFET柵極電容經(jīng)由電阻器R20放電，電阻器R20具有為選擇MOSFET柵極電容的放電時(shí)間而選定的電阻。例如，電阻器R20是1KΩ電阻器，其提供MOSFET柵極電容的快速放電時(shí)間。

優(yōu)選地，期望具有比在正常半周期操作期間的切斷過渡時(shí)間更快的短路感應(yīng)切斷。特別地，短路切斷過渡時(shí)間應(yīng)當(dāng)顯著快于正常切斷過渡，從而例如限制調(diào)光器電路的相關(guān)聯(lián)能量吸收。如上，開關(guān)控制電路包括用于控制在AC的每個(gè)周期的MOSFET的切斷以控制MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)的切換的電路。開關(guān)控制電路提供MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)控制，以控制MOSFET在導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)之間的切斷過渡，延伸達(dá)所選擇的切斷過渡時(shí)間。在實(shí)施例中，開關(guān)控制電路包括晶體管Q12，晶體管Q12被配置為被拉低以使得MOSFET柵極電容經(jīng)由電阻器R16放電，電阻器R16具有為選擇MOSFET柵極電容在正常切斷過渡中的放電時(shí)間而選擇的電阻。例如，R16是56KΩ電阻器，相比快速切斷電路的1KΩ電阻器R20，其提供更慢的MOSFET柵極電容的放電時(shí)間。

在實(shí)施例中，過零檢測電路包括差分晶體管對(duì)Q1和Q2，以實(shí)現(xiàn)確定整流的調(diào)光器電壓是否低于第一閾值和高于第二閾值的比較器功能。過零檢測電路然后將比較器功能的確定輸出到開關(guān)控制電路的導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路，其被配置為確定導(dǎo)通時(shí)段，并且其中導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路被配置為基于過零檢測電路的輸出而改變導(dǎo)通時(shí)段。

在另一實(shí)施例中，當(dāng)MOSFET的切斷發(fā)生時(shí)，過零檢測電路并入比較器參考閾值滯后以建立第二(斷電)閾值。

在另一實(shí)施例中，導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路還包括定時(shí)器輸出晶體管Q7和Q8，該晶體管Q7和Q8在導(dǎo)通時(shí)段期間不導(dǎo)通，以使得導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路的自偏置晶體管Q9能夠提供基極驅(qū)動(dòng)電流到快速切斷電路的選通晶體管Q14。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后沿相位控制調(diào)光器電路的一些電路的框圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后沿相位控制調(diào)光器電路；

圖3A示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后沿相位控制調(diào)光器電路的正常操作條件期間的操作波形；以及

圖3B示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后沿相位控制調(diào)光器電路的短路操作條件期間的操作波形。

具體實(shí)施方式

圖1以框圖形式示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有短路保護(hù)的2線后沿相位控制調(diào)光器電路10的一些電路，其被配置為控制到負(fù)載的電力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，調(diào)光器電路10的許多電路不影響短路保護(hù)的提供，進(jìn)而本文不再詳細(xì)討論。

圖1的實(shí)施例中所示的調(diào)光器電路10包括AC開關(guān)電路12，其用于通過在導(dǎo)通狀態(tài)下向負(fù)載傳導(dǎo)電力而在關(guān)斷狀態(tài)下不向負(fù)載傳導(dǎo)電力來控制AC電力到負(fù)載的傳送，如上所述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，導(dǎo)通狀態(tài)是導(dǎo)通時(shí)段，而關(guān)斷狀態(tài)是非導(dǎo)通時(shí)段，其被配置為持續(xù)時(shí)間，以在負(fù)載是LED燈驅(qū)動(dòng)器的情況下控制例如LED燈的調(diào)光。AC開關(guān)電路12被連接到開關(guān)控制電路14，開關(guān)控制電路14具有用于在AC的每半個(gè)周期控制AC開關(guān)電路12的切斷和接通的多個(gè)電路，以控制開關(guān)電路12的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)的切換。開關(guān)控制電路14還控制調(diào)光器電路10的短路保護(hù)的功能，如上所述。此外，調(diào)光器電路10包括整流器16，用于在非導(dǎo)通時(shí)段中對(duì)AC電力進(jìn)行整流以產(chǎn)生要提供給調(diào)光器電路10的整流的調(diào)光器電壓。

開關(guān)控制電路14具有過零檢測電路18，其被配置為檢測AC的過零以及檢測整流的調(diào)光器電壓的第一閾值和第二閾值的交叉。過零檢測電路18被連接到導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20，導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20被配置為基于過零檢測電路18的輸出來確定導(dǎo)通時(shí)段以及改變導(dǎo)通時(shí)段。此外，導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20被連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路22，以接通和切斷AC開關(guān)電路12，從而提供導(dǎo)通和非導(dǎo)通時(shí)段。在本實(shí)施例中，柵極驅(qū)動(dòng)電路24包括：快速切斷電路26，其在檢測到短路狀況時(shí)控制AC開關(guān)電路12的短路切斷過渡；以及正常操作柵極驅(qū)動(dòng)電路26，其在正常操作條件期間接通和切斷AC開關(guān)電路12。

如上所述，過零檢測電路16被配置為檢測AC的過零以及檢測整流的調(diào)光器電壓的第一閾值和第二閾值的交叉。當(dāng)AC線路電壓在半周期的兩個(gè)極性之間等于零時(shí)，發(fā)生AC的過零。如上所述，在實(shí)踐中，導(dǎo)通和非導(dǎo)通時(shí)段之間的交叉通常不會(huì)正好發(fā)生在AC線路電壓過零處。例如，在實(shí)施例中，第一閾值被選擇為5V的低閾值電壓，而第二閾值為10V的高閾值。第一閾值的選擇基于兩個(gè)考慮：首先，由于這是用于半周期導(dǎo)通時(shí)段的線路電壓過零開始，所以它是結(jié)合柵極驅(qū)動(dòng)電路傳播延遲和MOSFET接通延遲(后者是主導(dǎo))的總和一起選擇的；其次，第一閾值在正常操作條件下(例如，在最大負(fù)載條件下)必須具有高于MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓降的足夠余量。因此，例如，對(duì)于50us的總延遲，選擇5V作為第一閾值。如所討論的，10V的高閾值是基于MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電阻(1Ω)和期望電流閾值(10A)的最壞情況條件來選擇的。

而且，過零檢測電路16被配置為當(dāng)整流的調(diào)光器電壓低于第一閾值時(shí)啟動(dòng)AC開關(guān)電路12以開始導(dǎo)通時(shí)段，并且當(dāng)整流的調(diào)光器電壓高于第二閾值時(shí)啟動(dòng)AC開關(guān)電路12以提前終止導(dǎo)通時(shí)段，從而為后沿相位控制調(diào)光器電路提供短路保護(hù)。也就是說，過零檢測電路16啟動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)電路22的控制，以切斷AC開關(guān)電路12，以提供導(dǎo)通和非導(dǎo)通時(shí)段，并且在監(jiān)測到短路狀況的情況下提供短路保護(hù)。

圖2中更詳細(xì)地示出了通常作為圖1的框圖示出的調(diào)光器電路10的功能實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，調(diào)光器電路10也是具有AC開關(guān)電路12和開關(guān)控制電路14的后沿相位控制調(diào)光器電路。如上所述，本實(shí)施例中的AC開關(guān)電路12是MOSFET開關(guān)電路，并且包括MOSFET開關(guān)元件Q15和Q16(例如，諸如FCPF11N60的高壓(600V)N溝道MOSFET)，其用于控制傳送到負(fù)載的AC電力的量。如上所述，MOSFET Q15和Q16被配置為使得它們?cè)贏C電力的不同極性半周期內(nèi)交替地控制到負(fù)載的電力傳送。也就是說，MOSFET Q15和Q16在AC的每個(gè)周期分別接通和切斷AC開關(guān)電路12，使得負(fù)載(例如，用于LED下射燈的驅(qū)動(dòng)器)與在每個(gè)周期中開關(guān)電路12被切斷的時(shí)間量成比例并且不向負(fù)載傳導(dǎo)電力。在實(shí)施例中，負(fù)載例如是以用于LED燈的驅(qū)動(dòng)器形式的電容性負(fù)載。

圖2所示的實(shí)施例的開關(guān)控制電路14在正常操作條件下使用柵極驅(qū)動(dòng)電路26以及在短路條件下使用控制短路切斷過渡的快速切斷電路24，采用來自過零檢測電路18和導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20的輸入，來實(shí)現(xiàn)MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)控制。具體地，在正常操作條件下，柵極驅(qū)動(dòng)電路26使用晶體管Q11和Q12來實(shí)現(xiàn)MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)控制。這里，晶體管Q1和Q2是BC856PNP晶體管。具有來自過零電路16的輸入的晶體管Q11基極驅(qū)動(dòng)被拉高，以經(jīng)由電阻器R15對(duì)MOSFET Q15和Q16的MOSFET柵極電容進(jìn)行充電，從而保持MOSFET Q15和Q16處于導(dǎo)通狀態(tài)條件。在實(shí)施例中，R15是1KΩ電阻器。二極管D2和齊納(Zener)二極管ZD3也用于將MOSFET Q15和Q16導(dǎo)通狀態(tài)柵極電壓鉗位在適當(dāng)?shù)碾娖?，以用于適當(dāng)?shù)钠?。D2也是4148高速二極管，而且ZD3是7V5齊納二極管。晶體管Q12基極驅(qū)動(dòng)也被拉低，以使得MOSFET柵極電容經(jīng)由電阻器R16放電，電阻器R16的值是為了提供AC開關(guān)電路12的MOSFET Q15和Q16的期望的切斷過渡時(shí)間而選擇的。這里，R16被選作56KΩ電阻器。

在短路操作條件下，開關(guān)控制電路14使用用于控制短路切斷過渡的快速切斷開關(guān)電路24，而不是正常柵極驅(qū)動(dòng)電路26。導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20包括自偏置晶體管Q9，其在導(dǎo)通時(shí)段期間向快速切斷電路24的選通晶體管Q14提供基極驅(qū)動(dòng)，以使得能夠進(jìn)行快速切斷電路24的操作?？焖偾袛嚯娐?4包括晶體管Q13，其被配置為當(dāng)檢測到短路時(shí)而被拉低，以使得MOSFET柵極電容經(jīng)由電阻器R20放電。在實(shí)施例中，選定電阻器R20為1KΩ電阻器，以提供相對(duì)于由56KΩ電阻器確定的正常切斷時(shí)間更快的切斷過渡時(shí)間。

如上所述，過零檢測電路18被配置為通過被配置為檢測整流的調(diào)光器電壓的第一(例如5V)和第二(例如10V)閾值的交叉來檢測短路條件。具體地，在實(shí)施例中，過零檢測電路18檢測到整流的調(diào)光器電壓上升到高于10V的第二閾值，其指示短路條件。在正常操作條件期間，過零檢測電路18檢測何時(shí)整流的調(diào)光器電壓低于5V的第一閾值。

過零檢測電路18包括具有差分晶體管對(duì)Q1和Q2以實(shí)現(xiàn)這種比較器功能的輸入級(jí)，并且其輸出出現(xiàn)在由晶體管Q4和Q5緩沖的晶體管Q3集電極處。分壓器電阻器R1和R2將整流的調(diào)光器電壓按比例縮小，以便適合于使過零檢測電路18的晶體管Q1基極處的輸入反相。第一閾值電壓(例如5V)是針對(duì)半周期過零導(dǎo)通時(shí)段開始使用的參考電壓(在V+≤5V)，并且主要由電阻器R4和R5確定。在本實(shí)施例中，電阻器R4和R5分別為100KΩ和3.9KΩ電阻器。而且，R1是100KΩ電阻器，而R2是11KΩ電阻器。因此，當(dāng)檢測的整流的調(diào)光器電壓下降到低于下限閾值5V時(shí)，過零檢測器電路18啟動(dòng)半周期導(dǎo)通時(shí)段開始。

過零檢測電路18的比較器功能的輸出還包括經(jīng)由電阻器R8在電阻器R4/R5結(jié)合處對(duì)參考電壓第一閾值(例如5V)的正反饋，其產(chǎn)生可編程滯后電平。滯后電平允許選擇期望的第二閾值，其是用于MOSFET的切斷(例如斷電)的短路條件。因此，過零檢測電路18包含比較器參考閾值滯后，使得當(dāng)MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓上升到超過原始接通閾值的幅度時(shí)，檢測到短路條件，并且過零檢測電路18啟動(dòng)MOSFET Q16和Q16的切斷。因此，例如，從過零檢測電路18比較器滯后參考電壓0.5V和1.0V導(dǎo)出整流的調(diào)光器電壓(在圖中示為參考電壓(V+))的第一和第二閾值5V和10V。也就是說，整流的調(diào)光器電壓(V+)比MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電壓大了等于整流器二極管的正向偏置電壓(在該示例中為-0.5V)的量。所選擇的第一和第二閾值因此充分大于整流器二極管正向壓降，使得后者在計(jì)算中可以被忽略。

過零檢測電路18對(duì)短路條件的檢測啟動(dòng)到導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20的快速切斷輸出，其激活MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)并開始導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)，同時(shí)使能(enable)快速切斷電路24。如果在半周期導(dǎo)通時(shí)段期間由于短路條件使整流的調(diào)光器電壓上升到過零檢測器的較高閾值之上，則MOSFET Q15、Q16被快速切斷以保護(hù)電路10免于高能量狀況。在正常半周期操作中，由于導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)器期滿，經(jīng)由柵極驅(qū)動(dòng)電路26發(fā)生較慢的切斷過渡。具體地，在第一閾值的交叉處，導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路18的二極管D1變?yōu)榉聪蚱茫允沟脤?dǎo)通時(shí)段定時(shí)電容器C1能夠開始充電。晶體管Q6(具有基于齊納二極管ZD1的參考電壓)用作定時(shí)電容器C1的恒流源。例如，定時(shí)電容器是10nF電容器。圖3A中示出定時(shí)電容器電壓、在5V的第一閾值處的零交叉、整流的調(diào)光器電壓和AC線路電壓波形。

如上所述，在半周期導(dǎo)通時(shí)段期間，定時(shí)器輸出晶體管Q7和Q8不導(dǎo)通，因此自偏置晶體管Q9向快速切斷選通晶體管Q14提供基極驅(qū)動(dòng)。在半周期操作中，當(dāng)面對(duì)驅(qū)動(dòng)短路負(fù)載時(shí)，MOSFET Q15和Q16兩端的上升電壓將被過零檢測電路18檢測為越過第二閾值(例如，高過零閾值V+≥10V))，以使過零檢測電路18輸出被拉低。這通過電阻器R17向晶體管Q13提供基極驅(qū)動(dòng)，并且因此由于相關(guān)聯(lián)的柵極放電電阻器R20的相對(duì)低的值而實(shí)現(xiàn)更快的切斷。圖3B示出短路負(fù)載期間的整流的調(diào)光器電壓和過零波形。在短路負(fù)載半周期操作時(shí)，整流的調(diào)光器電壓上升(例如小于0.1ms)高于過零第二閾值10V，其導(dǎo)致導(dǎo)通時(shí)段的過早終止。在沒有短路負(fù)載的正常半周期操作中，導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)器輸出晶體管Q8集電極拉低，這具有經(jīng)由晶體管Q9和Q14禁用快速切斷電路24和經(jīng)由晶體管Q12激活正常慢切斷的雙重作用。

也就是說，緊隨由過零檢測電路18檢測到短路條件，在一般導(dǎo)通時(shí)段期間，導(dǎo)通時(shí)段定時(shí)電路20的狀態(tài)例如是使能快速切斷電路24。快速切斷電路24在導(dǎo)通時(shí)段期間被正常使能，但在半周期導(dǎo)通時(shí)段結(jié)束時(shí)被禁用，以允許用于EMI限制目的的緩慢切斷過渡。

應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的配置也可以有其他變化和修改，其也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。