CN103796402B - 过压欠压保护电路、电子镇流器及其过压欠压检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种过压欠压保护电路，包括二极管（D2）、第一电容（C4）、第一电阻（R1）以及第二电阻（R2）。二极管（D2）检出整流后的最高电压，以实现峰值采样；第一电容（C4）滤除所述经峰值采样后的输入电压的纹波；第一电阻（R1）与第二电阻（R2）对经滤除纹波后的输入电压进行分压，并且在第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的公共端向微控制器的输入端输出分压电压。本申请还公开了一种电子镇流器及其过压欠压检测方法。通过上述方案，通过增加一个过压欠压保护电路，可实现当电网电压恢复后，不需人工处理即可实现自动点灯，且能够减少当低电压恢复后，重新上电时对电网和电子镇流器的浪涌电流的冲击。

Description

过压欠压保护电路、电子镇流器及其过压欠压检测方法

技术领域

本申请涉及照明领域，特别是涉及一种过压欠压保护电路、电子镇流器及其过压欠压检测方法。

背景技术

目前，在照明系统中，通常在电子镇流器的电源输入端串联一个适当规格的保险丝，当电子镇流器正常工作，电网波动引起输入电压变低时，导致输入电流变大，当电流超过保险丝的额定电流时，保险丝动作，从而保护电子镇流器。

请参阅图1，图1是现有技术照明系统一实施方式结构示意图。

照明系统包括顺次连接的：保险丝100、电子镇流器200、负载300，其中，电子镇流器200包括：整流滤波单元210、功率因数校正（PowerFactorCorrection，PFC）单元220、开关电源单元230、微控制器单元240、驱动单元250、谐振升压单元260。

保险丝100的一端连接于交流电源输入端L，另一端连接于整流滤波单元210的第一输入端；整流滤波单元210的第二输入端连接于电源输入端N，且输出端连接于PFC单元220的输入端；PFC单元220的第一输出端通过第一二极管D1、第一电容C1连接到PFC单元220的第二输出端，PFC单元220的第一输出端还通过第一二极管D1连接于开关电源单元230的输入端以向开关电源单元230提供启动电压，以及第一金属氧化物半导体（MetalOxideSemiconductor，MOS）Q1的漏极；开关电源单元230的第一输出端连接于PFC单元220的电源输入端以向PFC单元220提供工作电压，且开关电源单元230的第二输出端连接于微控制器单元240的电源输入端以向微控制器单元240提供工作电压；微控制器单元240的控制端连接于驱动单元250的输入端以向驱动单元250输出控制信号；驱动单元250的第一输出端连接于第一MOS管Q1的栅极，且第二输出端连接于第二MOS管Q2的栅极；第一MOS管Q1的源极连接于第二MOS管的漏极，且通过第二电容C2连接于谐振升压单元260的电感L1的一端，第二MOS管Q2的源极连接于PFC单元220的第二输出端；电感L1的另一端连接于第三电容C3的一端，且第三电容C3的另一端连接于PFC单元220的第二输出端；负载300的一端连接于电感L1的另一端，且另一端连接于PFC单元220的第二输出端。

整流滤波单元210对通过保险丝100所输入的交流电压、交流电流进行整流、滤波处理，并传输给PFC模块220，PFC单元220通过使整流滤波单元210所输入的电流跟随输入电压，从而减小所输入的电流的谐波，进而调节功率因数。PFC模块220通过第一二极管D1向开关电源单元230提供启动电压，以及向与驱动单元250连接的第一MOS管Q1提供漏极输入电压。开关电源单元230输入启动电压正常工作后，通过第一输出端口向PFC单元220输入工作电压，使PFC单元220正常工作。同时开关电源单元230还通过第二输出端向微控制器单元240输入工作电压，使微控制器单元240正常工作。微控制器单元240得到供电且正常工作时，微控制器单元240的控制端向驱动单元250输出相应的控制信号，控制驱动单元250同时输出两路同频率且反相的方波信号，控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2交替导通，与谐振升压单元260共同作用产生交变电压，当所产生的交变电压的频率与谐振升压单元260所产生的具有固有频率的谐振信号的频率相同时，向负载300输出高压，触发点火信号，点亮负载300并使其持续工作。

具体的过程如下，当输入驱动单元250的脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）控制信号为高电平时，驱动单元250所输出的第一路方波信号控制第一MOS管Q1导通并对第二电容C2进行充电，且驱动单元250所输出的第二路方波信号控制第二MOS管Q2关闭，电流依次经过PFC单元220的第一输出端、第一二极管D1、第一MOS管Q1、第二电容C2、电感L1、第三电容C3、PFC单元220的第二输出端。当输入驱动单元250的PWM控制信号为低电平时，驱动单元250所输出的第一路方波信号控制第一MOS管Q1关闭，且驱动单元250所输出的第二路方波信号控制第二MOS管Q2导通，并且已充电的第二电容C2通过第二MOS管Q2放电，电流依次经过第二电容C2、第二MOS管Q2、第三电容C3、电感L1。如此循环使第一MOS管Q1和第二MOS管Q2交替导通与关闭，与谐振升压单元260共同作用产生交变电压。当微控制器单元240所输出的PWM控制信号的频率与谐振升压单元260所产生的振荡信号的固有频率相同时，谐振升压单元260向负载300输出高压触发点火信号，击穿负载300内的气体发光，从而点亮负载300。在负载300点亮后，微控制器单元240则输出另一频率的PWM控制信号控制驱动单元250，以控制负载300正常工作，负载300正常工作时的回路电流依次经过PFC单元220的第一输出端、第一二极管D1、第一MOS管Q1、第二电容C2、电感L1、负载300、PFC单元220的第二输出端。

然而当电子镇流器200正常工作，电网波动时，通过保险丝100输入电子镇流器200的交流电源会随之发生变化，当输入电压变低时，流经电源正输入端L、保险丝100、电子镇流器200、负载300、以及电源负极N整个回路的电流变大，如果电流超过保险丝100的额定电流时，保险丝动作，使电源输入端L与电子镇流器200开路，防止因电流过大而烧坏电子镇流器200的整流滤波单元210、甚至烧坏负载300，从而达到保护电子镇流器200的效果。

现有技术提供了可恢复保险丝和不可恢复保险丝。在电路过载致使保险丝动作后，对于不可恢复保险丝，仅能保护一次，熔断后就需要人工更换才能使电路正常工作；而对于可恢复保险丝，虽然能再次利用，但仍需人工复位才能使其正常工作。鉴于此，不管是对于可恢复保险丝还是不可恢复保险丝都存在以下缺陷：

1.保险丝动作后需要人工进行处理；

2.保险丝动作后，电网电压恢复正常时，电子镇流器不能正常工作；

3.更换保险丝后重新上电时，电源接通瞬间，输入电源的峰值电流对电网、保险丝和电子镇流器的整流滤波单元有浪涌电流的冲击。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种电子镇流器的过压欠压保护电路、电子镇流器及其过压欠压检测方法，当输入电源的电压恢复后，不需人工处理即可实现自动点灯，同时能够减少当低电压恢复后，重新上电时电源接通瞬间，所输入的交流电源的峰值电流对电网、保险丝、电子镇流器中的整流滤波单元的浪涌电流的冲击。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种一种过压欠压保护电路，二极管（D2）、第一电容（C4）、第一电阻（R1）以及第二电阻（R2）；所述二极管（D2）的阳极用于连接电压输入端（Vin），且阴极连接于第一电容（C4）的一端，所述第一电容（C4）的另一端接地；所述第一电阻（R1）的一端连接于所述二极管（D2）的阴极，另一端连接于第二电阻（R2）的一端；所述第二电阻（R2）的一端用于连接微控制器的输入端，另一端接地；所述二极管（D2）检出整流后的最高电压，以实现峰值采样；所述第一电容（C4）滤除所述经峰值采样后的输入电压的纹波；所述第一电阻（R1）与第二电阻（R2）对所述经滤除纹波后的输入电压进行分压，并且在所述第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的公共端向微控制器的输入端输出分压电压，以用于确定是否过压欠压。

其中，所述电路还包括：第二电容（C5），所述第二电容（C5）的一端连接于所述第一电阻（R1）的另一端，且另一端接地；所述第二电容（C5）用于滤除所述分压电压的纹波，以使所述分压电压稳定。

其中，所述输入电压的峰值电压的正常范围值为大于等于112V并且小于等于378V，且为脉动的直流。

其中，所述第一电容（C4）的容值为0.1微法，耐压值至少为交流250V；

所述第二电容（C5）的容值为0.1微法，耐压值至少为25V。

其中，所述第一电阻（R1）的值为1.02兆欧姆，所述第二电阻（R2）的值为5.1千欧姆。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电子镇流器，其中，所述电子镇流器包括如上述实施方式中任一项所述的过压欠压保护电路。

为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种电子镇流器的过压欠压检测方法，其中，所述方法包括如下步骤：对第二电阻（R2）两端的电压进行采样；根据采样结果判断电子镇流器的工作状态，其中，当电压小于预设的范围值时，判断电子镇流器工作在欠压状态，当电压为预设的范围值时，判断电子镇流器恢复正常状态，当电压大于预设的范围值时，判断电子镇流器工作在过压状态；根据工作状态输出相应的控制信号以控制电子镇流器，其中，当电子镇流器工作在欠压状态或过压状态时，停止输出控制信号，以控制电子镇流器停止工作，当电子镇流器恢复正常状态时，输出控制信号，以控制电子镇流器恢复正常工作。

其中，所述采集第二电阻（R2）两端的电压的步骤具体为：开始采集第二电阻（R2）两端的峰值电压；判断采样次数是否已达到阈值；如果是，则对采集到的数据进行冒泡排序法进行排序，否则继续采集；去掉最大值和最小值后，得到平均值。

其中，所述阈值至少为32。

其中，所述控制信号为脉宽调制信号；所述第二电阻（R2）两端的电压的预设的范围值为大于等于0.56V并且小于等于1.89V。

上述方案，可实现当电网电压恢复后，不需人工处理即可实现自动点灯，同时能够减少当低电压恢复后，重新上电时电源接通瞬间，所输入的交流电源的峰值电流对电网、保险丝、电子镇流器的浪涌电流的冲击。

附图说明

图1是现有技术照明系统一实施方式结构示意图；

图2是本申请电子镇流器的一实施方式结构示意图；

图3是本申请电子镇流器的过压欠压检测方法的流程图；

图4是本申请图3中电子镇流器的过压欠压检测方法中的采样流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式进行描述。

参阅图2，图2是本申请电子镇流器的一实施方式结构示意图。跟现有技术相比，本实施方式的电子镇流器200增加了一个过压欠压保护单元270，过压欠压保护单元270包括：二极管D2、第一电容C4、第一电阻R1以及第二电阻R2。过压欠压保护单元270的一端连接于整流滤波单元210的输出端Vin，且另一端连接于微控制器单元240的输入端。

二极管D2的阳极用于连接整流滤波单元210的输出端Vin，且阴极连接于第一电容C4的一端，第一电容C4的另一端接地；第一电阻R1的一端连接于二极管D2的阴极，另一端连接于第二电阻R2的一端；第二电阻R2的一端用于连接微控制器的输入端，另一端接地。在一具体实施方式中，第一电容C4为安规电容，容值为0.1微法，耐压值至少为交流250V；第二电容C5为普通的陶瓷电容，容值为0.1微法，耐压值至少为25V；第一电阻R1的阻值为1.02兆欧姆，第二电阻R2的阻值为5.1千欧姆。

整体工作方式为：

整流滤波单元210对通过保险丝100所输入的交流电压、交流电流进行整流、滤波处理，并传输给PFC模块220以及过压欠压保护单元270。PFC单元220通过使整流滤波单元210所输入的电流跟随输入电压，从而减小所输入的电流的谐波，进而调节功率因数。PFC模块220通过第一二极管D1向开关电源单元230提供启动电压，以及向与驱动单元250连接的第一MOS管Q1提供漏极输入电压。开关电源单元230输入启动电压正常工作后，通过第一输出端向PFC单元220输入工作电压，使PFC单元220正常工作。同时开关电源单元230还通过第二输出端口向微控制器单元240输入工作电压，使微控制器单元240正常工作。

微控制器单元240得到供电且正常工作时，过压欠压保护单元270的二极管D2检出滤除整流滤波单元210所输出的最高电压，以实现峰值采样；第一电容C4滤除经峰值采样后的输入电压的纹波；第一电阻R1与第二电阻R2对经滤除纹波后的输入电压进行分压，并且在第一电阻R1和第二电阻R2的公共端向微控制器单元240的输入端输出经分压后的峰值电压作为分压电压，以确定是否过压欠压。

微控制器单元240根据过压欠压保护单元270所输入的分压电压，并通过查询预设表格中分压电压与通过保险丝100所输入的交流电压的对应关系，判断电子镇流器200的工作状态，并根据电子镇流器200的工作状态向驱动单元250输出相应的PWM控制信号，以控制电子镇流器200。

其中，当分压电压为预设的范围值时，判断电子镇流器200恢复正常状态，通过保险丝100所输入的交流电压为正常范围值，微控制器单元240继续通过控制端向驱动单元250输出PWM控制信号，控制驱动单元250同时输出两路同频率且反相的方波信号，PFC单元220通过第一二极管D1向第一MOS管Q1提供漏极输入电压，从而控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2交替导通与关闭，并与谐振升压单元260共同作用产生交变电压，以使负载300恢复正常工作。其中，当微控制器单元240所输出的PWM控制信号的频率与谐振升压单元260所产生的振荡信号的固有频率相同时，谐振升压单元260向负载300输出高压触发点火信号，击穿负载300内的气体发光，从而点亮负载300，在负载300点亮后，微控制器单元240则输出另一频率的PWM控制信号控制驱动单元250，以控制负载300正常工作。

当微控制器单元240所输出的PWM控制信号为高电平时，驱动单元250所输出的第一路方波信号控制第一MOS管Q1导通并对第二电容C2进行充电，且驱动单元250所输出的第二路方波信号控制第二MOS管Q2关闭，回路电流依次经过PFC单元220的第一输出端、第一二极管D1、第一MOS管Q1、第二电容C2、电感L1、负载300、PFC单元220的第二输出端；当输入驱动单元250的PWM控制信号为低电平时，驱动单元250所输出的第一路方波信号控制第一MOS管Q1关闭，且所输出的第二路方波信号控制第二MOS管Q2导通，此时回路电流依次经过第二电容C2、第二MOS管Q2、PFC单元220的第二输出端。

其中，当分压电压小于预设的范围值时，判断电子镇流器200工作在欠压状态，通过保险丝100所输入的交流电压低于正常范围值。微控制器单元240停止向驱动单元250输出PWM控制信号，以使电子镇流器200停止工作。

其中，当分压电压大于预设的范围值时，判断电子镇流器200工作在过压状态，通过保险丝100所输入的交流电压超过正常范围值。微控制器单元240停止向驱动单元250输出PWM控制信号，以使电子镇流器200停止工作，从而防止损坏电子镇流器200的整流滤波单元210。

在本实施方式中，通过保险丝100所输入的交流电压的峰值电压的正常范围值为大于等于112V并且小于等于378V，分压电压的预设的范围值为大于等于0.56V且小于等于1.89V。

通过增加一个过压欠压保护单元270，使得微控制器单元240通过对第二电阻R2两端的峰值电压进行采样、分析从而判断电子镇流器200的工作状态，从而实现当输入的交流电压恢复后，不需人工处理即可实现自动点灯，同时能够减少当低电压恢复后，重新上电时，电源接通瞬间所输入的交流电源的峰值电流对电网、保险丝、电子镇流器200中的整流滤波单元210的浪涌电流的冲击。

请继续参阅图2，图2是本申请电子镇流器的另一实施方式结构示意图。与上一实施方式的区别在于：本实施方式中，电子镇流器200中的过压欠压保护单元270还包括：第二电容C5。

具体地，第二电容C5的一端连接于第一电阻R1的另一端，且另一端接地；第二电容C5用于滤除第一电阻R1和第二电阻R2的公共端向微控制器单元240的输入端所输出的分压电压的纹波，以使分压电压稳定，减小误差。

参阅图3，图3是本申请电子镇流器的过压欠压检测方法一实施方式的流程图。请一并参阅图2，本实施方式以图2中的微控制器单元240为执行主体进行描述，本实施方式的过压欠压检测方法包括：

步骤S301：对第二电阻（R2）两端的电压进行采样。

上电后，微控制器单元240通过输入端对第二电阻R2两端的峰值电压进行采样，以得到采样电压。

步骤S302：根据采样结果判断电子镇流器的工作状态。

微控制器单元240根据采样电压，通过查询预设表格中采样电压与输入电子镇流器200的交流电压的对应关系，判断电子镇流器200的工作状态。

当采样电压小于预设的范围值时，微控制器单元240判断电子镇流器200工作在欠压状态。

当采样电压为预设的范围值时，微控制器单元240判断电子镇流器200恢复正常状态。

当采样电压大于预设的范围值时，微控制器单元240判断电子镇流器200工作在过压状态。

步骤S303：根据工作状态，输出相应的控制信号以控制电子镇流器。

微控制器单元240根据电子镇流器200的工作状态，向驱动单元250输出相应的PWM控制信号以控制电子镇流器200。

当电子镇流器200工作在欠压状态或过压状态时，微控制器单元240停止向驱动单元250输出PWM控制信号，以控制电子镇流器200停止工作。

当电子镇流器200恢复正常状态时，微控制器单元240向驱动单元250输出PWM控制信号，以控制电子镇流器200恢复正常工作。

上述步骤中，输入电子镇流器200的交流电压的峰值电压的正常范围值为大于等于112V并且小于等于378V，预设的范围为大于等于0.56V且小于等于1.89V，两者一一对应。

请参阅图4，图3中电子镇流器的过压欠压检测方法中的采样流程图。请一并参阅图2，本实施方式以图2中的微控制器单元240为执行主体进行描述，本实施方式的过压欠压检测方法的采样步骤包括：

步骤S401：开始对第二电阻（R2）两端的电压进行采样。

上电后，微控制器单元240通过输入端开始对第二电阻R2两端的峰值电压进行采样，以得到采样电压。

步骤S402：判断采样次数是否已达到阈值。

微控制器单元240判断采样次数是否达到预设的阀值，如果是，则对所采集到的采样电压进行冒泡排序法进行排序，否则执行步骤S401。

其中，预设的阀值至少为32。

步骤S403：去掉最大值和最小值后，得到的平均值。

微控制器单元240分析采样电压，去掉其中的最大值和最小值后，将剩下的采样电压求平均值，以得到最终的均值采样电压。

上述步骤中，均值采样电压为大于等于0.56V并且小于等于1.89V。通过多次采样和冒泡排序对采样电压进行处理，提高微控制器单元240的采样准确度，进而排除误判断。

以上描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

Claims (10)

1.一种过压欠压保护电路，其特征在于，所述电路包括：二极管(D2)、第一电容(C4)、第一电阻(R1)以及第二电阻(R2)；

所述二极管(D2)的阳极用于连接电压输入端(Vin)，且阴极连接于第一电容(C4)的一端，所述第一电容(C4)的另一端接地；所述第一电阻(R1)的一端连接于所述二极管(D2)的阴极，另一端连接于第二电阻(R2)的一端；所述第二电阻(R2)的一端用于连接微控制器的输入端，另一端接地；

所述二极管(D2)检出整流后的最高电压，以实现峰值采样；所述第一电容(C4)滤除所述经峰值采样后的输入电压的纹波；所述第一电阻(R1)与第二电阻(R2)对所述经滤除纹波后的输入电压进行分压，并且在所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的公共端向微控制器的输入端输出分压电压，以用于确定是否过压欠压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

第二电容(C5)，所述第二电容(C5)的一端连接于所述第一电阻(R1)的另一端，且另一端接地；所述第二电容(C5)用于滤除所述分压电压的纹波，以使所述分压电压稳定。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述输入电压的峰值电压的正常范围值为大于等于112V并且小于等于378V，且为脉动的直流。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，

所述第一电容(C4)的容值为0.1微法，耐压值至少为交流250V；

所述第二电容(C5)的容值为0.1微法，耐压值至少为25V。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，

所述第一电阻(R1)的值为1.02兆欧姆，所述第二电阻(R2)的值为5.1千欧姆。

6.一种电子镇流器，其特征在于，所述电子镇流器包括如权利要求1-5所述的任一项所述的过压欠压保护电路。

7.一种如权利要求6所述的电子镇流器的过压欠压检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

对第二电阻(R2)两端的电压进行采样；

根据采样结果判断电子镇流器的工作状态，其中，

当电压小于预设的范围值时，判断电子镇流器工作在欠压状态，

当电压为预设的范围值时，判断电子镇流器恢复正常状态，

当电压大于预设的范围值时，判断电子镇流器工作在过压状态；

根据工作状态输出相应的控制信号以控制电子镇流器，其中，

当电子镇流器工作在欠压状态或过压状态时，停止输出控制信号，以控制电子镇流器停止工作，

当电子镇流器恢复正常状态时，输出控制信号，以控制电子镇流器恢复正常工作。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集第二电阻(R2)两端的电压的步骤具体为：

开始采集第二电阻(R2)两端的峰值电压；

判断采样次数是否已达到阈值；

如果是，则对采集到的数据进行冒泡排序法进行排序，否则继续采集；

去掉最大值和最小值后，得到平均值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述阈值至少为32。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述控制信号为脉宽调制信号；

所述第二电阻(R2)两端的电压的预设的范围值为大于等于0.56V并且小于等于1.89V。