專利名稱：鎖定保護霓虹燈電子變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種鎖定保護霓虹燈電子變壓器，屬電子應用技術領域，特別涉及電源變換裝置。
現(xiàn)有的霓虹燈電子變壓器種類繁多，性能各異，但其主電路原理基本相同或相似，只是其保護采用不同的技術方案和電路。現(xiàn)有的霓虹燈電子變壓器外觀上的最大特征是只有兩根電源輸入線和兩根高壓輸出線。兩根電源線中的一根與控制開關串聯(lián)，該開關的狀態(tài)因受單片微機CPU的控制而頻繁變化。它們存在一個共同的缺點和問題就是保護功能很不完善。在使用單片微機CPU對霓虹燈廣告牌進行程序控制時，這種不完善尤為突出。例如，若其負載RL霓虹燈有開路故障，將導至其兩根高壓輸出線間的電壓陡升，隨之產(chǎn)生強烈的電火花，此時其保護電路將起作用使變頻電路停止工作，電火花將很快熄滅。但當其控制開關電路受CPU指令斷開后，整個電子變壓器線路也因斷電而停止工作。當控制開關再次閉合時，霓虹燈電子變壓器高壓輸出線又再次打火，其保護電路又再起保護作用。如此周而復始，循環(huán)變化，控制開關的狀態(tài)每改變一次，就引起高壓輸出線間打火一次。電火花頻繁，不僅使電磁波污染環(huán)境且容易引發(fā)火災，同時霓虹燈電子變壓器也容易損壞。
本實用新型的目的就在于為了克服和解決現(xiàn)有霓虹燈電子變壓器存在的保護功能不完善，易不斷循環(huán)往復打電火花，使電磁波污染環(huán)境且易引發(fā)火災，同時易使霓虹燈電子變壓器本身損壞等缺點和問題，研制一種保護功能完善、能快速鎖定保護，不會頻繁打電火花、安全可靠、使用維修方便、體積小的鎖定保護霓虹燈電子變壓器。
本實用新型是通過下述結構技術方案來實現(xiàn)的鎖定保護霓虹燈電子變壓器的電路方框圖如

圖1所示，其電路原理圖如圖2所示。它與現(xiàn)有霓虹燈電子變壓器一樣，都由外殼、電路板、電源輸入線與高壓輸出線連接構成。其特征在于如圖2所示，采用三條電源輸入線①～③的兩路供電，其中一條電源線①通過控制開關電路與電子變壓器的變頻電路連接供電，另一條電源線③不經(jīng)控制開關電路而直接與鎖定保護電路連接供電，中間一條電源線②是電源線①、③兩路供電的公用線。其電路由電源、控制開關電路、變頻電路、高頻輸出電路、采樣電路、鎖定保護電路、正反饋驅動電路、升壓電路、負載RL共同電氣連接構成。其相互連接關系為電源通過兩條供電線①、③分別與控制開關電路、鎖定保護電路相連接，控制開關電路通過控制開關信號線與變頻電路相連接，變頻電路通過變頻信號線與高頻輸出電路相連接，高頻輸出電路通過高頻輸出信號線與升壓電路相連接，它并通過高頻輸出信號線分別與采樣電路、正反饋驅動電路相連接，采樣電路通過采樣信號線與鎖定保護電路相連接，鎖定保護電路通過鎖定保護信號線與正反饋驅動電路相連接，正反饋驅動電路通過驅動信號線與變頻電路相連接，升壓電路通過高壓輸出線與負載霓虹燈相連接，其中的關鍵是設置了兼有電流采樣和頻率采樣作用的高靈敏度采樣電路，并具有有鎖定功能的、能阻斷變頻電路的驅動信號的鎖定保護電路。其作用原理如下電源電路通過整流濾波把電源從交流變?yōu)橹绷麟娫矗渲幸宦分绷麟娫赐ㄟ^由單片微機CPU控制的控制開關電路向變頻電路、高頻輸出電路、采樣電路、正反饋驅動電路、升壓電路等供電，另一路直流電源直接向鎖定保護電路供電。變頻電路把50Hz～100Hz的電流變換成20KHz～30KHz的電流經(jīng)高頻輸出電路向負載輸出，正反饋驅動電路產(chǎn)生的驅動信號驅動變頻電路，高頻輸出電路輸出的高頻電流經(jīng)升壓電路把電壓幅值升至7KV～10KV，以點燃負載霓虹燈管并使其正常發(fā)光。采樣電路是通過電流采樣或頻率采樣來檢測高頻輸出電路的輸出電流或頻率是否超過額定值，以判斷負載有無短路、開路及過載等故障。根據(jù)采樣電路的判斷，若負載短路，開路或過載時，保護電路將要指令霓虹燈電子變壓器停止工作，同時將此指令鎖定。這樣的鎖定指令與控制開關的狀態(tài)無關，只有切斷電源及將負載故障排除之后才會解除，從而消除了高壓輸出端在負載開路時頻繁打火的缺點。如圖1、圖2所示，其中電源由雙刀開關Ks、保險絲熔斷管RD1～RD2、壓敏電阻Rv、變壓器Bo、整流二極管D1～D4、D5～D9、電阻R4、電容C7共同通過電路板敷銅膜帶或導線并串聯(lián)連接構成；控制開關電路由單片微機CPU控制單向晶閘管SCR1溝成；變頻電路由功率開關管T1～T2、整流二極管D9、快速恢復二極管D12～D13、雙向觸發(fā)二極管D0、電阻R1、電容C1～C3、保險絲熔斷管RD3共同通過電路板敷銅膜帶或導線串并聯(lián)連接構成；高頻輸出電路由磁環(huán)電流互感器B1的初級、采樣磁棒電流互感器B2的初級，升壓變壓器B2的初級共同通過敷銅膜帶或導線串聯(lián)連接構成；升壓電路由升壓變器B3、快速恢復二極管D14、電容C9共同通過敷銅膜帶或導線并串聯(lián)連接構成；負載為數(shù)支霓虹燈管用導線串聯(lián)連接而成，采樣電路由電流互感器B2的次級、電容C4通過敷銅膜帶或導線并聯(lián)連接構成，鎖定保護電路由繼電器J的吸引線圈、二極管D10、D11、D15、單向晶閘管SCR2、電阻R5～R7、電容C8共同通過敷銅膜帶并串聯(lián)連接、并將繼電器J的常開觸點跨接于功率開關管T2基極回路信號源兩端構成；正反饋驅動電路由磁環(huán)電流互感器B1的次級繞阻、電阻R2～R3、電容C5～C6共同通過敷銅膜帶或導線串并聯(lián)連接構成。圖2所示電路原理圖的作用原理如下D1～D4組成橋式整流器，將整流后的電壓直接向控制開關、變頻電路等電路供電，Rv為壓敏電阻，用作過壓保護。Bo為降壓變壓器，把220V交流電壓降低后經(jīng)D5～D8組成橋式整流器整流及由R4、C7濾波后向鎖定保護電路供電。單向晶閘管SCR1組成控制開關，由單片機CPU控制其通斷狀態(tài)。由功率開關管T1、T2,C2、C3組成的半橋式變頻電路中D12、D13分別對T1、T2續(xù)流，R1、C1及Do對T2輸送第一個觸發(fā)信號后，該變頻電路即開始自激振蕩。電流互感器B1的次級分別接至功率開關管T1、T2的基極回路構成正反饋驅動電路，驅動變頻電路自激振蕩，使來自電源的50HZ～100HZ電流變成20KHZ～30KHZ的電流，經(jīng)高頻輸出電路和升壓電路向負載霓虹燈輸出。高頻輸出電路輸出的電壓幅值只有約150V，不能點燃霓虹燈，升壓電路的升壓變壓器B3將150V電壓升至7KV～10KV，點燃并使霓虹燈正常發(fā)光。B3的次級有相當大的漏感，以保證燈管電流近似恒流。采樣電路中，表面上電流互感器B2的次級與C4并聯(lián)，而實際上B2的漏感L與C4是串聯(lián)的，當負載發(fā)生過載或短路故障時，采樣電路的輸出電壓u3要比正常額定工作時大2V以上；當負載發(fā)生開路故障時，由于此時電流i的頻率正好在L與C4的諧振頻率附近，采樣輸出電壓u3比任何情況都高得多，所以本采樣電路既有足夠的電流靈敏度，更有足夠的頻率靈敏度。當負載有故障時，u3的增幅≥2V，其分壓u4經(jīng)D15檢波觸發(fā)SCR2使之導通，繼電器J觸點閉合，將功率開關管T2的基極回路短路，阻斷了驅動信號，使T2截止，令變頻電路停止工作。這種T2截止、變頻電路停止工作的狀態(tài)通過電源線③的穩(wěn)定供電而獲得鎖定。
本實用新型與現(xiàn)有霓虹燈電子變壓器相比，有如下的優(yōu)點和有益效果(1)由于使用三根電源線，其中一根直接向鎖定保護電路供電，這使本電子變壓器的保護功能得以鎖定及完善，有效地抑止了高壓電火花、污染環(huán)境及引發(fā)火災的隱患，又使電子變壓器本身得到保護，工作安全可靠；在使用本霓虹燈電子變壓器過程中，如發(fā)現(xiàn)某組霓虹燈管不亮時，則可斷定是霓虹燈管故障所致，只要將燈管故障排除，霓虹燈電子變壓器便能恢復正常工作，這給用戶的使用和維修帶來極大方便；(2)因為采用了兼有電流采樣及頻率采樣性能的采樣電路，不僅該采樣電路簡單，元器件少．且具有足夠的靈敏度，使整機制作調整方便。如若燈管增長1m而造成過載時，采樣輸出u3將增大2V，短路故障時，u3的增幅大于2V；開路故障時，u3則遠大于2V。故在調節(jié)整機的保護功能時，只須調定有可靠的過載保護，則本電子變壓器會隨之具有開路，短路保護功能；(3)由于本霓虹燈電子變壓器中保護電路的控制對象是驅動信號，這就可以使得保護電路的執(zhí)行器件小型化，保護響應速度快，響應時間＜10ms；(4)本實用新型體積小，工作安全、穩(wěn)定、可靠，具有完善的快速鎖定保護功能。
下面對說明書附圖進一步說明如下圖1為鎖定保護霓虹燈電子變壓器的電路方框圖，圖2為本鎖定保護霓虹燈電子變壓器的電路原理圖。圖中Bo為小功率鐵芯降壓變壓器，B1為磁環(huán)電流互感器，B2為磁棒電流互感器，B3為U形磁芯升壓變壓器。
本實用新型可通過如下的方式來實施按圖2所示繪制印刷電路板，再篩選合適的元器件進行安裝和簡單調試，其中T1、T2可配對選用D1555功率開關管。SCR1可選用3CT5型單向晶閘管、SCR2可選用MCR100型單向晶閘管，Do可選用2CTS型雙向觸發(fā)二極管；(2)把安裝調試好的印刷電路板固定安裝在通過一般機加工方法加工制造成的帶接線端子的外殼內，把220V電源線與電子變壓器電源輸入端的接線端連接，升壓變壓器B3的次級繞組連接到高壓接線端子上。使用時，只要把霓虹燈引線并接到高壓接線端子上，再接通交流220V電源，便能較好地實施使用本實用新型。發(fā)明人經(jīng)過長時間樣品使用試驗，當霓虹燈管有開路、短路及過載故障時，本實用新型都能快速起到很好的鎖定保護作用，且非常靈敏，工作安全、穩(wěn)定、可靠。
本實用新型的實施，若考慮用戶安裝使用方便和降低成本等因素。在工程實踐中，一個霓虹燈廣告屏經(jīng)常要使用數(shù)十至數(shù)百個霓虹燈電子變壓器，這些電子變壓器使用的電源技術參數(shù)相同，故可制配一個容量足夠向數(shù)十個乃至數(shù)百個霓虹燈電子變壓器供電的電源，以取代每個霓虹燈電子變壓器都有的電源。在程序控制的霓虹燈廣告屏幕中，常常要將數(shù)個或十多個電子變壓器編成一組，每一組霓虹燈電子變壓器只負責對一部分廣告圖案或文字供電，因此這一組電子變壓器共用一個控制開關電路就足夠。這樣就可用十多個乃至數(shù)十個單向晶閘管構成的開關電路組來取代每個霓虹燈電子變壓器都單獨配備的控制開關電路。
權利要求1.一種包括外殼、電路板構成的鎖定保護霓虹燈電子變壓器，其特征在于采用三條電源輸入線①～③的兩路供電，其中一條電源線①通過控制開關電路與電子變壓器的變頻電路連接供電，另一條電源線③則直接與鎖定保護電路連接供電，中間一條電源線②是電源線①、③兩路供電的公用線；其電路由電源、控制開關電路、變頻電路、高頻輸出電路、采樣電路、鎖定保護電路、正反饋驅動電路、升壓電路、負載RL共同電氣連接構成，其相互連接關系為電源通過兩條供電線①、③分別與控制開關電路、鎖定保護電路相連接，控制開關電路通過控制開關信號線與變頻電路相連接，變頻電路通過變頻信號線與高頻輸出電路相連接，高頻輸出電路通過高頻輸出信號線與升壓電路相連接，它并通過高頻輸出信號線分別與采樣電路、正反饋驅動電路相連接，采樣電路通過采樣信號線與鎖定保護電路相連接，鎖定保護電路通過鎖定保護信號線與正反饋驅動電路相連接，正反饋驅動電路通過驅動信號線與變頻電路相連接，升壓電路通過高壓輸出線與負載霓虹燈相連接，其中的關鍵是設置了兼有電流采樣與頻率采樣作用的高靈敏度采樣電路，并具有有鎖定功能的、能阻斷變頻電路的驅動信號的鎖定保護電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鎖定保護霓虹燈電子變壓器，其特征在于所述的電源由雙刀開關Ks、保險絲熔斷管RD1～RD2、壓敏電阻Rv、變壓器Bo、整流二極管D1～D4、D5～D8、電阻R4、電容C7共同通過電路板敷銅膜帶或導線并串聯(lián)連接構成；控制開關電路由單片微機CPU控制的單向晶閘管SCR1構成；變頻電路由功率開關管T1～T2、整流二極管D9、快速恢復二極管D12～D13、雙向觸發(fā)二極管Do、電阻R1、電容C1～C3、保險絲熔斷管RB3共同通過電路敷銅膜帶或導線串并聯(lián)連接構成；高頻輸出電路由磁環(huán)電流互感器B1的初級、采樣磁棒電流互感器B2的初級，升壓變壓器B3的初級共同通過敷銅膜帶或導線串聯(lián)連接構成；升壓電路由升壓變壓器B3、快速恢復二極管D14、電容C9共同通過敷銅膜或導線并串聯(lián)連接構成；采樣電路由電流互感器B2的次級、電容C4通過敷銅膜帶或導線并聯(lián)連接構成；鎖定保護電路由繼電器J的吸引線圈、二極管D10、D11、D15、單向晶閘管SCR2、電阻R5～R7、電容C8其同通過敷銅膜帶并串聯(lián)連接并將繼電器J的常開觸點跨接于功率開關管T2基極回路信號源兩端構成；正反饋驅動電路由電流互感器B1的次級繞阻、電阻R2～R3、電容C5、C6共同通過敷銅膜帶或導線串并聯(lián)連接構成。
專利摘要本實用新型是鎖定保護霓虹燈電子變壓器,它由外殼與電路板構成,其電路由電源、控制開關電路、變頻電路、高頻輸出電路、升壓電路、負載、采樣電路、鎖定保護電路、正反饋驅動電路共同通過各自信號線相互電氣連接構成,關鍵是由用三根輸入電源線分別向相應電路供電,采樣電路兼有電流采樣和頻率采樣,鎖定保護電路為一種能阻斷變頻電路驅動信號并加以鎖定的電路。本實用新型體積小、能快速鎖定保護、工作安全、穩(wěn)定、可靠、使用維修方便。
文檔編號H05B41/24GK2314551SQ9721982
公開日1999年4月14日 申請日期1997年7月8日 優(yōu)先權日1997年7月8日
發(fā)明者陳廣楨 申請人:陳廣楨