復金屬燈的保護裝置的製作方法
2023-11-04 06:47:52
專利名稱：復金屬燈的保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於一種可保護復金屬燈具等負載的保護裝置。
復金屬燈於點火啟動前具有非常高的阻抗，因此點燈時先利用點火器產生2.5KV以上的瞬間高壓觸發，之後立即伴隨有高於穩態電流幾倍以上的電流。此情形下，若系統出現高電壓、低電壓、過電流或點燈不亮等不正常狀況，均有可能燒毀整個安定器或燈管，而影響公共安全。
目前，復金屬燈的控制機構很多，從低壓點燈方式至高壓點燈方式都有，但公知的復金屬燈的控制機構時常發生過高電壓、過低電壓、過電流或點燈不亮等問題，過高電壓將燒毀復金屬燈，過低電壓則導致系統不穩定，過電流亦有燒毀電路或復金屬燈問題，進而發生系統工作不穩定或操作人員觸電等危險狀況。
為達到上述目的的復金屬燈的保護裝置包括一功率轉換器，具有一連接至一直流電壓源的輸入端與一輸出端，該功率轉換器包括有一開關元件，以在該輸出端產生一轉換過的工作電壓；一用以控制該功率轉換器的開關元件的開關狀態的功率控制電路；一換流器，由該功率轉換器取得工作電壓，經換流後供應一負載的工作電壓，該換流器包括至少二個用以控制供應至該負載的電流的開關元件；一用來控制該換流器的開關元件的驅動控制電路；以及一保護電路，包括有一用以偵測該功率轉換器的工作電壓的電壓偵測邏輯電路及一用以偵測該換流器流過該負載的電流的電流偵測邏輯電路及一控制訊號產生電路，該電壓偵測邏輯電路偵測該功率轉換器的工作電壓高於一高電壓值或低於一低電壓值時產生一電壓異常訊號，或該電流偵測邏輯電路偵測該換流器的電流高於一高電流值或低於一低電流值時產生一電流異常訊號，經該控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號至該功率控制電路及/或該驅動控制電路，使其停止動作。
最好是，該電壓偵測邏輯電路包括有一分壓器、一高電壓比較器及一低電壓比較器，本實用新型的保護電路是由該功率轉換器與該換流器間以分壓器偵測電壓，當取得異常電壓訊號，則將該分壓器偵測到的參考工作電壓與高電壓或低電壓比較器的預設電壓值進行比較，因此若參考工作電壓高於該高電壓比較器的預設電壓值或低於該低電壓比較器的預設電壓值，即輸出該電壓異常訊號至該控制訊號產生電路，則該控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號至該功率控制電路及/或該驅動控制電路，控制該功率轉換器及/或該換流器停止動作。
最好是，該電流偵測邏輯電路包括有一比流器、一高電流比較器及一低電流比較器，本實用新型的保護電路是由該負載與該點火電路間以比流器偵測工作電流，當取得異常電流訊號，則將該比流器偵測到的參考工作電流與高電流比較器或低電流比較器的預設電流值進行比較，因此若參考工作電流高於該高電流比較器的預設電流值或低於該低電流比較器的預設電流值，即輸出該電流異常訊號至該控制訊號產生電路，則該控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號至該功率控制電路及/或該驅動控制電路，控制該功率轉換器及/或該換流器停止動作。因此，即可停止該功率轉換器及/或該換流器動作，進而使該開關元件關閉。
本實用新型還可是一被動式電路，而本實用新型的保護電路亦適用於其它燈具系統中。該復金屬燈的保護裝置包括一用以啟閉復金屬燈的開關控制器；一功率控制器，具有一輸入端與一輸出端，該輸入端連接至一直流電壓源，以在該輸出端產生一轉換過的工作電壓；一負載；一用以起動該負載的點火電路；以及一保護電路，包括有一用以偵測該功率控制器的工作電壓的電壓偵測邏輯電路及一用以偵測該點火電路流過該負載的電流的電流偵測邏輯電路及一控制訊號產生電路，該電壓偵測邏輯電路偵測該功率控制器的工作電壓高於一高電壓值或低於一低電壓值時產生一電壓異常訊號，或該電流偵測邏輯電路偵測該點火電路的電流高於一高電流值或低於一低電流值時產生一電流異常訊號，經該控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號，用以控制該開關控制器關閉。
最好是，該電壓偵測邏輯電路包括有一分壓器、一高電壓比較器及一低電壓比較器，該分壓器偵測到參考工作電壓後，當參考工作電壓高於該高電壓比較器的預設電壓或低於該低電壓比較器的預設電壓，即輸出該電壓異常訊號。
最好是，該電流偵測邏輯電路包括有一比流器、一高電流比較器及一低電流比較器，該比流器偵測到參考工作電流後，當參考工作電流高於該高電流比較器的預設電流或低於該低電流比較器的預設電流，即輸出該電流異常訊號。
因此，本實用新型具有高電壓、低電壓、過電流及燈管不亮等檢測或偵測功能，當上述異常狀況產生時，通過電壓偵測邏輯電路及/或電流偵測邏輯電路產生電壓及/或電流異常訊號，經該控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號，控制相關電路，達到適時可停止系統動作或關閉電源，以維持系統穩定，保護系統的效果。
附圖標號說明電源1負載2濾波器10 整流電路11功率因數修正電路12 功率因數控制電路13功率轉換器14 輸入端141輸出端142功率控制電路15換流器16 保護電路17分壓器171比流器172電壓偵測邏輯電路173 電流偵測邏輯電路174控制訊號產生電路175 高電壓比較器176低電壓比較器177 高電流比較器178低電流比較器179 驅動控制電路18點火電路19開關元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6參考工作電壓Vi高電壓值VH 低電壓值VL參考工作電流Ai高電流值AH低電流值AL自耦變壓器21 功率因數修正電路22功率控制器23 輸入端231輸出端232 點火電路24開關控制器25 保護電路26分壓器261 比流器262電壓偵測邏輯電路263 電流偵測邏輯電路264控制訊號產生電路265 高電壓比較器266低電壓比較器267 高電流比較器268低電流比較器269 負載27
該換流器16是由該功率轉換器14取得工作電壓，經換流後供應該負載2的工作電壓。該換流器16包括至少二開關元件，用以控制供應至該負載2的電流，最好是，該換流器16包括有四個開關元件Q3、Q4、Q5、Q6可作切換動作。而該驅動控制電路18是用來控制該換流器16的開關元件Q3、Q4、Q5、Q6的切換動作。
當電流與電壓正常時，該驅動控制電路18與該功率控制器15正常。而當電流與電壓有異常狀況時，該保護電路17即發出異常訊號饋入該功率控制電路15與該驅動控制電路18，並分別控制該功率轉換器14與該換流器16停止動作。如
圖1A所示，該保護電路17包括有一電壓偵測邏輯電路173及一電流偵測邏輯電路174及一控制訊號產生電路175，該電壓偵測邏輯電路173是用以偵測該功率轉換器14的工作電壓，而該電流偵測邏輯電路174是用以偵測該換流器16流過該負載的工作電流，當該電壓偵測邏輯電路173偵測該功率轉換器14的工作電壓Vi高於一高電壓值VH或低於一低電壓值VL時產生一電壓異常訊號，或該電流偵測邏輯電路174偵測該換流器16的工作電流Ai高於一高電流值AH或低於一低電流值AL時產生一電流異常訊號，經該控制訊號產生電路175輸出一異常控制訊號至該功率控制電路15及/或該驅動控制電路18，使其停止動作，進而使該功率轉換器14及/或該換流器16停止動作。
如圖3所示，該控制訊號產生電路175為一與非門(NAND)。當電壓偵測邏輯電路173或電流偵測邏輯電路174偵測到的參考工作電壓或工作電流訊號Vi或Ai為High時，表示系統於正常點燈狀態。當電壓訊號Vi或電流訊號Ai有一為異常訊號或同時為異常訊號，此時判斷為異常訊號，將使系統停止動作。
最好是，該電壓偵測邏輯電路173包括有一分壓器171、一高電壓比較器176及一低電壓比較器177，本實用新型的保護電路17是用分壓器171偵測該功率轉換器14與該換流器16間的工作電壓Vi，當取得異常電壓訊號，則將該分壓器171偵測到的參考工作電壓Vi與高電壓或低電壓比較器176、177的預設電壓值VH、VL進行比較，因此若參考工作電壓Vi高於該高電壓比較器176的預設電壓值VH或低於該低電壓比較器177的預設電壓值VL，即輸出該電壓異常訊號至該控制訊號產生電路175，則該控制訊號產生電路175輸出一異常控制訊號至該功率控制電路15及/或該驅動控制電路18，控制其停止動作。同樣地，該電流偵測邏輯電路174包括有一比流器172、一高電流比較器178及一低電流比較器179，本實用新型的保護電路17是用比流器172偵測該負載2與該點火電路19間的工作電流，當取得異常電流訊號，則將該比流器172偵測到的參考工作電流Ai與高電流或低電流比較器178、179的預設電流值AH、AL進行比較，因此若參考工作電流Ai高於該高電流比較器178的預設電流值AH或低於該低電流比較器179的預設電流值AL，即輸出該電流異常訊號至該控制訊號產生電路175，則該控制訊號產生電路175輸出一異常控制訊號至該功率控制電路15及/或該驅動控制電路18，控制其停止動作。因此，即可停止該功率轉換器14及/或該換流器16動作，進而使該等開關元件Q2、Q3、Q4、Q5、Q6關閉。
因此，本實用新型可達到下列保護功能1.高電壓檢測功能當該電壓偵測邏輯電路173偵測或檢測到異常工作電壓訊號，一般高電壓檢測額定值設定電壓約為138V，以該額定電壓為高電壓值VH，作為判斷是否過電壓。當有過電壓現象時，經該高電壓或低電壓比較器176、177比較判斷後，饋送至該控制訊號產生電路175作確認，確定是異常工作電壓訊號後，由該控制訊號產生電路175送出異常控制訊號到該功率控制電路15及/或驅動控制電路18，立即關閉該功率控制電路15與該驅動控制電路18，使整個復金屬燈系統停止動作，以保護系統。
2.低電壓檢測功能
當該電壓偵測邏輯電路173偵測或檢測到異常工作電壓訊號，一般低電壓檢測額定值設定電壓約為50V，以該額定電壓為低電壓值VL，作為判斷是否低電壓。當有過電壓現象時，經該高電壓或低電壓比較器176、177比較判斷後，饋送至該控制訊號產生電路175作確認，確定是異常工作電壓訊號後，由該控制訊號產生電路175送出異常控制訊號到該功率控制電路15及/或驅動控制電路18，立即關閉該功率控制電路15與該驅動控制電路18，使整個復金屬燈系統停止動作，以保護系統。
3.過電流檢測功能當該電流偵測邏輯電路174偵測或檢測到負載迴路有異常工作電流訊號超過高電流值AH，即為過電流現象。當該電流偵測邏輯電路174偵測到異常工作電流訊號，經該高電流或低電流比較器178、179比較判斷後，饋送至該控制訊號產生電路175作確認，確定是異常工作電流訊號後，由該控制訊號產生電路175送出異常控制訊號到該功率控制電路15及/或驅動控制電路18，立即關閉該功率控制電路15與該驅動控制電路18，使整個復金屬燈系統停止動作，以保護系統。
4.燈管不亮檢測當電源打開後無法點亮燈管(負載)時，該電流偵測邏輯電路172取得低工作電流訊號，經比較器179判斷後的訊號幾乎為零，此數值遠低於正常點燈值，因此視為不正常點燈狀態，由該控制訊號產生電路175確認為異常電流，即送出異常控制訊號到該功率控制電路15及/或驅動控制電路18，立即關閉該功率控制電路15與該驅動控制電路18，使整個復金屬燈的系統停止動作，以保護系統。
最好是，該換流器16將前級輸出的直流訊號利用該換流器換成適合復金屬燈的訊號，亦即利用四個開關元件Q3、Q4、Q5、Q6，對角交替切換為連續交流方波，用以控制復金屬燈。實施例2如圖4、圖5所示，為本實用新型實施例2的方塊圖及電路圖，本實施例是一被動式電路，而本實用新型的保護電路亦適用於其它燈具系統中。本實施例復金屬燈的保護裝置，包括有一開關控制器25、一功率控制器23、一負載27、一點火電路24及一保護電路26，該開關控制器25是用以啟閉復金屬燈。為確保本實施例的系統穩定且正常工作，本實施例還包括有一自耦變壓器21及一功率因數修正電路22，該自耦變壓器21用以將電壓調整至一定電壓，而該功率因數修正電路22用以將直流訊號作功率因數修正。該功率控制器23具有一輸入端231與一輸出端232，該輸入端231連接至一直流電壓源，以在該輸出端232產生一轉換過的工作電壓。該點火電路24用以起動該負載27，亦即起動該復金屬燈。該保護電路26包括有一電壓偵測邏輯電路263及一電流偵測邏輯電路264及一控制訊號產生電路265，該電壓偵測邏輯電路263用以偵測該功率控制器23前端的工作電壓作為參考工作電壓Vi，而該電流偵測邏輯電路264用以偵測該點火電路24後端的工作電流作為參考工作電流Ai，該電壓偵測邏輯電路263偵測該功率控制器23的工作電壓Vi高於一高電壓值VH或低於一低電壓值VL時產生一電壓異常訊號，或該電流偵測邏輯電路264偵測該點火電路24的工作電流Ai高於一高電流值AH或低於一低電流值AL時產生一電流異常訊號，經該控制訊號產生電路265輸出一異常控制訊號，用以控制該開關控制器25關閉。其中該控制訊號產生電路265為一與非門(NAND)。
最好是，該電壓偵測邏輯電路263包括有一分壓器261、一高電壓比較器266及一低電壓比較器267，該分壓器261偵測到參考工作電壓Vi後，當參考工作電壓Vi高於該高電壓比較器266的預設電壓VH或低於該低電壓比較器267的預設電壓VL，即輸出異常工作電壓訊號。而該電流偵測邏輯電路264包括有一比流器262、一高電流比較器268及一低電流比較器269，該比流器262偵測到參考工作電流Ai後，當參考工作電流Ai高於該高電流比較器268的預設電流AH或低於該低電流比較器269的預設電流AL時，即輸出該異常工作電流訊號，用以控制該開關控制器25關閉。其它動作與功效如實施例1所述，在此不予贅述。
綜上所述，本實用新型利用保護電路可提供復金屬燈系統的高電壓、低電壓、過電流及燈管不亮的檢測或偵測的功能，確實較現有技術有功效上的增進。
權利要求1.一種復金屬燈的保護裝置，其特徵在於該保護裝置包括一功率轉換器，具有一連接至一直流電壓源的輸入端與一輸出端，所述功率轉換器包括有一開關元件，以在所述輸出端產生一轉換過的工作電壓；一用以控制所述功率轉換器的開關元件的開關狀態的功率控制電路；一換流器，由所述功率轉換器取得工作電壓，經換流後供應一負載的工作電壓，所述換流器包括至少二個用以控制供應至所述負載的電流的開關元件；一用來控制所述換流器的開關元件的驅動控制電路；以及一保護電路，包括有一用以偵測所述功率轉換器的工作電壓的電壓偵測邏輯電路及一用以偵測所述換流器流過所述負載的電流的電流偵測邏輯電路及一控制訊號產生電路，所述電壓偵測邏輯電路偵測所述功率轉換器的工作電壓高於一高電壓值或低於一低電壓值時產生一電壓異常訊號，或所述電流偵測邏輯電路偵測所述換流器的電流高於一高電流值或低於一低電流值時產生一電流異常訊號，經所述控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號至所述功率控制電路及/或所述驅動控制電路，使其停止動作。
2.如權利要求1所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於該保護裝置還包括有一用以將直流訊號作功率因數修正的功率因數修正電路及一用以控制所述功率因數修正電路的開關元件的功率因數控制電路。
3.如權利要求1或2所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於該保護裝置還包括有用以將交流訊號濾波整流為直流訊號的一濾波器及一整流電路。
4.如權利要求1所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述負載包括有一用以啟動所述負載的點火電路。
5.如權利要求1所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述電壓偵測邏輯電路包括有一分壓器、一高電壓比較器及一低電壓比較器，所述分壓器偵測到參考工作電壓後，當參考工作電壓高於所述高電壓比較器的預設電壓或低於所述低電壓比較器的預設電壓，即輸出所述電壓異常訊號。
6.如權利要求1所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述電流偵測邏輯電路包括有一比流器、一高電流比較器及一低電流比較器，所述比流器偵測到參考工作電流後，當參考工作電流高於所述高電流比較器的預設電流或低於所述低電流比較器的預設電流，即輸出所述電流異常訊號。
7.如權利要求1所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述控制訊號產生電路為一與非門(NAND)。
8.一種復金屬燈的保護裝置，其特徵在於該保護裝置包括一用以啟閉復金屬燈的開關控制器；一功率控制器，具有一輸入端與一輸出端，所述輸入端連接至一直流電壓源，以在所述輸出端產生一轉換過的工作電壓；一負載；一用以起動所述負載的點火電路；以及一保護電路，包括有一用以偵測所述功率控制器的工作電壓的電壓偵測邏輯電路及一用以偵測所述點火電路流過所述負載的電流的電流偵測邏輯電路及一控制訊號產生電路，所述電壓偵測邏輯電路偵測所述功率控制器的工作電壓高於一高電壓值或低於一低電壓值時產生一電壓異常訊號，或所述電流偵測邏輯電路偵測所述點火電路的電流高於一高電流值或低於一低電流值時產生一電流異常訊號，經所述控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號，用以控制所述開關控制器關閉。
9.如權利要求8所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於還包括有一用以將直流訊號作功率因數修正的功率因數修正電路。
10.如權利要求8或9所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於還包括有一用以將電壓調整至一定電壓的自耦變壓器。
11.如權利要求8所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述電壓偵測邏輯電路包括有一分壓器、一高電壓比較器及一低電壓比較器，所述分壓器偵測到參考工作電壓後，當參考工作電壓高於所述高電壓比較器的預設電壓或低於所述低電壓比較器的預設電壓，即輸出所述電壓異常訊號。
12.如權利要求8所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述電流偵測邏輯電路包括有一偵測參考工作電流的比流器、一高電流比較器及一低電流比較器，所述比流器偵測到參考工作電流後，當參考工作電流高於所述高電流比較器的預設電流或低於所述低電流比較器的預設電流，即輸出所述電流異常訊號。
13.如權利要求8所述的復金屬燈的保護裝置，其特徵在於所述控制訊號產生電路為一與非門(NAND)。
專利摘要一種復金屬燈的保護裝置，通過保護電路的電壓偵測邏輯電路與電流偵測邏輯電路，分別偵測功率轉換器與換流器間的異常工作電壓及點火電路迴路的異常工作電流，當工作電壓高於一高電壓值或低於一低電壓值時產生一電壓異常訊號，或工作電流高於一高電流值或低於一低電流值時產生一電流異常訊號，便由控制訊號產生電路輸出一異常控制訊號至功率控制電路及/或驅動控制電路，使功率轉換器及/或換流器停止動作，以保護系統安全與穩定。
文檔編號H05B41/28GK2591924SQ0229502
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月30日 優先權日2002年12月30日
發明者陳燧宗, 李麗玲, 鍾輝雄 申請人:財團法人工業技術研究院