CN1681367B - 防止高电压电源向微波发生器提供短路电流的方法和辐射发生系统 - Google Patents

Abstract

一种用于处理基板上涂层的辐射发生系统。高电压电路向微波发生器提供供电，其接下来提供微波辐射以驱动灯。限流设备连接在该高电压电路和该微波发生器之间，并且故障检测器连接到该高电压电路，用于响应于提供给该微波发生器的过量电流提供出错信号。控制器可操作用于响应于该出错信号，中断对高电压电路的AC供电。

Description

防止高电压电源向微波发生器提供短路电流的方法和辐射发生系统

技术领域

本发明一般涉及电源，并且更具体地，涉及一种具有耐受故障的高电压电路的微波发生器电源。

背景技术

在工业应用中，在粘合剂、密封剂或者涂层的灯加热和固化时，使用一个或者多个微波发生器，例如，使用磁控管用以向诸如无电极紫外线(UV)灯的灯源提供微波辐射。当灯的等离子体由来自每个磁控管的微波辐射充分激发时，该灯发光以提供所需的光波长和强度，用于特定的加热或者固化工艺。

微波激发的灯电源系统通常具有向一个或者多个磁控管提供较高电压的一个或者多个高电压电源，以及向鼓风机、磁控管丝状体和其他设备提供较低电压的低压电源。该电源系统通常电气联接到位于系统和灯头中的传感器。已经观察到，当磁控管老化并且接近其使用寿命终点时，存在磁控管经历短路的较高可能性，该短路会导致高电压电弧。而且，与磁控管相关联的高电压电路部件有时可能经历短路。在上述两种情况的任一情况中，任何该短路可能引起与高电压电源相关联的部件经历寿命缩短压力或者毁坏。

因此，需要提供这样的装置和方法，其检测驱动微波发生器的高电压电源的输出电路中的短路条件，并且使任何有害的影响和损害减到最小或者将其消除。

发明内容

本发明提供了一种用于微波发生器的改进的高电压电源电路，其使针对电源部件的损害减到最小并且在大部分应用中将其消除，该损害是由高电压电源的输出电路中的短路引起的。

根据本发明的原理并且根据所描述的实施例，本发明提供了一种用于处理基板上的涂层的辐射发生系统。高电压电路向微波发生器提供供电，其接下来产生微波以驱动灯。限流设备连接在该高电压电路和该微波发生器之间，并且故障检测器连接到该高电压电路，用于响应于提供给该微波发生器的过量电流而提供出错信号。控制器可操作用于响应于该出错信号中断针对高电压电路的AC电源供应。

根据本发明的一个方面，提供一种用于处理基板上涂层的辐射发生系统，包括：微波发生器，可操作用于产生微波辐射；灯，该灯与所述微波发生器相关联，用于接收来自该微波发生器的微波辐射；高电压电源，适于连接到AC电压源，并且向所述微波发生器提供高电压供电；限流设备，该限流设备连接在所述高电压电源和所述微波发生器之间，并且适用于限制提供给所述微波发生器的短路电流；故障检测器，该故障检测器连接到所述高电压电源，并且独立于所述限流设备操作，以响应于检测到提供给所述微波发生器的短路电流提供出错信号；和控制器，可操作用于响应于所述出错信号，自所述高电压电源断开所述AC电源。

根据本发明的另一方面，提供一种防止高电压电源向微波发生器提供短路电流的方法，所述微波发生器驱动用于处理基板上涂层的灯，该方法包括：向所述微波发生器施加高电压供电；使用限流设备，限制提供给所述微波发生器的短路电流，该限流设备连接在所述高电压电源和所述微波发生器之间；使用独立于所述限流设备的故障检测器，检测提供给所述微波发生器的所述短路电流；响应于检测到由所述高电压电源提供给所述微波发生器的所述短路电流，提供出错信号；和响应于所述出错信号，自AC电压源断开所述高电压电源，由此响应于所述出错信号自所述微波发生器断开供电。

下面结合附图进行详细描述的过程中，本发明的这些和其他目的和优点将变得更加显而易见。

附图说明

并入到本说明书并构成其一部分的附图说明了本发明的实施例，并且连同上文给出的本发明的一般性描述和下文给出的实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明原理的电源系统的示意性框图，该电源系统在向微波发生器提供供电的高电压电源电路中具有故障检测。

图2是图1的高电压电源中的电流故障检测器的一个实施例的示意图。

图3是图1的高电压电源中的电流故障检测器的另一实施例的示意图。

图4是说明了图1的电源系统的操作周期的流程图。

图5是说明了图1的电源系统的中断周期的流程图。

具体实施方式

参考图1，电源系统20可操作用于向安装在灯头24中的微波发生器，例如磁控管22，提供高电压。来自磁控管22的微波辐射耦合到安装在灯头24的加工区域27中的灯26，例如，无电极紫外线(UV)灯源。当灯26的等离子体由来自磁控管22的微波辐射充分激发时，灯26发光，并且在灯头24的加工区域27中提供光波长和强度。因此，灯头24可以用于工业应用中，用于以已知的方式加热并且/或者固化位于加工区域27中的基板29上的粘合剂、密封剂、涂层等。电源系统20和灯头24可用于需要具有特定波长和强度的光以获得所需的加热和/或固化效果的其他的加热或者固化工艺。

电源系统20具有供电控制电路28，其连接到AC电源30。供电控制电路28包括供电开关触点、线路滤波器、一个或者多个相位控制器、变压器等，用于以已知的方式向微控制器32和其他的机器设备33提供所需的电压。相位可控的电压从供电控制电路28提供给高电压电源34，该高电压电源34包括高电压变压器35和全波倍压器36。高电压变压器35具有可经由供电控制电路28连接到AC电源30的初级侧，以及连接到向磁控管22提供所需高电压的倍压器36的次级侧。而且，操作员面板38也连接到微控制器32，并且包括输入/输出设备，例如，按键、开关、灯和/或显示器等，其允许操作员开始并且/或者确定电源系统20的多种操作状态。而且，机器I/O 40连接到控制器32，并且可操作用于以已知的方式接收来自灯头24和机器设备22的输入信号并向其提供输出信号。例如，输入信号可接收自开关、光检测器、压力传感器等；而输出信号可以提供给位于远离操作员面板28的冷却风扇、启动器灯泡、灯等。

连接到磁控管22的高电压电缆42有时可能经历短路。还有可能的是，在其寿命中，磁控管22将经历短路电弧。所有的短路导致了电容器44在每个半周期中充电和放电，并因此在倍压器36中导致了非常高的电流尖峰，其可能损害或者破坏高电压电桥组件48中的电容器44和二极管46。而且，该短路电流的持续出现可能引起高电压电缆42以及其他部件的进一步劣化。

电源系统20包括用于使倍压器36的负载电路(即磁控管22、连接电缆42等)中的故障引起的任何有害影响和损害减到最小并且/或者将其消除的元件。首先，故障限流电阻器50串联安置在倍压器36和磁控管22之间。电阻器50的值是例如10欧姆，并且被选择用于提供所需的电流抑制而不产生不必要的热源。此外，电流传感器52连接到倍压器36，并且由电流测定电阻器54实现。电阻器54具有约5欧姆的阻值，并且提供导线55上的反馈电压，其与倍压器36中流动的电流成比例地变化。电流故障检测器56测定来自电流传感器52的反馈电压；并且电流故障检测器56响应于过量的反馈电压，在导线58上向微控制器中断输入端59提供电流出错信号。在接收到来自电流故障检测器56的出错信号之后，微控制器32驱使供电控制电路28立刻使高电压变压器35同AC电源30断开。

存在许多种电流故障检测器56的实现方案。例如，如图2中所示，可以使用电压比较器60，其具有一个连接到导线55上的电压反馈信号的输入端，以及连接到参考电压62的第二输入端。参考电压的幅度被选择为使得除非在倍压器36中检测到了例如短路电流的足够大的电流，否则不会检测到故障。这样，当导线55上的反馈电压的幅度超过参考电压62时，在导线58上向微控制器中断输入端59提供电流出错信号。

参考图3，在电流故障检测器56的可替换的实施例中，齐纳二极管64连接到导线55上的反馈电压。当该反馈电压超过齐纳二极管64的击穿电压时，电流流过齐纳二极管54和电阻器66。这样，电压电平施加到逻辑门反转缓冲器68，其接下来有效地改变故障检测器输出处58和微控制器中断输入端59的状态。

在使用中，参考图1，用户以已知的方式操作供电开关(未示出)以将电源系统20连接到AC电源30，其开始在微控制器32中执行图4的操作程序。在402处，该程序首先执行开机初始化程序。随后，在404处，微处理器32读取来自操作员面板38和机器I/O 40的输入信号状态；并且如微处理器32中的逻辑程序所确定的，然后微处理器32将输出信号的状态切换到灯头24和机器I/O 40。然后，在406处，微控制器32执行诊断和故障程序，并且，作为其结果，在408处，更新操作员面板38中的操作员显示。

在短路发生之后，微控制器32的中断输入端59的状态发生变化，用以开始图5中示出的中断子程序。在504处，微控制器32响应于该中断，向电源电路28提供适当的信号，其导致电源系统20立刻同AC电源30断开。随后，在506处，微控制器32设置默认标志，其开始操作员面板38上的电流故障显示或输出。然后，在508处，微控制器32退出中断子程序并返回图4的主操作程序。

尽管通过对实施例的描述已说明了本发明，并且尽管已相当详细地描述了该实施例，但是目的并不在于将附属权利要求的范围约束于该细节，或者以任何方式限制于该细节。对于本领域的技术人员而言，另外的优点和修改方案将是显而易见的。例如，在所描述的实施例中，示出和描述了单一的微波发生器22和高电压电源34；然而，将显而易见的是，在可替换的实施例中，可以使用多于一个微波发生器22和高电压电源34。

在所描述的实施例中，在检测到短路之后，由供电控制电路28中断对高电压电源34的供电，由此关闭了电源。如将显而易见的，在可替换的实施例中，短路信号可用于打开高电压电源和微波发生器22之间的继电器触点。可替换地，继电器触点可以安置在变压器35和倍压器48之间。因此，存在数种用于自微波发生器22移除高电压的可替换的实施例。

因此，本发明在其最广泛的方面上不限于所示出和描述的具体细节。因此，通过此处描述的细节，在不偏离附属权利要求的精神和范围的前提下，可以进行修改。

Claims (11)

1.一种用于处理基板上涂层的辐射发生系统，包括：

微波发生器，可操作用于产生微波辐射；

灯，该灯与所述微波发生器相关联，用于接收来自该微波发生器的微波辐射；

高电压电源，适于连接到AC电压源，并且向所述微波发生器提供高电压供电；

限流设备，该限流设备连接在所述高电压电源和所述微波发生器之间，并且适用于限制提供给所述微波发生器的短路电流；

故障检测器，该故障检测器连接到所述高电压电源，并且独立于所述限流设备操作，以响应于检测到提供给所述微波发生器的短路电流提供出错信号；和

控制器，可操作用于响应于所述出错信号，自所述高电压电源断开所述AC电源。

2.根据权利要求1所述的辐射发生系统，其中所述限流设备包括限流电阻。

3.根据权利要求1所述的辐射发生系统，其中所述故障检测器包括：

电流传感器；和

电流故障检测器，该电流故障检测器连接到所述电流传感器，并且产生所述出错信号。

4.根据权利要求3所述的辐射发生系统，其中所述电流故障检测器响应于超过电压限制的所述反馈电压产生所述出错信号。

5.根据权利要求3所述的辐射发生系统，其中所述电流故障检测器包括比较器，该比较器包括：

一个输入端，连接到所述反馈电压，和

第二输入端，连接到参考电压。

6.根据权利要求3所述的辐射发生系统，其中所述电流故障检测器包括齐纳二极管。

7.根据权利要求1所述的辐射发生系统，其中

所述高电压电源包括

高电压变压器，具有适于联接到AC电压源的初级侧和提供高电压供电的次级侧，和

倍压器，连接到所述高电压变压器的所述次级侧；

所述限流设备包括限流电阻，该限流电阻连接在所述倍压器和所述微波发生器之间；并且

所述故障检测器包括电流传感器和电流故障检测器，该电流故障检测器连接到所述电流传感器并产生所述出错信号。

8.根据权利要求7所述的辐射发生系统，其中所述电流传感器产生反馈电压，该反馈电压具有随所述倍压器中的电流变化而变化的幅度。

9.一种防止高电压电源向微波发生器提供短路电流的方法，所述微波发生器驱动用于处理基板上涂层的灯，该方法包括：

向所述微波发生器施加高电压供电；

使用限流设备，限制提供给所述微波发生器的短路电流，该限流设备连接在所述高电压电源和所述微波发生器之间；

使用独立于所述限流设备的故障检测器，检测提供给所述微波发生器的所述短路电流；

响应于检测到由所述高电压电源提供给所述微波发生器的所述短路电流，提供出错信号；和

响应于所述出错信号，自AC电压源断开所述高电压电源，由此响应于所述出错信号自所述微波发生器断开供电。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述限流设备包括限流电阻，该限流电阻连接在所述高电压电源和所述微波发生器之间。

11.根据权利要求10所述的方法，其中提供出错信号包括：

产生反馈电压，该反馈电压与倍压器中流动的电流成比例地变化；和

响应于超过电压限制的反馈电压产生所述出错信号。

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