CN101067912A - 高效等离子逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高效等离子逆变器，针对利用一个逆变器点亮多个面板的逆变器，其特征是由如下几部分构成：电涌保护电路部；输入滤波器部；整流电路部；反应器部；PWM(脉宽调制)方式的PFC(功率因数校正)切换部；PFC控制部；辅助电源部；MCU(微控制器)部；面板状态感应电路部；面板控制部；面板切换部；变压器部。

Description

高效等离子逆变器
技术领域
本发明涉及利用一个逆变器点亮多个面板，并可按区划分一个面板并点亮的逆变器，特别是涉及一种输入常用电源后，发生等离子广告用面板所需的高频正弦波，可感应与上述逆变器连接的面板的各种状态，保护上述面板，控制各面板的点亮形态的大容量、高电压及使耗电极大化的高效等离子逆变器。
背景技术
一般来说，逆变器(Inverter)是指把直流电轮换为交流电的装置，与把交流电转换为直流电的变换器(Converter)区分开来。但近来，随着电力电子领域的发展，可廉价供应把直流转换为交流的装置，称之为逆变器，也指同时具有变换器功能和逆变器功能。根据其使用目的，还具有可使频率保持一定或进行转换的功能。
逆变器的原理是把常用交流电源转换为直流电源后，再次转换为任意频率和电压的交流，控制感应电动机的旋转速度。词典上的意义是指把DC电源转换为AC电源的电源转换装置，但一般统称用于控制AC电源的电压及频率的电力转换装置。
如上所述的逆变器的实际构成十分复杂，包括把常用AC电源转换为DC电源的变换器(Converter)部分、切断DC电源并转换为电压及频率变化的AC电源的逆变器(Inverter)部分，但一般统称为逆变器(Inverter)。
图1是显示以往的基本逆变器的电路图。如上述图1所示，输入的电源为AC电源，把AC电源整流为DC电源，利用电容器加以平滑，形成DC电源。利用切换元件(主要是IGBT)对这样形成的DC电源进行+、-切换，变换极性，输入变压器。变压器2次是AC电源，另行带有向切换元件提供信号的驱动板和控制板，可以利用需要的方式形成AC电源特性。
上述的逆变器适合输出电压低、低容量的装置，照度低，与大小相比，耗电较大，因此，存在无法在大容量设备中使用的问题。
另外，因与上述逆变器连接的设备的破损及未连结导致的断线，可能引起包括上述逆变器的电路板的损伤，存在可能发生漏电或人体触电事故的问题。
而且，原有的点亮显示面板的逆变器的问题是无法利用一个逆变器点亮多个面板，或按区划分上述面板并点亮，且无点亮变化，无法满足用户细微的满意度要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输入常用电源后，发生等离子广告用面板所需的高频正弦波的逆变器。
本发明的另一目的在于提供一种在逆变器内部内置感应面板的各种状态的保护电路，感应因面板的破损、面板的未连结、面板不良引起的超负荷状态，预防因雨天漏电导致的人体触电事故的功能。
另外，本发明的另一目的在于提供一种启动/关闭面板时，面板的背光灯亮度从黑变亮，分步变化的功能，及可同时或依次点亮一个面板或多个面板的功能。
附图说明
图1是显示以往的基本逆变器的电路图。
图2是显示本发明的高效等离子逆变器的整体构成的框图。
图3是显示本发明的高效等离子逆变器的面板状态感应电路部感应的面板的状态信号的曲线图。
图4是显示本发明的高效等离子逆变器与面板连接的另一实施例的框图。
附图主要部分的符号说明
100：电涌保护电路部      110：输入滤波器部
120：整流电路部          130：反应器部
140：平滑电路部          150：PFC切换部
160：PFC控制部           170：辅助电源部
180：MCU部               190：面板状态感应电路部
200：面板控制部          210：面板切换部
220：变压器部
具体实施方式
为实现上述目的，本发明涉及利用一个逆变器点亮多个面板，并可按区划分一个面板并点亮的逆变器。上述逆变器在输入常用电源后，发生等离子广告用面板所需的高频正弦波，内置有可感应面板的各种状态的保护电路，保护上述面板，可同时或依次控制各面板的点亮形态，应用功率因数补偿电路，是一种大容量、高电压及实现耗电极大化的高效等离子逆变器。
为具体说明本发明，下面参照附图进行详细说明。
图2是显示本发明的高效等离子逆变器的整体构成的框图。
如上述图2所示，针对利用一个逆变器点亮多个面板的逆变器，上述逆变器是由如下部分构成的高效等离子逆变器：电涌(Surge)保护电路部(100)，常用电源-AC电源输入后，当因雷击或感应电动设备的反电动势而流入过度的输入电压时，保护面板及逆变器；输入滤波器部(110)，针对通过上述电涌(Surge)保护电路部(100)输入的常用电源的噪声成分或逆变器内部发生的高频噪声，使用噪声滤波器(Noise Filter)防止其流向上述常用电源侧；整流电路部(120)，它把在上述输入滤波器部(110)对噪声进行滤波的常用电源转换为逆变器所需的DC成分；反应器部(130)，它保存通过上述整流电路部(120)流入的脉动；平滑电路部(140)，它在上述反应器部(130)中生成稳定的电压；PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)方式的PFC(Power Factor Collection)切换部(150)，它控制脉冲宽度，使上述反应器部(140)充电或放电，使PFC(Power Factor Collection)输出电压保持一定；PFC(Power Factor Collection)控制部(160)，它使因上述输入滤波器部(110)、整流电路部(120)和平滑电路部(140)而变形的常用电源的电流相位与电压相位一致，补偿功率因数；辅助电源部(170)，它从上述整流电路部(120)输入整流的电压，供应上述逆变器内部的各种元件的直流电压电源；MCU(Micro Controller Unit，微控制器)部(180)，它通过上述辅助电源部(170)产生的电压，控制面板的点亮形态；面板状态感应电路部(190)，它通过上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)的控制，自动感应面板的未连结、面板的破损、与面板连接的电线(Line)断线及面板的短路状态；面板控制部(200)，它根据上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)中的ON/OFF信号，进行是否发生频率的动作，决定各面板相应频率，按各面板设置共振点；面板切换部(210)，它从上述面板控制部(200)输入脉冲输出信号，切换PFC(Power Factor Collection)电源；变压器部(220)，它使从上述面板切换部(210)传递的电量符合在相应面板中生成的电容成分和接入的频率值，执行共振动作及变压动作，点亮面板。
下面针对如上构成的本发明的高效等离子逆变器，按各构成元件进行进一步详细说明。
从外部向上述逆变器输入AC 90V～264V/47HZ～63HZ的常用电源后，针对上述输入的常用电源，电涌(Surge)保护电路部(100)在因雷击或感应电动设备的反电动势而流入过度的输入电压时，保护面板及逆变器。上述电涌(Surge)保护电路部(100)使用变阻器(Varistor)构成保护电路。
对于通过上述电涌(Surge)保护电路部(100)流入的常用电源，输入滤波器部(110)使用噪声滤波器(Noise Filter)把常模噪声(Normal Mode Noise)和共模噪声(Common Mode Noise)等通过常用电源流入的噪声成分或逆变器切换时发生的高频噪声引向地面，使其不流向常用电源侧，或通过发热进行消除，对共同使用常用电源的其它设备不产生影响。
通过上述输入滤波器部(110)传递的常用电源在整流电路部(120)进行电波整流，转换为逆变器输入所需的脉动电压。利用功率热敏电阻(Power Thermister)向上述逆变器输入常用电源后，为了向电容器充电，瞬间产生大量电流的流动，上述电涌(Surge)保护电路部具有遏制这时发生的过度的瞬间涌入电流(Inrush Current)的功能。
通过上述整流电路部(120)流入的120HZ的脉动保存于反应器部(130)。另外，作为积蓄整流电压的能量的能量箱，上述反应器部(130)在使之充电或放电的切换部-PFC(Power Factor Collection)切换部(150)转换通过PFC(Power Factor Collection)切换动作生成的PWM(Pulse WidthModulation)脉冲。
另外，上述反应器部(130)的PWM(Pulse Width Modulation)脉冲流入上述平滑电路部(140)，按上述逆变器所需的DC380V～400V加以平滑。
其中，上述PFC(Power Factor Collection)切换部(150)是为了使PFC(Power Factor Collection)输出电压保持为DC380V～400V，而对脉冲宽度进行控制的PWM(Pulse Width Modulation)方式的切换部，即使输入电压发生变动，也始终保持一定电压。
对于一般的逆变器或电源供应装置，通过电源接入的常用电源的电压及电流相位根据线圈成分及电容器成分而发生相位偏差，所以上述逆变器也经上述输入滤波器部(110)、整流电路部(120)和平滑电路部(140)发生相位偏差，导致常用电源的耗电增加。因此，PFC(Power FactorCollection)控制部(160)和为功率因数修正部，使上述常用电源的电流相位与电压相位保持一致，补偿功率因数，其作用是减小两相位的偏差，极大地减少常用电源的耗电。
因此，一般的开关型电源(SMPS，Switching Mode Power Supply)或逆变器作为对从外部供应的电气进行转换，使之符合各种电气设备的模块型电源供应装置，其能量效率很低，只有50％～60％左右，相反，通过PFC(Power Factor Collection)电路，即功率因数修正电路，具有90％以上的能效。
另外，上述PFC(Power Factor Collection)控制部(160)为了使PFC(Power Factor Collection)输出电压变为DC380V～400V的一定电压，检测输出电压，与PFC(Power Factor Collection)专用IC(Integrated Circuit)内部的基准电压进行比较放大，如果电压减小，则增大PWM(Pulse WidthModulation)波形的脉冲宽度，相反如果电压上升，则减小脉冲宽度，始终保持一定的DC电压。
而且，上述PFC(Power Factor Collection)控制部(160)具有如下功能，即，如果PFC(Power Factor Collection)输出电压上升至所需电压以上，则为了保护面板，利用内部过电压的形式，具有保护功能，保护上述面板免受过电压危害。
辅助电源部(170)从上述整流电路部(120)输入整流的电压，供应上述逆变器内部使用的各种IC(Integrated Circuit)的电源。按DC10V～15V左右的电压供应从上述整流电路部(120)输入的电压。
MCU(Micro Controller Unit)部(180)输入上述辅助电源部(170)发生的电压，作为逆变器内部的核心元件，控制面板的点亮形态。
上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)除了启动/关闭面板的的基本功能外，还在上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)内置了在板点亮时分步变化亮度的分步(Gradation)功能的程序，可在使上述面板具有光泽感的同时，赋予其隐约的变化感等，具有多种变化。还内置有驱动电路，它用于决定在一个面板内按各区进行划分并依次点亮，或同时或依次点亮面板#1～面板#N等多个面板。
如同收音机的音量一样，通过旋转调节光亮，使各个面板精确显示为用户希望的亮度，可进行细微的调节，因此可根据
Figure A20061008641000101
的调节状态进行多种点亮程序变更。
而且，上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)包括感应逆变器的内部温度的温度传感器，如果上述温度传感器测定的温度超过了事先设置的范围，则执行保护上述逆变器的保护动作。
另外，上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)与面板状态感应电路部(190)连接，根据上述面板状态感应电路部(190)感应的状态信号，执行保护面板所需的各种保护动作。
图3是显示本发明的高效等离子逆变器的面板状态感应电路部感应的面板的状态信号的曲线图。
如上述图3所示，利用逆变器的输出感应供应的电流，如果感应到上述电流在OI1区间，则上述面板状态感应电路部(190)识别为面板未连结状态，切断向上述面板供应的电力。而且，每秒重新送出上述逆变器输出，感应关于供应的输出的电流，如果是相同区间的电流，则反复监视每秒上述逆变器的输出的HICCP动作。
反复上述的HICCP动作，如果感应到I1I2区间的电流，则识别为面板的正常连结，显示为正常的输出状态，向上述MCU(MicroController Unit)部传输，使面板点亮正常化。
另外，如果上述面板状态感应电路部(190)的感应信号显示为I2I3区间，则识别为面板的破损及短路等异常状态，判断为输出过电流，于是切断上述逆变器的输出，反复上述OI1区间的HICCUP动作，判别面板是否正常。
因此，上述面板状态感应电路部(190)通过上述动作，自动感应面板的未连结(无负荷)、面板的破损(无负荷或超负荷)、与面板连接的电线(Line)断线及面板的短路状态。感应上述状态，切断供电，遏制雨天漏电及人体触电事故或源自其它设备的漏电现象。
面板控制部(200)根据上述MCU(Micro Controller Unit)部(180)中的ON/OFF信号，进行是否发生频率的动作，决定各面板相应频率，按各面板设置共振点。
面板切换部(210)从上述面板控制部(200)输入脉冲输出信号，切换PFC(Power Factor Collection)电源，其电路构成采用箝位模式(ClampMode)的切换结构，把上述切换的PFC(Power Factor Collection)电源传递到变压器部(220)。
上述变压器部(220)使从上述面板切换部(210)传递的
Figure A20061008641000111
符合在相应面板中生成的电容成分和接入的频率值，执行共振动作及变压动作，实际点亮上述面板。
另外，上述面板控制部(200)、面板切换部(210)和变压器部(220)由与上述逆变器连接的多个面板数相同的个数构成。
图4是显示本发明的高效等离子逆变器与面板连接的另一实施例的框图。
如上述图4所示，显示的是只具有面板控制部(200)、面板切换部(210)和变压器部(220)中的一个，控制与逆变器连接的各面板的点亮的另一实施例。
如上对本发明的有益实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施例，在不脱离如下权利要求书要求的本发明要旨的范围内，可由在本发明所属领域中具有常识者进行多种变更，本发明的技术精神正在于此。
如上述所作的详细说明，本发明的高效等离子逆变器使用PFC(Power Factor Collection)电路向各配件供应更稳定的电流，具有可减少无谓浪费的耗电量，防止无谓浪费的电流转换为热，导致温度上升的效果。
另外，本发明的高效等离子逆变器在上述逆变器内部内置感应面板的各种状态的保护电路，感应因面板的破损、面板的未连结、面板不良导致的超负荷状态，具有可执行预防因雨天漏电导致的人体触电事故的保护功能的效果。
另外，本发明的高效等离子逆变器内置分步(Gradation)功能及可在一个面板内按各区依次点亮，或者可同时或依次点亮多个面板的驱动电路，具有可在上述面板的显示方法方面细微地赋予多种变化的卓越效果。

Claims (9)

1.一种高效等离子逆变器，针对利用一个逆变器点亮多个面板，并可按区划分一个面板并点亮的逆变器，其特征是由如下几部分构成：电涌(Surge)保护电路部，常用电源-AC电源输入后，当因雷击或感应电动机的反电动势而流入过度的输入电压时，保护面板及逆变器；输入滤波器部，针对通过上述电涌(Surge)保护电路部输入的常用电源的噪声成分或逆变器内部发生的高频噪声，使用噪声滤波器(Noise Filter)防止其流向上述常用电源侧；整流电路部，它把在上述输入滤波器部对噪声进行滤波的常用电源转换为逆变器所需的DC成分；反应器部，它保存通过上述整流电路部流入的脉动；平滑电路部，它在上述反应器部中生成稳定的电压；PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)方式的PFC(Power Factor Collection)切换部，它控制脉冲宽度，使上述反应器部充电或放电，使PFC(Power Factor Collection)输出电压保持一定；PFC(Power Factor Collection)控制部，它使因上述输入滤波器部、整流电路部和平滑电路部而变形的常用电源的电流相位与电压相位一致，补偿功率因数；辅助电源部，它从上述整流电路部输入整流的电压，供应上述逆变器内部的各种元件的直流电压电源；MCU(Micro ControllerUnit，微控制器)部，它通过上述辅助电源部产生的电压，控制面板的点亮形态；面板状态感应电路部，它通过上述MCU(Micro Controller Unit)部的控制，自动感应面板的未连结、面板的破损、与面板连接的电线(Line)断线及面板的短路状态；面板控制部，它根据上述MCU(Micro Controller Unit)部中的ON/OFF信号，进行是否发生频率的动作，决定各面板相应频率，按各面板设置共振点；面板切换部，它从上述面板控制部输入脉冲输出信号，切换PFC(Power Factor Collection)电源；变压器部，它使从上述面板切换部传递的电量符合在相应面板中生成的电容成分和接入的频率值，执行共振动作及变压动作，点亮面板。
2.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述电涌(Surge)保护电路部使用变阻器(Varistor)构成保护电路。
3.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述整流电路部遏制在常用电源最初投入时产生的过度的瞬间涌入电流。
4.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述PFC(PowerFactor Collection)切换部在输入电压发生变动时依然保持一定的电压。
5.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述PFC(PowerFactor Collection)控制部调整PWM(Pulse Width Modulation)波形的脉冲宽度，保持一定的DC电压。
6.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述PFC(PowerFactor Collection)控制部在PFC(Power Factor Collection)输出电压发生过电压时保护面板。
7.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述MCU(MicroController Unit)部在面板点亮时执行分步(Gradation)功能。
8.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述MCU(MicroController Unit)部同时或依次点亮多个面板，针对各面板调节用户希望的亮度，实现多种点亮变更。
9.根据权利要求1所述的高效等离子逆变器，其特征是：上述MCU(MicroController Unit)部感应逆变器的内部温度，防止上述逆变器过热。
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