一种用于保护固态电子器件免受过压和/或欠压状况影响的系统，包括供应交流电并与熔丝连接的的交流输入端、经由所述熔丝与所述交流输入端连接并被配置为对所述交流进行滤波的交流滤波器、与所述交流滤波器连接并被配置为将所述交流线电压转换为直流线电压从而形成直流总线电压的整流器、与所述整流器连接并被配置为降低所述直流总线电压从而提供第一直流电压的降压转换器、与所述整流器连接并被配置为将所述直流总线电压进行分压从而产生第二直流电压的分压器、与所述降压转换器和所述分压器连接的阈值检测器、与所述阈值检测器连接的继电器，交流输入端供应所述交流和一个或多个负载。
1.一种保护固态电子器件免受过压和/或欠压状况影响的系统，其特征在于，所述系统包括：交流输入端，所述交流输入端供应交流电并与一个或多个熔丝连接；
一个或多个交流滤波器，所述一个或多个交流滤波器经由所述一个或多个熔丝与所述交流输入端连接并被配置为将来自所述交流电的不一致频率进行滤波，从而将交流电压转换为交流线电压；
一个或多个整流器，所述一个或多个整流器与所述一个或多个交流滤波器连接并被配置为将所述交流线电压转换为直流线电压，从而形成直流总线电压；
一个或多个降压转换器，所述一个或多个降压转换器与所述一个或多个整流器连接并被配置为降低所述直流总线电压，从而提供第一直流电压；
一个或多个分压器，所述一个或多个分压器与所述一个或多个整流器连接并被配置为将所述直流总线电压分压成多个低于所述直流总线电压的直流电压，从而提供第二直流电压和第三直流电压；
阈值检测器，所述阈值检测器与所述一个或多个降压转换器和所述一个或多个分压器连接，并包括检测器装置、第一电压比较器和第二电压比较器；
继电器，所述继电器与所述阈值检测器、供应所述交流电的所述交流输入端和诸如一个或多个灯具的一个或多个负载连接；
其中来自所述一个或多个降压转换器的所述第一直流电压向并入所述阈值检测器内的所述检测器装置供电；
其中所述检测器装置被配置为提供参考电压并将所述第二直流电压和所述第三直流电压与所述参考电压进行比较；
其中当所述第二直流电压高于所述参考电压，所述第一电压比较器被配置为向所述继电器发送信号；
其中当所述第三直流电压低于所述参考电压，所述第二电压比较器被配置为向所述继电器发送信号；
其中在接收到来自所述阈值检测器的信号时，所述继电器被配置为切断所述交流输入端，从而使所述交流电停止流至所述一个或多个负载，优选停止流至所述一个或多个灯具；
其中当所述第二直流电压低于所述参考电压且所述第三直流电压高于所述参考电压，所述继电器被配置为使所述交流电恢复流至所述一个或多个负载，优选恢复流至所述一个或多个灯具；
其中所述参考电压是用于指示所述交流输入端的电压的固定电压，所述交流输入端的电压的范围在80V至450V之间并对于所述一个或多个负载、优选对于所述一个或多个灯具是安全的。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于额外的保护层的第三电压比较器，所述第三电压比较器与所述交流滤波器和所述继电器连接并被配置为所述交流线电压与预定电压进行比较，所述第三电压比较器在突兀或突然发生高电压的情况下和在所述第一电压比较器未激活或故障的情况下激活。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述交流线电压高于所述预定电压，所述第三电压比较器还被配置为向所述继电器发送信号，从而切断所述交流输入端以使所述交流电停止流至所述一个而多个负载，优选停止流至所述一个或多个灯具。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述继电器被配置为切换至打开(ON)和关闭(OFF)状态中的其中之一。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述阈值检测器检测到所述第二直流电压低于所述参考电压且所述第三直流电压高于所述参考电压时，所述继电器处于所述ON状态，使电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选流至所述一个或多个灯具。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述阈值检测器检测到所述第二直流电压高于所述参考电压时，所述继电器处于所述OFF状态，以切断电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选切断流至所述一个或多个灯具。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述阈值检测器检测到所述第三直流电压低于所述参考电压时，所述继电器处于所述OFF状态，以切断电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选切断流至所述一个或多个灯具。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述交流线电压高于所述预定电压时，所述继电器处于所述OFF状态，以切断电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选切断流至所述一个或多个灯具。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述阈值检测器包括由IC、诸如检测器IC的检测器装置、第一多个电阻器、第一多个电容器、第一多个齐纳二极管以及第一多个参考电压分路调节器组成的第一组件。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个分压器包括第二多个电阻器、第二多个电容器和第二多个齐纳二极管。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个降压转换器包括由IC、多个电感器、多个二极管、第三多个齐纳二极管、低压差稳压器(LDO)、第三多个电容器和第三多个电阻器组成的第二组件。
保护固态电子器件免受过压和/或欠压状况影响的系统
技术领域
[0001] 本发明大体涉及电子系统的保护，更具体来讲，涉及一种用于保护电子器件免受过压和/或欠压状况影响的系统。
背景技术
[0002] 高压输电非常不稳定。在这个阶段电流强度的微小变化可能导致家用的电流变化很大。诸如LED灯具等电气/电子器件具有极小的电子部件，这些部件具有对电流的敏感性。由于电流波动以及最终电子器件工作的电压，敏感的电气/电子器件可能表现不佳或受损。
这种过电压效应是一种慢性失效模式。
[0003] 当电路或其中的一部分中的电压升高到其设计上限以上时，就会发生过压状况。当平均电压下降到低于预期水平时，就会发生欠压状况。过压状况和欠压状况都可能损坏电子器件的电路。
[0004] 有一些解决方案可提供对过压和欠压状况的保护。然而，很少有可用的解决方案对电气波动不太敏感并仅提供防止可能影响重型电气/电子器件的剧烈波动的保护。
[0005] 诸如灯具等小型电子器件对电气波动非常敏感并在稍微不稳定的电压下就会损坏。目前的解决方案并不提供防止单个灯具(电气光源)等较轻/较小电气/电子器件免受过压和欠压状况影响的保护。
[0006] 因此，本领域需要一种用于保护免受过压和/或欠压状况的器件/系统，使其不会遭受上述缺陷或至少提供可行的替代方案以减轻上述缺陷更长的发生时间。
发明内容
[0007] 本发明的一个目的是提供一种用于保护电子器件免受波动电气状况影响的小型自主系统。
[0008] 本发明的另一个目的是保护电子器件免受过压状况的影响。
[0009] 本发明的另一个目的是保护电子器件免受欠压状况的影响。
[0010] 本发明的另一个目的是根据自定义要求提供可配置的欠压和过压限制。
[0011] 本发明的另一个目的是在发生故障的同时提供交换/更换的易行性，同时防止敏感电子器件的灾难性故障。
[0012] 以下通过各种实施例描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。
[0013] 根据本发明的一个方面，提供一种用于保护灯具等固态电子器件免受过压和/或欠压状况影响的系统。所述系统包括供应交流电并与一个或多个熔丝连接的的交流输入端、经由所述一个或多个熔丝与所述交流输入端连接并被配置为对来自所述交流的不一致频率进行滤波从而将交流电压转换为交流线电压的一个或多个交流滤波器、与所述一个或多个交流滤波器连接并被配置为将所述交流线电压转换为直流线电压从而形成直流总线电压的一个或多个整流器、与所述一个或多个整流器连接并被配置为降低所述直流总线电压从而提供第一直流电压的一个或多个降压转换器、与所述一个或多个整流器连接并被配置为将所述直流总线电压分压为多个低于所述直流总线电压的直流电压从而提供第二直流电压和第三直流电压的一个或多个分压器、与所述一个或多个降压转换器和所述一个或多个分压器连接的阈值检测器，所述阈值检测器包括检测器装置、第一电压比较器和第二电压比较器、与所述阈值检测器，所述交流输入端供应所述交流和诸如一个或多个灯具等一个或多个负载连接的继电器。此外，来自所述一个或多个降压转换器的所述第一直流电压向并入所述阈值检测器内的所述检测器装置供电。然后，所述检测器装置被配置为提供参考电压并将所述第二直流电压和所述第三直流电压与所述参考电压进行比较。另外，当所述第二直流电压高于所述参考电压，所述第一电压比较器被配置为向所述继电器发送信号。另外，当所述第三直流电压低于所述参考电压，所述第二电压比较器被配置为向所述继电器发送信号。此外，在接收到来自所述阈值检测器的信号时，所述继电器被配置为切断所述交流输入端，从而使所述交流电停止流至所述一个或多个负载，优选停止流至所述一个或多个灯具。此外，当所述第二直流电压低于所述参考电压且所述第三直流电压高于所述参考电压，所述继电器被配置为使所述交流电恢复流至所述一个或多个负载，优选恢复流至所述一个或多个灯具。此外，所述参考电压是用于指示所述交流输入端的电压的固定电压，所述交流输入端的电压的范围在80V至450V之间并对于所述一个或多个负载、优选对于所述一个或多个灯具是安全的。
[0014] 根据本发明一个实施例，所述系统还包括用于额外的保护层的第三电压比较器，所述第三电压比较器与所述交流滤波器和所述继电器连接并被配置为所述交流线电压与预定电压进行比较，所述第三电压比较器在突兀或突然发生高电压的情况下和在所述第一电压比较器未激活或故障的情况下激活。
[0015] 根据本发明一个实施例，所述交流线电压高于所述预定电压，所述第三电压比较器即额外的层保护电路还被配置为向所述继电器发送信号，从而切断所述交流输入端以使所述交流电停止流至所述一个而多个负载，优选停止流至所述一个或多个灯具。
[0016] 根据本发明一个实施例，所述继电器被配置为切换至打开(ON)和关闭(OFF)状态中的其中之一。
[0017] 根据本发明一个实施例，在所述阈值检测器检测到所述第二直流电压低于所述参考电压且所述第三直流电压高于所述参考电压时，所述继电器处于所述ON状态，使电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选流至所述一个或多个灯具。
[0018] 根据本发明一个实施例，在所述阈值检测器检测到所述第二直流电压高于所述参考电压时，所述继电器处于所述OFF状态，以切断电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选切断流至所述一个或多个灯具。
[0019] 根据本发明一个实施例，在所述阈值检测器检测到所述第三直流电压低于所述参考电压时，所述继电器处于所述OFF状态，以切断电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选切断流至所述一个或多个灯具。
[0020] 根据本发明一个实施例，在所述交流线电压高于所述预定电压时，所述继电器处于所述OFF状态，以切断电流从所述交流输入端流至所述一个或多个负载，优选切断流至所述一个或多个灯具。
[0021] 根据本发明一个实施例，所述阈值检测器包括由IC、诸如检测器IC的检测器装置、第一多个电阻器、第一多个电容器、第一多个齐纳二极管以及第一多个参考电压分路调节器组成的第一组件。
[0022] 根据本发明一个实施例，所述一个或多个分压器包括第二多个电阻器、第二多个电容器和第二多个齐纳二极管。
[0023] 根据本发明一个实施例，所述一个或多个降压转换器包括由IC、多个电感器、多个二极管、第三多个齐纳二极管、低压差稳压器(LDO)、第三多个电容器和第三多个电阻器组成的第二组件。
附图说明
[0024] 为了能够详细理解本发明公开的上述特征的方式，可通过参考示例来对上面简要概述的本发明公开的更具体描述进行描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，要注意的是，附图仅示出了发明本公开的典型实施例，因此不应被视为限制其范围，因为本发明公开可允许其他等效的实施例。
[0025] 通过参考以下文字图，本发明的这些和其它特征、益处和优点将变得显而易见，相同的附图标记指代视图中的相同结构，其中：
[0026] 图1示出了根据本发明一个实施例的用于保护电子器件的系统。
具体实施方式
[0027] 尽管这里使用实施例和说明性附图通过示例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明不限于所描述的附图或附图的实施例，并且不旨在表示各种部件的规模。此外，为了便于说明，在某些附图中可能未示出可能形成本发明的一部分的一些组件，并且这些省略不以任何方式限制所概述的实施例。应了解，附图和对其的详细描述并非旨在将本发明限制于所公开的特定形式，但是相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明范围内的所有修改、等同物和替代物。如在整个说明书中所使用的单词“可以”以允许的意义使用(即意味着具有潜在意义)，而不是强制意义(即意义必须)。此外，除非另有说明，否则词语“一”或“一个”表示“至少一个”而词语“多个”表示“一个或多个”。此外，这里使用的术语和措辞仅用于描述目的，不应被解释为限制范围。诸如“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”等语言及其变体旨在广泛并且包括其后列出的主题、等同物和未列举的其他主题，且不打算排除其他添加成分、组分、整数或步骤。同样，对于适用的法律目的，术语“包含”被认为与术语“包括”或“含有”同义。文献、法案、材料、装置、物品等的任何讨论都包括在说明书中，仅用于提供本发明的背景。没有暗示或表示任何或所有这些事项构成现有技术基础的一部分或是与本发明相关的领域中的公知常识。
[0028] 在本发明公开中，每当组合物或元素或一组元素之前具有过渡短语“包含”时，应了解，此相同的组合物或元素或一组元素之前也可考虑过渡短语“由......组成”、“......组成”、“选自由......组成”、“包括”或“是”，反之亦然。
[0029] 下面参考附图通过各种实施例描述本发明，其中附图中使用的附图标记在整个说明书中对应于相同的元件。然而，本发明可以许多不同的形式实施，并不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供实施例是为了使本发明公开彻底和完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在以下详细描述中，为所描述的实施方式的各个方面提供数值和范围。这些值和范围仅被视为示例，并不旨在限制权利要求的范围。另外，许多材料被识别为适于实施方式的各个方面。这些材料将被视为示例性的，并不意图限制本发明的范围。
[0030] 图1示出了根据本发明一个实施例的用于保护电子器件的系统(100)。电子器件(未示出)可以是但不限于灯具。通常，灯具等电子器件可能在电压波动期间受到损坏，因此在过压和欠压状况期间都需要保护。如图1所示，系统(100)包括交流输入端(110)，交流输入端(110)与一个或多个交流输入滤波器(112)连接。此外，交流输入端(110)可与一个或多个熔丝连接。交流输入端(110)可以是但不限于单相、相间(phase to phase)。一个或多个交流输入滤波器(112)包括但不限于电容器和电感器。一个或多个交流输入滤波器(112)可与一个或多个并联和/或串联的整流器(114)连接。一个或多个整流器(114)可与一个或多个降压转换器(118)连接。一个或多个降压转换器(118)包括但不限于由集成电路(IC)、齐纳二极管、LDO、电容器、电阻器以并联和/或串联连接组成的组件。一个或多个整流器(114)还分别与一个或多个分压器(116)连接。另外，一个或多个分压器(116)包括相应的电阻器、相应的电容器和相应的齐纳二极管。
[0031] 一个或多个降压转换器(118)和一个或多个分压器(116)可与但不限于与一个或多个整流器(114)并联或串联连接。此外，一个或多个降压转换器(118)和/或一个或多个分压器(116)可与一个或多个阈值检测器(120)连接。一个或多个阈值检测器(120)可具有但不限于相应的检测器装置，例如检测器IC(集成电路)、第一电压比较器和第二电压比较器。一个或多个阈值检测器(120)可与一个或多个继电器(122)连接。一个或多个继电器(122)中的每个可以是但不限于固态继电器(SSR)、单极单掷(SPST)继电器。一个或多个继电器(122)可具有但不限于一个或多个输出端，并可与负载(124)连接。另外，交流输入端(110)与一个或多个继电器(122)连接。此外，系统(100)可包括第三电压比较器，即附加层保护电路，此第三电压比较器与交流滤波器(112)和继电器(122)连接。
[0032] 本发明按以下方式来运作。
[0033] 为了更好地说明，此处假设系统(100)的示例性实施例包括交流输入端(110)、一个熔丝、一个交流输入滤波器(112)、一个整流器(114)、一个降压转换器(118)、两个分压器(116)、一个阈值检测器(120)、一个继电器(122)和负载(124)。首先在交流输入滤波器(112)中对来自交流输入端(110)的电流进行滤波。连接至交流输入端(110)的熔丝可被配置为提供针对过电流状况的保护，在过电流状况中，交流输入端(110)电流可大于系统(100)的承载容量。优选地，系统(100)包括交流输入滤波器(112)、整流器(114)、降压转换器(118)、两个分压器(116)、阈值检测器(120)和继电器(122)，而保护此系统(100)的电路免受过电流(输入电流)状况可以是例如大于但不限于交流输入端的3.15A的电流和500V的电压。交流输入滤波器(112)被配置为将交流电压转换为滤波后的交流线电压(AC line voltage)。可使用整流器(114)将滤波后的交流线电压进一步转换为直流总线电压(DC Bus voltage)。然后，降压转换器(118)被配置为降低直流总线电压并减少电流和电压中的任何剩余的不一致性，从而产生第一直流电压。另外，分压器(116)被配置为将直流总线电压分压成多个低于直流总线电压的直流电压，从而提供第二直流电压和第三直流电压。
[0034] 从降压转换器(118)输出的第一直流电压被配置为对包含在阈值检测器(120)内的检测器IC进行加电。检测器IC被配置为提供参考电压并将第二直流电压和第三直流电压与参考电压进行比较。参考电压是用于指示交流输入端(110)的电压的固定电压，交流输入端(110)的电压的范围在80V至450V之间并对于一个或多个负载(124)、优选对于一个或多个灯具是安全的。
[0035] 在第二直流电压高于参考电压的情况下，第一电压比较器被配置为向继电器(122)发送信号。而在检测到第三直流电压低于参考电压时，第二电压比较器被配置为向继电器(122)发送信号。在接收到来自阈值检测器(120)的信号时，继电器(122)被配置为切断交流输入端(110)从而使交流电停止流至一个或多个负载(124)，优选停止流至一个或多个灯具。此外，当第二直流电压低于参考电压而第三直流电压高于参考电压时，继电器(122)被配置为使交流电恢复流至一个或多个负载(124)，优选恢复流至一个或多个灯具。
[0036] 在继电器(122)被致动而接收到来自阈值检测器(120)的一个或多个信号时，继电器(122)被配置为切换到打开(ON)和关闭(OFF)状态中的其中一种。在阈值检测器(120)检测到第二直流电压低于参考电压而第三直流电压高于参考电压时，继电器(122)切换为ON状态，使电流从交流输入端(110)流至一个或多个负载(124)，优选流至一个或多个灯具。
[0037] 在阈值检测器(120)检测到第二直流电压高于参考电压时，继电器(122)切换为OFF状态，以切断电流从交流输入端(110)流至一个或多个负载(124)，优选切断流至一个或多个灯具。在阈值检测器(120)检测到第三直流电压低于参考电压时，继电器(122)处于OFF状态，以切断电流从交流输入端(110)流至一个或多个负载(124)，优选切断流至一个或多个灯具。
[0038] 继电器(122)被配置为控制从交流输入端(110)到负载(124)的电流与负载(124)的连接和断开之间的切换。系统(100)设计用于快速响应时间。时间延迟为≤10ms，以及时地保护连接的负载(124)，优选保护灯具。系统(100)是无变压器设计并可具有用于交流-直流转换的离线降压转换器(offline buck converter)。系统(100)可在共模和差模两种模式下具有内置的自激电保护(self-surge protection)。
[0039] 此外，第三电压比较器(即附加层保护电路)可与交流滤波器(112)和继电器(122)连接。第三电压比较器被配置为将交流线电压与预定电压进行比较，该预定电压可以是例如突然发生的突然过电压(超过320伏)的指示，以指示出当负载(124)与交流输入端(110)连接时，电压突然升高。在交流线电压高于预定电压的情况下，第三电压比较器可向继电器(122)发信号。继电器(122)可切換至OFF状态，从而切断AC输入端(110)并停止交流电流至一个或多个负载(124)，优选停止流至一个或多个灯具。在交流线电压高于预定电压的情况下，继电器(122)处于OFF状态，从而切断电流从交流输入端(110)流至一个或多个负载(124)，优选切断流至一个或多个灯具。
[0040] 本发明具有各类优势。该系统为现有技术的问题提供了成本效益且易于实施的解决方案。本发明为灯具等小型电子器件提供了防止电压波动的保护。本发明不仅提供过压保护，还提供欠压保护。在过压和/或欠压的情况下，系统切断电子器件的电源。这可增加这种电子器件的寿命周期。系统设计用于快速响应时间。时间延迟为≤10ms，以及时地保护连接的负载，优选保护灯具。系统是无变压器设计并具有用于交流-直流转换的离线降压转换器。受调节的电源使其更加准确和可靠。
[0041] 根据说明书和附图，对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。与本文描述的各种实施例相关联的原理可应用于其他实施例。因此，本说明书并不旨在限于与附图一起示出的实施例，而是提供与本文公开或建议的原理和新颖和创造性特征一致的最广泛的范围。因此，预期本发明将保持落入本发明范围内的所有其他此类替代、修改和变化。
