发明名称 特殊交流电路之保护装置
摘要 是一种电子式交流电路保护装置,其在电源侧设置有电子式开关电路,过电压保护电路,过电流保护电路,柔性启动开路 ( Soft start circuit ) ,电子盒,电子元件盒及 LC并联式功率因数改善装置等,此保护装置可应用于开关式电源供应器,电子式安定器...等等电路装置,本装置之主体乃以电力电子元件诸如 TriacThyristor,Sillicon Controlled Reifier , phototriac Coupler 及photothyristor Coupler 等,其具有耐大涌流 ( surge current )之特性,解决了目前电子装置之寿命及可靠度之问题,因此本发明为产业界不可缺之保护装置。
申请公布号 TW306087 申请公布日期 1997.05.21
申请号 TW085111120 申请日期 1996.09.11
申请人 卢昭正 发明人 卢昭正
分类号 H02H3/08 主分类号 H02H3/08
代理机构 代理人
主权项 1.一种交流电路之保护装置,其包含有直流侧之过电流保护电路柔性启动电路,开关电路,交流侧之过电流保护电路,过电压保护电路,电子盒,底座,电子元件盒及LC并联式功率因数改善装置等部份所组成;直流侧之过电流保护电路,其特征在直流侧执行过电流保护时,由交流侧执行交流电路呈OFF状态任务;另一为直流侧电路执行过电流保护时,由直流侧执行直流电路呈OFF状态任务;直流侧之柔性启动电路,其特征在由直流侧执行柔性启动时,由交流侧之负荷电阻来执行柔性启动之功能;另一为直流侧之柔性启动电路自己执行柔性启动之功能;开关电路系设定在交流侧,当受保护之电路不论在交流侧或直流侧发生过电流或过电压时,开关电路在交流侧执行电路OFF之动作;过电压保护电路之特征为当交流电源之电压过高时,其在交流侧执行电路OFF之动作,而不让其直流侧受到损坏之功能;电子盒之特征为将受保护之电路依其故障率之高低分成若干部份置于电子盒内,以求维修之方便;电子盒之脚数及与其连接之底座互相配合,装置于电子元件盒内或盒外,其底座脚之排列形状与电子盒之脚配合,而不自限其底座之外形及脚座之排列方式;电子元件盒之特征为可放置电子盒于盒内或放置电子盒一部份在其盒内,一部份在其盒外,其电子盒亦可利用其他方法自电子元件盒内引出在外装置;LC并联式功率因数改善装置之特征为适合于各种电感性或电容性负载之功率因数之改善。2.根据第一项所申请专利范围,直流侧过电流保护电路,其特征为取样电阻之一端与稳压二极体之N型端连接在一起,稳压二极体之P型端与时间常数电阻连接,时间常数电阻之另一端与时间常数电容之正电端及归零电路之电晶体射极及单向二极体之P型端连接在一起,单向二极体之N型端连接在电晶体之基极上,其基极电压可自基极电阻两端测得之,取样电阻之另一端,时间常数电容负电端,归零电路,电晶体集极,比例电阻之另一端及电晶体之射极端皆接在一起,成为共同接地端,其皆采直接耦合方式连接之;归零电路之电晶体之基极接在二只比例电阻之中点,比例电阻之一端接到稳压二极体之P型端,比例电阻之另一端则接在时间常数电容负电端,而稳压二极体之N型端则接在直流侧之正电端,其皆采直接耦合方式连接之;降压电阻之一端接在直流侧之高压端,其一端接在稳压二极体之N型端及限流电阻之一端,限流电阻之另一端接在photothyristorCoupler之LED P型端,而其N型端接在电晶体之集极上,其电晶体之射极与稳压二极体之P型端皆接在共同接地端上,而其电晶体之基极则接在单向二极体之N型端,以上各电子元件皆采直接耦合方式连接之;photothyristor Coupler之SCR端接在交流侧,其SCR之阳极串联一限流电阻,而阴极则接于交流侧PNP型电晶体之基极,其photothyristor Coupler之特征为将直流侧之ON与OFF信号应用光电效果传送到交流侧之SCR上,以执行电路之保护动作。3.根据第一项所申请专利范围,另一直流侧过电流保护电路,其特征为稳压二极体之N型端接到直流侧正电压端,P型端接到时间常数电阻之一端,其时间常数电阻之另一端接时间常数电容之正电端及另一稳压二极体之N型端,其另一稳压二极体之P型端接到归零电路之比例电阻端,二比例电阻之中点接到电晶体之基极,而电晶体之集极接地,其射极则接到SCR之闸极,其取样电阻之一端到二极体之P型端,而N型端接到另一二极体之P型端,另一二极体之N型端接到SCR之闸极及电容器之正电端,SCR之阳极则可接在使被保护电路得到保护效果之电路上,而不自限于特定之电路上为其特征;时间常数电容之负电端,电晶体之集极,SCR之阴极,电容器之负电端,比例电阻之一端及取样电阻之另一端皆接在一起,而为共同接地端;自取样电阻端所接之二极体串联连接数,视其设定之保护电流而定,而不予自限个数。4.根据第一项所申请专利范围,柔性启动电路系由归零电路,时间常数电路,稳压二极体,限流电阻,电晶体及phototriac Coupler等所组成;归零电路系由稳压二极体,比例电阻及电晶体所组成,其特征为交流侧之电源ON与OFF一次时,其归零电路动作一次;归零电路之稳压二极体N型端接到直流侧之正电端,P型端接到比例电阻之一端,比例电阻由二个电阻串联组成,其中点接到电晶体之基极,其另一端与电晶体之集极接在一起,构成共同接地端,而电晶体之射极则接在时间常数电阻与时间常数电容串联之中点,其各元件之耦合皆采直接方式连接之;时间常数电阻之一端接到稳压二极体之P型端,时常常数电阻与时间常数电容系串联连接,其中点接归零电路之PNP型电晶体射极与稳压二极体之N型端,而其稳压二极体之P型端接到NPN型电晶体之基极及基极电阻之一端,其基极电阻之另一端与时间常数电容之负电端及NPN型电晶体之射极皆接共同接地端,其各元件之耦合皆采直耦合方式连接之;降压电阻之一端接到稳压二极体之P型端,另一端接在另一稳压二极体之N型端与限流电阻之一端,限流电阻之另一端与phototriac Coupler之LED之P型端连接,而LED之N型端则与NPN型电晶体之集极连接在一起,其各元件之耦合皆采直接合方式连接之;phototriac Coupler之Triac Thyristor两端接在交流侧之TriacThyristor之闸极与限流电阻端,其ON与OFF动作皆受控于直流侧之phototriacCoupler之LED亮与暗之动作。5.根据第一项所申请专利范围,柔性启动器所组成之归零电路,时间常数电路,稳压二极体等均与第四项所申请之专利范围完全相同;稳压二极体之P型端接在SCR之闸极上,其SCR之阳极与阴极间并联有负荷电阻,阳极端之电位高于阴极端之电位,其阴极与时间常数电容之负电端同接在共同接地端,本电路之特征为在直流侧执行柔性启动之功能。6.根据第一项所申请专利范围,交流侧过电流保护电路,其与第四项所申请专利范围之电路相同,仅将稳压二极体去除,而将比例电阻之两端并接于桥式整流器之正负电端;变流器之初级线圈端串联连接于交流电路上,其次级卷之两端并联连接于桥式整流器之二交流端,而桥式整流器之正负电端则接于比例电阻之两端;本电路之特征为直接测量交流电路之电流値,其电流经变流器(CurrentTrausformer)在次级圈以电压値之方式表示;本电路之特征为采用独立之photothyristor Coupler,单独执行交流侧过电流之保护功能。7.根据第一项所申请专利范围,其交流侧过电压保护电路为桥式整流器,直流稳压电路,比例电阻,稳压二极体,电晶体,限流电阻及phototriacCoupler所组成;桥式整流器之二交流端并接于交流电路上,其桥式整流器之正电端接在直流稳压电路之电阻端及比例电阻之一端,直流稳压电路电阻之另一端接在稳压二极体之N型端,滤波电容器之正电端及各保护电路之限流电阻端,其限流电阻之另一端接phototriac Coupler之LED之P型端,而其LED之N型端接在电晶体之射极上,二比例电阻之中点接到稳压二极体之N型端,其P型端接在电晶体之基极上;电晶体之基极同时接有过电流保护电路之phototriacCoupler之LED之N型端;phototriac Coupler之TriacThyristor之MT2端串联一电阻于交流电路上,MT1则接到开关电路之Triac Thyristor之闸极上;本电路特征为当电路之交流电压过高或交流电流过大或直流侧之电流过大时本电路皆能使开关电路呈OFF状态之功能;其桥式整流器之负电端,比例电阻之另一端,基极电阻之另一端,电晶体集极端,稳压二极体之P型端及滤波电容器之负电端皆接在一起,而成为共同接地端。8.根据第一项所申请专利范围,其开关电路系由TriacThyristor所组成,其特征为不论在交流侧发生过电压或过电流或直流侧发生过电流,本开关电路之TriacThyristor之闸极无法自phototriac Thyristor之MT1端得一交流电压,此时开关电路呈OFF状态。9.根据第一项所申请专利范围,其LC并联式功率因数改善装置之特征为L及C呈并联连接,当负载为电感性时,其L及C并联电路呈电容性,以配合求其与交流电源频率之谐振;当负载为电容性时,其L及C并联电路呈电感,以配合求其交流电源频率之谐振;其LC并联电路串联于交流电路,除了交流电源之基本频率之谐振外,其副波频率亦同发生谐振作用,而达到功率因数之改善;L値及C値以负载之特性値而定,而不予自限。10.根据第四项所申请专利范围,直流侧柔性启动电路系由稳压二极体,稳压电路,归零电路,时间常数电路,限流压阻,电晶体,photo coupler电路,SCR电路之负荷电阻所组成;稳压二极体,归零电路,时间常数电路,限流电阻,负荷电阻均与第四项所申请专利范围相同;稳压电路为由稳压二极体,降压电阻及滤波电容器所组成,其特征为稳压二极体与滤波电容器并联,与降压电阻串联,其稳压二极体两端之电压,即为直流侧柔性启动电路之供应电压;电晶体与photo coupler电路之特征为photo coupler之输出侧之输出端供应SCR电路之闸极电压;SCR电路之特征为在直流侧执行柔性启动之作用,其阳极与阴极间接负荷电阻,其阳极之电位比阴极电位高。11.根据第一项所申请专利范围,其电子盒内若设有3脚,其中二脚为无极性电压之输入端,而其另外一脚为输出端;若电子盒内之输入端之桥式整流电路不接,则电子盒输入端特性变为有极性之电压输入端;电子盒内设有过电压保护电路,其分由分压电阻,稳压二极体,二极体及SCR所组成,其皆采直接耦合方式连接之;电子盒内设有过电流保护电路,其由取样电阻,单向二极,缓冲电容器与SCR所组成,其皆采直接耦合方式连接,其特征为取样电阻与振荡电路串联连接,SCR之阳极可以接到振荡电路之任何接点上,其目的只有当过高电压或过大电流时能使振荡电器停止振荡作用以达到电路保护之目的,即为其SCR阳极所要接之位置;电子盒内设有四只射频电容器,而构成电容式桥式电路,其与电子盒内之全波整流桥式电路之四端并联,其特征为做为振荡电路之射频电流导通之用。图示简单说明:图1为本发明之方块图。图2为本发明之电路例与电子式安定器相关设施之电路图。图3为本发明之直流侧过电流保护电路例。图4为本发明之电子盒概念装置例。图5为本发明在直流侧之软性启动电路及过电流保护电路之举例图。图6为LC并联式功率因数改善装置之电路图。图7为本发明在直流侧之软性启动电路之实施举例图。图8所示为本发明底座之正面示意图。图9所示为本发明电子盒内之实施例之电路图。
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