本公開涉及一種限壓設(shè)備，用于限制在故障狀態(tài)下在如機場照明系統(tǒng)等恒流電路中出現(xiàn)的過量電壓。

背景技術(shù)：

1、機場照明系統(tǒng)通常被制成恒流電路，即照明設(shè)備串聯(lián)在電流供應(yīng)電路中。ac恒流電路和dc恒流電路都存在。ac恒流電路允許使用變壓器。在這種情況下，照明設(shè)備連接到變壓器的次級側(cè)。多個這樣的變壓器(在其初級側(cè))串聯(lián)連接并由恒定電流供電。

2、在恒流電路中，如果發(fā)生開路故障，端子兩端的電壓會迅速升到高水平。為了保護維護人員免受傷害，提供了電壓限制器以使變壓器的次級側(cè)短路并防止輸出端的電壓過度上升。

3、在已知的用于恒流電路的電壓限制器中，當(dāng)電壓超過安全水平閾值(例如50v)時，電壓限制器被激活，并且需要非?？焖俚仄鹱饔靡员苊膺^壓。它們通常包括模擬電壓監(jiān)測電路、隔離電源和非常快速的開關(guān)邏輯，從而導(dǎo)致高復(fù)雜性和高部件數(shù)量。然而，即使關(guān)閉時間非常短(例如50μs)，在這段短時間內(nèi)仍可能出現(xiàn)高達600v的電壓尖峰。

4、附加地，當(dāng)led燈具通電并且其開關(guān)模式電源尚未開始工作時，可能會出現(xiàn)電壓浪涌，因為其電容器沒有充滿足夠的能量。當(dāng)這種電壓浪涌導(dǎo)致電壓限制器被激活時，沒有足夠的時間對電容器充電，并且市電的每半個周期都會重復(fù)相同的過程，從而導(dǎo)致led燈閃爍或無法正常啟動。

5、us2016/0262232公開了一種用于車輛前照燈的照明設(shè)備，包括開關(guān)模式電源和控制器。控制器設(shè)置有斷續(xù)器，該斷續(xù)器反復(fù)開關(guān)以使功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓保持在預(yù)定電壓附近?？刂破鬟M一步設(shè)置有異常狀態(tài)確定部分，該異常狀態(tài)確定部分被配置為當(dāng)施加到光源的電壓超過電壓閾值達預(yù)定時間時關(guān)閉功率轉(zhuǎn)換器。這樣，可以保護光源等電路部件。

6、us2015/0333509公開了一種電流互感器的保護電路，用于防止電流互感器的次級電路上的次級電壓超過次級電壓閾值。該保護電路包括限制單元、控制單元和開關(guān)單元。開關(guān)單元被配置為一旦比較器的輸入端處的電壓達到閾值電壓，就使電流互感器的次級端子短路。比較器的輸入電壓由通過整流器充電的電容器提供。該電容器還提供電壓以驅(qū)動開關(guān)單元的晶體管。一旦比較器打開開關(guān)單元以產(chǎn)生短路，比較器輸入端處的電容器就會放電，直到達到比較器輸入端處的關(guān)斷電壓。上述電路的一個缺點是，雖然比較器輸入端處的電容器幾乎是立即充電的，但由于電容器的充電電流通路不包含任何電阻元件，因此未定義打開比較器的充電時間。僅定義了比較器打開后電容器的放電時間。這可能導(dǎo)致比較器打開時間的不確定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，在恒流電路領(lǐng)域中，需要提供一種電壓限制器或電壓浪涌保護設(shè)備，其復(fù)雜度降低、更可靠、更經(jīng)濟和/或能夠有效地防止電壓浪涌。本領(lǐng)域需要提供這樣的設(shè)備，其為在恒流電路的輸出端子處操作的人員提供更可靠的保護，以防止受傷。

2、因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種如所附權(quán)利要求中所闡述的限壓設(shè)備。根據(jù)本公開的各方面的限壓設(shè)備包括用于將限壓設(shè)備連接到電流源(例如恒流電路的電流源)的輸入端子、用于將限壓設(shè)備連接到負載(如機場照明或信號發(fā)送設(shè)備)的輸出端子、電壓鉗位電路和開關(guān)電路。在正常操作條件下，輸入端子連接到輸出端子。電壓鉗位電路被配置為將輸出端子兩端的電壓鉗位到第一電壓閾值，并且開關(guān)電路被配置為當(dāng)輸出端子兩端的第二電壓閾值被超過的時間長于第一預(yù)定時間段時，使輸出端子和/或輸入端子短路，并且有利地，保持短路狀態(tài)達第二預(yù)定時間段，并當(dāng)?shù)诙A(yù)定時間段被超過時，解除短路狀態(tài)(打開輸入端子和/或輸出端子)。第二電壓閾值有利地小于或等于第一電壓閾值。有利地，第一預(yù)定時間段在50ms到2000ms之間。第二預(yù)定時間段可以在1s到60s之間，如至少5s。

3、因此，根據(jù)本公開的各方面的限壓設(shè)備在耦接到輸出端子的電負載發(fā)生故障的情況下，或在對電路進行維護操作的情況下(負載可能被斷開)，為人體提供針對過壓的兩級保護。通過提供兩級保護，定義第一鉗位電壓閾值和第二電壓閾值(該第二電壓閾值觸發(fā)使輸出端短路的時間延遲)，不僅可以提供符合國際電氣標準的最佳個人保護以防止過量電壓，而且還可以避免在啟動期間不希望的負載關(guān)閉，例如在led設(shè)備的情況下，電容器在啟動時充電，需要在短時間內(nèi)獲得更高的電壓。這可以防止led燈在啟動時出現(xiàn)不希望的閃爍。因此，本公開的限壓設(shè)備提供了改進的保護邏輯。

4、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種恒流電路或隔離變壓器，如所附權(quán)利要求中所闡述的。該恒流電路或隔離變壓器包括根據(jù)第一方面的限壓設(shè)備。

5、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種限制電壓上升的方法，特別是在恒流電路中。該方法包括在正常操作條件下將電流源(例如恒流電路的電流源)連接到輸出端子。在正常操作條件下可以監(jiān)測輸出端子兩端的電壓。該方法進一步包括將輸出端子兩端的電壓鉗位到第一電壓閾值，特別是當(dāng)電壓達到和/或?qū)⒊^第一電壓閾值時。該方法進一步包括當(dāng)輸出端子兩端的電壓超過第二電壓閾值達第一預(yù)定時間段時使輸出端子短路，并且有利地，保持短路狀態(tài)達第二預(yù)定時間段，并當(dāng)?shù)诙A(yù)定時間段被超過時，解除短路狀態(tài)(打開輸入端子和/或輸出端子)。第二電壓閾值有利地小于第一電壓閾值或者可以等于第一電壓閾值。本公開的限制電壓上升的方法可以以本公開的限壓設(shè)備實施。有利地，第一預(yù)定時間段在50ms到2000ms之間。第二預(yù)定時間段可以在1s到60s之間，如至少5s。

技術(shù)特征：

1.一種用于恒流電路(10)的限壓設(shè)備(15，25)，所述限壓設(shè)備包括：

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電壓閾值(v1)高于或等于所述第二電壓閾值(v2)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述第二電壓閾值(v2)是具有以下各項之一或組合的電壓：50v或更小的均方根值和71v或更小的峰值。

4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述開關(guān)電路(152)包括能夠操作地耦接到開關(guān)設(shè)備(158，252)的延遲邏輯(156，150)，所述延遲邏輯被配置為在預(yù)定時間段觸發(fā)所述開關(guān)設(shè)備。

5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，包括電壓檢測電路(157，253)，所述電壓檢測電路被配置為在所述輸出端子兩端的電壓超過所述第二電壓閾值(v2)時觸發(fā)所述延遲邏輯(156，150)。

6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述電壓檢測電路被配置為在所述輸出端子(154)兩端的所述電壓降至所述第二電壓閾值(v2)以下時重置所述延遲邏輯。

7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述開關(guān)電路(152)包括半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備(158)和繼電器電路(252)，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備和所述繼電器電路均被配置為使所述輸出端子和/或所述輸入端子短路。

8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述開關(guān)電路(152)包括控制單元(150)，所述控制單元能夠操作地耦接到所述繼電器電路(252)和所述半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備(158)，其中，所述控制單元采用延遲邏輯實施，所述延遲邏輯被配置為觸發(fā)所述半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備(158)和所述繼電器電路(252)。

9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，進一步包括監(jiān)測電路(155)，所述監(jiān)測電路被配置為測試所述電壓鉗位電路(151)的操作。

10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述監(jiān)測電路(155)包括霍爾傳感器，所述霍爾傳感器被配置為感測通過所述電壓鉗位電路的電流。

11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定時間段(dt)介于50ms到2000ms之間。

12.一種恒流電路(10)，包括如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備(15，25)。

13.如權(quán)利要求12所述的恒流電路，進一步包括連接在所述限壓設(shè)備(15，25)的所述輸出端子(154)處的一個或多個led設(shè)備(14)。

14.如權(quán)利要求12或13所述的恒流電路，其中，所述恒流電路(10)被配置為在所述輸出端子(154)處提供ac電流。

15.如權(quán)利要求14所述的恒流電路，進一步包括電流源(11)和變壓器(13)，所述變壓器具有耦接到所述電源的初級端子和耦接到所述負載的次級端子，其中，所述限壓設(shè)備(15，25)連接在所述次級端子和所述輸出端子(154)之間。

16.如權(quán)利要求15所述的恒流電路，包括串聯(lián)連接的多個變壓器(13)，每個變壓器耦接到相應(yīng)的限壓設(shè)備(15，25)。

17.一種用于恒流電路的隔離變壓器，所述隔離變壓器包括具有初級繞組的初級側(cè)(131)和具有次級繞組和次級端子的次級側(cè)(132)，其中，所述隔離變壓器進一步包括如權(quán)利要求1至11中任一項所述的限壓設(shè)備，其中，所述限壓設(shè)備的所述輸入端子(153)連接到所述次級端子。

18.一種限制電壓上升的方法，包括：

19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第二電壓閾值小于或等于所述第一電壓閾值，優(yōu)選地所述第二電壓閾值小于所述第一電壓閾值。

20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其中，所述預(yù)定時間段(dt)介于50ms到2000ms之間。

技術(shù)總結(jié)
一種用于恒流電路(10)的限壓設(shè)備(15)包括用于將限壓設(shè)備連接到恒流電路的電流源(11)的輸入端子(153)、用于將限壓設(shè)備連接到負載的輸出端子(154)、電壓鉗位電路(151)和開關(guān)電路(152)。在正常操作條件下，輸入端子(153)連接到輸出端子(154)。電壓鉗位電路(151)被配置為將輸出端子兩端的電壓鉗位到第一電壓閾值，并且開關(guān)電路被配置為當(dāng)輸出端子兩端的第二電壓閾值被超過的時間長于預(yù)定時間段時使輸出端子短路。

技術(shù)研發(fā)人員：F·格林,N·索瓦吉,E·德弗利紹維爾
受保護的技術(shù)使用者：ADB 安全門私人有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10