供电设备、电力接收设备以及供电和接收方法与流程

1.本发明涉及一种供电设备，一种电力接收设备以及供电和接收方法，特别是用于通过通信线路对设备供电。


背景技术：

2.通过通信总线的通信线路对设备供电是已知的方法。一个示例是在照明基础设施内使用dali总线对传感器供电。集成在照明器中并由与led驱动器集成的电源供电的传感器的部署正成为可接受的技术解决方案。这利用了物联网(iot)在照明领域中的全部潜力。
3.作为示例，申请人已经将所谓的传感器就绪扩展(sensor ready extension)引入基本dali信令技术。配备有这种技术的驱动器可以向与照明器集成或与天花板集成的传感器供电。
4.以这种方式传送电力的挑战之一源于dali信令方案。该方案涉及将总线的两条线短路，以编码数字零。这种短路功能停止向传感器供电。这导致在通信发生期间电力传输减少50％。
5.希望设备能够使用dali(或类似的)通信协议进行通信，但是避免对通信总线上的电力递送的中断。
6.以此方式递送电力的另一挑战是启用电力接收设备中的最低可能待机模式及/或启用低电力待机模式中的最大功能性。


技术实现要素：

7.本发明由权利要求限定。
8.根据依据本发明的第一方面的示例，提供了一种用于通过第一和第二通信线路向远程设备传输电力并且用于通过第一和第二通信线路与远程设备通信的设备，该设备包括：
9.电源，用于向所述第一和/或第二通信线路提供电力；
10.第一驱动器，用于实现第一通信协议，第一通信协议包括：将第一和第二通信线路耦合在一起以编码第一信号电平，以及将第一和第二通信线路彼此隔离以编码第二信号电平；以及
11.第二驱动器，用于实现第二通信协议，第二通信协议包括用调制深度低于100％的信号调制第一通信线路。
12.根据依据本发明的第二方面的示例，提供了一种用于通过第一和第二通信线路(dali ，dali-)从远程设备接收电力并且用于通过第一和第二通信线路与远程设备通信的设备，包括：
13.电力采集电路，用于从所述第一和/或第二通信线路采集电力；
14.第一驱动器，用于实现第一通信协议，第一通信协议包括将第一和第二通信线路耦合在一起以编码第一信号电平，以及将第一和第二通信线路彼此隔离以编码第二信号电
平；
15.第二驱动器，用于实现第二通信协议，第二通信协议包括用调制深度低于100％的信号调制第一通信线路。
16.因此，本发明提供一种用于通过通信总线传输电力的设备，以及一种用于通过通信总线接收电力的设备。在每种情况下，设备可以使用协议进行通信，通过该协议，信号电平(例如数字0)通过两条线的短路而被编码。另一个信号电平(数字1)由一条通信线路上的供电电压和另一条通信线路上的接地电平来编码。然而，附加地，具有较低调制深度的编码是可能的，即，使得在两条通信线路之间总是存在电压差，这种电压差能够实现连续的电力采集。
17.调制深度低于100％，即两条线从不处于相同的电压。调制深度可以低于50％，低于25％或低于10％。
18.调制深度是指：(i)编码逻辑低的差分通信线路电压和(ii)编码逻辑高的差分通信线路电压之间的差，作为编码逻辑高的差分通信线路电压的百分比。例如，对于8v和10v，调制深度是2/10＝20％。对于常规dali，差分线电压可以是0v和10v，因此调制深度是10/10＝100％。
19.比特可以通过编码的信号电平来编码，否则一组信号电平的转换可以对单个比特进行编码，例如在曼彻斯特编码的情况下。
20.通过通信总线递送到例如传感器形式的远程设备的电力不受第二通信协议的影响。
21.在每种情况下，该设备可以包括控制器，其中该控制器适于使用第一通信协议向远程设备发送请求，以确定远程设备是否具有使用第二通信协议的能力。
22.这样，一个设备可以向另一个设备请求其是否能够切换到第二通信协议。第一通信协议可以是与系统中使用的所有设备兼容的默认协议。
23.然后，如果确定远程设备具有该能力，则控制器可以适于请求远程设备切换到第二通信协议。
24.此请求可在任一方向上发送，即，供电侧或电力采集侧可向另一侧请求其是否可使用第二通信协议。实际上，正是电力采集侧受益于第二通信协议，且因此请求通常在电力采集侧产生。
25.在每种情况下，该设备的控制器可以适于：
26.响应于来自使用第一通信协议的远程设备的请求，使用第一通信协议指示该设备具有使用第二通信协议的能力。
27.该能力指示是对上述请求的响应。然后，响应于来自远程设备的激活请求，控制器适于切换到第二通信协议。
28.这些特征提供了功能发现模式，其中一个设备(通常是电力采集设备)识别所连接的电力递送设备是否可以使用第二通信协议进行通信。如果不是这种情况，则通信默认为第一通信协议，从而允许向后兼容性。
29.因此，诸如传感器的电力采集设备变得与诸如照明驱动器的现有电力递送设备兼容，但也与具有用于两种通信协议的能力的修改的照明驱动器兼容。
30.在每种情况下，该设备可以包括电力端子和第一通信线路之间的限流器电路，其
中第二驱动器包括用于旁路限流器电路的短接电路。电力端子可以是用于供电侧的电源输出，或者它可以是用于电力采集侧的电力采集电路输入。因此，第二通信协议基于旁路限流部分。限流部分引起电压降，因此第二通信协议涉及施加或不施加该电压降。
31.在每种情况下，该设备可以包括：
32.第一接收器，用于接收由所述第一通信协议编码的数据；以及
33.第二接收器，用于接收由第二通信协议编码的数据。
34.因此，设备能够执行用两个协议中所选择的一个进行的双向通信。
35.第一接收器例如包括电压源和下拉电路，用于根据第一通信线路上的电压选择性地将电压源耦合到输出或将输出拉到接地。这例如是标准的dali接收器。
36.第二接收器例如包括用于接收第一通信线路上的电压的高通滤波器、电压钳位器和迟滞比较器，该迟滞比较器接收经钳位的滤波电压，并产生第二接收器的输出。
37.比较器实现第二通信协议的两个电平之间的检测。高通滤波器去除任何dc偏移，从而允许检测第二通信协议的小调制深度信号。
38.第一通信协议例如是dali协议。
39.本发明还提供了一种照明系统，该照明系统包括：如上定义的供电侧设备，其包括照明控制器，以及如上定义的电力采集设备，其包括照明器。
40.本发明还提供了一种通过第一和第二通信线路向远程设备传输电力并通过第一和第二通信线路与远程设备通信的方法，包括：
41.向第一和/或第二通信线路提供电力；以及
42.在以下项之间选择：
43.第一通信协议，包括将所述第一和第二通信线路耦合在一起以编码第一信号电平，以及将所述第一和第二通信线路彼此隔离以编码第二信号电平；以及
44.第二通信协议，包括用调制深度低于100％的信号调制第一通信线路。
45.本发明还提供了一种用于通过第一和第二通信线路从远程设备接收电力并且用于通过第一和第二通信线路与远程设备通信的方法，包括：
46.从第一和/或第二通信线路采集电力；以及
47.在以下项之间选择：
48.第一通信协议，包括将所述第一和第二通信线路耦合在一起以编码第一信号电平，以及将所述第一和第二通信线路彼此隔离以编码第二信号电平；以及
49.第二通信协议，包括用调制深度低于100％的信号调制第一通信线路。
50.根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过第一和第二通信线路从远程设备接收电力的设备，包括：
51.电力采集电路，用于从所述第一和/或第二通信线路采集电力；
52.第一通信线路与输电终端之间的限流器电路；
53.限流器电路(在所述第一通信线路与所述电力采集电路的电力端子之间；
54.旁路单元，用于旁路所述限流器电路；以及
55.控制器，用于确定所述限流器电路是否能够被旁路以及用于控制所述旁路单元。
56.该装置能够选择是否可以旁路限流功能(如上所述的)。这对于如下方面是感兴趣的：降低待机的电力消耗，或者由于在电力接收设备中更有效地采集能量而使得能够在待
机模式期间维持附加功能。这些功能例如可以包括用于控制和占用感测的rf链路。
57.该设备可以包括用于测量第一通信线路处或电力递送端子处的电压的电压传感器，其中控制器适于根据所测量的电压来致动旁路单元。
58.电压的下降(在限流器之前或之后)指示远程设备(例如，dali驱动器)不能递送所需的负载电流以将负载电压保持在最小电平以上，即，负载正将接收设备的缓冲电容器放电到最小限值以下。
59.旁路限流器电路减少了损耗，使得负载能够从通信线路汲取期望的电流和电力。
60.如果在旁路单元活动时测量的电压下降，则控制器可适于改变设备的设置以降低电力需求。
61.这表明即使对负载进行更有效的电力传输，通信线路也不能满足负载的当前需求。在这种情况下，由设备执行的功能可以被缩小，再次防止通信线路电压的崩溃。
62.该方面还提供了一种用于通过第一和第二通信线路从远程设备接收电力的方法，包括：
63.确定第一通信线路和电力端子之间的限流器电路是否可以被旁路，如果可以，则控制旁路单元。对旁路所述限流器电路；以及
64.根据所述确定，在所述限流器电路被旁路或未被旁路的情况下从所述第一和/或第二通信线路采集电力。
65.所述方法可以至少部分地由软件来实现。
66.参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图说明
67.为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：
68.图1示出了配备有由已知dali驱动器供电的传感器-控制器设备的照明器的基本架构；
69.图2示出了用于dali的电压电平阈值；
70.图3示出了典型的dali数据消息；
71.图4示出了dali帧格式；
72.图5示出了所谓的传感器就绪供电和通信方案的主要部件；
73.图6示出了根据本发明的具有驱动器和传感器控制器的系统；
74.图7示出了驱动器中电路的示例实现；
75.图8示出了传感器中的电路的示例实现；
76.图9示出了用于检测正常dali和旁路模式通信的传感器侧上的接收电路；
77.图10示出了可用于产生正常dali和旁路模式通信的驱动器侧上的接收电路；
78.图11示出了旁路模式通信的仿真结果；
79.图12示出了作为比较的对于与图11中相同的负载的正常dali通信的波形；
80.图13示出了电力传输和通信方法。
81.图14示出了用于解释本发明的另一方面的照明设备的基本已知配置；以及
82.图15示出了如何修改电路以包括用于旁路限流器电路的旁路单元；以及
83.图16更详细地示出了图15的电路的实现。
具体实施方式
84.将参照附图描述本发明。
85.应当理解，具体实施方式和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
86.本发明提供了一种设备，其适于通过第一和第二通信线路向远程设备传输电力或从远程设备接收电力，并且适于通过第一和第二通信线路与远程设备通信。第一驱动器实现第一通信协议，其包括将第一和第二通信线路耦合在一起以编码第一信号电平，以及将第一和第二通信线路彼此隔离以编码第二信号电平。这可以是dali协议。第二驱动器实现第二通信协议，其包括用具有低调制深度的信号调制第一通信线路。第二通信协议意味着在两条通信线路之间总是存在电压差，以实现连续的电力收集。
87.另一方面利用限流器的旁路功能，以便提高能量传递的效率，特别是在待机操作模式中。
88.图1示出了配备有由已知的dali传感器就绪(sensor ready)led驱动器14供电的传感器控制器设备12的照明器10的基本架构。驱动器用作从设备，而传感器-控制器设备用作主设备。
89.通信以及电力传输发生在形成双线差分总线的一对通信线路dali 和dali－上。配备有这种技术的驱动器可以向与照明器集成或与天花板集成的传感器供电。
90.常规的dali网络包括用作主设备的控制器和具有dali接口的一个或多个照明设备(例如，电子镇流器和调光器)。控制器通过双向数据交换监视和控制每个照明设备。dali协议允许设备被单独寻址或同时寻址多个设备。数据通过异步、半双工、串行协议在双线差分总线上在控制器和设备之间传送。这种常规的dali设备使用单对的线来形成总线，用于与单个dali网络上的所有设备进行通信。
91.dali网络可以包括用于接收远程无线命令的各种传感器和无线接收器。这样的传感器可以被提供为特定照明单元的一部分，即在照明器外壳内，或者它们可以是分离的独立传感器，其也通过双线差分总线或者无线地与dali网络通信。
92.dali通信中的信令在图2到图4中示出。
93.图2示出了电压电平阈值和传送信号电平“1010”的信号20。逻辑高被定义为高于9.5v，而逻辑低被定义为低于6.5v。实际上，通信线路之间的电压为零，以编码逻辑低。
94.图3示出了典型的数据消息。编码通过短接总线以发送曼彻斯特编码位来操作。因此，每个比特包括两个逻辑信号电平。在常规应用中，其中长dali线在建筑物中布线，大信号摆幅(如图2所示最大22.5v)提供了保护，以避免干扰的影响。
95.图4示出了帧格式，其中s是起始位，yaaaaaas是地址周期，并且xxxxxxxx是数据字节。最后两位是停止位。
96.图5示出了传感器就绪供电和通信方案的主要部件。
97.驱动器50(它是从设备)包括微控制器52，微控制器52包括dali编码器54和dali解码器56。dali编码器向总线驱动器58提供发送信号txd，总线驱动器58如上所解释的控制通信线路的短路。从dali电源60向dali总线供电。数据的接收由阈值接收器62实现，然后阈值接收器62为dali解码器56产生接收信号rxd。
98.传感器70(它是主控制器)具有与驱动器50类似的部件，即具有dali编码器54'的控制器52'，dali编码器54'用于利用发送信号txs驱动总线驱动器58'。控制器52'具有从dali阈值接收器62'接收接收信号rxs的dali解码器56'。dali电力采集器从dali总线接收电力，以给传感器子系统供电。
99.led例如被实现为从设备，因为它用作等待来自主设备的命令的致动器，所述主设备即来自托管有各种感测和照明控制功能的传感器或通信设备。然而，相反的配置也是可能的。
100.驱动器50因此包括低电压电源60，以向连接到dali总线的传感器提供电力。
101.以这种方式递送电力的挑战之一源于dali信令方案，如上所述，dali信令方案使总线短路，从而从传感器去除电力。这导致在通信期间可用电力减少50％，并因此限制了感测和传感器数据处理能力。
102.传感器模块需要考虑到这种限制而设计，并且需要连续地监测可用能量。除此之外，如果在发生dali通信时需要大量的计算，则需要大的存储电容器来确保总线电压不下降到预定的dali“高”电压电平阈值(如图2所示的9.5v)以下。除了增加成本之外，大的电容器尺寸对传感器模块尺寸以及随后对照明器机械设计具有显著影响。
103.因此希望最大化dali线上的可用电力。本发明提供一种信令方案，其中传送到传感器的电力被保持在最大可能值。为了使这成为可能，提供了一种通信方案，通过该通信方案，该传感器模块识别所连接的驱动器是否能够以该最大电力模式通信；如果不是这种情况，则通信驱动器默认为正常dali操作，从而允许向后兼容性。
104.图6示出了根据本发明的具有驱动器和传感器控制器的系统。
105.该系统被示为对图5的系统的修改，并且相同的附图标记用于相同的部件。
106.附加的最大电力模式可以被认为是旁路操作模式，因为它旁路了常规dali通信的正常短路编码方法。
107.驱动器50具有附加的旁路驱动器80。它由dali电源60供电，并从dali编码器54接收旁路使能信号txdb。驱动器50还具有旁路检测接收器82。它检测旁路功能何时激活，并为dali解码器56产生旁路检测信号rxdb。
108.传感器70具有由dali电力采集器72供电的附加旁路驱动器80'。它从dali编码器54'接收旁路使能信号txsb。传感器70还具有旁路检测接收器82'。它检测旁路功能何时激活，并为dali解码器56'产生旁路检测信号rxsb。
109.旁路驱动器80、80'补充正常总线驱动器，而旁路检测接收器82、82'补充正常dali阈值检测器。
110.在优选实施例中(其允许向后兼容性)，附加模块仅在双方都能够以旁路模式通信时才被激活。否则，通信默认为使用标准总线驱动器和dali阈值接收器的正常dali。该正常dali通信可以被认为是第一通信协议，而旁路模式是第二通信协议。
111.驱动器和传感器因此被设计成以旁路通信模式操作，并且可选地还支持正常的
dali通信。
112.由旁路驱动器80、80'实现的旁路模式包括dali 线上的低摆幅信号调制，而不是短路功能。因此在数据通信期间避免了对传感器的电力消耗的限制。
113.低摆幅信号调制意味着通信线路之一(例如，第一通信线路dali )用具有小于100％的调制深度的信号调制，如上所述。因此，线之间的电压差永远不会为零，即它们永远不会短路在一起。这样，可以从低和高信号电平采集电力。
114.dali总线电压可以根据负载电流而波动，因此旁路模式中的逻辑1和0可以具有可变的电压电平。两个逻辑电平之间的电压摆动优选为500mv或更大。
115.为了实现低摆幅操作，旁路驱动器利用dali电源和dali电力采集器中限流器电路两端存在的电压差。这将在下面解释。
116.传感器优选地能够询问驱动器关于旁路通信模式的可用性并相应地激活它。然后，驱动器可以响应询问命令并响应来自传感器的请求激活旁路模式。这也在下面进一步解释。
117.图7示出了驱动器——特别是旁路驱动器80以及常规总线驱动器58——中的电路的示例实现，并且还示出了形成dali电源60的一部分的限流器90。限流器90串联在输入vin和dali 线之间。输入vin是从电源接收的，并且通常可以被认为是电源端子。因此，限流器电路90位于电源端vin和第一通信线路dali 之间。
118.常规的dali总线驱动器包括用于短路通信线路dali ，dali－的短路开关q7和基极电阻器r16。它由发射信号txd控制。总线驱动器58在旁路操作模式期间不被激活。
119.旁路驱动器80包括在输入电压vin和dali 线之间的短路开关q12。因此，它旁路限流器。它由晶体管q11和电阻器r17形成的反相电平移位器驱动。反相电平移位器接收旁路使能信号txdb。基极电阻器r20和r18限制到相应晶体管的电流。
120.限流器90包括限流晶体管q5，其基极电压根据流过串联电流感测电阻器r11的电流而产生。该电流感测电压控制晶体管q6，晶体管q6又设置限流晶体管q5的基极电压。
121.在正常操作下，限流器90在其输入vin和作为dali 线的其输出之间建立电压差。限流器用于保证dali的启动时间规范，并且是dali装置内的标准部件。
122.当旁路开关q12被激活，即信号txdb被驱动为高时，dali 线将被拉高到vin的电平，并且当txdb变为低时返回到其较低电平。以这种方式，可以调制dali 线的电压而不阻止电流供应到传感器侧。
123.图8示出了传感器中——特别是旁路驱动器80'以及常规总线驱动器58'，以及形成dali电力采集器72的一部分的限流器90'——的电路的示例实现。限流器串联在输入vis(来自dali 线)和提供给传感器负载(表示为电阻器rload和电容器c4)的电压vos之间。电压vos是到负载的电源，并且通常可以被认为是电源端子。因此，限流器电路90位于电源端子vos和第一通信线路vis之间。
124.dali电力采集器包括整流器(未示出)，用于对通信线路之间的电压进行整流。
125.整流器用于在接线期间允许极性反转。通信线路vis连接到正整流输出，即它通过整流器连接到dali 。如果驱动器和传感器配备有极性校正连接器(例如，rj45)，则可以避免整流器，并且vis将直接连接到dali 。
126.常规的dali总线驱动器58'包括用于将输入vis和基极电阻器r13接地的短路开关
q10。它由发送信号txs控制。总线驱动器58'在旁路操作模式期间不被激活。
127.旁路驱动器80'包括在输入电压vis和输出vos之间的短路开关q13和齐纳二极管d9。二极管d9通过q13的集电极-基极pn结阻断存储电容器c4的不希望的放电。
128.因此，它旁路限流器。它由晶体管q14和电阻器r23形成的反相电平移位器驱动。反相电平移位器接收旁路使能信号txsb。当正在发送数据比特时，txsb被拉高。基极电阻器r24和r22允许限制到相应晶体管的电流。
129.限流器90'还包括限流晶体管q8，其基极电压根据流过串联电流感测电阻器r1的电流而产生。该电流感测电压控制晶体管q4，晶体管q4又设置限流晶体管q8的基极电压。
130.二极管d7通过q8的集电极-基极pn结阻断存储电容器c4的不希望的放电。
131.由于在限流器输入vis和输出vos之间存在电压差，旁路开关的激活具有将dali 线下拉到vos电平的效果。当txsb被拉低时，开关q13断开并且dali 线返回到其高电平。该调制过程允许在dali通信期间向存储电容器c4提供连续电流。
132.图9示出了可用于检测正常dali(输出rxs)和旁路模式通信(输出rxsb)的传感器侧上的接收电路。
133.旁路检测接收器82'包括两级高通滤波器(c2，r15和c3，r25)，电压钳位器(齐纳二极管d8)和迟滞比较器u2。
134.高通滤波器有助于提取调制脉冲并阻断可能随负载变化的dc总线电压。
135.为了限制比较器u2的输入处的电压摆动，齐纳二极管d8被置于第一滤波器级的输出处。滤波后的信号visf最终与由接地和滞后反馈(形成比较器u2的正反馈回路的电阻器r28，r29)设置的参考值进行比较，以将调制脉冲转换为适当的逻辑电压电平。
136.比较器u2的输出是旁路检测信号rxsb。
137.逻辑1和0在比较器输入端的典型电压电平分别为250mv和-250mv，对应的阈值电压为100mv和7mv。
138.图9还示出了常规的dali阈值接收器62'。齐纳二极管d1用于设置下拉晶体管q3的基极电压，使得如果输入vis高于7.5v的阈值电压则下拉输出rxs，并且如果vis低于阈值则上拉输出rxs。
139.图10示出了可用于产生正常dali(输出rxd)和旁路模式通信(输出rxdb)的驱动器侧上的接收电路。
140.这些电路类似于图9。因此，旁路检测接收器82包括两级高通滤波器(c5，r30和c7，r31)，电压钳位器(齐纳二极管d6)和迟滞比较器u3。
141.将滤波后的信号vdalif与由接地和滞后反馈(形成比较器u2的正反馈回路的电阻器r32，r33)设置的参考值进行比较，以将调制脉冲转换为适当的逻辑电压电平。
142.比较器u2的输出是旁路模式检测信号rxdb。
143.dali阈值接收器62具有齐纳二极管d25以设置下拉晶体管q9的基极电压，使得如果输入dali 高于7.5v的阈值电压则下拉正常dali输出rxd，并且如果输入低于阈值则上拉正常dali输出rxd。
144.图11示出了旁路模式通信的仿真结果。将等效负载设定为rload＝250欧姆，使得在12v下汲取的电流为约48ma。
145.顶部曲线图显示dali 线信号。
146.第二曲线图示出了在限流器之后的到负载的输出电压vos。
147.第三曲线图示出了到传感器中的旁路驱动器的驱动信号txsb。这是由传感器发送的信号。
148.第四曲线图示出了驱动器处的对应接收信号rxdb。
149.第六(底部)曲线图示出了到驱动器中的旁路驱动器的驱动信号txdb。这是由驱动器发送的信号。
150.第五(从底部往上的一个)曲线图示出了对应于驱动信号txdb的传感器处的接收信号rxsb。
151.初始发射和接收脉冲110涉及来自驱动器的发送和在传感器处的接收。后面的脉冲112涉及来自传感器的发送和在驱动器处的接收。
152.从dali总线电压dali 和采集的传感器电压vos的波形可以看出，旁路通信方案保持总线电压为高(12v或更高)并提供所需的负载电力。
153.其它信号迹线示出了如上所述的从一侧发送的脉冲如何在另一侧被接收。实际的帧格式可以被安排成遵循任何适当的协议(dali或其它单线通信技术)。
154.作为比较，图12中示出了针对相同rload值的正常dali通信的波形。
155.顶部曲线图示出了dali 线信号。
156.第二曲线图示出了在限流器之后的到负载的输出电压vos。
157.第三曲线图示出了到传感器中的(常规)总线驱动器的驱动信号txs。这是由传感器发送的信号。
158.第四曲线图示出了驱动器处的对应接收信号rxd。
159.第六(底部)曲线图示出了到驱动器中的(常规)总线驱动器的驱动信号txd。这是由驱动器发送的信号。
160.第五(从底部往上的一个)曲线图示出了对应于驱动信号txd的传感器处的接收信号rxs。
161.初始发射和接收脉冲120涉及来自驱动器的发送和在传感器处的接收。后面的脉冲122涉及来自传感器的发送和在驱动器处的接收。
162.总线电压dali 和传感器电压vos随着通信的进行而下降，这表明当发生dali通信时传感器不能汲取指定的电流。在仿真中，vos从12v下降到6v—对应于电力消耗下降4倍。传感器需要引入附加的控制方案来降低其电力消耗，这使得整个解决方案变得复杂并且有效地降低了传感器的能力(诸如它可以执行的功能以及何时执行功能)。另一种选择是增加存储电容器，这对传感器尺寸有影响。
163.本发明的旁路操作模式避免了dali的这种限制。
164.当在旁路模式下操作时，通信线路之间的电压如上所述的在彼此接近的电压之间切换。
165.当电力采集设备正在发送(在此示例中为传感器和主控制器)时，切换电压为输入总线电压(vis)和存储电容器电压(vos)。
166.当电源设备正在发送(在这个示例中是驱动器)时，切换电压是电源电压(vin)和总线电压(dali )。
167.在任何给定的时刻，在适当的位置存在至少一个限流器以避免过大的电流流动，
因为只有在发送侧的限流器被旁路。因此，第二通信协议不会引起安全问题。
168.图13示出了电力传输和通信方法。图13(a)示出了在驱动器(即，供电侧)中实现的方法，图13(b)示出了在传感器(即，电力采集侧)中实现的方法。
169.在图13(a)中，该方法开始于步骤130中的正常dali模式，即默认的第一通信协议。
170.在步骤132等待命令。当接收到命令时，在步骤134确定它是否是来自连接的远程设备的关于该设备是否具有使用第二通信协议的能力的接收请求。如果是这样的请求，则在步骤136(使用第一通信协议)发送确认设备具有该能力的信息。
171.如果命令不是能力请求，则在步骤138确定它是否是来自远程设备的用于切换到第二通信协议的请求。如果是这样的请求，则在步骤144中启用旁路模式。然后将第二通信协议用于随后的通信。
172.一旦双方同意使用第二协议，只要他们保持通电，他们就记住该操作模式。上电时，需要通过正常dali重新协商。
173.如果该命令不是切换请求，则在步骤140中使用第一通信协议来处理该命令。
174.然后在步骤142中以正常方式发送应答。
175.在图13(b)中，该方法还在步骤150以正常dali模式开始，即默认的第一通信协议。
176.在步骤152中，向所连接的远程设备(供电驱动器)请求驱动器是否具有使用第二通信协议的能力。因此，在步骤154中，确定远程设备是否具有第二通信协议的能力。
177.如果驱动器不具有该能力，则在步骤160中保持正常dali模式(即第一通信协议)。
178.如果驱动器确实具有该能力，则在步骤156中作出切换请求(使用第一通信协议)。
179.在步骤158中，设备切换到第二通信协议。
180.dali是其中存在由共享总线递送的通信和电力的系统的示例。这是电力线通信系统的一个示例。
181.本发明的这个方面可以应用于任何电力线通信系统，其使用电力线的短路来编码可能的比特之一。示例是tridonic(商标)的数字串行接口dsi，和dallas semiconductor/maxim integrated products(商标)的1线接口。
182.上述示例利用选择性地旁路和耦合限流器90来实现电压调制。
183.本发明的另一方面涉及电流限制器的旁路，以减少相关的电力消耗，从而实现更电力有效的待机模式，或者对于待机模式中从电源传输到电力接收器的相同量的电力，允许电力接收设备中增加的功能。
184.图14示出了照明器的基本已知配置。驱动器14包括驱动器控制器58和总线驱动器52，全部如上所述的。仍然如上所述的，传感器控制器12包括控制器52'、限流器90'和dali电力采集器72'。电力采集器72'包括如图所示的全桥整流器。由采集的电力驱动的模块——诸如传感器模块，被显示为140。限流器90'位于通信线路之一和电力递送端子之间，即模块140的电源vcc之间。
185.作为示例，对于待机模式，驱动器能够在其输出端以最小12v递送最小52ma。
186.图15示出了如何将电路修改为包括用于旁路限流器电路的旁路单元(开关)150。控制器(例如，控制器52')确定限流器电路是否可以被旁路并相应地控制旁路单元150。
187.下面详细解释旁路单元的控制。它可以是硬件或固件(即软件和控制器)，而限流电路是永久的硬件特征。
188.图16更详细地示出了图15的电路的实现。
189.它示出了旁路电路150包括由来自控制器52'的旁路控制信号bpc控制的短路晶体管m1。旁路控制信号bpc被施加到晶体管q1的基极。
190.在优选实施方式中，旁路控制信号bpc由电力接收设备单独产生，而不与其它dali设备通信。在更复杂的系统中可能存在这种通信。
191.在以上示例中，电力接收设备是主设备。结果，它控制通信，并因此知道dali总线何时用于通信以及何时不用于通信。例如在待机模式期间没有通信。
192.bpc信号激活和去激活旁路开关150。
193.在所示的示例中，电压vos被提供给包括晶体管q1的电阻分压器r1，r2，r3的一端。当晶体管q1导通时，晶体管m1的栅极电压由电阻分压器限定以导通晶体管m1。当q1关断时，晶体管m1关断。
194.因此，电力接收设备具有旁路开关，以通过优化来自驱动器的可用电力的电力传送来实现dali电路的电力损耗的减少以及增加的传感器功能性。
195.图16还示出了具有齐纳二极管d4、d7的不同布置的限流器电路90'的不同设计(与图8相比)。
196.为了确保系统仍根据全dali规范操作，来自节点vis处的驱动器的输出电压应保持高于一定电平。这可以例如在整流器的下游在限流器电路的输入处测量。这种测量可以在没有dali通信时进行，或者在dali通信的高比特电平期间进行。可替换地，可以测量限流器之后的节点处的电压vos，在这种情况下，考虑通信线路与vcc之间的电压降。
197.限流器用于防止负载在任何时间汲取过多电流。如果电流超过设计阈值(例如52ma)，则总线电压崩溃。考虑到限流器中的损耗，可以将限流器例如设置为40ma的电流以传送到负载，从而将dali总线上的电流限制为例如50ma。
198.提供电流的设备(驱动器)可以提供超过限流器的值的电流，但是对于连接到dali总线的更多设备，该驱动器电流在多个消费者之间被划分。
199.如果负载汲取的电流小于限流器的硬件允许的电流，则没有问题。换句话说，能够通过使用dali总线电流对负载电容充电来维持负载处的电压。
200.然而，如果负载分布改变并且负载需要更多的电流，则电流可以达到限流器所允许的最大值。换句话说，负载试图汲取比限流器所允许的更多的电流。当达到该最大限流器的电流时，即使更多的电流可从dali驱动器获得，也没有额外的电流可流向负载。
201.对更多电流的需求导致负载处的电压降低。特别地，被输送的经限流的电流不足以将负载电容维持在期望的电压。例如，如果消耗大量电力的特殊功能(例如雷达传感器)被激活，则负载电压被监视。如果该电压下降，则确定限流器处于其最大电平。
202.由此电压(在vis或vos处)被检测，并且其上升和下降的方式被用于控制旁路开关。例如，如果电压超过第一阈值电压(例如10v)，则这指示旁路开关可以闭合以实现更有效的电力传输。
203.在限流器电路90'的输出处连接的缓冲电容器c4已经被充电到高于最小指定dali逻辑'高'电压电平的状况下，旁路开关应当被接通。于是，在旁路模式下操作是安全的。负载侧的50ma电流可能例如在限流器中经历1v的压降，从而给出50mw的电力损耗。通过旁路限流器，可以将该额外的40mw传送到负载。
204.由驱动器递送的电流的更有效使用可足以驱动负载并维持负载电压。
205.传感器模块同时从缓冲电容器c4和dali驱动器汲取电流。来自dali驱动器的最大电流由最小规格为52ma的dali驱动器给出，但是实际上可用的更多电流由dali驱动器电路实现来确定。对于临时周期，来自c4加上dali电流的总电流可以远大于52ma。
206.如果负载汲取大电流(没有限流器的保护)，则存在总线电压崩溃的风险。因此，电压继续被监视，使得总线电压的降低可以被检测到。这可以被检测为第二电压阈值，其在旁路功能活跃时应用。然后旁路开关断开。
207.在这种情况下，旁路功能随后被关闭，使得限流器变为活跃的，从而导致较低的负载电流但稳定的dali总线电压。
208.在dali通信期间，由于用于编码逻辑0的dali驱动器和传感器模块所造成的总线短路，可获得较少的电力。dali总线上的密集通信或多个模块可能产生暂时的电力缺乏，使得旁路开关再次闭合。当不存在或存在较少的通信时或当存在其它模块的较少电力消耗时，电力将恢复。
209.因此，存在旁路开关的结果循环控制。如果由于崩溃的总线电压而需要限流，则旁路开关断开。旁路开关在可能时闭合，以避免与限流器电路相关的电力损耗。
210.如果闭合旁路开关不会导致汲取过量电流，则系统在该状态下可以是稳定的。然而，如果汲取过量电流，导致如上所述的总线电压崩溃的开始，则旁路开关再次断开，以重新激活限流器功能。
211.可以采取的另一种措施是适应负载的需求。取决于负载的状态和功能，负载可以根据其分布汲取不同的电流/电力。因此，响应于电压朝向或超过第一(10v)阈值的降低(即，即使通过禁用限流器来节省电力，也需要过多的电流来满足负载需求)，可以以交错的方式关断传感器功能，以调节负载的电流需求。例如，可以关闭ir传感器或光学传感器以降低整体电流需求。以这种方式，调节负载处所消耗的电力。例如，这可能在dali总线上进行通信时是需要的，这导致可用的采集电力减少50％。
212.以此方式，负载的功能性被切换到较少的电力消耗分布，以避免负载处的总电力故障和功能性损失。例如，传感器可以被配置至最小电力负载。在这种情况下，电压将不会下降得更低(因为即使在通信期间电流需求也可以通过限流的值来满足)。
213.在通过降低传感器功能将传感器模块的电力消耗降低到该最低水平之后，旁路开关断开，并且电压电平仍然下降，例如下降到上述第二(较低)阈值。
214.如果dali总线短路非常长的时间，电压将仅以这种方式进一步下降，但是这表示dali总线故障，其在任何情况下将导致传感器关闭。
215.该电路的操作因而总结如下：
216.起动
217.在dali驱动器的干线上电(mains power up)时，传感器模块将由dali线供电。在干线上电时，传感器模块旁路开关断开。传感器模块限流器处于活动状态。这是为了确保上电时的最小的高电平dali电压(》9v)。
218.在上电时，将传感器模块功能设置为降低的水平，以确保dali供应能够充分地为传感器模块供电。在限流器电路90'的输出处的传感器模块缓冲电容器c4被充电。
219.当限流器电路90'的输出处的电压vos超过第一阈值(例如10v)时，电容器c4被充
分充电且旁路开关闭合以实现最佳电力传递和最小电路损耗。因为c4上的电压高于最小dali电压，所以允许闭合旁路开关。
220.此外，当旁路开关闭合时，例如vos处的电压继续被监视。
221.取决于dali驱动器，vos的电压可以例如仍然增加到标称12v电平或更高，最大达到大约19v。传感器模块功能以交错方式增加到全部功能。
222.当实现全部功能时，达到传感器模块的正常操作状况。
223.如果在正常操作状况期间(并且在旁路开关闭合的情况下)，由于缺少由dali驱动器递送的电力，电压vos下降到低于例如10v的第一阈值电压，则传感器模块功能降低，直到电压vos再次高于例如11v的较高阈值电压。当电压vos超过该较高阈值电压(例如11v)时，传感器模块功能再次增加，同时仍然监视电压电平vos。该控制回路和电压测量由主控制单元执行。
224.因此，当旁路开关闭合以提供最有效的电力传输时，存在传感器功能的循环控制。
225.当存在(临时)强dali通信时或当连接到dali的其它设备临时使dali总线过载时，可能发生可用dali电力的缺乏。
226.在意外情况下，当已经选择了最小传感器模块功能并且电压vos仍然下降到上述第二阈值(例如9.5v)以下时，旁路开关断开。断开旁路开关将确保dali负载电流低于传感器模块限流器的最大dali负载电流。以此方式，最小dali驱动器电压得以遵守且dali在dali规范内操作。
227.在这种情况下断开旁路开关可能会导致传感器模块掉电。当再次提供足够的dali电力时，传感器模块将启动。
228.旁路功能允许额外的电力可用于传感器模块140。例如，对于以最小12v和52ma操作的操作，常规电路允许大约230mw的电力接收，而旁路功能允许增加到大约300mw。
229.图16所示的附加选项是使用电流感测电阻器152来检测动态电流感测(cs)电压。这可以提供关于从驱动器递送的电流的附加信息。这使得旁路功能能够在故障状况下的过高电流的情况下关闭。
230.上面的示例涉及用于照明的电源系统的使用。然而，相同的方法可用于非照明应用。
231.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。如果上面讨论了计算机程序，则它可以存储/分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线电信系统。如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置成”。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。