η G37 Α7 Β7 經濟部中央揉準局員工消費合作社印策 五、發明説明（/ ) 1. 發明背景：在一般的開關式電源供應器或一般的電子式 安定器，其電路之保護裝置皆裝置在直流側’並且以集 體電路或電晶體電路做爲保護電路之元件’其缺點甚 多，例如當電源電壓是AC1 10V接到AC380V或高電壓 時，其直流側之濾波電容器之耐壓定不足’而使濾波電 容器損壞，其他電子元件亦隨而損壞’但是在交流電源 側做過電壓保護電路時，其超過原設定之電壓’其交流 電源側與直流側即行開路，而不損壞直流側之任何電子 元件，以及當直流側之負載發生過載時’其直流側即無 電壓出現，而達到安全之需求，同時採LC並聯式功率 因數改善裝置，給予產業界更多的功率因數改善選擇。 2. 發明概述： (1) 直流側之過電流保護電路：其係由取樣電阻，穩壓二 極體(Zener Diode) ’時間常數電阻與時間常數電容組 成之時間常數電路，歸零電路，單向二極體，電晶體 及photothyristor Coupler等元件所組成，其直流負載 電流超過設定值時，其自取樣電阻兩端得一電壓降， 使photothyristor Coupler動作，致使交流側之開關電 路呈OFF狀態’而達到電路保護之目的。 (2) 交流側過電流保護電路：其乃由變流器（current transformer) ’全波整流器，比例電阻，穩壓二極體 ’時間常數電阻與時間常數電容組成之時間常數電路 ’電晶體及hotothyristor Coupler等元件所組成，當 直流側或交流側發生過載時，其photothyristor (請先5?靖背S之注意事項真.填寫太頁) . 訂 線 本紙伕尺度適用中困國家揉準（CNS ) Ad規格（2ΐ〇χ 297公廣） 經濟部ώ -夬揉準局員工消费合作社印¾ A7 B7 五、發明説明（义）
Coupler動作，致使交流側之開關電路呈OFF狀態， 而達到電路保護之目的。 ' (3) 交流側過電壓保護電路^其乃由全波整流器，比例電 阻，穩壓二盧體，電晶體及phototriac Coupler所組 成，當其交流側之交流電壓高於穩壓二極體之設定值 時，其phototriac Coupler動作，致使交流側之開關 電路呈OFF狀態，而達到電路保護之目的。 (4) 交流側開關電路：其乃由phototriac Coupler與triac Thyristor Coupler 所組成，其 phototriac Coupler 受控 於過電壓保護電路，直流側過電流保護電路及交流側 過電流保護電路，其皆以光電耦合方式傳達OFF與 ON信號，此乃本發明一大特徵。 (5) 交流側柔性啓動電路：其乃由直流側之歸零電路，時 間常數電阻，時間常數電容所組成之時間常數電路， 穩壓二極體，電晶體及交流側之降壓電阻， phototriacCoupler 及 Triac Thyristor 戶斤組成，當交流 電源端受有交流電壓時，其交流電流經降壓電阻， 此時侵入電流（Inrush Current)受到限制，而達使負載 得到應得而安全之電流，此後在其設定時間，其 Triac Thyristor 動作，使降壓電阻受 TriacThyristor 短 哆，而使交流側恢復正常之供電電壓。 (6) 電子盒：把電路容易故障及壽命短之元件，組合在一 起，裝置於本盒內，以便維護。 (7) 電子元件盒：係安裝電子元件之裝置，除了電子元件 本纸法尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4At格（2I0X297公釐） ^----裝------訂^----I---線 (請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中夬樣"局員工消資合作社印衷 五、發明説明（3) 外還可裝置電子盒於本電子元件盒內或盒外或部份在 盒內，部份在盒外之功能裝置。 (8)LC並聯式率因數改善裝置：一般功率因數改善皆採 用LC串聯式，根據實驗結果’以同等之L值，應用 在電子式安定器上，其並聯式之C值小，串聯式之L 值大。 爲方便專利之說明，本發明列有： 圖1爲本發明之方塊圖。 圖2爲本發明之電路例與電子式安定器相關設施之電路 圖。 圖3爲本發明之直流側過電流保謨電路例。 圖4爲本發明之電子盒概念裝置例。 圖5爲本發明在直流側之軟性啓動電路及過電流保護電 路之舉例圖。 圖6爲LC並聯式功率因數改善裝置之電路圖。 圖7爲本發明在直流側之軟性啓動電路之實施舉例圖。 圖8所示.爲本發明底座之正面示意圖。 圖9所示爲本發明電子盒內之實施例之電路圖。 3.發明的詳細說明： 如圖1所示爲本發明之方塊圖，由圖1中可知其乃 由交流電源100，直流電源20(3，300，其含有例舉之 電子式安定器常芾之串聯諧振振盪原理之半橋式振盪:電 路200及日光燈管3〇〇之電路，過電流保護電路4〇ί). ’ 柔性啓動電路500，開關電路600，交流側過電流保護 電路7〇〇 5過電壓保護電路800》電子盒900與電子元 本弟块又度速用中圉國家#準（CNS ) Α4洗格（210X 297公釐） 裝 訂 線 - - - ' 一s (請先聞讀背面之注意事項再填頁) 經濟部.&-央揉.a..局員工消費合作社印裝 ^^0037 9 A7 _B7_ 五、發明説明） 件盒1000及LC並聯式功率因數改善裝置1100所組成。 如圖2所示，其半橋式振盪電路200及日光燈管 300電路皆不屬於本發明而僅是例舉而已，因此不加詳 述其動作原理，其圖2中若電晶體202之電流大時，其 取樣電阻401之兩端得一大的電壓降，此電壓降若大於 設定穩壓二極li 402之ZenerVoltage時，其有一電流向 時間常數電阻403及時間常數電容404充電，其時間常 數電容404之電流經單向二極體405到達電晶體407之 基極，此時電晶體407之集極與射極呈ON狀態，此時 photothyristor Coupler 408 之 LED 發亮，其 SCR 部份導 通，此時過電壓保護電路80G之電晶體810之基極受有 正電壓，此時電晶體810之射極與集極成OFF狀態， 其 phototriac Coupler 811 之 LED 不亮，其 Triac 部份成 OFF狀態，此時開關電路600之Triac 601呈OFF狀 態，於是交流電源與直流側200，300呈OFF狀 態，而達到電子式安定器過電流保護之目的，其電晶體 407之基極與射極之電壓可自基射極電阻406端測得 之，其 photothydstor Coupler 408 之 LED，可自降壓電 阻410，穩壓二極體411及限流電阻409之一端得之' 其原理爲G端之直流電壓降壓電阻410之降壓後，在穩 壓二極體411之N型端得一 Zener Voltage，此一穩壓 二極體4Π N型端之電壓送到限流電阻409再送到 ph〇>0thyristor Coupler408 之 LED 之 P 型端；當 G 端之 正電壓低於穩壓二極體412之Zener Voltage時，其比 例電阻413，414之中端電壓爲零，此時電晶體415之 基極電壓爲零，.其射極與集極呈ON狀態，將時間常數 (請先κ讀背面之注意事項再填Jr本頁) -裝 訂 線 本纸法尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4見格（210X 297公釐） 經濟部中夬樣"局|工消费合作.杜印製 A7 B7 五、發明説明（f ) 霓容404兩端之雩壓放電，此時稱爲歸零作用，此電路 稱爲歸零電路，亦就是交流電源1Q0在執行ON與OFF 動作時，其歸零電路即需動作一次。 如圖2所示，其柔性啓動電路500之穩壓二極體 501之N型端接到直流高壓端G點，P型端接到時間常 數電阻504，降壓電阻509及歸零電路之比例電阻502 端，當G點之電壓高於穩壓二極體501之Zener Voltage時，其電流經時間常數電阻向時間常數電容 505充電，當時間常數電容505二端之.電壓高於穩壓二 極體5〇7之ZenerVoltage時，其電晶體511之基極電阻 508受有正電壓，此時電晶體511之集體與射極呈ON 狀態，同時 phototriac Coupler 513 之 LED 發亮，其 phototriac Coupler5 13 之另一邊 Triac Thyristor 514 之闇 極受有電壓，而使Triac Thyristor 514變爲Turn ON狀 態，於是負荷電阻515被Triac Thyristor 514之MT1及 MT2兩端所短路，其Triac Thyristor 514之閘極端與 MT1端之電壓可自柵極電阻517兩端測得之，其限流電 阻 516 是爲預防 phototriac Coupler 513 之 Triac 端過電 流而設的，其降壓電阻509與穩壓二極體510串聯連 接，其在穩壓二極體510之N型端得一穩定電壓，此電 壓供應限流電阻512及phototriac Thyristor 513之所 需，而其歸零電路係由比例電阻502，503及電晶體 506所組成，其交流電源端1〇〇，ON與OFF —次，歸 零電路則將時間常數電容505放電一次；當交流電源端 本紙法尺度速用中國國家標準（CNS ) 格（210X297公釐） i -I"丨：----裝------訂---1---線 ' I i (請先閱讀背ώ之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬樣準局—工消費合作.社印装 知 GG37 a? B7 五、發明説明（6) 100送電時，其交流電經負荷電阻515降壓，此時侵入 電流（inrush current)^到限制及啓動電流亦受限制，而 達到柔性啓動之目的’其經時間常數電阻5〇4與時間常 數電容505之時間設定後’其由Triac Thyristor 5丨4動 • ...... 作將負荷電阻515短路’此時電路獲正常之供電。 .—______ 如圖2所示，!開關電路600係_ Triac Thyristor 601，限流電阻602及閘極電阻603所組成，當過電壓 保護電路 800 之 phototriac Coupler 811 之 Triac 部份 TurnON 時，其 Triac Thyristor 601 亦 Turn ON，此時 交流電路呈 ON 狀態’若 phototriacCoupler 811 之 Triac Thyristor Turn OFF 時，其 Triac Thyristor 601 亦是 TumOFF狀態，此時交流電路呈OFF狀態 '其限流電 阻 602 係爲保護 phototriac Coupler811 之 Tdac Thyristor部份而設，其Triac Thyristor 601之閘極與 MT1間之電壓可自閘極電阻603兩端得之。 如圖2所示，交流電路之電流因故產生大於設定電 流時，其1過電流保護電路700之變流器701之次級線圈 產生一高電壓，此高電壓接到全波整流電路702之交流 端，其直流端則產生一直流高壓，其經比例電阻.703， 7〇4之分壓，在其中點接一穩壓二極體705之N型端， _此時比例電阻703 ，704之中點電壓大於穩壓二極體 705之Zener Voltage時，此時有一電流向時間常數電阻 及時間常數電容707充電，其電晶體711之基極電 、壓到達約直流電0.7V，其電晶體711之集極與射極呈 本纸法尺度速用中國國家榇準（CMS ) A4洗格（210X 297公釐） I 裝-- ' - ^ (請先57讀背面之注意事項再4-交本頁)
,1T A7 _B7_ 五、發明説明（/) ON 狀態，於是 phototriac Coupler 712 之 LED(Light Emitting Diode)發亮，而使其另一端之 SCR Turn ON ’ 致使電晶體810呈OFF狀態，使開關電路600之Triac Thyristor6Ql呈Turn OFF狀態，使交流電路得到保護， 其降壓電阻706，穩壓二極體708與限流電阻709之作 用則與前面所述柔性啓動電路500之降壓電阻509，穩 ..壓二極體510及限流電阻512之動作原理完全相 同，而不重覆說明。 經濟部中央標準局員工消費合作社印- 如圖2所示，交流電路C、D兩端接到過電壓保 護電路800之全波整流器801之交流端，其正電端接到 降壓電阻804及比例電阻802，803之一端’其負電端 爲本保護電路800之接地端，比例電阻802及803之中 點接到穩壓二極體808之.N型端，當其比例電阻802及 803之中點電壓在高於穩壓二極體808之Zener Voltage 時，其電晶體810得一正電壓於基極，此時電晶體810 之集極與射極成OFF狀態，此時phototriac Coupler 8 11 之LED不亮，其開關電路600之Triac Thyristor 601呈 Turn OFF狀態，若比例電阻802及803之中點電壓小 於穩壓二極體808之Zener Voltage時，其電晶體810 之基極爲接地端電位，其集極與射極成ON狀態，其開 關電路 600 之 TriacThyristor 601 呈 Turn ON 狀態，由 上可知當交流電源100之電壓高於設定電壓時，本交流 電路呈OFF狀態，此即爲過電壓保護之原理，其電晶 體810之基極同時接有直流側過電流保護電路400之 本纸法又度退用中國國家棣準（CNS )八4洗格（2丨0>< 297公釐） 經濟部中夬標车局負工消贤合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8) photo Thyristor Coupler 408 之 SCR (SiliconControlled Rectifier)之陰端及交流側過電流保護電路100 photo Thyristor Coupler 712之_ SCR之陰極端，其電晶體810 之基集極兩端之受電壓可自基極電阻809兩端得之，其 降壓電阻804之輸出端接到穩壓二極體806之N型端及 濾波電容器805之正電端及限流電組807之一端，因有 穩壓二極體806及濾波電容器805，憑此說其限流電阻 807側得有一直流電壓，此直流電壓亦供應限流電阻 812正直流電壓。 如圖2所示本發明之電路例把交流電源端設定爲 A，B兩端，而A，C兩端爲保險絲端，B，D兩端 爲交流側過電流保護電路700之變流器701端，其C ” E兩端爲置開關電路600之Triac Thyristor 601之MT1 及MT2端，其D，F兩端爲置柔性啓動電路500之負 荷電阻515兩端，其E，. F.兩端爲交流側之末端.，其接 橋式整流器207之兩交流端，而G，Η兩端爲橋式整 流器207之正負電端，其並接有一濾波電容器20.8..及.穩 壓二極體209，其端點之文字設定僅供本發明之分析方 便，至於其各保護電路之位置分佈係根據需求而定，而 不予.自限。 . 如圖3所示，在直流側之過電流保護電路400，將 電晶體407改爲SCR416，其閘極接在單向二極體405 .-'· .…· .... ，一- .... 之Ν型端，其陽極(Anode)接到電晶體201之射極與電 晶體202之集極間，其陰極接Η端，當半橋式振盪電路 本紙伕尺及通用中國國家捸準（CNS ) Α4此格（2丨0Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填V, 4.頁)
五、發明説明（7 ) 200發生異常狀況產生大電流時，其取樣電阻401得一 大電壓’而使SCR416之陽陰極呈Turn on狀態，此時 半橋式振盪電路200之振盪作用停止，其日光燈管3〇〇 不亮而達到保護作用之目的。 如圖2所示，爲了維護方便起見，可將本發明之保 護電路與其所保護之電路’依其故障損壞率之高低，分 成若干部份加予整理排列’以便當電路損壞時，將其損 壞部份加予更換’如此可以省下很多之維護及測驗時 間’例如在電子式安定器上，可將G，Η，I三個部份 ........, 分別獨立接在電子盒900內，如圖4所示，電子盒900 內之電子元件包含有半橋式振盪電路200，過電流保護 電路400，當半橋式振盪電路200或過電流保護電路 4〇〇發生故障時，可以用已預先做好的電子盒900加予 更換，其與其他電路部份之連接方法不予自限，而其電 子盒9QQ置於所舉之電子元件盒10QQ內或外，或部份 在電子元件盒1000內，部份在電子元件盒1000外視g 需要而不予自限，而其電子盒900之設置個數隨其電子 元件故障率之排列需求而置定，而不予自限，同時其電 子盒900之連接腳901數及其連接腳901之樣式及其電 子盒900之外型亦隨其需要而定，而不予自限，如圖4 所示電子盒901〕之外型901及其腳901數目及構造均依 需求而定，而不予自限。 f ......... .... -· ' \ 如圖5所示，本發明亦可將赛性啓動電路 在直流側2QQ ，亦即G端及Η,端，其穩壓二極體 本纸法尺度通用中國國家梂準（CNS ) Α4洗格（210X297公；* ) ----^------$ί -- 一 (請先聞讀背面之注意事項再填穿本頁) 訂 線 經濟部中夬標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（/〇) 501，時間常數電阻504，歸零電路之比例電阻502， 503 ，電晶體506，時間常數電容505 /穩壓二極體 507，基極.電阻508等之工作原理與圖2同，而將電晶 體511改爲SCR518，其SCR518之閘極位置取代電晶 體511之基極，SCR5 18之陰極取代電晶體511之射 極，而其SCR之陽極(Anode)取代電晶體511集極，其 SCR518之陽極與陰極間並接有負荷電阻519，其負荷 電阻519與交流電源側100之負荷電阻515之作用相 同，本發明不排除直流側200之柔性啓動電路500與交 流電源側1〇〇之柔性啓動電路500同時設立或只採用一 種。 經濟部_央標準局負工消費合作.社印^ (請先閱讀背面之注意事項再填4 頁) 如圖5所示，是本發明之另一種在直流側過電流保 護電路400，其當G點之電壓高於穩壓二極體415之 Zener Voltage時其G點之電流經時間常數電阻^416 向時間常數電容417充電，其充電之電壓高於穩壓二極 體419之Zener Voltage時，其電流經歸零電路之比例 電阻420及比例電阻421，其比例電阻420及421之中 點接到電晶體422之基極，此時電晶體422之集極與射 極呈OFF戕態，當取樣電阻401之電壓高於二極體 624，625之導通電壓（Turn on Voltage)時，其經二極 體624及二極體625之電流向電容器426充電，其充電 電壓足使SCR423之閘極動作時，其SCR423之陽極與 陰極導通(Turn ON)，其SCR423之陽極接在電晶體201 之射極與電晶體202之集極上，其主要目的在使 本纸法尺度速用中囯国家梂準（CNS ) 格（210X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（// ) SCR423動作時，使其所保護之電路停止動作，因此本 發明之SCR423陽極並不自限接於受保護電路之任何位 置。 如圖6所示’ LC並聯式功率因數改善裝置係裝置 在交流電源側，其與交流電路呈串聯連接’其輸出端接 在橋式整流器之交流端即EF端，而橋式整流器之直流 電源端則供應直流電源於負載即GH端’ 一般而言開關 式電源供應器或電子式安定器’其負載特性皆屬電容 性，因此電容性之負載與L(ll 01)之電感量與交流電源 之頻率發生諧振時’其交流輸入側之功率因數爲1 ，此 時C(1I02)之值與L(1I01)之值兩者避開並聯諧振於電 源頻率，若負載側之特性爲電感性，則C(ll 02)之電容 性與電感性之負載與交流電源之頻率發生諧振時’其交 流輸入側之功率因數爲丨’因此本LC並聯式功率因數 改善裝置有別於一般被動式元件LC串聯式功率因數改 善裝置。 如圖7所示爲圖2之柔性啓動電路500在其交流側實 施柔性啓動作用改爲在直流側200實施柔性啓動作用之β 路圖，由圖中可知其由穩壓二極體501……到限流電阻 512皆與圖2之動作原理相同，其不同點爲增加一穩壓二 極體519，串聯於比例電阻.，同時亦將降壓電阻® 前移到穩壓二極體501之Ρ型端，同時亦將穩壓二極體 51〇前移與降壓電阻5〇9之另一端連接，屋了使,性啓動 電路500之作用更爲穩定起見，在其穩壓二極體510之胃 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 3υΰ〇37 五、發明説明（/1) 端並聯有電容器518 ’其phot〇iriac Thyristor 513亦改爲 photocoupler 51?，其 Photocoupler 519 之輸出側之輸入端 接一阻流電阻52〇，輸出端接到SCR 521之閘極端’而其 SCR 521之陰極與陽極間接一負荷電阻522，其SCR 521 之陰極接到Η端，而SCR521之陽極則接在直流側200之 共同接地端，其動作原理與圖2之柔性啓動電路500之直 流側200有多處相同，亦就是當交流電源受有電時， 其SCR 521之陽極與陰極呈OFF狀態，因此直流側200 之直流電壓因受負荷電阻522之影響’直流側之供電電壓 下降，電流減少’經時間常數電路之設定時間後，其 photo coupler 520之輸出側呈ON狀態’此時SCR 521之 陽極與陰極導通，亦即負荷電阻522被SCR 521之陽極與 陰極短路，此時直流側2〇〇之供給電壓正常，其SCR 521 之閘極電壓可自閘極電阻523兩端測得之。 如圖8所示爲圖4電子盒900所相稱之底座902之實施 例，在前已詳述電子盒900與電子元件盒1〇〇〇之連接可 採用各種方式連接’其中之實施例爲若電子盒9〇〇爲有3 腳，則其底座902可採用一般日光燈啓動器連接之底座使 用，其圖8即爲其正面之示意圖’其不同點在可以利用一 般啓動器底座之中點加一連接點903，此一連接點903做 爲傳送訊號或電力之用。 r · 圖9所示爲丨3腳電子盒.內之電路例’圖9中第1腳 與第3.腳分別接到正負電源側即圖2之G端與Η端，其第 1腳之正電源經橋式整流電路904之交流端’而在其橋式 本紙乐尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 旅 "------^-'''-π 工消它''作认印" A6 B6 五、發明説明（/3 ) 整流電路904之正電壓供過電壓保護電路之分壓電阻905 ，906，其分壓電阻905，906之中點接到穩壓二極體 907之N型端，而其P型端接到二極體908之P型端，而 其二極體908之N型端接到SCR 909之閘極端，當1腳與 3腳之輸入電壓高於設定電壓時，其穩壓二極體907導通 ，其電壓經二極體908到達SCR 909閘極，使SCR 909進 入Turn ON狀態，其半橋式振盪電路之動作停止，而達到 過電壓保護之目的。當半橋式振盪電路之電流過高於設定 電流時，其取樣電阻910兩端之電壓超過SCR 909閘極之 Turn ON所需之電壓時，其SCR 909之陽極與陰極導通， 使半橋式振盪電路停止，以達到過電流保護之目的，其 SCR 909陽極可接於如圖9之位置外，亦可接於半橋式整 流電路POWER MOSFETS 912之閘極，唯視其需要而定 不予自限，其SCR 909之閘極接有一緩衝電容器913及單 向二極體914，其緩衝電容器913之作用爲使突波輸入之 電壓在SCR 909之閘極上得一電壓平均值，以免SCR 909 誤動作。圖9中因採用橋式整流電路9〇4之故，其第1腳 與第3腳之輸入電壓皆變爲無極性限制之輸入電壓，此爲 本電路例之最大特點，其第2腳爲半橋式振盪電路之輸出 腳，若與圖8之例配合，則其爲圖8底座902之中點位置。 如圖9所示，其全波整流橋式電路9〇4之二交流端及正 電端與負電端皆並接有四只射頻電容器915 ，916 ， 9Π，918，此四只射頻電容器亦構成電容式橋式電路， 其功能爲供振盪電路之射頻電流做爲導通之用’其射頻電 容器915，916 ’ 9Π，918之耐電壓及電容量則視其振 盪電路之需求而定，而不予自限。 -------------------一 ------^------"------^ (請先閲讀背面之注意事^再堵寫本頁) r, /v ；：?, m φ ρπ ^ v ^