具体实施方式
图2示出了为依据本发明一实施例的负载控制模块的电路方块图,其中,负载控制模块200适用于一电器设备220,且此电器设备220会依据开关210的动作而被驱动。此外,负载控制模块200包括储能单元230、第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260。其中,储能单元230耦接开关210、第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260,第一控制单元240耦接信号转换单元260,而第二控制单元250则耦接至第一控制单元240与信号转换单元260。
图3示出了为用以说明图2实施例的波形时序图,请同时参照图2与图3。在此,开关210依据切换信号S31来决定其导通状态。譬如,当切换信号S31的电平切换至第一电平L1时,开关210将导通其两端。相对地,当切换信号S31的电平切换至第二电平L2时,开关210的两端将维持在断路的状态。其中,本实施例在此假设所述的第一电平L1为逻辑1,且所述的第二电平L2为逻辑0。为了说明方便起见,以下的各实施例将以上述的假设为前提,来进行说明。
更进一步来看,负载控制模块200的操作机制。由于负载控制模块200的操作机制是配合开关210的切换动作来进行,故当开关210导通时,储能单元230会将来自开关210的电源电压VP转换成一储备电压VST,以将储备电压VST输出至第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260。相对地,当开关210断路时,储能单元230会持续输出储备电压VST长达一预定时间TP。值得注意的是,储能单元230更在储备电压VST高转态时输出一第一重置信号SR1,并在储备电压VST的电平下降至一临界值时输出一第二重置信号SR2。
举例而言,一开始,在时间点t0时,负载控制模块200被切换至起动状态,此时储能单元230将开始输出储备电压VST,并在储备电压VST高转态的同时输出第一重置信号SR1。之后,在时间点t1至t2之间,由于时间TS1小于预定时间TP,故储能单元230会持续地输出储备电压VST。类似地,由于时间TS2小于预定时间TP,故储能单元230在时间点t3至t5之间会持续地输出储备电压VST。然而,在时间点t6至t8之间,由于时间TS3大于预定时间TP,故储能单元230会持续输出储备电压VST一预定时间TP后,在时间点t7至t8之间,停止输出储备电压VST。值得注意的是,在储备电压VST持续下降的过程中,当储备电压VST的电平下降至临界值(例如为0.5*VST)时,储能单元230更输出第二重置信号SR2。
此外,针对第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260而言,其都是依据储备电压VST而启动。故当开关210导通时,第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260都是维持在启动的状态下,而当开关210断路时,其就只能在一预定时间TP内保持动作。以下将更进一步地说明,第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260的操作机制。
请继续参照图2与图3,一开始当切换信号S31在时间点t0被切换至第一电平L1时,信号转换单元260维持在启动状态下,将来自开关210的电源电压VP转换成计数信号SCT。此时,第一控制单元240会对计数信号SCT进行滤波与整流来产生一整流信号SRE,并依据第一重置信号SR1输出具有第一电平L1的箝制信号SLA。
另一方面,第二控制单元250会先依据第一重置信号SR1进行重置的动作。之后,当第二控制单元250接收到具有第一电平L1的箝制信号SLA时,第二控制单元250将配合计数信号SCT不断地计数,以通过计数结果来调整控制电压VCL的电平。譬如,在时间点t0至t1之间,第二控制单元240会不断地接收到来自计数信号SCT中的方波,并每隔3个方波便调整一次控制电压VCL的电平。
值得注意的是,第二控制单元250在计数至一默认值或接收到具有第二电平L2的箝制信号SLA后,才会停止计数。换而言之,倘若第二控制单元240在时间点t0至t1之间尚未计数至默认值,则在时间点t1之后,第二控制单元240将藉由箝制信号SLA切换至第二电平L2,来停止计数。反之,假若第二控制单元240在时间点t0至t1之间已经计数至默认值,则在时间点t1之后,其将维持在停止计数的状态。此外,在停止计数的过程中,第二控制单元250更依据整流信号的反相信号/SRE,来致使控制电压VCL的电平在多个预设电平中择一切换。
举例而言,假若在时间点t0至t1之间,第二控制单元250尚未计数至默认值,则第一控制单元240与第二控制单元250在时间点t1至t8之间的动作,将详述如下。当切换信号S31在时间点t1被切换至第二电平L2时,由于整流信号SRE会随着计数信号SCT的波形变动而被切换至第二电平L2,故第一控制单元240会将箝制信号SLA的电平闩锁至第二电平L2。
第二控制单元250在接收到具有第二电平L2的箝制信号SLA后,其将停止计数。换而言之,在时间点t1至t3之间,第二控制单元250会停止调整控制电压VCL的电平,故控制电压VCL的电平将如曲线CV1所示的,在时间点t1至t3之间保持不变。
接着,当切换信号S31在时间点t3又被切换至第二电平L2时,由于此时的第二控制单元250已经被设定在停止计数的状态下,故此时的第二控制单元250会依据整流信号的反相信号/SRE,使得控制电压VCL的电平在预设电平LAT1-LAT3中择一切换。譬如,如曲线CV1所示的,控制电压VCL的电平在时间点t5时将被切换至预设电平LAT1。
此外,当切换信号S31在时间点t6又被切换至第二电平L2时,由于开关210处在断路的时间TS3大于预定时间TP,故负载控制模块200只会在时间点t6至t7之间持续动作,并在时间点t7至t8之间维持在禁能的状态。相对地,当负载控制模块200维持在禁能状态时,第二控制单元250将迫使控制电压VCL的电平切换至最低电平,直到负载控制模块200在时间点t8重新被启动后,其才会再次调整控制电压VCL的电平。
值得注意的是,第二控制单元250在进入禁能状态之前,其会先依据第二重置信号SR2来进行重置的动作。此外,当负载控制模块200重新被启动后,其将重复在时间点t0至t8之间的操作机制。
再者,假若在时间点t0至t1之间,第二控制单元250已经计数至默认值,则第一控制单元240与第二控制单元250在时间点t1至t8之间的动作,将详述如下。当切换信号S31在时间点t1被切换至第二电平L2时,由于此时的第二控制单元250已经处在停止计数的状态下,故在时间点t1至t2之间,第二控制单元250会依据整流信号的反相信号/SRE,使得控制电压VCL的电平在预设电平LAT1-LAT3中择一切换。譬如,如曲线CV2所示的,在时间点t2至t3之间,控制电压VCL的电平将被切换至预设电平LAT1。
接着,当切换信号S31在时间点t3又被切换至第二电平L2时,第二控制单元250将再次依据整流信号的反相信号/SRE,使得控制电压VCL的电平在预设电平LAT1-LAT3中择一切换。譬如,如曲线CV2所示的,在时间点t5至t6之间,控制电压VCL的电平将被切换至预设电平LAT2。
此外,当切换信号S31在时间点t6又被切换至第二电平L2时,由于负载控制模块200会在时间点t7至t8之间维持在禁能的状态下,故控制电压VCL的电平将会被切换至最低电平,且第二控制单元250在进入禁能状态之前,其会先依据第二重置信号SR2来进行重置的动作。
综上所述,一开始当切换信号S31在时间点t0被切换至第一电平L1时,负载控制模块200便开始不断地调整控制电压VCL的电平,直到切换信号S31快速切换开关210的导通状态后,也就是在时间点t1之后,负载控制模块200才会依据整流信号的反相信号/SRE来调整控制电压VCL的电平。另一方面,当切换信号S31在时间点t6被切换至第二电平L2时,由于开关210处在断路的时间TS3大于预定时间TP,故负载控制模块200将重新被启动,以重复在时间点t0至t8之间的操作机制。如此一来,负载控制模块200将可配合开关210的切换动作,来致使电器设备220执行多样化的功能控制。
举例而言,当电器设备220为一照明装置时,由于在时间点t0至t1之间所接收到的控制电压VCL,其电平不断地变动,故照明装置将可依据控制电压VCL的电平,不断地将其所提供的光源的亮度提高,直到开关210的导通状态快速被切换之后,也就是在时间点t1之后,照明装置才会随着开关210的快速切换,而使其光源的亮度在多个预定亮度中进行切换。反之,当开关210切换至断路的时间超过预定时间TP(譬如2秒)时,则负载控制模块200将重新被启动,以再次配合开关210的切换动作,来调控照明装置所提供的光源的亮度。
据此,对照现有技术来看,传统负载控制模块120只能配合开关210的切换动作,来致使照明装置在驱动状态下,提供固定亮度的光源。而本实施例的负载控制模块200却可以配合开关210的切换动作,来调整照明装置在驱动状态下所提供的光源的亮度。换言之,一个受控于开关的电器设备,在搭配本实施例的负载控制模块200的控制下,将能执行多样化的功能控制。
相似地,当电器设备220为一食品加热器时,在时间点t0至t1之间,食品加热器将可依据控制电压VCL的电平,不断地将其所提供的热源的温度提高,直到开关210的导通状态快速被切换之后,也就是在时间点t1之后,食品加热器才会依据控制电压VCL,使得其所提供的热源在多个预定温度中进行切换。
此外,当电器设备220为一空调设施时,在时间点t0至t1之间,空调设施可依据控制电压VCL的电平,来对应降低室内的温度,直到开关210的导通状态快速被切换之后,也就是在时间点t1之后,空调设施才会依据控制电压VCL,使得室内的温度在多个预定温度中进行切换。
为了让熟习此技术者能更了解本实施例的精神,以下将针对储能单元230、第一控制单元240、第二控制单元250与信号转换单元260的内部架构作更进一步的说明。
图4示出了为依据本发明一实施例的储能单元的详细电路图,其中,为了说明方便起见,图4更示出了出开关210。请参照图4,储能单元230包括二极管D1、电阻R1-R2、电容C1、稳压器410以及重置电路420。在此,二极管D1的阳极耦接开关210。电阻R1的第一端耦接二极管D1的阴极。电阻R2的两端耦接在电阻R1的第二端与接地端之间。电容C1的两端也耦接在电阻R1的第二端与接地端之间。稳压器410耦接至电阻R2的第一端。而重置电路420则耦接至稳压器410。
在整体操作上,当开关210导通时,来自开关210的电源电压VP会通过二极管D1压降在电阻R1与R2上。藉此,由电阻R1与R2所形成的电压差将存储在电容C1中,且稳压器410也会将电阻R1与R2所形成的电压差转换成储备电压VST,并持续输出储备电压VST。相对地,当开关210断路时,电容C1会在一预定时间TP内将原本所存储的电压差放电至电阻R2,以致使稳压器410在开关210断路时,依旧可以持续输出储备电压VST长达一预定时间TP。其中,预定时间TP的长短将取决于电容C1与电阻R2的阻值大小,以及稳压器410本身及其后端负载的大小。另一方面,重置电路420会不断地检测储备电压VST的电平,以在储备电压VST高转态时输出第一重置信号SR1,并在储备电压VST的电平下降至临界值时,输出第二重置信号SR2。
图5A与图5B分别示出了为依据本发明一实施例的信号转换单元的详细电路图。值得注意的是,熟习此技术者可依据负载控制模块200的实际应用,来变更信号转换单元260的电路架构。例如,当负载控制模块200应用在一交流信号的电源电压VP时,信号转换单元260的电路架构将如图5A所示,包括一滤波器510与一史密特触发器520。其中,滤波器510用以滤除电源电压VP上的噪声,而史密特触发器520则耦接至储能单元230,以依据储备电压VST而启动。此外,史密特触发器520在启动状态下,会将已滤除噪声后的电源电压VP转换成计数信号SCT。
然而,当负载控制模块200应用在一直流信号的电源电压VP时,信号转换单元260将可由如图5B所示的电压控制振荡器530所构成。此时,电压控制振荡器530耦接至储能单元230,以依据储备电压VST而启动。此外,电压控制振荡器530在启动状态下,会依据电源电压VP的电平来产生计数信号SCT。
图6示出了为依据本发明一实施例的第一控制单元的详细电路图。请参照图6,第一控制单元240包括滤波整流单元610与闩锁单元620。为了让熟习此技术者能更了解本实施例的精神,以下将就滤波整流单元610与闩锁单元620的内部架构作更进一步的说明。
请继续参照图6,滤波整流单元610包括电容C2-C3、二极管D2以及电阻R3-R5。其中,电容C2的第一端耦接信号转换单元260。电阻R3耦接在电容C2的第二端与地端之间。二极管D2的阳极耦接电容C2的第二端。电容C3与电阻R4的两端分别耦接在二极管D2的阴极与地端之间。电阻R5的两端则耦接在二极管D2的阴极与闩锁单元620之间。
请参照图3与图6,来看滤波整流单元610的操作机制。在时间点t0至t1之间,由于滤波整流单元610会接收到来自计数信号SCT中的方波,故此时电容C2与电阻R3会将计数信号SCT中的方波转成多数个脉冲。且所述的脉冲在经过二极管D2的整流以及电阻R4与电容C3所构成的滤波下,将形成具有第一电平L1的整流信号SRE。相对地,在时间点t1至t2之间,由于滤波整流单元610无法接收到来自计数信号SCT中的方波,故此时的滤波整流单元610将据以输出具有第二电平L2的整流信号SRE。
以此类推,在时间点t2至t6之间,滤波整流单元610将依据计数信号SCT输出具有第一电平L1的整流信号SRE。相对地,在时间点t6至t7之间,滤波整流单元610将输出具有第二电平L2的整流信号SRE。
请继续参照图6,闩锁单元620则包括史密特触发器621-622、二极管D3-D4以及电阻R6。其中,史密特触发器621与622相互耦接,且二极管D3的阳极与二极管D4的阴极分别耦接史密特触发器621,而电阻R6则耦接在二极管D3的阴极与史密特触发器622之间。
请同时参照图3与图6,来看闩锁单元620的操作机制。在此,史密特触发器621与622会通过二极管D3以及电阻R6形成一反馈机制。通过这个反馈机制,当闩锁单元620所接收到的整流信号SRE由第一电平L1切换至第二电平L2时,其会将箝制信号SLA的电平闩锁至第二电平L2,直到闩锁单元620通过二极管D4接收到第一重置信号SR1为止。
举例而言,在时间点t0时,二极管D4所接收到的第一重置信号SR1,将致使箝制信号SLA的电平切换至第一电平L1。之后,在时间点t0至t1之间,闩锁单元620将接收到具有第一电平L1的整流信号SRE,并据以输出具有第一电平L1的箝制信号SLA。然而,在时间点t1时,由于整流信号SRE的电平会从第一电平L1切换至第二电平L2,故闩锁单元620会将箝制信号SLA的电平闩锁至第二电平L2,直到在时间t8时,闩锁单元620才会再次依据第一重置信号SR1将箝制信号SLA的电平切换至第一电平L1。
图7示出了为依据本发明一实施例的第二控制单元的详细电路图。请参照图7,第二控制单元250包括分频器710、计数单元720、粗调单元730、多路复用器740、数字/模拟转换器750以及缓冲器760。其中,分频器710耦接信号转换单元260。计数单元720耦接分频器710。粗调单元730耦接至计数单元720与第一控制单元240。多路复用器740耦接至计数单元720、粗调单元730与第一控制单元240。而数字/模拟转换器750则耦接在计数单元720与缓冲器760之间。
请同时参照图3与图7,在整体操作上,分频器710、计数单元720、粗调单元730、多路复用器740、数字/模拟转换器750与缓冲器760,都各自耦接储能单元230,以依据储备电压VST而启动。此外,分频器710在启动状态下会将计数信号SCT的频率分频至一特定频率,以输出一方波信号SRW。举例而言,在本实施当中,分频器710会将计数信号SCT的频率除以3,以产生如图3所示的方波信号SRW。
计数单元720包括计数器721、与门722与反相器723。其中,计数器721在启动状态下会依据方波信号SRW将一累加值PAU的数值计数至默认值,并在计数至所述的默认值时产生具有第一电平L1的状态信号ST。另一方面,与门722的一端会通过反相器723接收状态信号ST的反相信号,且其另一端用以接收箝制信号SLA。随着状态信号ST与箝制信号SLA的变动,与门722将据以输出一中断信号SB至计数器721。值得注意的是,当中断信号SB的电平为第二电平L2(譬如逻辑0)时,计数器721将会停止计数,也就是说,当箝制信号SLA与状态信号ST的反相信号其中之一为第二电平L2(譬如逻辑0)时,计数器721便会停止计数。
粗调单元730包括与门731、电平选择器732与反相器733。其中,与门731的一端通过反相器733接收中断信号SB的反相信号,且其另一端用以接收整流信号的反相信号/SRE。藉此,当中断信号SB的反相信号与整流信号的反相信号/SRE同时被切换至第一电平(譬如逻辑1)时,与门731将据以输出一使能信号。电平选择器732接收到使能信号时,其将从多数个电平调整值中择一作为一特定调整值PSF,并据以输出特定调整值PSF与控制信号至多路复用器740。换而言之,当中断信号SB切换至第二电平L2(譬如逻辑0)时,也就是当计数器721停止计数时,只要整流信号的反相信号/SRE切换至第一电平L1(譬如逻辑1),电平选择器732就会据以输出特定调整值PSF与控制信号至多路复用器740。
另一方面,多路复用器740会接收累加值PAU与特定调整值PSF。其中,当多路复用器740接收到来自电平选择器732的控制信号时,其将据以输出特定调整值PSF至数字/模拟转换器750,反之,多路复用器740则输出累加值PAU至数字/模拟转换器750。换而言之,数字/模拟转换器732将接收到来自计数器721的累加值PAU,或是来自电平选择器732的特定调整值PSF。藉此,数字/模拟转换器732将依据所接收到的数值来转换控制电压VCL的电平。
举例而言,如图3所示的,在时间点t0至t1之间,由于箝制信号SLA维持在第一电平L1,故计数器721便会依据方波信号SRW不断地递增或递减累加值PAU的数值,相对地,数字/模拟转换器750将随着累加值PAU的数值变动控制电压VCL的电平。然而,当累加值PAU的数值在时间点t0至t1之间尚未被计数至默认值时,随着切换信号S21在时间点t1与t2对开关210的快速切换,计数器721将依据具有第二电平L2的箝制信号SLA而停止计数,且多路复用器740在时间点t2至t3之间将输出具有固定值的累加值PAU至数字/模拟转换器750。因此,如曲线CV1所示的,控制电压VCL的电平在时间点t1至t3之间将维持在固定的电平。
另一方面,当累加值PAU的数值在时间点t0至t1之间已经被计数至默认值时,也就是说,在时间点t1之后,中断信号SB已被切换至第二电平L2(譬如逻辑0)时,随着切换信号S21在时间点t1与t2对开关210的快速切换,多路复用器740在时间点t2至t3之间将输出特定调整值PSF至数字/模拟转换器750。由于电平选择器732中的电平调整值是与预设电平LAT1-LAT3相互对应,故如曲线CV2所示的,控制电压VCL的电平在时间点t2至t3之间将被切换至预设电平LAT1-LAT3其中之一。
更进一步来看,缓冲器760耦接在数字/模拟转换器750与电器设备220之间,其用以在启动状态下缓冲并输出来自数字/模拟转换器750的控制电压VCL。值得注意的是,计数器721、电平选择器732与缓冲器760更耦接储能单元230,以依据储备电压VST而启动。此外,分频器710、计数器721与电平选择器732更会接收来自储能单元230的第一重置信号SR1与第二重置信号SR2,以致使计数器721依据第一重置信号SR1或第二重置信号SR2而重新计数,分频器710依据第一重置信号SR1或第二重置信号SR2而重新分频,且电平选择器732依据第一重置信号SR1或第二重置信号SR2来进行重置。
综上所述,本发明主要是利用储能单元来致使负载控制模块能在开关为断路的期间,依旧在一预定时间内持续动作。信号转换单元、第一控制单元与第二控制单元分别依据储备电压而启动。藉此,随着开关切换速度的不同,第二控制单元将配合信号转换单元与第一控制单元的动作,来调整控制电压的电平或是将控制电压的电平维持在目前的电平。如此一来,本发明的负载控制模块将能配合开关的切换来致使电器设备执行更多样化的功能控制。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者为准。