涌入電流限制器的制造方法
【專利摘要】一種用于限制由電源(2)向負(fù)載(3)提供的電流的涌入電流分量的裝置，該裝置包括：阻抗(5)，該阻抗被布置在電源與負(fù)載之間；開關(guān)(7)，該開關(guān)被布置成將電流從阻抗轉(zhuǎn)移開；涌入時段定時器(23)，該涌入時段定時器連接至電源并且被布置成在涌入時間段終止之后激活開關(guān)，該涌入時間段是在電源變得激活使得電源能夠向負(fù)載提供電流時開始的時間段；以及重置電路(51)，該重置電路連接至電源和涌入時段定時器，該重置電路被布置成響應(yīng)于電源變得非激活使得電源不能向負(fù)載提供電流而去激活開關(guān)并且重置涌入時段定時器。
【專利說明】涌入電流限制器
[0001]本發(fā)明涉及用于保護免于電源的瞬間掉電之后的涌入電流(inrush current)的裝置。這樣的裝置可以用于電子醫(yī)療設(shè)備，其中由涌入電流造成的市電電源的自發(fā)跳閘是特別不期望的。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)連接至電子裝置的電源接通時，電源向電子裝置提供初始電流。該初始電流可以產(chǎn)生比所述裝置的穩(wěn)定狀態(tài)操作時流入的電流大得多的浪涌。這樣的電流的浪涌被稱為涌入電流，并且可以引起支撐電子裝置的保護裝置的跳閘或電子裝置的電子部件的永久損壞。
[0003]可以通過在電源與電子裝置之間提供電阻部件來對電子裝置的涌入電流進行限制。這樣的部件的示例是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。NTC熱敏電阻器的電阻隨著NTC熱敏電阻器的溫度的提高而減小。通過在電流源與電子裝置之間提供一個或更多個串聯(lián)NTC熱敏電阻器，提供電阻以減小流入電子裝置的電流。當(dāng)裝置首次接通時，NTC熱敏電阻器是“7令的”并且因此防止涌入電流以及限制所述涌入電流對電子裝置的影響。該電阻隨著NTC熱敏電阻器被流經(jīng)他們的電流加熱而將顯著減少，因此向流向裝置的最終的穩(wěn)定狀態(tài)電流提供有限的阻力。
[0004]將NTC熱敏電阻器用作用于涌入電流保護的裝置的優(yōu)點在于，在將流經(jīng)NTC熱敏電阻器的電流去除之后，NTC熱敏電阻器保持“溫暖”具有低阻值。因此，如果在NTC熱敏電阻已能夠冷卻至高電阻狀態(tài)之前將電流斷開并且然后再次將電流接通，則將存在有限的保護或不存在保護，該保護被提供以免受與該接通有關(guān)的任何涌入電流的破壞。有時涌入電流將是適度的或不存在的，在此情況下設(shè)備將繼續(xù)操作好像沒有事情發(fā)生，但是有時浪涌將非常大并且可以引起保護裝置跳閘。
[0005]該問題的一個解決方案是:在緊跟著其中發(fā)生涌入電流的電源的接通的時間段(涌入時間段)之后，將電流的供應(yīng)從NTC熱敏電阻器轉(zhuǎn)移開。NTC熱敏電阻器在沒有電流流經(jīng)他們的情況下，接著能夠冷卻下來以準(zhǔn)備隨后的接通和所產(chǎn)生的涌入電流浪涌。例如，可以提供接合開關(guān)的定時電路，所述開關(guān)在預(yù)定時間段之后使NTC熱敏電阻器短路?？紤]到用于電源的隨后接通的涌入電流保護，一旦斷開電源，則定時電路失去電力并且隨后開關(guān)被重置。
[0006]然而，在這樣的電路中這樣的定時電路的開關(guān)在斷開電源之后并非立刻被去接合。這是保留在電路內(nèi)的剩余電荷(例如用在定時電路中的電容器或用于對定時電路的輸入電壓進行平滑的儲存電容器)的結(jié)果，電路需要時間進行放電。因此，定時電路內(nèi)的部件包括開關(guān)仍要遭受該衰減時間段期間的驅(qū)動電勢。電路因此將在取決于剩余電荷的衰減的一段時間之后斷開連接，剩余電荷包含在電路中。因此在斷開電源之后，在對電路進行重置之前存在短時間段。盡管電路重置時間段顯著地短于NTC熱敏電阻器的冷卻時間，但是在該時間段內(nèi)存在電源的重新連接的情況下這仍然可以是有問題的。這是因為盡管NTC熱敏電阻器可以處于“冷的”、高電阻狀態(tài)，但是仍然存在短路并且因此不能被布置成對任何涌入電流進行限制。因此，電路系統(tǒng)在該短時間段內(nèi)易受涌入電流的損害。
[0007]例如在包括分離式變壓器的裝置中涌入電流的大的浪涌可能發(fā)生，其中瞬間中斷引起變壓器掉電然后再次上電，從而隨著電源被重新連接而使得變壓器的鐵芯變得飽和。在類似的情形下，在電源插頭插入裝置但是沒有與每一個準(zhǔn)確地建立起連接(即存在一系列的瞬間連接)的情況下，可能發(fā)生大的涌入電流，從而引起熱敏電阻器加熱并且減少他們有效性。如果在這些情況下保護裝置將要跳閘，直到一段時間之后當(dāng)熱敏電阻器已經(jīng)冷卻下來時才可以能夠?qū)λM行重置。
[0008]因此，需要提供在電源的短暫中斷的情況下的涌入電流保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于限制由電源向負(fù)載提供的電流的涌入電流分量的裝置，該裝置包括:阻抗，該阻抗被布置在電源與負(fù)載之間;開關(guān)，該開關(guān)被布置成將電流從阻抗轉(zhuǎn)移開;涌入時段定時器，該涌入時段定時器連接至電源并且被布置成在涌入時間段終止之后激活開關(guān)，該涌入時間段是在電源變得激活使得電源能夠向負(fù)載提供電流時開始的時間段；以及重置電路，該重置電路連接至電源和涌入時段定時器，該重置電路被布置成響應(yīng)于電源變得非激活使得電源不能向負(fù)載提供電流而重置涌入時段定時器并且因此去激活開關(guān)。在以下描述中，涉及電源的“接通”和“關(guān)斷”，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，這些術(shù)語的含義并不限于主動的接通或關(guān)斷，如用戶的干預(yù)。這些術(shù)語還可以被理解為意指電源的其他中斷和恢復(fù)事件如在暫時“掉電”期間。因此，“接通”電源被理解成意指電源變得激活使得電源能夠向負(fù)載提供電流，并且“關(guān)斷”電源被理解成意指電源變得非激活使得電源不能向負(fù)載提供電流。
[0010]在有利實施方式中，阻抗是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。由于NTC熱敏電阻器在涌入事件開始時即當(dāng)電流本身最大時提供了最大電阻，所以其非常適于涌入電流保護。
[0011]本發(fā)明解決了下述問題:如何提供在電源已斷開連接之后但是在涌入電流保護電路重置之前的時間段期間重新連接電源之后的涌入電流保護。在不存在由獨立的重置電路重置涌入定時器的情況下，涌入電流保護恢復(fù)所花費的時間是保留在涌入定時器的電子部件如儲存電容器中的電荷的衰減所花費的時間。通過實現(xiàn)獨立的重置電路，一旦發(fā)生關(guān)斷事件就立刻去激活開關(guān)，從而顯著減少了系統(tǒng)易受涌入電流損害的時間段。
[0012]在又一有利實施方式中，重置電路被布置成通過重置涌入時段定時器來去激活開關(guān)。這可以例如通過使涌入時段定時器的定時電容器短路來實現(xiàn)，因此簡化了電路的結(jié)構(gòu)。
[0013]在又一有利實施方式中，重置電路還包括:低電壓檢測器，該低電壓檢測器在低于預(yù)定閾值的電壓被識別出時在輸出端處生成重置脈沖；以及重置脈沖濾波器，該重置脈沖濾波器連接至低電壓檢測器的輸出端，該重置脈沖濾波器被布置成當(dāng)重置脈沖具有給定持續(xù)時間時觸發(fā)涌入時段定時器的重置。低電壓檢測器和重置脈沖濾波器組合操作以區(qū)分真正的“關(guān)斷”事件與單純的低電壓事件如零交叉事件。因此，僅響應(yīng)于電源的真實斷開連接而觸發(fā)涌入時段定時器的重置。在又一有利實施方式中，重置電路包括RC網(wǎng)絡(luò)。
[0014]在又一有利實施方式中，重置電路包含反饋網(wǎng)絡(luò)形式的觸發(fā)抑制器，其中，該觸發(fā)抑制器連接至涌入時段定時器并且被布置成在有源時間段期間防止重置脈沖的生成，該有源時間段是從接通電源直到涌入時間段終止為止的時間段。在涌入電流保護期間，阻抗兩端的電勢降可以引起向涌入定時電路供應(yīng)的電源電壓發(fā)生不利改變，這可以引起涌入時段定時器的過早重置和不期望的重置。反饋網(wǎng)絡(luò)防止該不期望的重置。
[0015]在又一有利實施方式中，開關(guān)的激活是從比較器的輸出得出的，比較器被布置成將涌入時段定時器的定時電容器上的電壓與參考值相比較。比較器的輸出取決于參考值和輸入值，在【具體實施方式】中可以修改所述參考值和輸入值以提供精確的切換。
[0016]在又一有利實施方式中，涌入時段定時器的比較器被布置成在開關(guān)已被激活之后改變比較器的參考值。例如，比較器可以包含反饋二極管以引入磁滯。一旦涌入時間段結(jié)束則立刻激活開關(guān)，但是對比較器的值進行再次交叉可以發(fā)生以不必要地重新觸發(fā)開關(guān);一旦比較器輸出發(fā)生切換，反饋二極管將改變比較器的參考值以防止該再次交叉。
[0017]在又一有利實施方式中，所述裝置還包括:輸出開關(guān)，該輸出開關(guān)被布置成控制被提供給負(fù)載的電流;輸出禁止定時器，該輸出禁止定時器連接至電源，該輸出禁止定時器被布置成在輸出禁止時段終止之后激活輸出開關(guān)，該輸出禁止時段是在電源變得激活使得電源能夠向負(fù)載提供電流時開始的時間段。輸出禁止時段具有持續(xù)時間使得所述輸出開關(guān)是非激活的而涌入限制電路是激活的。在涌入時間段期間使輸出端連接可以引起通過阻抗的電流增加，從而引起加速加熱。在接通之后的時間段期間禁止輸出端減小了所述電流和隨之發(fā)生的熱敏電阻器加熱。在有利實施方式中，輸出禁止時段被布置成在不活動的持續(xù)時間段如電源的首次接通之后根據(jù)電源的激活而開路。
[0018]在又一有利實施方式中，所述裝置包括人工操作的開關(guān)使得輸出控制繼電器(因此所述輸出開關(guān))也可以由外部的人工操作的開關(guān)進行控制，所述外部的人工操作的開關(guān)通過電纜或其他裝置連接至所述裝置，因此使得用戶能夠根據(jù)需要人工地接通或關(guān)斷給負(fù)載的電力。
[0019]在有利實施方式中，重置電路并不重置輸出禁止定時器。這是因為涌入定時器被設(shè)計成非常快速地重置，由于需要使輸出能夠“安然渡過”瞬間中斷，所以更可取的是使輸出開關(guān)與涌入時段定時器保持分離。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于限制在電源與負(fù)載之間所提供的電流的涌入電流分量的方法，該方法包括:在電源與負(fù)載之間設(shè)置阻抗以產(chǎn)生抵抗涌入電流的電阻；響應(yīng)于電源變得激活使得電源能夠向負(fù)載提供電流，啟動涌入時段定時器;在涌入時間段終止之后，激活開關(guān)以將電流從阻抗轉(zhuǎn)移開，該涌入時間段是在涌入時段定時器啟動之后的時間段；以及響應(yīng)于電源變得非激活使得電源不能向負(fù)載提供電流，去激活所述開關(guān)并且重置涌入時段定時器。
[0021]在又一有利實施方式中，所述方法還包括:使用低電壓檢測器來在低于預(yù)定閾值的電壓被識別出時生成重置脈沖；以及使用重置脈沖濾波器濾除具有低于最小重置脈沖持續(xù)時間的持續(xù)時間的重置脈沖，以識別出能夠使得開關(guān)響應(yīng)于電源變得非激活而被去激活的重置脈沖。
[0022]在又一有利實施方式中，所述方法還包括:響應(yīng)于電源變得激活使得電源能夠向負(fù)載提供電流，啟動輸出禁止定時器達涌入時段定時器的近似持續(xù)時間以將電流從負(fù)載轉(zhuǎn)移開。在有利實施方式中，在不活動的持續(xù)時間段之后如首次接通電源時響應(yīng)于電源變得激活而啟動輸出禁止定時器。這僅防止了影響電流向負(fù)載的供應(yīng)的瞬間掉電。
[0023]在又一有利實施方式中，輸出禁止定時器不響應(yīng)于電源的關(guān)斷而被主動地重置。
[0024]在又一有利實施方式中，所述方法還包括:基于涌入時間段來設(shè)定輸出禁止定時器的持續(xù)時間。
[0025]在說明書和本發(fā)明所附的從屬權(quán)利要求書中闡述了本發(fā)明的其他優(yōu)選特征和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0026]現(xiàn)在將參考附圖通過示例來描述本發(fā)明的實施方式，在附圖中:
[0027]圖1示出了具有基本涌入電流保護的現(xiàn)有技術(shù)裝置的示意圖；
[0028]圖2示出了具有可重置的涌入電流保護的現(xiàn)有技術(shù)裝置的示意圖；
[0029]圖3示出了本發(fā)明的涌入電流保護的示意圖；
[0030]圖4以電路圖的形式示出了本發(fā)明的實施方式，該電路圖包括涌入時段定時器和重置電路；
[0031]圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明有利實施方式的圖4A的包括另外的二極管部件的電路圖；
[0032]圖5圖示了本發(fā)明的涌入電流保護電路的時間相關(guān)操作；
[0033]圖5A圖示了本發(fā)明的涌入電流保護電路的另外的時間相關(guān)操作；
[0034]圖6示出了提供涌入電路保護的現(xiàn)有技術(shù)裝置的示意圖，所述涌入電路保護包括通過輸出控制繼電器來斷開負(fù)載；
[0035]圖7示出了本發(fā)明的有利實施方式的用于提供涌入電流保護的裝置的示意圖，該裝置包括輸出控制繼電器和輸出禁止定時器；
[0036]圖8示出了作為本發(fā)明的有利實施方式的特征的輸出禁止定時器的電路；
[0037]圖8A示出了圖8的去除了部件之間的連接的輸出禁止定時器電路；
[0038]圖9示出了本發(fā)明的有利實施方式的電路圖，該電路包括涌入時段定時器、重置電路和輸出禁止定時器；
[0039]圖9A示出了圖9的但不具有電路部件的特定值的電路圖；
[0040]圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明有利實施方式的圖9B的包括了另外的二極管部件的電路圖；
[0041 ]圖9C示出了圖9A的但提供有電路部件的特定值的電路圖。
【具體實施方式】
[0042 ]現(xiàn)在參考附圖提供本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0043]圖1示出了本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的提供涌入電路保護的基本電路。電源2連接至負(fù)載3。在電源2與負(fù)載3之間布置有阻抗5，其中，阻抗5可以是電阻器，但是優(yōu)選地是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。此后將參考NTC熱敏電阻器，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用交流阻抗。布置在電源2與負(fù)載3之間的NTC熱敏電阻器5在緊接著電源初始接通的時間段中提供抵抗電流的高電阻。在電源2關(guān)斷之后，NTC熱敏電阻器5在冷卻至高電阻狀態(tài)的時間段期間保持在“溫?zé)岬摹钡碗娮锠顟B(tài)。因此，易損時間段(即，被限制為不提供涌入電流保護的時間段)在電源的關(guān)斷之后。在此情況下，易損時間段是NTC熱敏電阻器5的冷卻時間。
[0044]圖2示出了說明用于減小上述所識別出的易損時間段的裝置的示意圖，如在例如奧林巴斯麗-NP2移動式內(nèi)窺鏡工作站中被實現(xiàn)的裝置。電源2連接至負(fù)載3。電源2與負(fù)載3連接有NTC熱敏電阻器5。在NTC熱敏電阻器5兩端跨接有旁路開關(guān)7，所述旁路開關(guān)7被布置成使得閉合開關(guān)將使NTC熱敏電阻器5短路從而使得電流從NTC熱敏電阻器5轉(zhuǎn)移開。電源2還連接至定時電路9。電源2可以直接連接至定時電路9，或者有利地通過分離式變壓器(未示出)的干預(yù)或借助于所述分離式變壓器上的將電源2連接至負(fù)載3的輔助繞組來連接至定時電路9。定時電路9包括AC-DC轉(zhuǎn)換器11、涌入時段定時器23以及旁路繼電器25，其中，AC-DC轉(zhuǎn)換器11連接至涌入時段定時器23和旁路繼電器25，并且涌入時段定時器連接至旁路繼電器25。定時電路9借助于旁路繼電器25在通信上耦接至旁路開關(guān)7，由此，接合和去接合旁路繼電器分別導(dǎo)致旁路開關(guān)7的閉合和開路。
[0045]在初始接通電源2之前，旁路開關(guān)7開路并且NTC熱敏電阻器5處于高電阻狀態(tài)。在初始接通時，NTC熱敏電阻器5被布置在電源2與負(fù)載3之間并且為涌入電流提供電阻。電源的初始接通借助于AC電勢向AC-DC轉(zhuǎn)換器11的提供來接合定時電路9，AC-DC轉(zhuǎn)換器11又向涌入時段定時器23提供DC電勢以啟動涌入時段定時器23。在定時電路的操作時段過去之后，涌入時段定時器接合旁路繼電器25以閉合跨NTC熱敏電阻器5的旁路開關(guān)7。定時電路的從電源接通起直到開關(guān)閉合為止的操作時段被稱為“涌入限制時間段”并且可以是預(yù)定值或固定值。旁路開關(guān)7的閉合引起NTC熱敏電阻器5的短路，從而將電流從NTC熱敏電阻器5轉(zhuǎn)移開。因此，在穩(wěn)定狀態(tài)操作下電源持續(xù)向負(fù)載3提供電流，但是電流從NTC熱敏電阻器5的轉(zhuǎn)移使得能夠?qū)TC熱敏電阻器5冷卻從而為電源2的隨后接通做準(zhǔn)備。
[0046]然而，當(dāng)電路被布置成使得旁路開關(guān)7閉合時，NTC熱敏電阻器5短路并且不再被布置成提供涌入電流保護。通過接合和去接合旁路繼電器25來控制旁路開關(guān)7，并且因此直到用于控制開關(guān)的旁路繼電器25被去接合并且旁路開關(guān)7被開路為止才可以形成涌入電流保護。在電源斷開之后旁路繼電器25將不立刻去接合，這是因為盡管電源2將停止提供輸出，但是AC-DC轉(zhuǎn)換器11由于保留在AC-DC轉(zhuǎn)換器11中(例如，在用于使DC電壓平滑的一個或更多個儲存電容器中)的電荷而在電源被關(guān)斷之后將持續(xù)提供電流。因此，借助于涌入時段定時器23提供給旁路繼電器25的電勢將隨著AC-DC轉(zhuǎn)換器11中的電荷衰減而衰減，并且旁路繼電器25將不掉電，直到經(jīng)過一段時間為止，所述一段時間依賴于電子部件如儲存電容器的保持時間。如果在該時間段過去之前且旁路繼電器去接合之前該裝置被關(guān)斷且再次接通，則將不存在可用的涌入電流保護。圖2的裝置因此仍具有與旁路繼電器25的掉電時間對應(yīng)的易損時間段。
[0047]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的用于對由電源2向負(fù)載3提供的電流的涌入電流分量進行限制的裝置I的示意圖。該裝置被實現(xiàn)為提供一種使得旁路繼電器25和涌入時段定時器23能夠快速重置以便為新的啟動做準(zhǔn)備的裝置。具有涌入電流保護的裝置I包括電源2，電源2連接至負(fù)載3。電源2可以被直接連接或者有利地借助于分離式變壓器(未示出)進行連接。在電源2與負(fù)載3之間布置有阻抗，阻抗優(yōu)選地可以是NTC熱敏電阻器5。裝置I還包括旁路開關(guān)7，旁路開關(guān)7被布置成將電流從阻抗轉(zhuǎn)移開。旁路開關(guān)7跨接在NTC熱敏電阻器5的兩端并且被布置成使得閉合旁路開關(guān)7將使NTC熱敏電阻器短路。該裝置還包括定時電路10，定時電路10被布置成對旁路開關(guān)7進行控制，其中，定時電路10連接至電源2。電源2可以直接連接至定時電路10，或者有利地借助于分離式變壓器(未示出)或借助于分離式變壓器上的將電源2連接至負(fù)載3的輔助繞組來連接至定時電路10。定時電路10包括AC-DC轉(zhuǎn)換器11、涌入時段定時器23、重置電路51以及旁路繼電器25。定時電路10借助于旁路繼電器25在通信上耦接至旁路開關(guān)7，由此，接合和去接合旁路繼電器導(dǎo)致旁路開關(guān)7的閉合和開路。涌入時段定時器23借助于與AC-DC轉(zhuǎn)換器11的連接而連接至電源2并且連接至旁路繼電器25。重置電路51借助于與AC-DC轉(zhuǎn)換器11的連接而連接至電源2，并且連接至涌入時段定時器23。重置電路被布置成響應(yīng)于電源的關(guān)斷而去激活旁路開關(guān)7并且重置涌入時段定時器23。
[0048]在又一有利實施方式中，重置電路51可以包括低電壓檢測器99和重置脈沖濾波器66。低電壓檢測器借助于與AC-DC轉(zhuǎn)換器11的連接而連接至電源2，并且重置電路51借助于與低電壓檢測器99的連接而連接至電源2。在另一有利實施方式中，重置電路51可以包含反饋網(wǎng)絡(luò)68形式的觸發(fā)抑制器以抵消寄生操作。反饋網(wǎng)絡(luò)68連接至涌入時段定時器并且被布置成防止重置脈沖的生成直到涌入限制時間段終止為止。
[0049]在圖3的電路中，以上關(guān)于圖2描述了AC-DC轉(zhuǎn)換器11、涌入時段定時器23以及旁路繼電器25的操作(S卩，涌入時段定時器23被布置成響應(yīng)于電源2被接通而啟動，并且在電源2接通后的時間段之后，涌入時段定時器23借助于激活旁路繼電器25使旁路開關(guān)7閉合來閉合旁路開關(guān)7)。在圖3的裝置中以及與圖2的裝置進行對比，一旦電源2被關(guān)斷，則重置電路51響應(yīng)于該關(guān)斷(“關(guān)斷事件”)被觀測到而操作。重置電路51的操作使得旁路繼電器25掉電，從而顯著減小了易損時間段。旁路繼電器25的該掉電是由重置電路51響應(yīng)于電源的關(guān)斷事件被觀測到而主動地重置涌入時段定時器23來實現(xiàn)的。旁路繼電器25兩端的驅(qū)動電勢被移除并且因此旁路繼電器25被去接合，從而使得旁路開關(guān)7被去激活。這與圖2的電路形成對比，在圖2中沒有觀測到關(guān)斷事件，并且僅通過等待涌入時段定時器23中的剩余電荷衰減來使旁路繼電器25和旁路開關(guān)7被去接合。在重置電路51包括低電壓檢測器99和重置脈沖濾波器66的有利實施方式中，低電壓檢測器99和重置脈沖濾波器66進行操作以從與裝置被關(guān)斷對應(yīng)的電壓中濾除單純低電壓(例如，零電壓交叉)的出現(xiàn)。低電壓檢測器99從AC-DC轉(zhuǎn)換器11接收輸入以識別何時所施加電壓下降到低于預(yù)定閾值。在低電壓檢測器99觀測到低于指定閾值的電勢時，重置電路51在低電壓檢測器99的輸出端處生成重置脈沖。低電壓檢測器99的輸出被提供給重置脈沖濾波器66。如果電壓保持低于該閾值達一定時間段，則重置脈沖將具有足夠的持續(xù)時間來使重置電路借助于重置脈沖濾波器66的輸出來如上所述那樣去激活開關(guān)并且重置涌入時段定時器，從而引起涌入時段定時器23的重置。如果電壓不保持低于該閾值達所述時間段，則重置電路51將不引起涌入時段定時器23的重置以去接合旁路繼電器25。該時間段優(yōu)選地足夠短以使旁路繼電器25和涌入時段定時器23的重置時間最小化，但不能太短以至于不正確地識別關(guān)斷事件。更有利地，如下面又一實施方式所述的，至涌入時段定時器23的重置信號路徑還可以包括反饋網(wǎng)絡(luò)68，反饋網(wǎng)絡(luò)68耦接至重置電路51，用以抑制來自電源的再觸發(fā)脈沖直到涌入保護時間段終止為止。
[0050]圖4示出了圖3中說明的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的定時電路10的電路圖。定時電路1包括AC-DC轉(zhuǎn)換器110借助于與電源2連接的變壓器130上的輔助繞組15，AC-DC轉(zhuǎn)換器11的輸入端被提供有交流電流(AC)。在本實施方式中，輔助繞組15的AC電壓是12V，但是可以通過適當(dāng)選擇電源和繞組來提供交流電勢。AC-DC轉(zhuǎn)換器11根據(jù)輔助繞組所提供的AC輸入來輸出直流電流(DC)。AC-DC轉(zhuǎn)換器11包括橋式整流器13，其中來自輔助繞組15的正輸入和負(fù)輸入分別連接至整流器13的正輸入端與負(fù)輸入端。AC-DC轉(zhuǎn)換器11還包括存儲/平滑電容器17，存儲/平滑電容器17被布置成使得存儲電容器17的陽極和陰極分別連接至橋式整流器13的正輸入端和負(fù)輸入端以使AC-DC轉(zhuǎn)換器11的輸出端處的驅(qū)動電勢穩(wěn)定。在儲存電容器17的陽極與橋式整流器13的正輸出端之間布置有肖特基二極管70，肖特基二極管70被布置成使得儲存電容器17的陽極處的電勢是平滑的電勢以及橋式整流器的輸出端處的電勢是經(jīng)整流的不平滑的電勢。橋式整流器13的正輸出端處的不平滑的經(jīng)整流的電勢被提供給監(jiān)視輸出端103，并且儲存電容器的陽極處的平滑的電勢被提供給AC-DC轉(zhuǎn)換器11的正輸出端1I。與橋式整流器13的負(fù)輸出端處的輸出對應(yīng)的在儲存電容器17的陰極處的輸出被提供給AC-DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸出端102，所述輸出被設(shè)定于零伏特。
[0051 ] 正軌24和零電壓軌22分別連接至AC-DC轉(zhuǎn)換器11的正輸出端和負(fù)輸出端。固定電勢軌20連接至正軌。齊納二極管19連接零電壓軌22上的節(jié)點104以及在固定電勢軌20上的節(jié)點105。齊納二極管19被布置成處于反向偏置以固定零電壓軌22與固定電勢軌20之間的電勢差。在本實施方式中將固定電勢差的示例值給定為10V，但是可以通過適當(dāng)選擇齊納二極管19來固定任意電勢差。泄流電阻器31被布置在固定電勢軌20上在AC-DC轉(zhuǎn)換器輸出端1I與節(jié)點105之間以減輕對齊納二極管19的損害。
[0052]定時電路10包括:AC-DC轉(zhuǎn)換器11;涌入時段定時器23，涌入時段定時器23連接至固定電勢軌20與零電壓軌22;旁路繼電器25;以及重置電路51，重置電路51連接至固定電勢軌20、零電壓軌22;以及監(jiān)測輸出端103。重置電路51還包括低電壓檢測器99，低電壓檢測器99連接至固定電勢軌20、零電壓軌22以及監(jiān)測輸出端103。重置電路51借助于低電壓檢測器99而連接至監(jiān)測輸出端103。在正軌24與涌入時段定時器23之間連接有旁路繼電器25。旁路繼電器被布置成當(dāng)在旁路繼電器25上施加特定驅(qū)動電勢時向旁路開關(guān)7發(fā)送信號。在旁路繼電器兩端跨接有二極管27和齊納二極管107，二極管27被實現(xiàn)為處于反向偏置以抑制繼電器的反電動勢，齊納二極管107被布置成處于正向偏置以防止旁路繼電器25的銜鐵的再生制動。
[0053]涌入時段定時器23包括定時電容器29和電阻器37，定時電容器29和電阻器37被串聯(lián)布置以將固定電勢軌20連接至零電壓軌22，使得定時電容器29的陰極連接至零電壓軌22。在定時電容器29與電阻器37之間布置有節(jié)點38，節(jié)點38連接至比較器31的正(參考)端子，使得比較器被布置成參考節(jié)點38處的電勢。涌入時段定時器23還包括電阻器35和電阻器33，電阻器35和電阻器33被串聯(lián)布置以將固定電勢軌20連接至零電壓軌22，使得電阻器33直接連接至零電壓軌22。在電阻器35與電阻器33之間布置有節(jié)點40，節(jié)點40連接至比較器31的負(fù)(參考)端子，使得比較器被布置成參考節(jié)點40處的電勢。比較器31還從固定電勢軌20和零電壓軌22得到其自身的電力。涌入時段定時器23還包括電阻器41和濾波電容器39，電阻器41和濾波電容器39被串聯(lián)布置以將固定電勢軌20連接至零電壓軌22，使得濾波電容器的陰極連接至零電壓軌22。在電阻器41與電容器39之間布置有節(jié)點48。節(jié)點48連接至比較器31的邏輯輸出端并且連接至NPN雙極型晶體管43(然而要理解的是，也可以根據(jù)情況使用替選的晶體管，例如N溝道M0SFET)的基極。晶體管43的發(fā)射極連接至零電壓軌22。涌入時段定時器23與旁路繼電器25之間的連接借助于旁路繼電器25與晶體管43的集電極的連接。在有利實施方式中，電阻器44將晶體管43的集電極連接至節(jié)點40以向比較器31添加磁滯，以使得能夠快速、準(zhǔn)確地進行切換?？商孢x地或有益地，可以用二極管取代電阻器44以產(chǎn)生更加顯著的非對稱磁滯。
[0054]重置電路51的低電壓檢測器99包括節(jié)點72，節(jié)點72連接至監(jiān)測輸出端103。節(jié)點72還通過電阻器55連接至零電壓軌22并且通過電阻器53連接至NPN雙極型晶體管57的基極。電阻器59將晶體管57的集電極連接至固定電勢軌20。晶體管57的發(fā)射極連接至零電壓軌22。在電阻器59與晶體管57的發(fā)射極之間布置有節(jié)點74。電阻器63和電容器61被串聯(lián)布置以將節(jié)點74連接至零電壓軌22，使得電容器61的陰極連接至零電壓軌22。在電阻器63與電容器61之間布置有節(jié)點76。節(jié)點76連接至晶體管65的基極。晶體管65的發(fā)射極連接至零電壓軌22，并且晶體管65的集電極連接至涌入時段定時器23的節(jié)點38。在本實施方式中，電阻器63、電容器61和晶體管65是重置脈沖濾波器66的部件。重置晶體管65和晶體管57優(yōu)選地是雙極型晶體管，這是因為他們允許通過緩慢增加電壓接近于OV軌來進行切換(與可能需要至少2V來接通的FET相反)?？蛇x地，重置脈沖濾波器66包括與電阻器63并聯(lián)連接的二極管67，二極管67的陽極連接至節(jié)點76并且二極管67的陰極連接至節(jié)點74。在圖4A中示出了該有利實施方式。
[0055]在使用中，圖4的電路能夠操作成對接通事件與關(guān)斷事件二者作出響應(yīng)，以提供在電源2初始接通以及電源2的隨后接通事件之后的涌入電流保護。輔助繞組15向AC-DC轉(zhuǎn)換器11提供AC電壓，AC-DC轉(zhuǎn)換器11提供如圖5.1所示的DC電壓輸出。在初始接通事件507之前，AC-DC轉(zhuǎn)換器11不提供電壓或電流。一旦電源已被接通，橋式整流器13就提供經(jīng)整流的全波輸出502。儲存電容器17將充電達到全波經(jīng)整流的輸出502的最大電壓。當(dāng)全波經(jīng)整流的輸出下降到低于最大值時，存儲電容器17將隨著由儲存電容器17的電容和定時電路10的總電阻確定的時間常數(shù)進行放電。儲存電容器17的電荷的衰減率優(yōu)選地只要能夠減小由平滑的經(jīng)整流的電壓輸出引起的“紋波電壓”即可。肖特基二極管70防止電流朝反向偏置方向流動以使得橋式整流器的全波經(jīng)整流的輸出可以得到保護并且被提供給檢測輸出端103。儲存電容器17的平滑的經(jīng)整流的輸出被提供給AC-DC轉(zhuǎn)換器的正輸出端1I ^C-DC轉(zhuǎn)換器11在關(guān)斷事件508之前通過裝置的穩(wěn)定狀態(tài)操作來持續(xù)向電路10提供DC輸出。在該關(guān)斷事件508之后，橋式整流器的輸出下降為零并且保持為零直到隨后接通事件509為止，這時橋式整流器13將恢復(fù)對全波經(jīng)整流的電勢的供應(yīng)。正輸出端101處的電勢501不立即下降為零，而是隨著儲存電容器中的電荷衰減而衰減。該輸出將在接通事件509之后的全波經(jīng)整流的電源恢復(fù)時再次充電達最大值。連接在固定電勢軌20與零電壓軌22之間的齊納二極管19的作用是將固定電勢軌20的電勢511保持為某一固定值(例如，10V)。
[0056]現(xiàn)在參考圖5.2來概述涌入時段定時器23的操作。緊接著接通事件507，定時電容器29將具有零電荷并且電勢503即節(jié)點38處的電勢將為零。定時電容器將開始以可從時間常數(shù)得出的速率進行充電，該時間常數(shù)是根據(jù)定時電容器29的電容和電阻器37的電阻計算的。然后電勢503將隨著定時電容器充電而開始增大。當(dāng)電勢503達到由節(jié)點40的電勢給出的比較器參考值Vc時，比較器31的輸出504將從零電壓輸出切換至從固定電勢軌20處的電勢和比較器31的參數(shù)得出的正值。當(dāng)比較器31的輸出504切換至正值時，晶體管43的基極與集電極之間的電勢差將發(fā)生改變，從而接合晶體管以允許電流在晶體管43的集電極與發(fā)射極之間流動。這又將提供旁路繼電器25兩端的驅(qū)動電勢以接合旁路繼電器25并且因此閉合旁路開關(guān)7。
[0057]濾波電容器39和晶體管41將非常短的延遲引入晶體管43的操作，以避免晶體管43在正常操作條件下對可能外加的暫態(tài)噪聲尖峰作出響應(yīng)的任何可能性。
[0058]接通事件507與旁路開關(guān)7的閉合之間的時間是其中提供了涌入電流保護的時間段并且被稱為“涌入時間段”。使涌入時間段在電源2的每次接通事件之后是所期望的。在閉合旁路開關(guān)7之后，定時電容器29上的電荷持續(xù)增加以使得定時電容器兩端的電勢差達到固定電勢軌20處的電勢，并且在裝置的穩(wěn)定狀態(tài)操作期間保持在該電平處。在關(guān)斷事件508之后，定時電容器29的電荷將隨著儲存電容器17的電荷的衰減而開始衰減，從而降低了比較器31的正輸入端處的電勢503。一旦電勢503下降到低于Vc則比較器31輸出切換回至零電壓輸出，從而去接合旁路繼電器25并且去激活旁路開關(guān)7以便為隨后的接通事件509作準(zhǔn)備。
[0059]在下面將概述的重置電路51不發(fā)生動作的情況下，如以上所詳述的，該去激活將取決于儲存電容器17的保持時間。利用重置電路51的動作，定時電容器29在反應(yīng)時間512之后將快速放電并且去接合旁路繼電器25。在其中代替電阻器44而連接有二極管的有利實施方式中，該二極管將允許電流借助于電阻器35和晶體管43的集電極-發(fā)射極在從固定電勢軌至負(fù)電勢軌的方向上流動。這將使得節(jié)點40處的電勢降低，并且因此使比較器的負(fù)輸入端處的電勢降低(例如，從5V降低至0.5V)。這具有在比較器的正輸入與負(fù)輸入值交叉之后使比較器的負(fù)輸入值(參考值)降低的效果，從而防止與參考值再次交叉的比較器的正輸入被雙觸發(fā)。
[0060]圖5.3詳述了重置電路51的操作。重置電路51包括重置晶體管65，當(dāng)重置晶體管65被激活時，使涌入時段定時器23的定時電容器29短路以去接合旁路繼電器25并且去激活旁路開關(guān)7。涌入定時電容器29和電阻器37的布置使得能夠通過將重置晶體管65簡單地跨接在定時電容器29的兩端來產(chǎn)生短路，從而簡化了重置電路51的結(jié)構(gòu)和操作。重置電路51被配置成當(dāng)檢測到關(guān)斷事件508時使重置晶體管65導(dǎo)通，并且在觀測到關(guān)斷事件508之后需要實現(xiàn)旁路繼電器25和涌入時段定時器23的最快的可行重置。為了識別這樣的事件，重置晶體管65由低電壓檢測器99進行控制，低電壓檢測器99連接至監(jiān)測輸出端103以參考全波經(jīng)整流的電源的輸出502并且低電壓檢測器99被配置成對橋式整流器13的輸出的中斷是敏感的。晶體管57的基極處的電勢將隨著全波經(jīng)整流的電源而變化，從而引起晶體管57的基極與發(fā)射極之間的電勢差隨著橋式整流器13的輸出而變化。當(dāng)該輸出大于標(biāo)稱值例如0.6V時，晶體管57被接通以允許電流在集電極與發(fā)射極之間流動，這意味著節(jié)點74處的電勢505a被設(shè)定為零電壓軌22的電勢。當(dāng)電勢下降到低于0.6V時，晶體管57關(guān)斷，從而防止電流在其集電極與發(fā)射極之間流動。然后，電流可以從正軌20經(jīng)由節(jié)點74流動通過由電阻器63與電容器61形成的重置脈沖濾波器66網(wǎng)絡(luò)。因此，節(jié)點74處的電勢505a在晶體管57關(guān)斷時將具有有限值，晶體管57關(guān)斷是在橋式整流器13的輸出為零伏特時如當(dāng)在關(guān)斷事件508處電源斷開連接時發(fā)生的。然而，橋式整流器13的輸出在如圖5.1所示的“零交叉”事件的穩(wěn)定狀態(tài)操作期間還將下降到低于標(biāo)稱值0.6V，這是全波經(jīng)整流的電壓輸出的特性。通過如下面所詳述地實現(xiàn)重置脈沖濾波器66，重置電路51能夠區(qū)分由關(guān)斷事件引起的電壓的下降和由零電壓交叉引起的電壓的下降。
[0061]在其中電勢502低于標(biāo)稱值的時間段期間，電流將流動通過濾波電阻器63并且開始對濾波電容器61充電。濾波電容器61兩端的電勢506將隨著取決于濾波電容器61的電容和電阻器63的電阻的時間常數(shù)而開始增大。當(dāng)達到濾波電容器61兩端的電勢的標(biāo)稱值例如
0.6V時，重置晶體管65將激活定時電容器29并且使定時電容器29短路。在濾波電容器61獲得足夠的電荷之前重置晶體管65將不激活，從而除非重置脈沖具有足夠的持續(xù)時間，否則重置晶體管65將不激活以使定時電容器29短路，其中所述足夠的持續(xù)時間是對濾波電容器61充電所需的持續(xù)時間。因此，如果全波經(jīng)整流的電壓下降到低于標(biāo)稱值達僅僅短時間段，則重置晶體管65不激活。因此，防止無害事件如零交叉事件觸發(fā)定時電容器29的放電。在其中重置脈沖濾波器66包括與電阻器63并聯(lián)連接的二極管67的可選實施方式中，濾波電容器61可以在晶體管導(dǎo)通之后迅速放電以確保濾波電容器61在全波經(jīng)整流的電壓再次下降到低于標(biāo)稱值之前已完全放電。具體地，當(dāng)晶體管57在全波經(jīng)整流的電壓低于標(biāo)稱值的時間段之后再次接通并且濾波電容器61已開始充電時，節(jié)點74處的電壓下降為零，并且濾波電容器61通過二極管67而不是濾波電阻器63快速放電。
[0062]然而，當(dāng)經(jīng)整流的電源被去激活時，電勢505a變成連續(xù)的有限值電平505b。濾波電容器61然后持續(xù)充電至該電平以激活重置晶體管65。重置晶體管65的激活使定時電容器29快速放電。因此，在反應(yīng)時間512之后，電路處于針對第二次接通事件509來提供涌入電流保護的狀態(tài)。本實施方式中的重置脈沖濾波器66的配置為:使得在關(guān)斷事件之后的反應(yīng)時間512被實現(xiàn)為盡可能短，但是仍然要足夠長以防止零電壓交叉觸發(fā)涌入時段定時器的重置。如圖5.2所示，節(jié)點38處的電勢510是涌入時段定時器23的定時電容器29上的電壓，并且表明了在重置電路51沒有動作的情況下電路的易損性。電勢510隨著涌入時段定時器23的電荷隨儲存電容器衰減而降低，但是不下降到在接通事件509之前去激活旁路繼電器25的電平。因此，旁路開關(guān)7至始至終保持激活狀態(tài)并且在接通事件之后不存在涌入保護。
[0063]在圖5中，接通事件和關(guān)斷事件被示出為與零交叉事件一致，但是將容易理解的是，這樣的巧合并不是定時電路10的操作的必然結(jié)果。如圖5A中的圖5A.1、圖5A.2以及圖5A.3所示的，接通事件與關(guān)斷事件可以獨立于電源2的電壓輸入而發(fā)生，其中，圖5A.1、圖5A.2以及圖5A.3分別與以上關(guān)于圖5.1、圖5.2以及圖5.3所描述的一樣。圖5A還闡明了電勢505b在關(guān)斷事件508之后的表現(xiàn)。在關(guān)斷事件508之后，定時電路10上的電壓將跟蹤儲存電容器17兩端的衰減電壓。直到軌20與軌22之間的電勢下降到低于由齊納二極管19所限定的值為止電勢505b將保持在常數(shù)值處，此后電勢505b將跟蹤儲存電容器17的放電。這通過圖5A.3中的接通事件509之前的電勢505b的降低來說明。
[0064]為安全起見，對于電子裝置優(yōu)選的是例如在奧林巴斯WM-NP2移動式內(nèi)窺鏡工作站中實現(xiàn)以借助于分離式變壓器來使負(fù)載連接至電源。圖6示出了這樣的設(shè)置。電源2借助于分離式變壓器130連接至負(fù)載3。分離式變壓器包括芯131以及一個或更多個繞組，每個繞組提供與變壓器的連接。分離式變壓器130借助于繞組704連接至電源2、借助于繞組701連接至負(fù)載3以及借助于輔助繞組15連接至定時電路9。這允許負(fù)載從市電電源的保護接地系統(tǒng)中“解除參考”，這在配置用于醫(yī)療用途的系統(tǒng)時可以是有利的。
[0065]使用NTC熱敏電阻器5來限制裝置的輸入電路中的涌入電流的重要性在于:流入負(fù)載3中的任何電流需要由電源2提供，并且因此還將流過NTC熱敏電阻器5從而引起其變熱。NTC熱敏電阻器5的加速加熱是系統(tǒng)的潛在問題，這是因為加速加熱引起熱敏電阻器5的電阻下降，從而降低了其防止任何隨后的接通事件所引起的涌入電流的有效性。因此有利的是將負(fù)載3與電源2斷開連接(或者將電流從負(fù)載3轉(zhuǎn)移開)并且維持負(fù)載3與電源2的該斷開連接直到涌入時間段結(jié)束為止，在涌入時間段結(jié)束之后負(fù)載3可以由于穩(wěn)定狀態(tài)裝置操作而被重新連接。
[0066]將該裝置的這種操作以與上面關(guān)于圖2所述的所提供的涌入電流保護互補的方式提供用于圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)中。定時電路9還包括輸出控制繼電器702，輸出控制繼電器702在通信上耦接至開關(guān)703，開關(guān)703被布置成將負(fù)載3與電源2斷開連接。輸出控制繼電器702連接至AC-DC轉(zhuǎn)換器11和涌入時段定時器23。在電源2的接通事件之前，開關(guān)703斷開連接。因此，緊接在接通事件發(fā)生之后，電流不被提供給負(fù)載3。涌入時段定時器23通過觀測到接通事件而被激活。在涌入時間段過去之后，涌入時段定時器操作以激活旁路繼電器25和輸出控制繼電器702 二者。旁路開關(guān)7和開關(guān)703被激活，并且由電源2借助于分離式變壓器130向負(fù)載3提供電流。因此，對于涌入時間段的整個持續(xù)時間，不需要NTC熱敏電阻器5來承載輸入電流的被反映的負(fù)載電流分量，從而使其自加熱最小化。
[0067]由涌入時段定時器23觸發(fā)的輸出控制繼電器702的配置在每次新的涌入時間段循環(huán)被觸發(fā)時引起輸出的斷開連接。在現(xiàn)有技術(shù)的情況下:其中，涌入時段定時器23和旁路繼電器25的重置時間長并且市電電源的隨后的斷開連接和重新連接不引起旁路繼電器掉電，則輸出自始至終保持連接。本發(fā)明的實施方式提供了在關(guān)斷電源2(即使僅是瞬間地)時旁路繼電器25的快速掉電以及涌入時段定時器23的重置的方法。通過實現(xiàn)由涌入時段定時器23觸發(fā)輸出控制繼電器702，將出現(xiàn)不期望的結(jié)果:輸出掉電將不必要地延長，從而確保了外部設(shè)備的重置，即使掉電只有幾毫秒長也如此。優(yōu)選的是定時電路10被實施為使得瞬間掉電發(fā)起新的涌入循環(huán)，但是保證輸出控制繼電器702在整個瞬間掉電期間保持激活狀態(tài)。這將防止負(fù)載被不必要地斷開連接，并且向外部設(shè)備提供持續(xù)不受影響的最佳時機。因此，針對裝置的初始接通，所述輸出被斷開連接以在第一涌入時間段期間限制通過NTC熱敏電阻器5的涌入電流，但是針對隨后的瞬間斷開連接，負(fù)載3保持連接。
[0068]圖7詳述了本發(fā)明的作為具有如以上關(guān)于圖3所詳述的涌入電流保護的裝置的實施方式。電源2借助于分離式變壓器130連接至負(fù)載3，其中，分離式變壓器包括繞組704和繞組701，繞組704連接至電源2，繞組701連接至負(fù)載3。輔助繞組15向定時電路10的AC-DC轉(zhuǎn)換器11提供AC電壓。除AC-DC轉(zhuǎn)換器11、涌入時段定時器23、旁路繼電器25以及重置電路51的特征之外，定時電路10還包括輸出控制繼電器702和輸出禁止定時器705，輸出控制繼電器702連接至AC-DC轉(zhuǎn)換器11，輸出禁止定時器705連接至輸出控制繼電器702和AC-DC轉(zhuǎn)換器
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[0069]AC-DC轉(zhuǎn)換器11、重置電路51、涌入時段定時器23以及旁路繼電器25如以上關(guān)于圖3所詳述地那樣操作。輸出控制繼電器702被配置成將負(fù)載3與電源2斷開連接以限制流過NTC熱敏電阻器5的電流。然而，如以上關(guān)于圖6所詳述的，除了由涌入時段定時器23激活輸出控制繼電器702之外，替代地借助于與涌入時段定時器23分隔開的輸出禁止定時器705來激活輸出控制繼電器702。輸出禁止定時器705被布置成由電源2的接通事件來接合，并且在輸出禁止定時器705的操作時段(稱為輸出禁止時段)之后，輸出禁止定時器激活輸出控制繼電器702以將負(fù)載3連接至電源2。輸出禁止時段可以比涌入時間段短、長或者與涌入時間段相同。如在先前所述的實施方式中，在接通事件之后，重置電路51將進行操作以重置涌入時段定時器23并且去接合旁路繼電器25來為新的涌入事件作準(zhǔn)備。即使AC-DC轉(zhuǎn)換器11保存有電荷，仍將發(fā)生所述重置。在本有利實施方式中，該裝置被配置成使得由低電壓檢測器99生成的重置脈沖不觸發(fā)輸出禁止定時器705的重置并且因此重置電路51不重置輸出禁止定時器705。作為替代，來自AC-DC轉(zhuǎn)換器的衰減電荷的電流將持續(xù)被提供給輸出禁止定時器705。因此，輸出禁止定時器705和輸出控制繼電器702將在關(guān)斷事件之后的時間段保持激活狀態(tài)，從而允許負(fù)載3在瞬間中斷期間保持與電源2的連接。因此，輸出禁止定時器705不通過電源2的關(guān)斷而被主動地重置。為此目的，AC-DC轉(zhuǎn)換器11的衰減時間優(yōu)選地只要可行地使得外部設(shè)備能夠“安全渡過”電源的任何瞬間中斷即可，但是不需要超出在所連接的設(shè)備上供應(yīng)的電力的保持時間，這是因為由于他們共享與本實施方式所述的裝置相同的市電電源而最終他們都將由于缺乏電力而掉電。
[0070]此外，在又一有利實施方式中，輸出控制繼電器702還可以由外部的人工操作的開關(guān)784進行控制，所以使得用戶能夠根據(jù)需要人工地接通或關(guān)斷給負(fù)載3的電力，其中人工操作的開關(guān)784通過電纜785和連接器786被連接至裝置。
[0071 ]圖8示出了圖7中示出的定時電路10的輸出重置定時器705的電路圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，輸出禁止定時器705的結(jié)構(gòu)和操作與涌入時段定時器23的操作類似;定時電容器801在電源的接通事件之后充電，這由比較器來參考以接合輸出控制繼電器702。圖4的涌入時段定時器23與圖8的輸出禁止定時器705之間的重大區(qū)別在于:重置電路51沒有被配置成使定時電容器801放電。二極管807跨接在定時電容器的串聯(lián)電阻器808的兩端，以使得定時電容器801的放電跟蹤儲存電容器17，最終引起比較器802的輸出進行切換，從而去接合繼電器。在有利實施方式中，磁滯電阻器804連接在輸出MOSFET晶體管806的漏極與比較器802的負(fù)參考端子之間，從而引起比較器802的負(fù)參考端子處的與涌入時段定時器23的閾值電壓相比較高的閾值電壓。因此，輸出禁止定時器的標(biāo)稱持續(xù)時間應(yīng)當(dāng)稍長于涌入時段定時器23的標(biāo)稱持續(xù)時間。盡管圖8示出了MOSFET晶體管，但是要理解的是，晶體管可以是NPN雙極型晶體管。在本替選實施方式中，磁滯電阻器804連接在輸出晶體管806的集電極與比較器802的負(fù)參考端子之間。
[0072]圖8示出了晶體管807的陰極與晶體管809的陰極之間的連接，但是要理解的是，這并非本電路的操作所必需的。圖8A示出了替選電路，其中，二極管807的陰極與二極管809的陰極之間不存在連接。
[0073]期望使儲存電容器保持時間最大化以避免由于中斷電源而引起負(fù)載3的任何不必要的斷開連接，并且這可以通過使定時電路10中的電流消耗最小化來輔助。盡管雙極型晶體管由于他們的激活電壓低而優(yōu)選地在重置電路51中使用，但是他們比MOSFET效率低，這是因為雙極型晶體管需要顯著的基極電流以用于飽和。優(yōu)選地，使用MOSFET來操作旁路繼電器25和輸出控制繼電器702。
[0074]當(dāng)重負(fù)載3被附接至隔離變壓器130的輸出端701時，負(fù)載3將出現(xiàn)由于NTC熱敏電阻器5的電壓下降而引起的顯著減小的電源電壓。這又可以影響涌入電路，這是因為涌入電路從12V的輔助電源獲得電能，輔助電源也將顯著下降并且可能瞬間畸變。由于負(fù)載3將在初始接通事件之后被斷開連接，所以這在初始接通事件之后將不存在問題。然而，在激活重置電路51之后引起新的涌入時間段的一旦運行的瞬間跌落可能導(dǎo)致新的涌入時間段的雙觸發(fā)，這是因為DC電源下降并且涌入時段定時器比較器31輸入反向交叉。
[0075]對定時電路10的修改可以實現(xiàn)為防止這樣的雙觸發(fā)事件。圖9示出了定時電路10的實施方式，定時電路10包括涌入時段定時器23、重置電路51以及輸出禁止定時器705。另夕卜，重置電路51還包括反饋網(wǎng)絡(luò)68和二極管904，二極管904取代圖4的涌入磁滯電阻器44。反饋網(wǎng)絡(luò)68連接至節(jié)點74和零電壓軌22，并且借助于與節(jié)點48的連接而連接至涌入時段定時器。反饋網(wǎng)絡(luò)68包括二極管902和二極管903，二極管902和二極管903被串聯(lián)布置以將節(jié)點74連接至節(jié)點48并且允許電流在節(jié)點74與節(jié)點48之間流動。在二極管902與二極管903之間布置有節(jié)點906。阻尼電容器901將節(jié)點906連接至零電壓軌22。
[0076]反饋網(wǎng)絡(luò)68操作以將來自涌入時段定時器23的比較器31的反饋提供給重置脈沖濾波器66以作為低電壓檢測器99的輸出端處的重置觸發(fā)脈沖的抑制器進行操作。當(dāng)比較器31的輸出為零電壓時(這發(fā)生在每個涌入時間段期間并且對應(yīng)于當(dāng)旁路繼電器被去接合并且旁路開關(guān)7開路時的時刻)，電流可以在節(jié)點74與零電勢軌之間流動。因此，重置脈沖濾波器的電容器61的電勢還是零并且電容器61不能充電以使重置晶體管65導(dǎo)通。由反饋網(wǎng)絡(luò)68提供的反饋使得重置晶體管65由于重置脈沖被抑制而在涌入時間段期間(即旁路開關(guān)7開路的時間段期間)不能操作。該特征被實現(xiàn)以在比較器輸出為零與開關(guān)閉合之間的時間段期間防止重置脈沖影響重置晶體管65，并且因此防止新的涌入時間段的雙觸發(fā)。雙極型晶體管對于重置電路51仍是優(yōu)選的，然而由于他們不需要是高電壓類型，所以事實上任何小信號NPN型將足夠;例如，BC847B晶體管。
[0077]圖9示出了其中提供了特定部件值的定時電路10，但是要理解的是，這些值僅是示例性的。圖9A示出了概括的定時電路1。圖9B和圖9C分別示出了圖9和圖9A的定時電路10，在有利實施方式中，重置脈沖濾波器66包括如以上關(guān)于圖4A所述的二極管。
[0078]圖9示出了根據(jù)圖8A所示的輸出禁止定時器705的實施方式的其中二極管807的陰極與二極管809的陰極之間未提供連接的定時電路10。圖9、圖9A和圖9B各自示出了根據(jù)圖8所示的輸出禁止定時器705的實施方式的包括二極管807的陰極與二極管809的陰極之間的連接的定時電路10。
[0079]本發(fā)明的實施方式有利地提供了電子裝置的涌入電流保護以提高裝置的可靠性。當(dāng)考慮這樣的要求時，考慮EN 60601-1-2的第6.2.7節(jié)“Medical electrical equipment-collateral standard:Electromagnetic compatibility”是有益的。如果該單元具有超過IkVA的額定輸出，則該單元將通過測試要求，條件是其“在操作員的干預(yù)下保持安全、不經(jīng)歷部件失效并且能夠恢復(fù)到檢測前的狀態(tài)”。盡管可以可論證地在測試中允許使單元中的斷路器跳閘，但是在實踐中對于使用者來說這將有些麻煩并且應(yīng)當(dāng)盡可能避免。本發(fā)明的實施方式可以因此輔助遵守監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)而不存在電源保護的非必需的且非期望的跳閘。
[0080]如果允許通過跟蹤儲存電容器中的電荷來重置涌入時段定時器，則在電源在定時電容器已完全放電之前被重新連接的情況下完整涌入時間段可能不可用。通過在檢測到關(guān)斷事件時借助于在檢測到關(guān)斷事件時對定時電容器放電來主動地重置涌入時段定時器，涌入時段定時器被配置成針對每個隨后的接通事件來提供完整涌入時間段。因此，缺少的半個周期(比如將圖5.1的接通事件508與關(guān)斷事件509分隔開的半個周期)(其原本會驅(qū)動變壓器130的芯深入飽和狀態(tài)并且在接通之后導(dǎo)致大的涌入電流)將通過提供涌入電流保護的完整時間段來被成功地處理。
[0081]上述實施方式僅是示例性的，并且要理解的是，可以實施替選裝置以產(chǎn)生本發(fā)明的效果。通過閱讀所附權(quán)利要求書來理解請求保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于限制由電源向負(fù)載提供的電流的涌入電流分量的裝置，所述裝置包括: 阻抗，所述阻抗被布置在所述電源與所述負(fù)載之間； 開關(guān)，所述開關(guān)被布置成將所述電流從所述阻抗轉(zhuǎn)移開； 涌入時段定時器，所述涌入時段定時器連接至所述電源并且被布置成在涌入時間段終止之后激活所述開關(guān)，所述涌入時間段是在所述電源變得激活使得所述電源能夠向所述負(fù)載提供電流時開始的時間段;以及 重置電路，所述重置電路連接至所述電源和所述涌入時段定時器，所述重置電路被布置成響應(yīng)于所述電源變得非激活使得所述電源不能向所述負(fù)載提供電流而去激活所述開關(guān)并且重置所述涌入時段定時器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述重置電路包括: 低電壓檢測器，所述低電壓檢測器在低于預(yù)定閾值的電壓被識別出時在輸出端處生成重置脈沖；以及 重置脈沖濾波器，所述重置脈沖濾波器連接至所述低電壓檢測器的輸出端，所述重置脈沖濾波器被布置成當(dāng)所述重置脈沖具有給定持續(xù)時間時觸發(fā)所述涌入時段定時器的重置。3.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述重置電路包括RC網(wǎng)絡(luò)。4.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的用于限制涌入電流的裝置，其中，所述重置電路被布置成通過重置所述涌入時段定時器來去激活所述開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于限制涌入電流的裝置，其中，所述重置電路還包括觸發(fā)抑制器，其中，所述觸發(fā)抑制器連接至所述涌入時段定時器并且被布置成防止重置脈沖的生成直到所述涌入時間段終止為止。6.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的用于限制涌入電流的裝置，其中，所述開關(guān)的激活是從比較器的輸出得出的，所述比較器被布置成將所述涌入時段定時器的輸出與參考值相比較。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于限制涌入電流的裝置，其中，所述涌入時段定時器被布置成在所述開關(guān)已被激活之后改變所述比較器的參考值。8.根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的用于限制涌入電流的裝置，所述裝置還包括: 輸出開關(guān)，所述輸出開關(guān)被布置成控制被提供給所述負(fù)載的電流；以及 輸出禁止定時器，所述輸出禁止定時器連接至所述電源并且被布置成在輸出禁止時段終止之后激活所述輸出開關(guān)，所述輸出禁止時段是在所述電源變得激活使得所述電源能夠向所述負(fù)載提供電流時開始的時間段。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述輸出禁止定時器不由所述重置電路重置。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中，所述裝置包括人工激活的開關(guān)，使得所述輸出開關(guān)能夠被人工地激活或去激活。11.一種用于限制由電源向負(fù)載提供的電流的涌入電流分量的方法，所述方法包括: 在所述電源與所述負(fù)載之間設(shè)置阻抗以產(chǎn)生抵抗所述涌入電流的電阻； 響應(yīng)于所述電源變得激活使得所述電源能夠向所述負(fù)載提供電流，啟動涌入時段定時器； 在涌入時間段終止之后，激活開關(guān)以將所述電流從所述阻抗轉(zhuǎn)移開，所述涌入時間段是在所述涌入時段定時器啟動之后的時間段；以及 響應(yīng)于所述電源變得非激活使得所述電源不能向所述負(fù)載提供電流，去激活所述開關(guān)并且重置所述涌入時段定時器。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于限制涌入電流的方法，還包括: 使用低電壓檢測器來在低于預(yù)定閾值的電壓被識別出時生成重置脈沖；以及使用重置脈沖濾波器來濾除具有低于最小重置脈沖持續(xù)時間的持續(xù)時間的重置脈沖，以識別出能夠使得所述開關(guān)響應(yīng)于所述電源變得非激活而被去激活的重置脈沖。13.根據(jù)權(quán)利要求11至12中的任一項所述的用于限制涌入電流的方法，所述方法還包括: 響應(yīng)于所述電源變得激活使得能夠向所述負(fù)載提供電流，啟動輸出禁止定時器達所述涌入時段定時器的近似持續(xù)時間以將電流從所述負(fù)載轉(zhuǎn)移開。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于限制涌入電流的方法，其中，所述輸出禁止定時器不響應(yīng)于所述電源的關(guān)斷而被主動地重置。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的用于限制涌入電流的方法，所述方法還包括:基于所述涌入時間段來設(shè)定所述輸出禁止定時器的持續(xù)時間。
【文檔編號】H02H9/02GK105874671SQ201480071913
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月25日
【發(fā)明人】威廉·約翰·懷特
【申請人】卡麥德（醫(yī)療器械）有限公司