[发明专利]用于在照明系统中检测短路的装置及方法

说明书

本发明总体上是关于一个检测连接于变压器副边绕组的负载短路的装置。

谐振变压器典型地应用于照明系统中。谐振变压器通常具有相对较高的匝数比。由于较高的匝数比，原边绕组和副边绕组之间的漏电感应器的阻抗就相对较高。当用于变压器的转换频率高于谐振频率时(感应模式)，漏电感应器的阻抗基本上与变压器的输出负载阻抗相等。由于漏电感应器的高阻抗，即使输出负载短路，变压器的原边电流也不会增加很多。检测变压器原边电流的振幅的传统技术已不能够确定输出负载是否短路。

因此，本发明的一个目的在于提供一种独特的装置和方法来检测与变压器副边绕组相连接的负载的短路。

根据下面的描述，对于本领域的一个普通技术人员来说，本发明的其它目的以及优点将是很明显的。

一方面，本发明提供的是一种检测由变压器供电的负载短路的装置，其中变压器有原边绕组和副边绕组，并且负载连接于副边绕组上。装置包括一个波形转换电路，它将分别代表着变压器原边电压和电流的电压和电流信号分别转变为方波电压和电流信号。装置还包括一个相位检测电路，当方波电压和电流信号的相位基本同相时它将输出第一种状态控制信号，当方波电压和电流信号的相位差大于一个预定的相位差时，它将输出第二种状态。装置还包括一个滤波器用以过滤相位检测电路输出的信号。在一个实施例中，该装置还包括了一个当控制信号处于第二种状态时断开负载的电路。在一个实施例中，装置包括了当控制信号处于第一种状态时预示负载存在短路的方法。

相关的另一方面，本发明提供的是一种检测变压器供电的照明系统短路的装置，其中变压器有原边绕组和副边绕组，并且照明系统连接于副边绕组上。装置包括一个将分别代表着变压器原边电压和电流的电压和电流信号转变为方波电压和电流信号的方法。装置还包括一种当方波电压和电流信号的相位基本同相时将产生第一种状态控制信号，当方波电压和电流信号的相位差距超过一个预定的相位差时将产生第二种状态控制信号的方法。还有用以过滤相位检测电路输出的信号的方法。

再一方面，本发明提供的是一种检测由变压器供电负载短路的方法，变压器有原边绕组和副边绕组，其中负载连接于副边绕组上。该方法包括了一些步骤，这些步骤包括提供分别代表着变压器原边电压和电流信号，分别转换代表着变压器原边电压和电流信号为方波电压和电流信号，当方波电压和电流信号的相位基本同相时产生第一种状态的控制信号，当方波电压和电流信号的相位差距超过一个预定的相位差时将产生第二种状态控制信号，过滤相位检测电路输出的信号。

据信本发明的技术特征具有新颖性，并且本发明的原理特性在所附的权利要求书中进行了详尽阐述。本发明的结构和工作方法都可以通过参考详细的描述深入理解，描述参考下列附图，其中：

图1为变压器的示意图。

图2为变压器正常工作时的电压和电流的相位图。

图3为发生短路时变压器电压和电流的相位图。

图4为本发明装置的方框图。

图5为图4所示装置的一个实施例的电路图。

图6为图4所示波形转换电路和相位检测电路正常工作条件下输出的信号波形。

图7为图4所示波形转换电路和滤波电路正常工作条件下输出的信号波形。

图8为图4所示波形转换电路和相位检测电路短路条件下输出的信号波形。

图9为图4所示波形转换电路和滤波电路短路条件下输出的信号波形。

为了便于理解本发明，接下来说明谐振变压器的基本工作原理。参见图1，图示为谐振变压器的等效电路。当一个相对较高的频率作用于谐振电路时，变压器的原边绕组电流I_P和原边绕组电压V_P很容易测到。变压器的原边绕组电压V_P的上升引起了副边绕组电压Vs的增加，变压器原边电流I_P的增加引起了副边电流Is的增加。变压器的原边电压V_P和电流I_P包含了振幅和相位信息。电压V_P的相位与电压Vs的相位大体相同。同样，电流Ip的相位与电流Is的相位大体相同。负载的电压、电流和电阻分别用Vo、Io和Ro代表。变压器的励磁电流用I_M代表，它通常较小。