CN101988942A - 电弧检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电弧检测电路,包括电流互感器、分压电路以及电弧检测单元。其中,电流互感器将外部电流信号变换输出为检测电流信号。分压电路与电流互感器并联,用于对检测电流信号进行分压以输出分电压信号。电弧检测单元电连接分压电路,并根据分电压信号来检测是否存在电弧。通过根据本发明的电弧检测电路,可以快速高效地检测到电路中的电弧,并且检测精度较好,从而可以较好地保护线路中的元件。

Description

电弧检测电路
【技术领域】
本发明涉及一种电弧检测电路,特别是一种用于检测液晶灯管工作时是否存在电弧的电弧检测电路。
【背景技术】
在液晶显示器件中,如何保护液晶灯管不受电弧的损坏以及如何检测液晶灯管是否被正常点亮是十分重要的。在现有技术中,通常通过两个高通滤波器来检测驱动液晶灯管的变压器电流信号。如果变压器电流信号中出现电弧信号,则将电弧信号检测出来并且延时一段时间之后关断控制液晶灯管工作的控制芯片。然而,在现有技术中,电弧检测线路一旦确定,则不能够改变所能够检测到的电弧信号的幅值,并且检测的精度不高。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够快速、高精度地检测电弧的电弧检测电路,并且该电弧检测电路可检测的电弧幅值是可变的。
本发明提供一种电弧检测电路,包括电流互感器、分压电路以及电弧检测单元。其中,电流互感器将外部电流信号变换输出为检测电流信号。分压电路与电流互感器并联,用于对检测电流信号进行分压以输出分电压信号。电弧检测单元电连接分压电路,并根据分电压信号来检测是否存在电弧。
在一个实施例中,分压电路包括至少两个串联的电阻,其中一个电阻电连接电流互感器,另一个电阻接地,分压电路通过改变电阻的阻值来调整电弧检测单元的检测幅值。
在一个实施例中,电弧检测单元包括开关元件,开关元件电连接分压电路来接收分电压信号,开关元件具有基准电压,当分电压信号的电压幅值大于基准电压时,开关元件输出电弧检测信号。
在一个实施例中,开关元件包括三端稳压管、可控硅、开关三极管或比较器之一。
在一个实施例中,电弧检测单元包括电压源、三端稳压管以及三极管。电压源提供工作电压。三端稳压管包括阴极、阳极和参考端,阴极电连接电压源,阳极接地,参考端电连接分压电路以接收分电压信号。三极管包括基极、集电极和发射极,基极电连接三端稳压管的阴极,集电极电连接电压源,发射极输出电弧检测信号。
在一个实施例中,电弧检测单元还包括开关二极管,电连接三极管的发射极。
在一个实施例中,当存在电弧时,电弧检测单元的输出状态为高电平,当不存在电弧时,电弧检测单元的输出状态为低电平。
在一个实施例中,电弧检测电路还包括电流状态检测电路,其中电流状态检测电路包括整流电路以及电流状态检测单元。整流电路与电流互感器并联,用于将输入的交流信号整流成直流信号。电流状态检测单元的输入与整流电路的输出连接,电流状态检测单元根据整流电路的输出来检测电流互感器的两端是否存在电流。
在一个实施例中,整流电路包括第一整流器以及第二整流器。第一整流器包括顺串二极管以及电阻,用于将正弦信号整流成半波正弦信号。第二整流器包括电阻以及与电阻并联的电容,用于将半波正弦信号整流成直流信号。
在一个实施例中,电路状态检测单元包括三极管以及上拉电阻和下拉电阻。三极管包括基极、集电极和发射极,基极与第二整流器的输出连接,发射极接地。三极管的集电极连接在上拉电阻和下拉电阻之间。
使用根据本发明的电弧检测电路不仅可以快速、精确地检测电路中的电弧,而且可以根据需要调节可检测的电弧峰值的大小。例如,当电路中的电子器件对于电弧的耐压程度较低时,可以调节根据本发明的电弧检测电路,使得在电弧峰值较小时该电弧检测电路即给出检测到电弧峰值的信号,从而可以根据该信号采取进一步的措施,对后续电路进行保护。而当电路中的电子器件对于电弧的耐受程度较高时,可以适当调整电路可检测的电弧峰值的大小,使得根据本发明的电弧检测电路仅在电弧较大时才给出检测到电弧的信号。使用根据本发明的电弧检测电路,还可以检测电路中的背光灯管是否被正常点亮。
【附图说明】
可参考附图通过实例更加具体地描述本发明,在附图中:
图1是本发明的电弧检测电路的结构框图。
图2是本发明的电弧检测电路的具体电路图。
【具体实施方式】
在附图中采用类似的附图标记来标示类似的部分。
图1是本发明的电弧检测电路的结构框图。请参照图1,根据本发明的电弧检测电路1包括电流互感器20、分压电路30、电弧检测单元40、电流状态检测电路50、整流电路60以及电流状态检测单元70。电弧检测电路1电连接外部电流信号10,以检测外部电流信号10中是否存在电弧信号。
外部电流信号10来源于液晶背光灯管驱动电路,其表示驱动液晶背光灯管的总电流,外部电流信号10一般情况为正弦波形。液晶灯管驱动电路中的逆变器输出的电压信号是高电压,当输出插座虚焊等情况下,会容易出现电弧,此时会有很高的尖峰脉冲信号叠加到液晶背光灯管的驱动电流中,此时外部电流信号10中会出现电弧信号。本领域的技术人员应当知晓,应用于液晶背光灯管驱动电路中仅是本发明的电弧检测电路1的实施方式之一,本发明的电弧检测电路1也可以应用于其他电路中,上述外部电流信号10不应限定于液晶背光灯管驱动信号。
电流互感器20的输入端电连接外部电流信号10,其通过互感线圈将外部电流信号10衰减到需要的电流大小,变换输出为检测电流信号以便于后续电路对检测电流信号进行检测。由于电弧检测电路1有时候需要检测强电电路中的电弧信号,此时外部电流信号10中的瞬时电流值会很大,如果不经过电流互感器20的变换而将较大的电流信号直接提供至位于电流互感器20之后的电弧检测单元40,则可能损毁电弧检测单元40中的元件,因而在此需要电流互感器20来首先将外部电流信号10输入的电流信号衰减一定的倍数。
分压电路30与电流互感器20并联,用于对电流互感器20的输出电压V1进行分压以输出分电压信号,并且该分压电路30的输出连接到电弧检测单元40的输入。
电弧检测单元40,电连接分压电路,用于根据从分压电路30分压后的输入电压来检测电路中是否存在电弧。当存在电弧时,电弧检测单元的输出状态为高电平,当不存在电弧时,电弧检测单元的输出状态为低电平。电弧检测单元包括开关元件,开关元件电连接分压电路来接收分电压信号,开关元件具有基准电压,当分电压信号的电压幅值大于基准电压时,开关元件输出电弧检测信号。其中,开关元件可以包括三端稳压管、可控硅、开关三极管或比较器之一。
电流状态检测电路50,用于检测电路状态,具体而言,其用于检测电路中是否存在电流,当存在电流时,该电路的输出状态S2为低电平,当不存在电流时,该电路的输出状态S2为高电平。电流状态检测电路50包括整流电路60和电流状态检测单元70。整流电路60,用于对输入的电流信号进行整流,将交流电整流成直流电。电流状态检测单元70,用于根据经整流电路60整流后的直流电判断电路中电流的状态。
图2是本发明的电弧检测电路的具体电路图。请一并结合图1和图2,外部电流信号10实施为电流信号Is。电流互感器20实施为电流互感器L101,电流互感器L101包括两个带铁芯的线圈,其中电流互感器L101原边线圈的匝数少于副边线圈的匝数,从而可以对原边的电流进行衰减。在本发明中,原边线圈匝数与副边线圈匝数的比率为1∶100,也即将原边的电流衰减100倍,衰减到副边电路可以承受的电流范围内,然而在根据本发明的其他实施方式中衰减倍数可以根据需要而调整。分压电路30实施为两个串联的电阻R201和R203,电阻R201电连接电流互感器L101,电阻R203接地。两个串联的电阻R201和R203与电流互感器L101并联,以便对电流互感器L101副边的电压V1进行分压,电阻R201和R203之间的电压V2即为分压电路30所输出的分电压信号。在根据本发明的实施方式中,电阻R201的阻值为10k欧姆,而电阻R203的阻值为470欧姆,在根据本发明的其它实施方式中,也可以根据需要调整两个电阻的阻值,进而通过改变分电压信号V2的电压幅度来调整电弧检测单元的检测幅值。分压电路30的输出,即分电压信号V2电连接至电弧检测单元40。在本实施方式中,电弧检测单元40包括三端稳压管D305、三极管Q501及开关二极管。其中三端稳压管D305包括阴极、阳极和参考端。三极管Q501包括基极、集电极和发射极。开关二极管包括两个共阴极二极管D307、D309。三端稳压管D305的参考端连接到分压电路30输出的分电压V2,阴极通过电阻R205电连接至电压源(+12V),以及通过电阻R207电连接至三极管Q501的基极,阳极接地。三极管Q501的集电极与电压源(+12V)直接连接,三极管Q501的发射极作为输出通过电阻R209与开关二极管连接,开关二极管的输出即为电弧检测电路的电弧检测信号。在根据本发明的实施方式中,优选地,三端稳压管D305实施为TL431集成电路芯片,其基准电压为2.5V,开关二极管实施为BAV70集成电路芯片,电阻R205、R207和R209的阻值分别实施为10k、20k和10k欧姆。电弧检测单元40输出的电弧检测信号的状态表示出电流信号Is中是否存在电弧信号,当不存在电弧信号时,电弧检测信号的输出状态S2为低电平,当存在电弧信号时,电弧检测信号的输出状态S2为高电平。
电流状态检测电路50包括整流电路60和电流状态检测单元70。在本发明中,整流电路60的输入与电流互感器20的输出连接,整流电路60的输出与电流状态检测单元70的输入连接,电流整流电路60包括第一整流器和第二整流器。其中,第一整流器实施为顺串二极管和电阻R211,顺串二极管实施为两个顺序串联的二极管D301、D303,并且优选地实施为BAV99集成电路芯片,其中电阻R211的阻值为10k欧姆。该第一整流器将正弦交流信号整流成半波正弦信号。其中,第二整流器实施成并联的电阻R213和电容C401,其中电阻R213的阻值为4.7k欧姆。该第二整流器将经过第一整流器整流成半波正弦的信号整流成直流信号。电流状态检测单元70包括三极管Q503和上拉电阻以及下拉电阻,在本发明中上拉电阻和下拉电阻实施成电阻R215和R217,并且三极管Q503的集电极连接在这两个电阻R215和R217之间,三极管Q503的基极与整流电路60的输出连接,三极管Q503发射极接地。在本实施例中,电阻R215和R217分别实施为10k和4.7k欧姆。在本实施例中,还包括与电阻R217并联的电容C403,用于在存在高频干扰时,去除该干扰信号。在电流状态检测单元70的输出表示出电流信号Is状态,也就是表示电流互感器20两端是否存在电流信号Is。当电流互感器20两端存在电流信号Is时,其输出的状态为“0”,当电流互感器20两端不存在电流信号Is时,其输出的状态为“1”。
根据本发明的电弧检测电路,其能够检测电路中的电弧,防止损坏电路中的元件。在根据本发明的另一个实施方式中,首先将流过液晶背光灯管驱动电路的总电流信号Is经过电流互感器L101衰减100倍。在正常情况下,液晶背光灯管驱动电路中没有电弧,电流信号Is经电流互感器L101衰减并经分压电路30的R201、R203分压后,输出的分电压信号V2不大于三端稳压管D305的基准电压2.5V,三端稳压管D305的阴极和阳极之间处于截止状态,电阻205上无电流,电压源(+12V)分别施加在三极管Q501的基极和集电极上,三极管Q501的基极和集电极之间无电压降,因此三极管Q501也处于截止状态,三极管Q501的发射极无电流信号输出。电弧检测单元40的输出状态S2为低电平,并且电流状态检测单元70的输出状态S1为“0”,也即在电流互感器L101两端存在电流。由于液晶灯管驱动电路中的逆变器输出的电压信号是高电压信号,当背光灯管的输出插座虚焊时,将会出现电弧,此时将会有很高的尖峰脉冲信号叠加到液晶背光灯管的驱动电流中,此时电流信号Is中会出现电弧信号。当电流信号Is经电流互感器L101衰减并经分压电路30的R201、R203分压后,输出的分电压信号V2高于三端稳压管D305的基准电压2.5V时,三端稳压管D305的阴极和阳极之间导通,电阻205上有电流进而产生电压降,电压源(+12V)电压经由电阻205和电阻207施加在三极管Q501的基极上,三极管Q501的基极和集电极之间有电压降,三极管Q501导通,电压源(+12V)经由三极管Q501的集电极和发射极输出电流信号,电弧检测单元40的输出状态S2为高电平,表示电流信号Is中出现电弧信号。当控制芯片检测到高电平信号时,能够及时关掉液晶背光灯管驱动电路的逆变器控制芯片,从而有效防止长时间的高压电弧损毁液晶背光灯管的驱动电路板。在根据本发明的其它实施方式中,可以调整电阻R201和R203的阻值,从而可以方便的调整对电弧尖峰脉冲的检测幅度。
根据本发明的电弧检测电路,其能够检测电流互感器L101两端是否存在电流,从而能够检测背光灯管在启动时是否被正常点亮。在根据本发明的另一实施方式中,当背光灯管在启动时被正常点亮时,流过液晶背光灯管的总电流Is经过电流互感器L101衰减100倍,衰减后的电流(其通常为正弦电流信号)通过整流电路60的第一整流器和第二整流器整流成直流信号,其中该衰减后的电流通过第一整流器整流成半波正弦信号,再通过第二整流器整流成直流信号,使得三极管Q503饱和导通,从而使得电流状态检测单元70的输出状态S1为“0”,也即,背光灯管在启动时被正常点亮。当背光灯管在启动时未被正常点亮时,电流互感器L101的原边及副边均没有电流流过,三极管Q503截止,电流状态检测单元70的输出状态S1为“1”,控制芯片检测到该输出状态S1,从而知道背光灯管在启动时未被正常点亮,以进一步采取措施,重新点亮背光灯管。
使用根据本发明的电弧检测电路,其不仅可以快速、精确地检测电路中的电弧信号,而且可以根据需要调节可检测的电弧信号的峰值的大小。例如,当电路中的电子器件对于电弧信号的耐压程度较低时,可以调节本发明的电弧检测电路,使得在电弧信号的峰值较小时该电弧检测电路即检测出该峰值的电弧信号,从而可以根据该信号采取进一步的措施,对后续电路进行保护。而当电路中的电子器件对于电弧信号的耐受程度较高时,可以适当调整电路可检测的电弧信号的峰值的大小,使得根据本发明的电弧检测电路仅在电弧信号较大时才检测出电弧信号。使用根据本发明的电弧检测电路,还可以检测电路中的背光灯管是否被正常点亮。
根据本发明的电弧检测电路不仅可以应用在液晶背光灯管中,也可以应用在其它需要检测电弧或者需要检测电路中是否存在电流的电路中。
以上参照附图说明了本发明的各种优选实施例,但是只要不背离本发明的实质和范围,本领域的技术人员可以对其进行各种形式上的修改和变更,都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电弧检测电路,包括电流互感器,所述电流互感器将外部电流信号变换输出为检测电流信号,其特征在于,所述电弧检测电路还包括:
分压电路,与所述电流互感器并联,用于对所述检测电流信号进行分压以输出分电压信号;以及
电弧检测单元,电连接所述分压电路,并根据所述分电压信号来检测是否存在电弧。
2.根据权利要求1所述的电弧检测电路,其特征在于,所述分压电路包括至少两个串联的电阻,其中一个电阻电连接所述电流互感器,另一个电阻接地,所述分压电路通过改变所述电阻的阻值来调整所述电弧检测单元的检测幅值。
3.根据权利要求1所述的电弧检测电路,其特征在于,所述电弧检测单元包括开关元件,所述开关元件电连接所述分压电路来接收所述分电压信号,所述开关元件具有基准电压,当所述分电压信号的电压幅值大于所述基准电压时,所述开关元件输出电弧检测信号。
4.根据权利要求1所述的电弧检测电路,其特征在于,所述开关元件包括三端稳压管、可控硅、开关三极管或比较器之一。
5.根据权利要求1所述的电弧检测电路,其特征在于,所述电弧检测单元包括:
电压源,提供工作电压;
三端稳压管,包括阴极、阳极和参考端,所述阴极电连接所述电压源,所述阳极接地,所述参考端电连接所述分压电路以接收所述分电压信号;以及
三极管,包括基极、集电极和发射极,所述基极电连接所述三端稳压管的阴极,所述集电极电连接所述电压源,所述发射极输出所述电弧检测信号。
6.根据权利要求5所述的电弧检测电路,其特征在于,所述电弧检测单元还包括开关二极管,电连接所述三极管的发射极。
7.根据权利要求1所述的电弧检测电路,其特征在于,当存在电弧时,所述电弧检测单元的输出状态为高电平,当不存在电弧时,所述电弧检测单元的输出状态为低电平。
8.根据权利要求1所述的电弧检测电路,其特征在于,所述电弧检测电路还包括电流状态检测电路,其中所述电流状态检测电路包括:
整流电路,与所述电流互感器并联,用于将输入的交流信号整流成直流信号;以及
电流状态检测单元,其输入与所述整流电路的输出连接,所述电流状态检测单元根据所述整流电路的输出来检测所述电流互感器的两端是否存在电流。
9.根据权利要求8所述的电弧检测电路,其特征在于,所述整流电路包括:
第一整流器,包括顺串二极管以及电阻,用于将正弦信号整流成半波正弦信号;以及
第二整流器,包括电阻以及与所述电阻并联的电容,用于将所述半波正弦信号整流成直流信号。
10.根据权利要求8所述的电弧检测电路,其特征在于,所述电路状态检测单元包括:
三极管,包括基极、集电极和发射极,所述基极与所述第二整流器的输出连接,所述发射极接地;以及
上拉电阻以及下拉电阻,所述三极管的集电极连接在上拉电阻以及下拉电阻之间。
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