用于在电弧放电存在下的电子设备控制的系统和方法
【专利说明】用于在电弧放电存在下的电子设备控制的系统和方法
[0001]本申请涉及电子电路的领域，且更具体地涉及用于响应于检测到的电弧放电而控制电子设备的系统和方法。
[0002]电弧检测和控制是为了安全和保障的目的的镇流器/驱动器操作的必要部分，特别是在某些应用例如冷藏、封闭橱柜和家具等中。被正式地称为CC型电路的这个保护特征可在插座处电弧出现的时刻在检测设备中产生响应。
[0003]在灯保持器和灯管脚之间的输出电弧放电是在大部分荧光镇流器中观察到的常见现象。更换在有源(即电气供电的)镇流器上的损坏的灯是司空见惯的。这种方法被称为“热换灯”。在“热换灯”的过程期间，当灯被移除或再插入时，可观察到瞬间电弧情况，如果不是被立即熄灭的话，瞬间电弧情况可被延长。这个延长或维持的电弧由于灯在灯保持器中或在灯管脚和管脚保持器插座之间建立的间隙中的不合适的装配而发生。由于在插座中的灯管脚的不合适的放置和连接导致的在空间间隙中产生的这个高强度电弧放电可通过产生电闪光和烟而引起灯管脚保持器的严重的劣化和因而永久的损坏。此外，这个电弧放电可能对致力于更换在有源镇流器中的灯的人员是危险的。
[0004]在一个常规方法中，对电子镇流器的电弧放电控制包括当电弧在例如灯移除期间出现时对镇流器的完全关闭。镇流器然后在电弧完全被移除时重新启动。见例如2006年 2 月 16 日提交的标题为“Apparatus and Method for Eliminating Electric Arc” 的WO 2006016334，其被转让给本申请的受让人 Koninkli jke Philips Electronics NV, WO2006016334的内容通过引用被并入本文。
[0005]然而，引起镇流器的完全关闭以实现电弧控制导致两个额外的问题:在电弧被熄灭之后重新激活灯的较长响应时间和打嗝模式(其中设备可能不完全重新激活)。
[0006]解决电弧放电问题的另一常规方法是降低镇流器/驱动器的开路电压(0CV)。然而，这种方法对高光输出(灯电流>300mA)驱动器不可靠地起作用。也就是说，灯电弧电平保持足够高，以不满足CC型要求。降低OCV的另一缺点是，有时当出故障的灯在现场被更换而没有使输入功率再循环到镇流器/驱动器时灯不自动重新启动。
[0007]此外，在结合电子荧光驱动器的管状LED (TLED)灯的操作期间，常常有操作人员在灯端部处的误用的问题。这在常规镇流器中被引起，在没有任何灯电流控制或闭环控制的情况下，当灯的一端保持连接到保持器而另一端断开或暴露时，另一端如果被人员错误地接触将引起电击事故。
[0008]因此，在工业中需要用于检测电弧放电并响应于检测到的电弧以提供更快的重新激活时间、确保重新激活而没有打嗝、延长电子元件的工作寿命并避免对人员的伤害的方式来控制电子设备的方法和系统。
[0009]本发明的目的是提供用于通过不允许镇流器完全关闭来克服由镇流器的完全关闭而引起的问题并通过提供被馈送到镇流器的电流控制管脚的电流的适当控制来重新启动的方法和系统。
[0010]本发明的目的是提供用于避免没有很好地安装在底座上的灯的伪触发或闪光的方法和系统。
[0011]本发明的目的是提供用于避免如果灯的闪光被允许继续则可能出现的短灯寿命的方法和系统。
[0012]本发明的目的是提供在“电弧现象”的时刻调节在输出电路处的负载电流和负载功率的控制方案。
[0013]根据本发明的原理的电流控制方法是限制镇流器遭受完全关闭，且因此可以在快响应速率下恢复而不引入打嗝模式，如果镇流器被允许完全关闭的话，打嗝模式否则将发生。本文所述的方法也帮助避免未很好地安装在底座上的灯的伪触发或闪光。此外，这种方法可实现避免如果灯的闪光被允许随着它在当前解决方案中发生而继续则可能出现的短灯寿命。这个方案的另一优点是，它只在电弧检测期间生效，且因此不在正常操作期间减小镇流器灯系统的效率。
[0014]根据本发明的原理，公开了用于管理施加到负载的电压的方法。该方法包括:确定电弧的产生，所述电弧基于检测到高频信号而被确定；隔离并滤波所述高频信号；产生具有与所述经滤波的高频信号成比例的频率的信号；以及响应于所述信号而改变电压的频率，其中所述电压的所述频率的改变是信号的频率的函数。
[0015]在本发明的另一方面中，公开了保护电路。保护电路包括:将所接收的输入AC信号转换成DC信号的第一转换器；将所述DC信号转换成在期望频率下的AC输出信号的第二转换器；向第二转换器提供信号的反馈电路，该信号具有与检测到的电弧信号的频率成比例的频率，其中信号在施加到所述第二转换器时使与AC输出信号相关的电压的频率增大。
[0016]在本发明的另一方面中，公开了用于鉴于电弧的检测来管理施加到负载的电压的电路。该电路包括:检测电路，其从负载接收信号，检测在信号内的电弧并响应于检测到的电弧而产生电弧检测信号；处理电路，其接收响应于检测到的电弧而产生的电弧检测信号，产生与电弧检测信号的频率成比例的第二信号；输出电路，其接收第二信号并响应于第二信号而改变施加到负载的电压的频率，使施加到负载的对应电流减少。
[0017]当考虑结合附图详细描述的例证性实施方式时，本发明的优点、性质和各种额外的特征将更充分地显露，其中相似的参考数字用于在全部附图中标识相似的元件。
[0018]图1图示常规控制电路；
图2图示根据本发明的原理的控制电路；
图3图示图2所示的控制电路的第二方面；
图4图示图2所示的控制电路的另外详细方面；以及图5A-5D图示根据本文所示的控制电路的操作的示例性电压和频率图表。
[0019]应理解，本文所述的本发明的附图和描述被简化以说明与本发明的清楚理解相关的元件，同时只为了清楚的目的而消除很多其它元件。然而，因为这些消除的元件在本领域中是公知的且因为它们不便于更好地理解本发明，在本文不提供这样的元件的讨论或这样的元件的描绘。本文的公开还针对本领域中的技术人员已知的变化和修改。
[0020]图1图示用于在电弧放电被检测到时控制电子设备的常规控制电路，其中电弧控制的典型网络将永久关闭镇流器或将在一段时间期间关闭且然后在电弧被检测到时启动。
[0021]参考图1，示出了将来自交流(AC)源的电压(在下文中被称为AC电压)提供到保护电路100的电源110，保护电路100向负载150提供电压。保护电路100从源110接收所输入的AC电压并在AC-DC转换器电路120中将所输入的AC电压转换成DC (直流)电压。DC电压然后被施加到DC-AC逆变器电路130，其向储能电路140提供期望频率的重构AC电压。储能电路140的输出然后被施加到负载150。
[0022]还示出的是电弧保护电路和关闭电路160，其从AC-DC转换器电路120、输出储能电路140和电弧传感器155接收输入。电弧保护电路和关闭电路160向逆变器130提供输出以当电弧由电弧传感器155检测到时控制对输出电路140的输入。
[0023]当电弧由电弧传感器155检测到时，电弧保护电路和关闭电路160禁止逆变器电路130向储能电路140提供输入信号。
[0024]图2图示根据本发明的原理的用于控制电子设备的