电源设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源设备，该电源设备用于向功率分配系统中的具有可变功率消耗的电消耗装置供应功率。本发明还涉及包括该电源设备和电消耗装置的功率分配系统、功率分配方法和功率分配计算机程序。
【背景技术】
[0002]使用以太网电缆来电连接可以是输出电压受控或者输出电流受控的电源设备和可具有可变功率消耗的一个或若干个电消耗装置的系统是已知的。例如，一个或若干个电消耗装置可以是具有用于修改发射的光的强度并且因而用于修改功率消耗的调光功能的灯。
[0003]如果电源设备是输出电流受控的，则其在以太网电缆之上提供恒定的标称电流，其中在以太网电缆中以及在连接以太网电缆与电源设备和一个或若干个电消耗装置的电连接器中分别存在电压降。这些电压降减小了功率分配系统中分配功率的效率。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供用于向功率分配系统中的具有可变功率消耗的电消耗装置供应功率的电源设备，其允许在功率分配系统内分配功率的改进的效率。本发明的进一步的目的是提供包括电源设备和电消耗装置的功率分配系统以及对应的功率分配方法和功率分配计算机程序。
[0005]在本发明的第一方面中，呈现了用于向功率分配系统中的具有可变功率消耗的电消耗装置供应功率的电源设备，其中电源设备是输出电流受控的并且被适配成根据由电消耗装置消耗的功率提供输出电流。
[0006]由于输出电流不是恒定的，而是根据由电消耗装置消耗的功率受控的，所以输出电流可以被适配于实际消耗的功率，由此允许在功率分配系统中分配功率的改进的效率。特别地，如果电消耗装置消耗的功率较少，则可提供较低的输出电流，由此减小功率分配系统的电缆和电连接器中的损耗。
[0007]功率分配系统优选地是直流(DC)功率分配系统，即使用单向电流的系统，其中可以根据由电消耗装置消耗的功率修改DC输出电流的幅值。
[0008]通过使用脉冲宽度调制的并联开关，电消耗装置消耗的功率可以是可变的，其中电消耗装置可包括用于允许用户控制脉冲宽度调制(PWM)以改变由电消耗装置消耗的功率的用户控制单元。用户控制单元可以被适配成控制PWM的占空比以改变由电消耗装置消耗的功率。例如，电消耗装置可以是灯，并且用户控制单元、PWM和并联开关可以被适配成提供灯的调光功能。
[0009]优选的是，电源设备包括用于检测由电消耗装置消耗的功率的功率消耗检测单元和用于根据所检测的由电消耗装置消耗的功率提供输出电流的电源。特别地，功率消耗检测单元被适配成检测电源的输出电压以检测功率消耗，其中电源被适配成根据所检测的输出电压控制输出电流。这允许电源设备仅通过检测电源的输出电压以相对简单的方式来检测电消耗装置的功率消耗。电源可包括用于将交流(AC)功率变换成将被供应给电消耗装置的DC功率的功率变换器。
[0010]优选地，电源被适配成根据所检测的输出电压的幅值和时序(timing)中的至少一个来控制输出电流的幅值和时序中的至少一个。输出电流的时序限定了在哪些时域位置提供相应幅值，特别地，该时序限定了输出电流何时被设定为某一幅值。输出电压的时序限定了在哪些时域位置相应的电压被电消耗装置消耗，特别地，该时序限定了电压何时改变至某一幅值。
[0011]电源优选地被适配成将检测的输出电压的幅值与一个或若干个阈值幅值比较，由此生成比较结果，其中电源被适配成根据生成的比较结果控制输出电流的幅值。为了执行该比较，电源可包括例如比较器。为了更加高级的控制功能，电源可包括例如模拟至数字变换器和微控制器或者数字信号处理器(DSP)。
[0012]当检测的输出电压的幅值大于阈值电压时，电源优选地被适配成提供较高幅值的输出电流，并且当检测的输出电压的幅值小于阈值电压时，电源优选地被适配成提供较低幅值的输出电流。输出电流的幅值因此可以根据由电消耗装置消耗的功率进行调制。特别地，如果电消耗装置是脉冲宽度调制的，则检测的电压的幅值与阈值电压的比较可以得到PWM的占空比使得电源可以依照占空比进行调制。因此，输出功率并且因而电缆以及可能的其它连接元件中的损耗可以依照由于PWM所导致的电消耗装置的功率消耗的减小而减小。如果电消耗装置是具有由脉冲宽度调制的并联开关提供的调光功能的灯，则检测的PWM占空比和短路时间段期间(即，在并联时间段中)的较低幅值的输出电流的组合可以减小低功率时间段(特别地，PWM的关断时间段)期间的损耗并且在全调光范围之上改进闪烁特性。
[0013]电源设备可被适配成根据仅在并联时间段中、仅在非并联时间段中或者在并联时间段和非并联时间段二者中检测的输出电压来控制输出电流，特别地控制输出电流的幅值。
[0014]较高的输出电流优选地是功率分配系统的标称电流，其中较低的输出电流可以例如是标称电流的百分之十。
[0015]在实施例中，输出电流的较高幅值和较低幅值中的至少一个依赖于其中检测的输出电压的幅值小于阈值电压的时间段的时域长度。例如，当检测的输出电压的幅值大于阈值电压时，电源可被适配成提供较高幅值的输出电流；当检测的输出电压的幅值在比时域阈值小的一段时间内小于阈值电压时，电源可被适配成提供第一较低幅值的输出电流；并且当检测的输出电压的幅值在比时域阈值大的一段时间内小于阈值电压时，电源可被适配成提供比第一较低幅值更小的第二较低幅值的输出电流。该功能性能够允许电源设备也考虑其中电消耗装置被完全地关断的情况，由此进一步减小电缆和可选的另外的连接元件中的可能损耗。
[0016]如果电消耗装置的功率消耗是脉冲宽度调制的，则电源可被适配成从比较结果确定PWM的占空比，其中较高幅值和较低幅值中的至少一个依赖于所确定的占空比。特别地，如果在并联时间段中较低幅值的输出电流被供应，并且在非并联时间段中较高幅值的输出电流被供应，则非并联时间段中的较高幅值可依赖于PWM的占空比。例如，电源可被适配成使得占空比越短，输出电流的较高幅值越小。
[0017]优选地，PWM的至少一个全时间段(特别地，仅一个全PWM时间段)被用于从检测的电压确定实际的占空比，其中在接下来的时间段中，输出电流的幅值可以依照所确定的占空比进行设定。如果电消耗装置是比如为带有脉冲宽度调制的并联调光功能的发光二极管(LED )的灯，则这可导致具有混合的模拟电流调制的负载侧调光解决方案。具有这样的驱动方案的灯可针对低调光水平提供高效率固态照明(SSL)解决方案。这些灯可被用于通道中或者在使用时需要最低的恒定通量水平(例如，用于紧急情况的目的)以及仅需全通量水平的其它空间中。
[0018]在优选的实施例中，如果功率消耗的变化比预先定义的阈值更快，则电源被适配成供应恒定的功率。消耗的功率的变化的速度可以通过指示所消耗的功率的改变的速度的适当度量来定义。例如，如果电消耗装置是脉冲宽度调制的，则电源可供应恒定功率；特别地如果PWM的占空比大于预先定义的占空比阈值，则电源可供应标称功率。每当占空比是如此高以致仅短的关断时间段将产生时，输出功率(特别是输出电流)因此优选地不被减小，这是因为由于动态特性的缘故而将不建议改变供应的功率或者因为具有减小的损耗的时间段太短。
[0019]在本发明的另一方面中，呈现了功率分配系统，其中功率分配系统包括具有可变功率消耗的电消耗装置和如权利要求1中所限定的电源设备。功率分配系统可包括连接至电源设备的一个或若干个电消耗装置。在实施例中，电消耗装置和电源设备经由比如5类(Cat 5)电缆的以太网电缆电连接，其中以太网电缆仅被用于输送电功率并且不用于通信目的。在另一实施例中，以太网电缆还可被用于通信目的，或者另一种类的电缆可被用于电连接电消耗装置和电源设备。
[0020]在本发明的进一步的方面中，呈现了功率分配方法，其中功率分配方法包括通过电源设备向具有可变功率消耗的电消耗装置供应功率，其中电源设备是输出电流受控的并且根据由电消耗装置消耗的功率提供输出电流。
[0021]在本发明的进一步的方面中，呈现了功率分配计算机程序，其中功率分配计算机程序包括用于在功率分配计算机程序运行于控制电源设备的计算机上时，使如权利要求1中所限定的电源设备实行如权利要求14中所限定的功率分配方法的步骤的程序代码构件。
[0022]应理解的是，权利要求1的电源设备、权利要求12的功率分配系统、权利要求14的功率分配方法、以及权利要求15的功率分配计算机程序具有类似的和/或同样的优选实施例，特别是如从属权利要求中所限定的。
[0023]应理解的是，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。