[发明专利]过电压保护电路

说明书

本发明大体上涉及电气装置的功率控制，特别是一种适用于诸如架空式投影仪灯泡之类过激励光源的过电压保护电路。

架空式投影仪(OHP’S)是众所周知的技术，一般包括带光源的底座、位于光源上方并放置图像透明软片的透明平台和将通过透明软片的光线聚集起来并投射到墙壁或屏幕上去的投影头。为了保证投影图像清晰和色彩艳丽，最好配备一种高亮度光源；这也使得听众能够在光线更明亮的房间里阅读其它材料。在OHP’S同液晶显示面板(LCD)一起使用时，光强甚至变得更加重要，因为这些面板都采用在光通过时极大地削弱其光强的偏振器。

对于一个给定的OHP系统，基本上有两种提高投影图像整体亮度的方法，即，增加光源的光通量，或者更有效地把光线向平台聚集。就前者而言，有好几种增加光源光通量的技术。这些技术包括：(i)提供多个光源，把各个光源的输出相加，(ii)使用不同类型的光源，诸如卤素灯或弧光灯，以及(iii)过激励灯(即超出制造厂家制定的额定电压)。当然，这些办法可以一起使用。但是，如果采用后一种技术，由于电源的微小起伏(交流电压的瞬时升高)可能导致灯被过度地过激励，因而灯失效的危险会更大。

例如，普通的EVD白炽卤素灯，厂商标定的最大电压额定值为36伏，而“熄灭”电压约为40伏(即40伏的上冲将烧断灯丝)。对于典型的外部交流电源(平均值为120伏)，振幅可在承受极限内偏离±10％，所以OHP中普通的电源/调压器可能产生最高为39.6伏的灯电压，处于其极限，但仍处于熄灭电压之下。但是如果灯已经过激励，臂如说是38伏，那么这样一种上冲将把灯电压推高到熄灭电压之上，十之八九会烧断灯丝。虽然过激励灯会缩短其寿命，但是只要灯能经受住这种瞬时上冲，那么这不失为一种提高发光度的权宜之计。

虽然有多种常规的过电压保护方法，但已有技术的投影系统并没有任何用于过激励光源的过电压保护措施。实际上，现在还没有这类商用过激励OHP’S，部分原因在于很难提供适当的过电压保护。缺乏这种保护的原因是在交流电压被调节的系统中，无法以电压过激励的方式(或在商业上不可行)利用已有的电路。例如，许多先前技术的保护电路局限于调节直流输出电压。美国专利No.4,815,052描述了一种用在由变速三相交流发电机产生直流电的系统中的自动过电压保护电路。该系统采用三套可控硅整流器(SCR’S)来调节选通型三相整流器桥路的触发信号。美国专利No.4,916,085描述了一种金属一氧化物半导体(MOS)功率管结构中的集成过电压保护方法。普通的双极型晶体管的发射极、集电极和基极分别与MOS管的栅极、漏极和源极相连；另外可以采用齐纳二极管作过电压阻塞二极管；美国专利No.4,914,540讨论了用于开关元件的过电压保护装置，其中MOSFET管具有一个能使开关高频短路的寄生电容。在美国专利No.5,122,726中，通过去除任何一个失效的电源，包括其输出线(直流)被驱动到过电压状态的故障，对一排冗余的并联电源实行保护。美国专利No.5,130,883揭示了另一种涉及用于类似场效应晶体管(FET’S)的半导体器件的过电压保护装置的发明。在那种构造中，电路将输入线转接到一个使FET栅极保持偏压状态、不受上冲影响的电容器。美国专利No.5,225,958中的装置将继电器和二极管组合使用以减少CCD元件上的过电压。美国专利No.5,233,497阐述一种使用齐纳二极管和SCR(或晶闸管)来截断低能量过电压脉冲和短路高能量脉冲从而实现过电压保护的电路；这些情况也可见之于美国专利Nos.5,243,488、5,245,499和5,243,205。一种等同的寄生SCR示于美国专利No.5,235,489中，它为电源线电压在半导体衬底上提供了一个可控的击穿电压。前述设计中没有一个能够容易地为交流灯供电所接受。因此，有必要也值得去设计一种用于OHP灯的电源，使它既允许过激励灯，又能防止可能出现超过其熄灭电压的过电压。