用于在電弧放電存在下的電子設備控制的系統和方法
【專利說明】用于在電弧放電存在下的電子設備控制的系統和方法
[0001]本申請涉及電子電路的領域，且更具體地涉及用于響應于檢測到的電弧放電而控制電子設備的系統和方法。
[0002]電弧檢測和控制是為了安全和保障的目的的鎮流器/驅動器操作的必要部分，特別是在某些應用例如冷藏、封閉櫥柜和家具等中。被正式地稱為CC型電路的這個保護特征可在插座處電弧出現的時刻在檢測設備中產生響應。
[0003]在燈保持器和燈管腳之間的輸出電弧放電是在大部分熒光鎮流器中觀察到的常見現象。更換在有源(即電氣供電的)鎮流器上的損壞的燈是司空見慣的。這種方法被稱為“熱換燈”。在“熱換燈”的過程期間，當燈被移除或再插入時，可觀察到瞬間電弧情況，如果不是被立即熄滅的話，瞬間電弧情況可被延長。這個延長或維持的電弧由于燈在燈保持器中或在燈管腳和管腳保持器插座之間建立的間隙中的不合適的裝配而發生。由于在插座中的燈管腳的不合適的放置和連接導致的在空間間隙中產生的這個高強度電弧放電可通過產生電閃光和煙而引起燈管腳保持器的嚴重的劣化和因而永久的損壞。此外，這個電弧放電可能對致力于更換在有源鎮流器中的燈的人員是危險的。
[0004]在一個常規方法中，對電子鎮流器的電弧放電控制包括當電弧在例如燈移除期間出現時對鎮流器的完全關閉。鎮流器然后在電弧完全被移除時重新啟動。見例如2006年 2 月 16 日提交的標題為“Apparatus and Method for Eliminating Electric Arc” 的WO 2006016334，其被轉讓給本申請的受讓人 Koninkli jke Philips Electronics NV, WO2006016334的內容通過引用被并入本文。
[0005]然而，引起鎮流器的完全關閉以實現電弧控制導致兩個額外的問題:在電弧被熄滅之后重新激活燈的較長響應時間和打嗝模式(其中設備可能不完全重新激活)。
[0006]解決電弧放電問題的另一常規方法是降低鎮流器/驅動器的開路電壓(0CV)。然而，這種方法對高光輸出(燈電流>300mA)驅動器不可靠地起作用。也就是說，燈電弧電平保持足夠高，以不滿足CC型要求。降低OCV的另一缺點是，有時當出故障的燈在現場被更換而沒有使輸入功率再循環到鎮流器/驅動器時燈不自動重新啟動。
[0007]此外，在結合電子熒光驅動器的管狀LED (TLED)燈的操作期間，常常有操作人員在燈端部處的誤用的問題。這在常規鎮流器中被引起，在沒有任何燈電流控制或閉環控制的情況下，當燈的一端保持連接到保持器而另一端斷開或暴露時，另一端如果被人員錯誤地接觸將引起電擊事故。
[0008]因此，在工業中需要用于檢測電弧放電并響應于檢測到的電弧以提供更快的重新激活時間、確保重新激活而沒有打嗝、延長電子元件的工作壽命并避免對人員的傷害的方式來控制電子設備的方法和系統。
[0009]本發明的目的是提供用于通過不允許鎮流器完全關閉來克服由鎮流器的完全關閉而引起的問題并通過提供被饋送到鎮流器的電流控制管腳的電流的適當控制來重新啟動的方法和系統。
[0010]本發明的目的是提供用于避免沒有很好地安裝在底座上的燈的偽觸發或閃光的方法和系統。
[0011]本發明的目的是提供用于避免如果燈的閃光被允許繼續則可能出現的短燈壽命的方法和系統。
[0012]本發明的目的是提供在“電弧現象”的時刻調節在輸出電路處的負載電流和負載功率的控制方案。
[0013]根據本發明的原理的電流控制方法是限制鎮流器遭受完全關閉，且因此可以在快響應速率下恢復而不引入打嗝模式，如果鎮流器被允許完全關閉的話，打嗝模式否則將發生。本文所述的方法也幫助避免未很好地安裝在底座上的燈的偽觸發或閃光。此外，這種方法可實現避免如果燈的閃光被允許隨著它在當前解決方案中發生而繼續則可能出現的短燈壽命。這個方案的另一優點是，它只在電弧檢測期間生效，且因此不在正常操作期間減小鎮流器燈系統的效率。
[0014]根據本發明的原理，公開了用于管理施加到負載的電壓的方法。該方法包括:確定電弧的產生，所述電弧基于檢測到高頻信號而被確定；隔離并濾波所述高頻信號；產生具有與所述經濾波的高頻信號成比例的頻率的信號；以及響應于所述信號而改變電壓的頻率，其中所述電壓的所述頻率的改變是信號的頻率的函數。
[0015]在本發明的另一方面中，公開了保護電路。保護電路包括:將所接收的輸入AC信號轉換成DC信號的第一轉換器；將所述DC信號轉換成在期望頻率下的AC輸出信號的第二轉換器；向第二轉換器提供信號的反饋電路，該信號具有與檢測到的電弧信號的頻率成比例的頻率，其中信號在施加到所述第二轉換器時使與AC輸出信號相關的電壓的頻率增大。
[0016]在本發明的另一方面中，公開了用于鑒于電弧的檢測來管理施加到負載的電壓的電路。該電路包括:檢測電路，其從負載接收信號，檢測在信號內的電弧并響應于檢測到的電弧而產生電弧檢測信號；處理電路，其接收響應于檢測到的電弧而產生的電弧檢測信號，產生與電弧檢測信號的頻率成比例的第二信號；輸出電路，其接收第二信號并響應于第二信號而改變施加到負載的電壓的頻率，使施加到負載的對應電流減少。
[0017]當考慮結合附圖詳細描述的例證性實施方式時，本發明的優點、性質和各種額外的特征將更充分地顯露，其中相似的參考數字用于在全部附圖中標識相似的元件。
[0018]圖1圖示常規控制電路；
圖2圖示根據本發明的原理的控制電路；
圖3圖示圖2所示的控制電路的第二方面；
圖4圖示圖2所示的控制電路的另外詳細方面；以及圖5A-5D圖示根據本文所示的控制電路的操作的示例性電壓和頻率圖表。
[0019]應理解，本文所述的本發明的附圖和描述被簡化以說明與本發明的清楚理解相關的元件，同時只為了清楚的目的而消除很多其它元件。然而，因為這些消除的元件在本領域中是公知的且因為它們不便于更好地理解本發明，在本文不提供這樣的元件的討論或這樣的元件的描繪。本文的公開還針對本領域中的技術人員已知的變化和修改。
[0020]圖1圖示用于在電弧放電被檢測到時控制電子設備的常規控制電路，其中電弧控制的典型網絡將永久關閉鎮流器或將在一段時間期間關閉且然后在電弧被檢測到時啟動。
[0021]參考圖1，示出了將來自交流(AC)源的電壓(在下文中被稱為AC電壓)提供到保護電路100的電源110，保護電路100向負載150提供電壓。保護電路100從源110接收所輸入的AC電壓并在AC-DC轉換器電路120中將所輸入的AC電壓轉換成DC (直流)電壓。DC電壓然后被施加到DC-AC逆變器電路130，其向儲能電路140提供期望頻率的重構AC電壓。儲能電路140的輸出然后被施加到負載150。
[0022]還示出的是電弧保護電路和關閉電路160，其從AC-DC轉換器電路120、輸出儲能電路140和電弧傳感器155接收輸入。電弧保護電路和關閉電路160向逆變器130提供輸出以當電弧由電弧傳感器155檢測到時控制對輸出電路140的輸入。
[0023]當電弧由電弧傳感器155檢測到時，電弧保護電路和關閉電路160禁止逆變器電路130向儲能電路140提供輸入信號。
[0024]圖2圖示根據本發明的原理的用于控制電子設備的