专利名称：电弧检测与保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种有关电弧检测与防止该电弧产生的保护装置，其是应用于液晶显示器(Liquid Crystal Display)，其电源起动器高压输出端与冷阴极荧光灯(CCFL)间的电弧检测与防止该电弧产生的保护装置。
液晶显示器(Liquid Crystal Display)的冷阴极荧光灯(CCFL)电源起动器，是一种利用高电压点灯的装置，电源起动器(inverter)输出约600伏特到1500伏特；视各种规格有别，以点亮冷阴极荧光灯，电源起动器和冷阴极荧光灯间，可利用一连接器(Connector)相连接，如
图1所示。
现有技术，冷阴极荧光灯(CCFL)与电源起动器间的连接，有以下两种一、利用冷阴极荧光灯101上的导线，焊接连接到电源起动器107的导线基座，其缺点是形成一不可活动拆卸的装置，更换时需连同电源起动器107一起更换，或者，以烙铁使焊接点分离，因此不但不方便，且成本昂贵又不经济。
二、于该电源起动器107及该冷阴极荧光灯(CCFL)101之间，设置一连接器，使成为可拆卸的装置，以方便设计、生产及尔后维修或更新零件时方便拆卸，其优点为于换装或维修不但便利且成本低廉。
一般在考虑便利性及节约换装成本，厂商通常采取第二种，但此种，常因连接器的接触不良或组装不当，使得连接器插榫103与连接器卡榫105之间形成微小间隙，该间隙经常产生电弧(arcing)，而该电弧往往足以破坏甚至烧毁设备。
所谓的电弧是气体在几个分开的通电电极之间，形成持续且高密度的电流，当电流流经导体细丝时，该点的电场强度增大，电流流动加快，开始放电并形成电弧，该电弧常常足以导致电气设备局部熔化，如果电流进一步增强，可能烧断输电线，甚至由于过热或电流过强而引起大火。
如图2(a)所示，为一种常见的电路，其为正常工作无电弧产生时，电源起动器与冷阴极荧光灯的电路图，其中，冷阴极荧光灯101为负载，冷阴极荧光灯101与电源起动器107之间，通过连接器插榫103与连接器卡榫105电器结合，并形成第一导电接点(S1)209。
负载的冷阴极荧光灯101，需供应固定大小约6毫安(mA)的电流，才能维持发光，实务上其所产生的压降约为600伏特，而目前电源起动器107供应电压(Vp)为1400伏特，故跨于第一阻抗Z1的电压VZ1为800伏特。
如图2(b)的电弧故障电路区域230所示，为电弧发生时，第一导电接点(S1)209的局部放大示意图，当连接器插榫103与连接器卡榫105未密切咬合时，第一导电接点(S1)209分离成两部份，形成第二导电接点(S2)212与第三导电接点(S3)214，负载的冷阴极荧光灯101所流经的电流，会因常见电路使其维持约在固定大小的6毫安(mA)，因此负载的压降维持600伏特不变，电源起动器107供应电压(Vp)仍然为1400伏特，但因连接器插榫103与连接器卡榫105并未密切咬合，因此分离的第二导电接点(S2)212与第三导电接点(S3)214间，此时会产生电弧，该跨于第二导电接点(S2)212与第三导电接点(S3)214间的电弧压降经实验约为200-600伏特，现假设为400伏特，故跨于第一阻抗Z1的压降，由800伏特降至400伏特。
二、防止因连接器的接触不良或组装不当，如当连接器和电源起动器之间接触不良时，在分开的通电电极之间形成持续且高密度的电流，当电流流经导体细丝时，该点的电场强度增大，电流流动加快，开始放电，形成一个电弧，该电弧足以导致电气设备局部熔化。本实用新型提供一种电弧检测装置，可防止电流进一步增强，烧断输电线，或甚至由于过热或电流过强而引起大火。本实用新型提供一种电弧保护装置，可以弥补组装不当所造成的疏失，在电弧产生后短时间内，停止高压输出，直到维修人员修复为止。
三、提高产品的安全性，可避免持续性的电弧产生，如此可避免该电弧其极可能造成如火灾等的意外灾害，使产品更加符合安全的规范。
本实用新型可利用台湾智慧财产局申请案号第90222009号“一种用于被光板的电流等化器”，设计增加一电弧信号产生装置，以检测差动扼流器的电压变化，并进而转换成一电弧故障信号，通过控制驱动回路控制电源起动器，使其停止输出高压，直到电弧故障除为止。
本实用新型的电弧检测与保护装置，是可在电弧一刚要开始产生时，在最短的时间内，检测出该电弧，并自动控制电源起动器，使其停止高压输出，以达到保护设备的目的。
本实用新型的作用原理为在一封闭的电路回路内，在正常无电弧状态下，其压降会依设计值分布在特定的元件上，但若此一封闭的电路回路，因不正常的原因造成电弧产生时，该电弧势必造成原设计的压降分布产生的变化，此时应用一电压探索装置，用以检测出不正常压降的变化，再设计一电弧信号产生装置转换或判断该电压变化是否为电弧产生，当电弧产生时输出电弧故障信号，通过控制驱动回路再控制电子开关切断电源起动器电源，达到停止电源端高压继续输出的目的，直到电弧故障排除为止。
本实用新型所使用的技术手段，可分为以下两种类型一、串接分压型本实用新型是在该一封闭的电路回路内，利用至少一检测负载，该检测负载可以为电容性阻抗(capacitive impedance)、电感性阻抗(inductive impedance)，或电阻性阻抗(resistant impedance)，而于该检测负载的两端或每一检测负载的一端，分别设有一组电压分压器，利用电弧产生时及无电弧产生时其电压分压器输出电压的差异，以判定是否有电弧产生，若电弧产生时则进一步产生一电弧故障信号，通过控制驱动回路控制电源起动器，使其停止输出高压，直到电弧故障排除为止。
以图2(b)为例，第一阻抗Z1为一检测负载，而第一分压点254与第二分压点256，皆为百分之一的电压分压器，实务上电源供应Vp电压约为1400伏特，当无电弧产生时，负载约为600伏特，而跨于第一阻抗Z1的电压为800伏特，此时，在第一分压点254与第二分压点256，分别输出电压信号为14与6伏特，其电压降差值为8伏特。
而当有电弧产生时，经实验得知该电弧约为200-600伏特，现假设其为400伏特的压降，因一般电路为使每一冷阴极荧光灯(CCFL)的亮度相同，故均会设计一电路(图面未显示)，使流经冷阴极荧光灯(CCFL)的电流保持固定，因此电弧产生时负载的电压依然维持在约600伏特，而电弧压降约为400伏特，故跨于第一阻抗Z1的电压从800伏特降至400伏特，此时，在第一分压点254与第二分压点256，分别输出电压信号14与10伏特，其电压降差值为4伏特。
设置一电弧信号产生装置，其为一比较器，现设计其门槛值6伏特为判断基准(该门槛值可依设计调整的)，当电压降差值小于6伏特时，知道有电弧发生，当电压降差值大于6伏特时，知道无电弧发生，当电弧发生时，通过控制驱动电路，控制起动器，使其停止输出高压，直到电弧故障排除为止。
二、串接感应型本实用新型是在一封闭回路内，串接一电压探索装置260，该电压探索装置特别是指台湾智慧财产局申请案号第90222009号的“一种用于被光板的电流等化器”的差动扼流器，又再设计增加一电弧信号产生装置，以检测差动扼流器的电压变化，并进而转换成电弧故障信号，通过控制驱动回路，控制电源起动器，使其停止输出高压，直到电弧故障排除为止。
正常无电弧产生时，该电流等化器因相位相抵，可使流经各冷阴极荧光灯(CCFL)的电流相等且电压探索装置的电压为零，故电弧信号产生装置不会输出电弧故障信号，但当有电弧产生时，该电流等化器无法相抵销，因此电压探索装置的电压不为零，故电弧信号产生装置将感应到的电压转换成一电弧故障信号。
又例如图3所示，其中A，B两点，分别代表两组连接器，而电压探索装置260，如台湾智慧局申请案，第90222009号“一种用于被光板的电流等化器”，当正常操作下，连接器中，A、B两点接合良好，不会产生电弧，故荧光灯L1和L2的电流几乎相等，因此端电压Vp和Vt趋近于零电压，故感应绕组Vs无感应电压产生，所以，反馈无电压，故不会驱动控制驱动回路。
反之，若连接器接触不良，造成电弧发生在A点或B点，其所产生的压降经实验约为200伏特-600伏特，此时电压探索装置Vt产生感应电压，同时使电弧信号产生装置感应到电压Vs，并将其转换成一电弧故障信号，进一步触发控制驱动回路，关闭电源起动器其电压的输出，达到本实用新型保护目的。
本实用新型的控制驱动回路，是再利用一电子开关354以达到切断启动器电压输出的目的。
概括地讲，本实用新型公开了一种电弧检测与保护的装置，应用于液晶显示器电源起动器及冷阴极荧光灯间的电弧检测与保护，包括至少一电压探索装置，设于电源起动器及冷阴极荧光灯之间，输出电路同路内电压的异常变化至比较器；一电弧信号产生装置，该电弧信号产生装置接收电压探索装置输出的电压变化，并连接一电弧产生判断装置，电弧产生判断装置输出电弧故障信号；一保护装置，该保护装置为一控制驱动回路，控制一电子开关；一电子开关，连接电源起动器电源端的电源。
所述的电压探索装置为至少一组差动扼流器者，其中该电弧信号产生装置是由至少一变压器与至少一截波电路所组成。
所述的电压探索装置是由至少一检测负载与至少一分压器所构成，且该检测负载为一阻抗不为零的阻抗元件，其中该电弧信号产生装置为一电压比较器。
所述的检测负载可为电容性阻抗、电感性阻抗或电阻性阻抗的其中之一。
所述的电压探索装置的检测负载、分压器与冷阴极荧光灯的组合关系，是各个冷阴极荧光灯均并联后再与一检测负载相串联，而分压器则自检测负载的两端分别取出电压的变化。
所述的电压探索装置的检测负载、分压器与冷阴极荧光灯的组合关系，是各个冷阴极荧光灯均与一检测负载串联后再彼此并联，而分压器则自每一检测负载其接近冷阴极荧光灯的一端，取出电压的变化。
所述的保护装置是以脉冲宽度调变的方式，将该保护装置输出端的工作周期拉长或缩短，使得供应至该电弧故障电路的定义区域中，每一个负载的电源电路导通或断开。
换言之，所述的保护装置为一脉冲宽度调变的控制驱动回路，其输出端输出的拉长/缩短的工作周期信号控制每一个负载的电源电路的导通/断开。
所述的电弧检测与保护的装置，可增加一交换电路，该交换电路可选为推拉式电路、全桥式电路或半桥式电路其中之一。
第一实施例如图3所示，为本实用新型第一实施例的电路结构图，本实用新型电弧检测与保护装置是包括一电压探索装置260，一电弧信号产生装置240，一控制驱动回路280，一电子开关354。
一电压探索装置260，是串联于电源起动器(inverter)及冷阴极荧光灯(CCFL)之间，用以检测电路回路内电压的异常变化，并将相关电压的变化，输出至电弧信号产生装置240进行电弧故障信号270的转换，该电压探索装置260是如台湾智慧财产局申请案号第90222009号所述的差动扼流器，当电弧未产生时该差动扼流器220上的压降为零，故其输出也为零，但电弧产生时差动扼流器220将感应压降，故其输出一电压。
一电弧信号产生装置240，是由一变压器与一截波电路所组成，其从该电压探索装置260感应其所输出的电压Vs，当电弧产生时，将该感应到的电压转换成为一电弧故障信号270，并用以触发控制驱动回路280。
一控制驱动回路280，该是接收电弧故障信号270后，以决定是否切断电源，控制驱动回路280包含一输入端，是电性连接至电弧信号产生装置240的输出端及一输出端，是电性连接至电子开关354。
一电子开关354，其可为一单三极管式开关，当控制驱动回路280输出切断信号后，该三极管导通，使电源启动器的电源端接地，因此其二侧将不会输出电压，故电弧将不会继续产生。
然而，电压探索装置260及电弧信号产生装置240并非仅限于第一实施例一种，在此，又举出下列数种变形，参阅如下。
第二实施例如图4(a)所示为本实用新型的第二实施例，其为当单一负载冷阴极荧光灯(CCFL)时的情况，本实施例是将第一实施例的电压探索装置260所使用的差动扼流器220改成一检测负载及两组分压器所组成，而将电弧信号产生装置240由原来的变压器与一截波电路改为一组电压比较器，而其它如控制驱动回路280及电子开关354均与第一实施例相同。
本实施例中，图面上该检测负载是以第一阻抗Z1504表示的，是串联于电源起动器与冷阴极荧光灯(CCFL)之间，可为一电容性阻抗、电感性阻抗或电阻性阻抗的其中任何一种；而该两组分压器可为1/100的分压器，跨接于第一阻抗Z1504的两侧，形成接点C1与C2，将其分压的结果输出给电弧信号产生装置240，进一步判断是否有电弧产生。
本实施例的电弧信号产生装置240为一组电压比较器，该电压比较器用以判断是否有电弧产生，当电弧产生时输出电弧故障信号270。
第三实施例如图4(b)所示是本实用新型的第三实施例，当负载有多个时，于本实施例中，是将多个负载，例如冷阴极荧光灯第一负载，例如冷阴极荧光灯第二负载L2510等，先行并联后再与第一阻抗Z1504串联，其它则完全与第二实施例相同。
第四实施例如图4(c)所示是本实用新型的第四实施例，当负载有多个时，于本实施例中，是依负载冷阴极荧光灯(CCFL)的数目，决定设置相同数目的检测负载，该检测负载于图面是第一阻抗Z1504、第二阻抗Z2506等路径的功能。
在该推拉式电路513中，当具有脉冲宽度调变(PWM)的保护装置输出端的工作周期(Duty Cycle)拉长时，使得供应至每一个负载的电源电路导通(On)，此时，电流走三极管Q2的集极到射极的路径；而当具有脉冲宽度调变(PWM)的保护装置输出端的工作周期(Duty Cycle)缩短时，使得供应至每一个负载的电源电路断开(Off)，此时，电流走三极管Q1的集极到射极的路径。
虽然文中已应用较佳实施例说明本实用新型，但以上所公开的附图及说明，仅为本实用新型的较佳实施例而已，非用以限定本实用新型的实施，本领域的普通技术人员，凡是根据本实用新型的技术构思所作出的等效变化，均在本实用新型专利保护范围内。
权利要求1.一种电弧检测与保护的装置，应用于液晶显示器电源起动器及冷阴极荧光灯间的电弧检测与保护，其特征在于，包括至少一电压探索装置，设于电源起动器及冷阴极荧光灯之间，输出电路回路内电压的异常变化至比较器；一电弧信号产生装置，该电弧信号产生装置接收电压探索装置输出的电压变化，并连接一电弧产生判断装置，电弧产生判断装置输出电弧故障信号；一保护装置，该保护装置为一控制驱动回路，控制一电子开关；一电子开关，连接电源起动器电源端的电源。
2.如权利要求1所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于所述的电压探索装置为至少一组差动扼流器，其中该电弧信号产生装置是由至少一变压器与至少一截波电路所组成。
3.如权利要求1所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于所述的电压探索装置是由至少一检测负载与至少一分压器所构成，且该检测负载为一阻抗不为零的阻抗元件，其中该电弧信号产生装置为一电压比较器。
4.如权利要求3所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于所述的检测负载可为电容性阻抗、电感性阻抗或电阻性阻抗的其中之一。
5.如权利要求3或4所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于所述的电压探索装置的检测负载、分压器与冷阴极荧光灯的组合关系，是各个冷阴极荧光灯均并联后再与一检测负载相串联，而分压器则自检测负载的两端分别取出电压的变化。
6.如权利要求3或4所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于所述的电压探索装置的检测负载、分压器与冷阴极荧光灯的组合关系，是各个冷阴极荧光灯均与一检测负载串联后再彼此并联，而分压器则自每一检测负载其接近冷阴极荧光灯的一端取出电压的变化。
7.如权利要求1所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于所述的保护装置为一脉冲宽度调变的控制驱动回路，其输出端输出的拉长/缩短的工作周期信号控制每一个负载的电源电路的导通/断开。
8.如权利要求1所述的电弧检测与保护的装置，其特征在于可增加一交换电路，该交换电路可选为推拉式电路、全桥式电路或半桥式电路其中之一。
专利摘要本实用新型涉及一种电弧检测与保护的装置，应用于液晶显示器电源起动器及冷阴极荧光灯间的电弧检测与保护，包括至少一电压探索装置，设于电源起动器及冷阴极荧光灯之间，输出电路回路内电压的异常变化至比较器；一电弧信号产生装置，该电弧信号产生装置接收电压探索装置输出的电压变化，并连接一电弧产生判断装置，电弧产生判断装置输出电弧故障信号；一保护装置，该保护装置为一控制驱动回路，控制一电子开关；一电子开关，连接电源起动器电源端的电源，电弧故障信号通过控制驱动回路控制电源起动器，使其停止输出高压，直到电弧故障排除为止，以达到保护设备的目的。
文档编号H05B41/28GK2565230SQ0224231
公开日2003年8月6日 申请日期2002年7月29日 优先权日2002年7月29日
发明者余三和, 陈华明, 吴建益 申请人:铼运科技股份有限公司