CN2314551Y

CN2314551Y - 锁定保护霓虹灯电子变压器

Info

Publication number: CN2314551Y
Application number: CN 97219821
Authority: CN
Inventors: 陈广桢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-04-14
Anticipated expiration: 2007-07-08

Abstract

本实用新型是锁定保护霓虹灯电子变压器,它由外壳与电路板构成,其电路由电源、控制开关电路、变频电路、高频输出电路、升压电路、负载、采样电路、锁定保护电路、正反馈驱动电路共同通过各自信号线相互电气连接构成,关键是由用三根输入电源线分别向相应电路供电,采样电路兼有电流采样和频率采样,锁定保护电路为一种能阻断变频电路驱动信号并加以锁定的电路。本实用新型体积小、能快速锁定保护、工作安全、稳定、可靠、使用维修方便。

Description

锁定保护霓虹灯电子变压器

本实用新型是一种锁定保护霓虹灯电子变压器，属电子应用技术领域，特别涉及电源变换装置。

现有的霓虹灯电子变压器种类繁多，性能各异，但其主电路原理基本相同或相似，只是其保护采用不同的技术方案和电路。现有的霓虹灯电子变压器外观上的最大特征是只有两根电源输入线和两根高压输出线。两根电源线中的一根与控制开关串联，该开关的状态因受单片微机CPU的控制而频繁变化。它们存在一个共同的缺点和问题就是保护功能很不完善。在使用单片微机CPU对霓虹灯广告牌进行程序控制时，这种不完善尤为突出。例如，若其负载R_L霓虹灯有开路故障，将导至其两根高压输出线间的电压陡升，随之产生强烈的电火花，此时其保护电路将起作用使变频电路停止工作，电火花将很快熄灭。但当其控制开关电路受CPU指令断开后，整个电子变压器线路也因断电而停止工作。当控制开关再次闭合时，霓虹灯电子变压器高压输出线又再次打火，其保护电路又再起保护作用。如此周而复始，循环变化，控制开关的状态每改变一次，就引起高压输出线间打火一次。电火花频繁，不仅使电磁波污染环境且容易引发火灾，同时霓虹灯电子变压器也容易损坏。

本实用新型的目的就在于为了克服和解决现有霓虹灯电子变压器存在的保护功能不完善，易不断循环往复打电火花，使电磁波污染环境且易引发火灾，同时易使霓虹灯电子变压器本身损坏等缺点和问题，研制一种保护功能完善、能快速锁定保护，不会频繁打电火花、安全可靠、使用维修方便、体积小的锁定保护霓虹灯电子变压器。

本实用新型是通过下述结构技术方案来实现的：锁定保护霓虹灯电子变压器的电路方框图如图1所示，其电路原理图如图2所示。它与现有霓虹灯电子变压器一样，都由外壳、电路板、电源输入线与高压输出线连接构成。其特征在于：如图2所示，采用三条电源输入线①～③的两路供电，其中一条电源线①通过控制开关电路与电子变压器的变频电路连接供电，另一条电源线③不经控制开关电路而直接与锁定保护电路连接供电，中间一条电源线②是电源线①、③两路供电的公用线。其电路由电源、控制开关电路、变频电路、高频输出电路、采样电路、锁定保护电路、正反馈驱动电路、升压电路、负载R_L共同电气连接构成。其相互连接关系为：电源通过两条供电线①、③分别与控制开关电路、锁定保护电路相连接，控制开关电路通过控制开关信号线与变频电路相连接，变频电路通过变频信号线与高频输出电路相连接，高频输出电路通过高频输出信号线与升压电路相连接，它并通过高频输出信号线分别与采样电路、正反馈驱动电路相连接，采样电路通过采样信号线与锁定保护电路相连接，锁定保护电路通过锁定保护信号线与正反馈驱动电路相连接，正反馈驱动电路通过驱动信号线与变频电路相连接，升压电路通过高压输出线与负载霓虹灯相连接，其中的关键是设置了兼有电流采样和频率采样作用的高灵敏度采样电路，并具有有锁定功能的、能阻断变频电路的驱动信号的锁定保护电路。其作用原理如下：电源电路通过整流滤波把电源从交流变为直流电源，其中一路直流电源通过由单片微机CPU控制的控制开关电路向变频电路、高频输出电路、采样电路、正反馈驱动电路、升压电路等供电，另一路直流电源直接向锁定保护电路供电。变频电路把50Hz～100Hz的电流变换成20KHz～30KHz的电流经高频输出电路向负载输出，正反馈驱动电路产生的驱动信号驱动变频电路，高频输出电路输出的高频电流经升压电路把电压幅值升至7KV～10KV，以点燃负载霓虹灯管并使其正常发光。采样电路是通过电流采样或频率采样来检测高频输出电路的输出电流或频率是否超过额定值，以判断负载有无短路、开路及过载等故障。根据采样电路的判断，若负载短路，开路或过载时，保护电路将要指令霓虹灯电子变压器停止工作，同时将此指令锁定。这样的锁定指令与控制开关的状态无关，只有切断电源及将负载故障排除之后才会解除，从而消除了高压输出端在负载开路时频繁打火的缺点。如图1、图2所示，其中：电源由双刀开关Ks、保险丝熔断管RD₁～RD₂、压敏电阻Rv、变压器Bo、整流二极管D₁～D₄、D₅～D₉、电阻R₄、电容C₇共同通过电路板敷铜膜带或导线并串联连接构成；控制开关电路由单片微机CPU控制单向晶闸管SCR₁沟成；变频电路由功率开关管T₁～T₂、整流二极管D₉、快速恢复二极管D₁₂～D₁₃、双向触发二极管D₀、电阻R₁、电容C₁～C₃、保险丝熔断管RD₃共同通过电路板敷铜膜带或导线串并联连接构成；高频输出电路由磁环电流互感器B₁的初级、采样磁棒电流互感器B₂的初级，升压变压器B₂的初级共同通过敷铜膜带或导线串联连接构成；升压电路由升压变器B₃、快速恢复二极管D₁₄、电容C₉共同通过敷铜膜带或导线并串联连接构成；负载为数支霓虹灯管用导线串联连接而成，采样电路由电流互感器B₂的次级、电容C₄通过敷铜膜带或导线并联连接构成，锁定保护电路由继电器J的吸引线圈、二极管D₁₀、D₁₁、D₁₅、单向晶闸管SCR₂、电阻R₅～R₇、电容C₈共同通过敷铜膜带并串联连接、并将继电器J的常开触点跨接于功率开关管T₂基极回路信号源两端构成；正反馈驱动电路由磁环电流互感器B₁的次级绕阻、电阻R₂～R₃、电容C₅～C₆共同通过敷铜膜带或导线串并联连接构成。图2所示电路原理图的作用原理如下：D₁～D₄组成桥式整流器，将整流后的电压直接向控制开关、变频电路等电路供电，R_v为压敏电阻，用作过压保护。Bo为降压变压器，把220V交流电压降低后经D₅～D₈组成桥式整流器整流及由R₄、C₇滤波后向锁定保护电路供电。单向晶闸管SCR₁组成控制开关，由单片机CPU控制其通断状态。由功率开关管T₁、T₂,C₂、C₃组成的半桥式变频电路中D₁₂、D₁₃分别对T₁、T₂续流，R₁、C₁及Do对T₂输送第一个触发信号后，该变频电路即开始自激振荡。电流互感器B₁的次级分别接至功率开关管T₁、T₂的基极回路构成正反馈驱动电路，驱动变频电路自激振荡，使来自电源的50HZ～100HZ电流变成20KHZ～30KHZ的电流，经高频输出电路和升压电路向负载霓虹灯输出。高频输出电路输出的电压幅值只有约150V，不能点燃霓虹灯，升压电路的升压变压器B₃将150V电压升至7KV～10KV，点燃并使霓虹灯正常发光。B₃的次级有相当大的漏感，以保证灯管电流近似恒流。采样电路中，表面上电流互感器B₂的次级与C₄并联，而实际上B₂的漏感L与C₄是串联的，当负载发生过载或短路故障时，采样电路的输出电压u₃要比正常额定工作时大2V以上；当负载发生开路故障时，由于此时电流i的频率正好在L与C₄的谐振频率附近，采样输出电压u₃比任何情况都高得多，所以本采样电路既有足够的电流灵敏度，更有足够的频率灵敏度。当负载有故障时，u₃的增幅≥2V，其分压u₄经D₁₅检波触发SCR₂使之导通，继电器J触点闭合，将功率开关管T₂的基极回路短路，阻断了驱动信号，使T₂截止，令变频电路停止工作。这种T₂截止、变频电路停止工作的状态通过电源线③的稳定供电而获得锁定。

本实用新型与现有霓虹灯电子变压器相比，有如下的优点和有益效果：(1)由于使用三根电源线，其中一根直接向锁定保护电路供电，这使本电子变压器的保护功能得以锁定及完善，有效地抑止了高压电火花、污染环境及引发火灾的隐患，又使电子变压器本身得到保护，工作安全可靠；在使用本霓虹灯电子变压器过程中，如发现某组霓虹灯管不亮时，则可断定是霓虹灯管故障所致，只要将灯管故障排除，霓虹灯电子变压器便能恢复正常工作，这给用户的使用和维修带来极大方便；(2)因为采用了兼有电流采样及频率采样性能的采样电路，不仅该采样电路简单，元器件少．且具有足够的灵敏度，使整机制作调整方便。如若灯管增长1m而造成过载时，采样输出u₃将增大2V，短路故障时，u₃的增幅大于2V；开路故障时，u₃则远大于2V。故在调节整机的保护功能时，只须调定有可靠的过载保护，则本电子变压器会随之具有开路，短路保护功能；(3)由于本霓虹灯电子变压器中保护电路的控制对象是驱动信号，这就可以使得保护电路的执行器件小型化，保护响应速度快，响应时间＜10ms；(4)本实用新型体积小，工作安全、稳定、可靠，具有完善的快速锁定保护功能。

下面对说明书附图进一步说明如下：图1为锁定保护霓虹灯电子变压器的电路方框图，图2为本锁定保护霓虹灯电子变压器的电路原理图。图中Bo为小功率铁芯降压变压器，B₁为磁环电流互感器，B₂为磁棒电流互感器，B₃为U形磁芯升压变压器。

本实用新型可通过如下的方式来实施：按图2所示绘制印刷电路板，再筛选合适的元器件进行安装和简单调试，其中T₁、T₂可配对选用D1555功率开关管。SCR₁可选用3CT5型单向晶闸管、SCR₂可选用MCR100型单向晶闸管，Do可选用2CTS型双向触发二极管；(2)把安装调试好的印刷电路板固定安装在通过一般机加工方法加工制造成的带接线端子的外壳内，把220V电源线与电子变压器电源输入端的接线端连接，升压变压器B₃的次级绕组连接到高压接线端子上。使用时，只要把霓虹灯引线并接到高压接线端子上，再接通交流220V电源，便能较好地实施使用本实用新型。发明人经过长时间样品使用试验，当霓虹灯管有开路、短路及过载故障时，本实用新型都能快速起到很好的锁定保护作用，且非常灵敏，工作安全、稳定、可靠。

本实用新型的实施，若考虑用户安装使用方便和降低成本等因素。在工程实践中，一个霓虹灯广告屏经常要使用数十至数百个霓虹灯电子变压器，这些电子变压器使用的电源技术参数相同，故可制配一个容量足够向数十个乃至数百个霓虹灯电子变压器供电的电源，以取代每个霓虹灯电子变压器都有的电源。在程序控制的霓虹灯广告屏幕中，常常要将数个或十多个电子变压器编成一组，每一组霓虹灯电子变压器只负责对一部分广告图案或文字供电，因此这一组电子变压器共用一个控制开关电路就足够。这样就可用十多个乃至数十个单向晶闸管构成的开关电路组来取代每个霓虹灯电子变压器都单独配备的控制开关电路。

Claims

1、一种包括外壳、电路板构成的锁定保护霓虹灯电子变压器，其特征在于：采用三条电源输入线①～③的两路供电，其中一条电源线①通过控制开关电路与电子变压器的变频电路连接供电，另一条电源线③则直接与锁定保护电路连接供电，中间一条电源线②是电源线①、③两路供电的公用线；其电路由电源、控制开关电路、变频电路、高频输出电路、采样电路、锁定保护电路、正反馈驱动电路、升压电路、负载R_L共同电气连接构成，其相互连接关系为：电源通过两条供电线①、③分别与控制开关电路、锁定保护电路相连接，控制开关电路通过控制开关信号线与变频电路相连接，变频电路通过变频信号线与高频输出电路相连接，高频输出电路通过高频输出信号线与升压电路相连接，它并通过高频输出信号线分别与采样电路、正反馈驱动电路相连接，采样电路通过采样信号线与锁定保护电路相连接，锁定保护电路通过锁定保护信号线与正反馈驱动电路相连接，正反馈驱动电路通过驱动信号线与变频电路相连接，升压电路通过高压输出线与负载霓虹灯相连接，其中的关键是设置了兼有电流采样与频率采样作用的高灵敏度采样电路，并具有有锁定功能的、能阻断变频电路的驱动信号的锁定保护电路。

2、根据权利要求1所述的一种锁定保护霓虹灯电子变压器，其特征在于所述的电源由双刀开关Ks、保险丝熔断管RD₁～RD₂、压敏电阻R_v、变压器Bo、整流二极管D₁～D₄、D₅～D₈、电阻R₄、电容C₇共同通过电路板敷铜膜带或导线并串联连接构成；控制开关电路由单片微机CPU控制的单向晶闸管SCR₁构成；变频电路由功率开关管T₁～T₂、整流二极管D₉、快速恢复二极管D₁₂～D₁₃、双向触发二极管Do、电阻R₁、电容C₁～C₃、保险丝熔断管RB₃共同通过电路敷铜膜带或导线串并联连接构成；高频输出电路由磁环电流互感器B₁的初级、采样磁棒电流互感器B₂的初级，升压变压器B₃的初级共同通过敷铜膜带或导线串联连接构成；升压电路由升压变压器B₃、快速恢复二极管D₁₄、电容C₉共同通过敷铜膜或导线并串联连接构成；采样电路由电流互感器B₂的次级、电容C₄通过敷铜膜带或导线并联连接构成；锁定保护电路由继电器J的吸引线圈、二极管D₁₀、D₁₁、D₁₅、单向晶闸管SCR₂、电阻R₅～R₇、电容C₈其同通过敷铜膜带并串联连接并将继电器J的常开触点跨接于功率开关管T₂基极回路信号源两端构成；正反馈驱动电路由电流互感器B₁的次级绕阻、电阻R₂～R₃、电容C₅、C₆共同通过敷铜膜带或导线串并联连接构成。