TWI846274B - 應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統 - Google Patents
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Abstract
一種應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，包含一用以輸出一感測訊號的感測單元、一控制單元、一換向單元及一變壓單元。該控制單元透過一觸發模組對應生成一脈衝訊號，並透過一脈波生成模組及一脈波輸出模組輸出一對應該脈波頻率的脈波調變訊號及一對應該脈衝訊號的開關訊號。該換向單元用以輸出一對應於該脈波頻率的第一換向電壓訊號及一第二換向電壓訊號。該變壓單元根據該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號輸出一交流電訊號。本發明藉由該控制單元、該換向單元及該變壓單元精準驅動該冷陰極紫外線燈管發射紫外線光而產生殺菌及消毒的效果。
Description
本發明是有關於一種電路驅動系統，特別是指一種應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統。
一般而言，若欲透過冷陰極管產生照明的效果，該冷陰極管需外接一高壓電源(介於650V~700V的交流電)以產生電離反應激發光線，故需透過一變壓器針對市電(220V的交流電)進行升壓，以提供該高壓電源。
然而，由於照明材料的演進，冷陰極管已逐漸被發光二極體取代，但實際上冷陰極管仍能應用在照明之外的用途，但僅透過該變壓器已無法進一步控制該冷陰極管。顯見，仍有針對冷陰極管的電路驅動系統進一步研發之必要。
因此，本發明的目的，即在提供一種應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統。
於是，本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，適用於一冷陰極紫外線燈管與一直流電源端，該電路驅動系統包含一感測單元、一控制單元、一換向單元，及一變壓單元。該感測單元用以輸出一感測訊號。該控制單元包括一電連接該感測單元的觸發模組、一脈波生成模組、一脈波輸出模組、一電連接該觸發模組、該脈波生成模組與該脈波輸出模組的運算模組，及電連接該脈波輸出模組的一第一脈波端與一第二脈波端，該觸發模組用以接收該感測訊號以對應生成為一脈衝訊號並傳送至該運算模組，該脈波生成模組具有一石英振盪器，及一電連接該石英振盪器並用以產生一振盪頻率的振盪電路，該運算模組根據該振盪頻率計算出一脈波頻率，該脈波輸出模組透過該第一脈波端輸出一對應該脈波頻率的脈波調變訊號，並透過該第二脈波端輸出一對應該脈衝訊號的開關訊號。該換向單元包括一電連接於該脈波輸出模組的換向匹配模組，及一電連接該換向匹配模組的換向電路模組，該換向匹配模組電連接該第一脈波端與該第二脈波端以接收該脈波調變訊號與該開關訊號，並轉化為一第一匹配訊號及一第二匹配訊號，該換向電路模組根據該第一匹配訊號及該第二匹配訊號，生成並輸出一對應於該脈波頻率的第一換向電壓訊號，及一電位相反於該第一換向電壓訊號的第二換向電壓訊號。該變壓單元包括一電連接該換向電路模組的變壓匹配模組，及一電連接該變壓匹配模組與該直流電源端的中心抽頭變壓器，該中心抽頭變壓器具有一初級繞組，及一電連接該冷陰極紫外線燈管的次級繞組，該初級繞組具有一第一初級端、一相反於該第一初級端的第二初級端、一位於該第一初級端與該第二初級端間且電連接該直流電源端的中心端、一電連接於該第一初級端與該中心端間的第一線圈部，及一電連接於該中心端與該第二初級端間的第二線圈部，定義該第一線圈部與該次級繞組間的線圈匝數的比值與該第二線圈部與該次級繞組間的線圈匝數的比值為一匝數比，該變壓匹配模組根據該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號分別導通該初級繞組的該第一線圈部及該第二線圈部時，該次級繞組輸出一由該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號共同根據該匝數比升壓而成的交流電訊號至該冷陰極紫外線燈管。
本發明的功效在於：藉由該控制單元、該換向單元及該變壓單元透過高頻脈波調變的方式輸出該交流電訊號，以驅動該冷陰極紫外線燈管發射紫外線光，以精準控制該冷陰極紫外線燈管發射紫外線光而產生殺菌及消毒的效果。
參閱圖1，本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統的一實施例，適用於一冷陰極紫外線燈管61、一碳纖維件62、一直流電源端63及一接地端64。在本實施例中，可透過一內置電池(圖未示)以作為可攜式的該直流電源端63。該冷陰極紫外線燈管61具有一第一燈管端611，及一相反於該第一燈管端611的第二燈管端612。
該實施例包含一感測單元1、一控制單元2、一換向單元3、一變壓單元4及一倍壓單元5。
該感測單元1用以感測輸出一感測訊號。在本實施例中，該感測單元1為震動彈簧開關，用以感測震動以對應輸出該感測訊號。
該控制單元2包括一電連接該感測單元1的觸發模組21、一脈波生成模組22、一脈波輸出模組23、一運算模組24、電連接該脈波輸出模組23的一第一脈波端25與一第二脈波端26，及一電位偵測端27。
該觸發模組21用以接收該感測訊號以對應生成為一脈衝訊號並傳送至該運算模組24。
該脈波生成模組22具有一石英振盪器221，及一電連接該石英振盪器221並用以產生一振盪頻率的振盪電路222。
該運算模組24電連接該觸發模組21、該脈波生成模組22與該脈波輸出模組23，並根據該振盪頻率計算出一脈波頻率。
該脈波輸出模組23透過該第一脈波端25輸出一對應該脈波頻率的脈波調變訊號，並透過該第二脈波端26輸出一對應該脈衝訊號的開關訊號。在本實施例中，該觸發模組21、該脈波生成模組22的該振盪電路222、該脈波輸出模組23、該運算模組24、該第一脈波端25、該第二脈波端26及該電位偵測端27係採用松翰科技所提供的八位元微算機方案(SN8P1702A)據以實施。
該換向單元3包括一電連接於該脈波輸出模組23的換向匹配模組31，及一電連接該換向匹配模組31的換向電路模組33。
該換向匹配模組31電連接該第一脈波端25與該第二脈波端26以接收該脈波調變訊號與該開關訊號，並轉化為一第一匹配訊號及一第二匹配訊號。
在本實施例中，該換向匹配模組31具有一電連接該第一脈波端25的第一輸入端311、一電連接該第二脈波端26的第二輸入端312、一第一開關電晶體313、一第二開關電晶體317、一第一匹配電阻321、一第二匹配電阻322、一第一輸出端323及一第二輸出端324，該第一開關電晶體313具有一電連接該第二輸入端312的第一閘極314、一電連接該第一輸入端311的第一源極315，及一透過該第一匹配電阻321電連接該第一閘極314與該第二輸入端312的第一汲極316，該第二開關電晶體317具有一電連接該第一輸入端311與該第一源極315的第二閘極318、一電連接該接地端64的第二源極319，及一透過該第二匹配電阻322電連接該第二輸入端312的第二汲極320，該第一開關電晶體313與該第二開關電晶體317根據該脈波調變訊號與該開關訊號，以於該第一汲極316(該第一輸出端323)與該第二汲極320(該第二輸出端324)輸出該第一匹配訊號及該第二匹配訊號。
該換向電路模組33根據該第一匹配訊號及該第二匹配訊號，生成並輸出一對應於該脈波頻率的第一換向電壓訊號，及一電位相反於該第一換向電壓訊號的第二換向電壓訊號。
在本實施例中，該換向電路模組33具有一電連接該第一輸出端323的第三輸入端331、一電連接該第二輸出端324的第四輸入端332、一第三輸出端333、一第四輸出端334、一電連接該直流電源端63的換向接電端335，及一電連接該接地端64的換向接地端336，該換向電路模組33透過該第三輸出端333輸出對應於該脈波頻率的該第一換向電壓訊號，並透過該第四輸出端334輸出該第二換向電壓訊號。
在本實施例中，該換向電路模組33係採用杭州瑞盟科技所提供的積體電路方案(MS3111S)作為變流器，該換向電路模組33為H橋驅動晶片，故在透過脈波調變控制該換向電路模組33前，需透過該換向匹配模組31的該第一開關電晶體313與該第二開關電晶體317產生數位邏輯關係式的準位變換，輸出能夠匹配該換向電路模組33的該第三輸入端331與該第四輸入端332的該第一匹配訊號及該第二匹配訊號(避免輸出會使該H橋驅動晶片短路直通的該第一匹配訊號、第二匹配訊號的組合)，以使該換向電路模組33能夠輸出該第一換向電壓訊號及該第二換向電壓訊號。
該變壓單元4包括一電連接該換向電路模組33的變壓匹配模組41、一電連接該變壓匹配模組41與該直流電源端63的中心抽頭變壓器42，及一電位偵測模組43。
在本實施例中，該變壓匹配模組41具有一第三開關電晶體411及一第四開關電晶體415，該第三開關電晶體411具有一電連接該第三輸出端333的第三閘極412、一電連接該接地端64的第三源極413，及一第三汲極414，該第四開關電晶體415具有一電連接該第四輸出端334的第四閘極416、一電連接該接地端64的第四源極417，及一第四汲極418。
在本實施例中，該變壓匹配模組41係採用華瑞電子所提供的電路方案(CEM9936)，以作為高頻驅動開關。
該中心抽頭變壓器42具有一初級繞組421，及一電連接該冷陰極紫外線燈管61的次級繞組427。
該初級繞組421具有一電連接該第三汲極414的第一初級端422、一相反於該第一初級端422且電連接該第四汲極418的第二初級端423、一位於該第一初級端422與該第二初級端423間且電連接該直流電源端63的中心端424、一電連接於該第一初級端422與該中心端424間的第一線圈部425，及一電連接於該中心端424與該第二初級端423間的第二線圈部426，定義該第一線圈部425與該次級繞組427間的線圈匝數的比值與該第二線圈部426與該次級繞組427間的線圈匝數的比值為一匝數比。
該次級繞組427具有一電連接該第一燈管端611並用以輸出該交流電訊號的第一次級端428，及一相反於該第一次級端428且電連接該接地端64的第二次級端429。
該電位偵測模組43具有一與該冷陰極紫外線燈管61共同串聯於該第一次級端428與該接地端64間的偵測電阻431、一第一整流二極體432，及一第二整流二極體435，該第一整流二極體432具有一電連接該第二燈管端612的第一整流正端433，及一電連接該運算模組24的該電位偵測端27的第一整流負端434，該第二整流二極體435具有一電連接該接地端64的第二整流正端436，及一電連接該第二燈管端612的第二整流負端437，使該運算模組24得以透過該電位偵測端27接收一對應於該偵測電阻431的保護電壓值。
實際操作時，該變壓匹配模組41的該第三開關電晶體411與該第四開關電晶體415根據該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號分別導通該初級繞組421的該第一線圈部425及該第二線圈部426時，該次級繞組427輸出一由該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號共同根據該匝數比進行升壓而成的交流電訊號至該冷陰極紫外線燈管61。
參閱圖2與圖3，該倍壓單元5包括一電連接該碳纖維件62的倍壓電路模組51。在本實施例中，該倍壓電路模組51具有一電連接該第一次級端428的第一倍壓電容511、一電連接於該第一倍壓電容511與該接地端64間的第一倍壓二極體512、一電連接該第一倍壓電容511與該第一倍壓二極體512的正端的第二倍壓二極體513、一電連接於該第二倍壓二極體513的正端與該接地端64間的第二倍壓電容514、一電連接該第二倍壓電容514的第三倍壓二極體515、一電連接於該第一次級端428與該第三倍壓二極體515的正端間的第三倍壓電容516、一電連接該第三倍壓二極體515的正端與該第三倍壓電容516的第四倍壓二極體517，及一電連接於該第四倍壓二極體517的正端與該接地端64間的第四倍壓電容518，該碳纖維件62電連接於該第四倍壓電容518及該第四倍壓二極體517的正端，以接收一經由該倍壓電路模組51倍壓、整流對應該交流電訊號所產生的直流高壓訊號。
參閱圖4，在本實施例的變化例中，該倍壓單元5包括一電連接該第一次級端428與該接地端64的倍壓變壓器52、一第五倍壓電容53及一第五倍壓二極體54，該倍壓變壓器52具有一基礎繞組521，及一串聯於該第五倍壓電容53及該第五倍壓二極體54的倍壓繞組522，該碳纖維件62電連接於該第五倍壓電容53與該第五倍壓二極體54的負端，以接收經由該倍壓變壓器52倍壓，並經由該第五倍壓電容53與該第五倍壓二極體54整流的該直流高壓訊號。
因此，本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，藉由該控制單元2、該換向單元3及該變壓單元4透過高頻脈波調變的方式輸出該交流電訊號，以驅動該冷陰極紫外線燈管61發射紫外線光，以精準控制該冷陰極紫外線燈管61發射紫外線光，而產生殺菌及消毒的效果。
再者，本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統藉由該倍壓單元5輸出該直流高壓訊號至該碳纖維件62，因而釋放出大量的電子以形成負離子，與該冷陰極紫外線燈管61共同產生殺菌及消毒的效果。
最後，本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統藉由該運算模組24根據該電位偵測端27所感測的該保護電壓值，判斷流經該冷陰極紫外線燈管61的電流值是否正常，以達到電路保護的效果。
綜上所述，本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:感測單元
2:控制單元
21:觸發模組
22:脈波生成模組
221:石英振盪器
222:振盪電路
23:脈波輸出模組
24:運算模組
25:第一脈波端
26:第二脈波端
27:電位偵測端
3:換向單元
31:換向匹配模組
311:第一輸入端
312:第二輸入端
313:第一開關電晶體
314:第一閘極
315:第一源極
316:第一汲極
317:第二開關電晶體
318:第二閘極
319:第二源極
320:第二汲極
321:第一匹配電阻
322:第二匹配電阻
323:第一輸出端
324:第二輸出端
33:換向電路模組
331:第三輸入端
332:第四輸入端
333:第三輸出端
334:第四輸出端
335:換向接電端
336:換向接地端
4:變壓單元
41:變壓匹配模組
411:第三開關電晶體
412:第三閘極
413:第三源極
414:第三汲極
415:第四開關電晶體
416:第四閘極
417:第四源極
418:第四汲極
42:中心抽頭變壓器
421:初級繞組
422:第一初級端
423:第二初級端
424:中心端
425:第一線圈部
426:第二線圈部
427:次級繞組
428:第一次級端
429:第二次級端
43:電位偵測模組
431:偵測電阻
432:第一整流二極體
433:第一整流正端
434:第一整流負端
435:第二整流二極體
436:第二整流正端
437:第二整流負端
5:倍壓單元
51:倍壓電路模組
511:第一倍壓電容
512:第一倍壓二極體
513:第二倍壓二極體
514:第二倍壓電容
515:第三倍壓二極體
516:第三倍壓電容
517:第四倍壓二極體
518:第四倍壓電容
52:倍壓變壓器
521:基礎繞組
522:倍壓繞組
53:第五倍壓電容
54:第五倍壓二極體
61:冷陰極紫外線燈管
611:第一燈管端
612:第二燈管端
62:碳纖維件
63:直流電源端
64:接地端
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是本發明應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統的一實施例的一電路方塊圖；
圖2是該實施例的一變壓單元的一電路方塊圖；
圖3是該實施例的一倍壓單元的一電路方塊圖；及
圖4是一電路方塊圖，說明該實施例的變化例的該倍壓單元。
1:感測單元
2:控制單元
21:觸發模組
22:脈波生成模組
221:石英振盪器
222:振盪電路
23:脈波輸出模組
24:運算模組
25:第一脈波端
26:第二脈波端
27:電位偵測端
3:換向單元
31:換向匹配模組
311:第一輸入端
312:第二輸入端
313:第一開關電晶體
314:第一閘極
315:第一源極
316:第一汲極
317:第二開關電晶體
318:第二閘極
319:第二源極
320:第二汲極
321:第一匹配電阻
322:第二匹配電阻
323:第一輸出端
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33:換向電路模組
331:第三輸入端
332:第四輸入端
333:第三輸出端
334:第四輸出端
335:換向接電端
336:換向接地端
4:變壓單元
41:變壓匹配模組
412:第三閘極
416:第四閘極
42:中心抽頭變壓器
43:電位偵測模組
5:倍壓單元
61:冷陰極紫外線燈管
611:第一燈管端
612:第二燈管端
62:碳纖維件
63:直流電源端
64:接地端
Claims (7)
- 一種應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，適用於一冷陰極紫外線燈管與一直流電源端，該電路驅動系統包含：一感測單元，用以輸出一感測訊號；一控制單元，包括一電連接該感測單元的觸發模組、一脈波生成模組、一脈波輸出模組、一電連接該觸發模組、該脈波生成模組與該脈波輸出模組的運算模組，及電連接該脈波輸出模組的一第一脈波端與一第二脈波端，該觸發模組用以接收該感測訊號以對應生成為一脈衝訊號並傳送至該運算模組，該脈波生成模組具有一石英振盪器，及一電連接該石英振盪器並用以產生一振盪頻率的振盪電路，該運算模組根據該振盪頻率計算出一脈波頻率，該脈波輸出模組透過該第一脈波端輸出一對應該脈波頻率的脈波調變訊號，並透過該第二脈波端輸出一對應該脈衝訊號的開關訊號；一換向單元，包括一電連接於該脈波輸出模組的換向匹配模組，及一電連接該換向匹配模組的換向電路模組，該換向匹配模組電連接該第一脈波端與該第二脈波端以接收該脈波調變訊號與該開關訊號，並轉化為一第一匹配訊號及一第二匹配訊號，該換向電路模組根據該第一匹配訊號及該第二匹配訊號，生成並輸出一對應於該脈波頻率的第一換向電壓訊號，及一電位相反於該第一換向電壓訊號的第二換向電壓訊號；及一變壓單元，包括一電連接該換向電路模組的變壓匹 配模組，及一電連接該變壓匹配模組與該直流電源端的中心抽頭變壓器，該中心抽頭變壓器具有一初級繞組，及一電連接該冷陰極紫外線燈管的次級繞組，該初級繞組具有一第一初級端、一相反於該第一初級端的第二初級端、一位於該第一初級端與該第二初級端間且電連接該直流電源端的中心端、一電連接於該第一初級端與該中心端間的第一線圈部，及一電連接於該中心端與該第二初級端間的第二線圈部，定義該第一線圈部與該次級繞組間的線圈匝數的比值與該第二線圈部與該次級繞組間的線圈匝數的比值為一匝數比，該變壓匹配模組根據該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號分別導通該初級繞組的該第一線圈部及該第二線圈部時，該次級繞組輸出一由該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號共同根據該匝數比升壓而成的交流電訊號至該冷陰極紫外線燈管。
- 如請求項1所述的應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，適用於一接地端，其中，該換向匹配模組具有一電連接該第一脈波端的第一輸入端、一電連接該第二脈波端的第二輸入端、一第一開關電晶體、一第二開關電晶體、一第一匹配電阻、一第二匹配電阻、一第一輸出端及一第二輸出端，該第一開關電晶體具有一電連接該第二輸入端的第一閘極、一電連接該第一輸入端的第一源極，及一透過該第一匹配電阻電連接該第二輸入端的第一汲極，該第二開關電晶體具有一電連接該第二輸出端的第二閘極、一電連接該接地端的第二源極，及一透過該第二匹配電阻電連 接該第二輸入端的第二汲極，該第一開關電晶體與該第二開關電晶體根據該脈波調變訊號與該開關訊號，以於該第一汲極與該第二汲極輸出該第一匹配訊號及該第二匹配訊號。
- 如請求項2所述的應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，其中，該換向電路模組具有一電連接該第一輸出端的第三輸入端、一電連接該第二輸出端的第四輸入端、一第三輸出端及一第四輸出端，該換向電路模組透過該第三輸出端輸出對應於該脈波頻率的該第一換向電壓訊號，並透過該第四輸出端輸出該第二換向電壓訊號。
- 如請求項3所述的應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，適用於一接地端，其中，該變壓匹配模組具有一第三開關電晶體及一第四開關電晶體，該第三開關電晶體具有一電連接該第三輸出端的第三閘極、一電連接該接地端的第三源極，及一電連接該第一初級端的第三汲極，該第四開關電晶體具有一電連接該第四輸出端的第四閘極、一電連接該接地端的第四源極，及一電連接該第二初級端的第四汲極，該第三開關電晶體與該第四開關電晶體根據該第一換向電壓訊號與該第二換向電壓訊號分別導通該初級繞組的該第一線圈部及該第二線圈部時，該次級繞組輸出該交流電訊號至該冷陰極紫外線燈管。
- 如請求項4所述的應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，該冷陰極紫外線燈管具有一第一燈管端，及一相反於該第一燈管端的第二燈管端，其中，該中心抽頭變壓器的 該次級繞組具有一電連接該第一燈管端並用以輸出該交流電訊號的第一次級端，及一相反於該第一次級端的第二次級端，該變壓單元還包括一電位偵測模組，該電位偵測模組具有一與該冷陰極紫外線燈管共同串聯於該第一次級端與該接地端間的偵測電阻，及一第一整流二極體，該第一整流二極體具有一電連接該第二燈管端的第一整流正端及一第一整流負端，該運算模組具有一電連接該第一整流負端的電位偵測端，以接收一對應於該偵測電阻的保護電壓值。
- 如請求項5所述的應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，適用於一接地端，該電路驅動系統還包含一倍壓單元，該倍壓單元包括一倍壓電路模組，該倍壓電路模組具有一電連接該第一次級端的第一倍壓電容、一電連接於該第一倍壓電容與該接地端間的第一倍壓二極體、一電連接該第一倍壓電容與該第一倍壓二極體的第二倍壓二極體、一電連接於該第二倍壓二極體與該接地端間的第二倍壓電容、一電連接該第二倍壓電容的第三倍壓二極體、一電連接於該第一次級端與該第三倍壓二極體間的第三倍壓電容、一電連接該第三倍壓二極體與該第三倍壓電容的第四倍壓二極體，及一電連接於該第四倍壓二極體的第四倍壓電容，以輸出一對應該交流電訊號所產生的直流高壓訊號。
- 如請求項5所述的應用冷陰極紫外線燈管的電路驅動系統，適用於一接地端，該電路驅動系統還包含一倍壓單 元，該倍壓單元包括一電連接該第一次級端與該接地端的倍壓變壓器，以輸出該直流高壓訊號。
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| CN201197217Y (zh) * | 2007-11-09 | 2009-02-18 | 吴登青 | 全息数控大功率冷阴极紫外线灯变频电子镇流器 |
| CN113904541A (zh) * | 2021-08-20 | 2022-01-07 | 杭州一全光电有限公司 | 一种驱动电源电路、驱动方法及驱动装置 |
| CN114828321A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-07-29 | 上杭亿德利科技有限公司 | 一种利用安全电的杀菌灯电子镇流器及控制方法 |
-
2023
- 2023-01-16 TW TW112101852A patent/TWI846274B/zh active
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