專利名稱：熱光源啟動保護(hù)電路及其保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱光源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱光源啟動保護(hù)電路及其保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
目前市場上使用的內(nèi)窺鏡的光源，由于對光照度有要求，普遍使用150W15V大功率規(guī)格的鹵素?zé)簟Ｈ鐖D4所示，現(xiàn)有鹵素?zé)舻拈_啟電路由開關(guān)電源輸出的15V電壓再串接繼電器，然后串接鹵素?zé)魹辂u素?zé)艄╇?。通過控制繼電器的閉合與斷開，從而控制鹵素?zé)舻牧僚c滅。目前控制鹵素?zé)糸_啟的電路有如下三個(gè)缺點(diǎn)
一、容易損壞齒素?zé)?，或者降低燈的壽命。鹵素?zé)舻臒艚z在沒點(diǎn)亮前為冷狀態(tài)，燈絲的阻值為100毫歐左右。當(dāng)串接的繼電器閉合，15V電壓直接加于燈絲上，很大瞬間電流(電流等于15V除以100毫歐，約150A)流過燈絲，如考慮連接線與繼電器閉合電阻，瞬間電流也會大于80A。很大瞬間電流導(dǎo)致燈絲在幾個(gè)毫秒內(nèi)迅速發(fā)熱，很容易造成鹵素?zé)魮p壞，或者降低鹵素?zé)舻膲勖?。二、繼電器的壽命有限。繼電器為金屬彈片結(jié)構(gòu)，釋放與吸合，都有一定的機(jī)械壽命。三、對開關(guān)電源要求高。燈絲在點(diǎn)亮之后，電阻升為1. 5歐姆左右。開關(guān)電源只需IOA(電流等于15V除以1. 5歐姆)。鹵素?zé)舻臒艚z在沒點(diǎn)亮前為冷狀態(tài)，15V電壓直接加于燈絲上，很大瞬間電流會大于80A。要求開關(guān)電源要有短時(shí)間輸出大于80A的能力。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱光源啟動保護(hù)電路及保護(hù)方法。由于采用MOS管及其控制電路，經(jīng)過較小恒流和恒壓兩個(gè)過程完成對熱光源的啟動，因此避免直接為熱光源通大電流對熱光源造成的損害；同時(shí)，由于通過MOS管代替所述繼電器開關(guān)，克服了繼電器因金屬彈片結(jié)構(gòu)造成機(jī)械壽命短的問題；并降低了對開關(guān)電源輸出大電流的要求。本發(fā)明提供一種熱光源啟動保護(hù)電路，用于在熱光源啟動過程中提供保護(hù)，包括電源和熱光源，還包括MOS管及MOS管控制電路；所述MOS管控制電路連接所述MOS管的刪極，在所述電源啟動且所述MOS管完全導(dǎo)通之前控制所述輸入MOS管柵極的電壓信號大小以控制所述MOS管的阻值，從而控制整個(gè)電路保持一較小的恒流為熱光源加熱；在所述MOS管完全導(dǎo)通后整個(gè)電路保持恒壓為所述熱光源繼續(xù)加熱直到所述熱光源完全點(diǎn)亮。本發(fā)明還提供一種熱光源啟動電路保護(hù)方法，包括如下步驟
啟動電源；
以較小的恒流為所述熱光源供電，直到所述熱光源兩端電壓達(dá)到恒壓；
以恒壓為所述熱光源繼續(xù)供電直到熱光源完全點(diǎn)亮。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)
由于熱光源從啟動到點(diǎn)亮并不是通過一個(gè)大電流直接加載到熱光源上，而是通過一個(gè)相對較小的恒流(如15A啟動鹵素?zé)?及恒壓過程逐漸實(shí)現(xiàn)的，因此避免了對熱光源造成的損害；同時(shí)，由于通過MOS管代替所述繼電器開關(guān)，克服了繼電器因金屬彈片結(jié)構(gòu)造成機(jī)械壽命短的問題；同時(shí)，降低了原先對開關(guān)電源輸出大電流的要求。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的熱光源啟動保護(hù)電路的整體電路結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明實(shí)施例的MOS管控制電路的結(jié)構(gòu)框圖3為本發(fā)明的另一實(shí)施例的MOS管控制電路的結(jié)構(gòu)框圖4為現(xiàn)有技術(shù)的有關(guān)醫(yī)用齒素?zé)魡与娐穲D5為本發(fā)明具體實(shí)施例的未顯示MOS管控制電路的整體電路圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例的MOS管控制電路的電路圖7為本發(fā)明的熱光源啟動保護(hù)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的說明書附圖，對發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱光源啟動保護(hù)電路，所述熱光源在完全點(diǎn)亮之前，其電阻隨熱度的升高電阻逐漸增大，根據(jù)其這個(gè)規(guī)律，設(shè)計(jì)了一種熱光源啟動保護(hù)電路，本發(fā)明還介紹了熱光源啟動保護(hù)方法，以下將對其進(jìn)行詳細(xì)說明。具體實(shí)施例一、
如圖1所示，本發(fā)明介紹了一種熱光源啟動保護(hù)電路，用于為熱光源啟動提供保護(hù)，該啟動電路具體包括電源10、熱光源30、MOS管21、MOS管控制電路22。所述MOS管控制電路22連接所述MOS管21的柵極。所述MOS管Q3全稱為金屬氧化物半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，所述MOS管具有的特性為在完全導(dǎo)通之前，其漏極與源極之間的電阻會隨著柵極控制電壓的增大或減小而成相反的變化；而在導(dǎo)通后其電阻會非常小(可以達(dá)到幾毫歐)，因此其在導(dǎo)通后相對整個(gè)啟動電路可以忽略不計(jì)。在所述MOS管21完全導(dǎo)通之前通過控制所述輸入MOS管21柵極的電壓信號控制所述MOS管21的阻值大小，并結(jié)合熱光源在完全點(diǎn)亮之前，其電阻隨熱度的升高電阻逐漸增大的規(guī)律，從而控制整個(gè)電路保持一較小的恒流為熱光源加熱；并在MOS管21完全導(dǎo)通后保持恒壓為所述熱光源繼續(xù)加熱直到所述熱光源完全點(diǎn)亮。通過上述方法，由于熱光源從啟動到點(diǎn)亮并不是通過一個(gè)大電流直接加載到熱光源上，而是通過一個(gè)相對較小的恒流及恒壓過程逐漸實(shí)現(xiàn)的，因此避免了對熱光源造成的損害；同時(shí)，由于通過MOS管代替所述繼電器開關(guān)，克服了繼電器因金屬彈片結(jié)構(gòu)造成機(jī)械壽命短的問題；同時(shí)，降低了原先對開關(guān)電源輸出大電流的要求。如圖2所示，所述MOS管控制電路具體包括一電流采樣電路221、一信號放大電路222、一比較放大電路223、一驅(qū)動電路224。所述電流采樣電路221對整個(gè)熱光源啟動電路內(nèi)的電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過信號放大電路222對電流信號進(jìn)行放大，再經(jīng)過比較放大電路223進(jìn)行比較放大，然后通過驅(qū)動電路224驅(qū)動所述MOS管。如圖3所示，在一些具體實(shí)施例中，所述MOS管還包括一開關(guān)控制模塊225，所述開關(guān)控制模塊位于所述比較放大電路和所述驅(qū)動電路之間，當(dāng)所述開關(guān)模塊處于開關(guān)不同的位置時(shí)，決定熱光源是點(diǎn)亮，還是熄滅。具體實(shí)施例二、
為方便對本技術(shù)方案的理解，本具體實(shí)施例以熱光源中的醫(yī)用鹵素?zé)魹槔俅芜M(jìn)行詳細(xì)說明
如圖5所示，整個(gè)鹵素?zé)魡与娐酚呻娫碕1、鹵素?zé)鬌S1、MOS管Q3串聯(lián)構(gòu)成一回路，所述MOS管Q3通過漏極與源極接入整個(gè)回路中，其柵極連接對其進(jìn)行控制的控制電路(圖6中示出)。所述鹵素?zé)鬌Sl的電阻在冷狀態(tài)時(shí)為100毫歐，在完全點(diǎn)亮之前，其電阻隨熱度的升高逐漸增大，當(dāng)完全點(diǎn)亮?xí)r電阻為1. 5歐，為配合所述鹵素?zé)簦鲭娫碕l 一般采用15V。所述MOS管具有的特性參見具體實(shí)施例一的相關(guān)描述，在此不再贅述。在本具體實(shí)施例中根據(jù)電路設(shè)計(jì)，優(yōu)選導(dǎo)通電壓在IOV的MOS管，本具體實(shí)施例優(yōu)選MOS管Q3的型號為 IRFP4368Pbf。如圖5所示，所述電流采樣電路為一采樣電阻R7，其串聯(lián)在整個(gè)鹵素?zé)魡踊芈分?，用來檢測鹵素?zé)舻臒艚z從冷狀態(tài)到點(diǎn)亮穩(wěn)定后，流過燈絲的電流，其阻值為符合電路設(shè)計(jì)要求取值為I毫歐，其可以將采樣得到的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，由于其阻值很小為I毫歐，因此其產(chǎn)生的壓降也很小為毫伏級，對整個(gè)電路不造成影響。如圖6所示，所述信號放大電路主要包括一第一運(yùn)算放大器U3，用于對采樣電阻R7采樣得到的毫伏級電壓值進(jìn)行放大。本具體實(shí)施例根據(jù)整個(gè)電路設(shè)計(jì)需要放大100倍，優(yōu)選0P37型號的運(yùn)算放大器。如圖6所示，所述比較放大電路主要包括一第二運(yùn)算放大器U1A，其反向輸入端連接所述第一運(yùn)算放大器U3的輸出端，將經(jīng)所述第一運(yùn)算放大器U3放大后的信號電壓幅值與其同向輸入端的基準(zhǔn)電壓做比較，進(jìn)行比較放大。即當(dāng)信號電壓幅值>基準(zhǔn)電壓值時(shí)，則輸出的電壓相比輸入信號電壓降低；當(dāng)信號電壓幅值<基準(zhǔn)電壓值時(shí)，貝1J輸出電壓相比輸入信號電壓升高。本具體實(shí)施例優(yōu)選TL072型號的運(yùn)算放大器。本具體實(shí)施例的加到所述第二運(yùn)算放大器UlA同相輸入端的基準(zhǔn)電壓為1.364 V,所述基準(zhǔn)電壓值是根據(jù)需要恒流值的大小來設(shè)計(jì)決定的。如圖6所示，所述驅(qū)動電路包括兩個(gè)相互串聯(lián)的第一、第二兩個(gè)三極管Ql、Q2，且所述第一三極管Ql的基極通過一二極管Dl (此處作用是隔離負(fù)壓)連接所述第二運(yùn)算放大器UlA的輸出端。將所述第二運(yùn)算放大器UlA比較放大后的電壓信號經(jīng)過第一、第二兩個(gè)三極管Q1、Q2的驅(qū)動發(fā)送到MOS管的柵極。在本具體實(shí)施例中，所述第一三極管Ql優(yōu)選8050型號，所述第二三極管Q2優(yōu)選8550型號。如圖6所示，本具體實(shí)施例以撥動開關(guān)作為開關(guān)控制模塊，所述撥動開關(guān)一端接
地，另一端懸空。
當(dāng)撥動開關(guān)撥向I的位置，即與地相連，會使第一、第二的三極管Q1、Q2截止，則輸出O伏電壓,MOS管Q3由于由于其柵極輸入的控制電壓為O伏，也處于截止不工作狀態(tài),這樣齒素?zé)魹闇?。?dāng)Kl撥向2的位置，相當(dāng)于撥動開關(guān)不起作用，電路由自身的線性閉環(huán)反饋來控制，則啟動電路工作，使鹵素?zé)魡庸ぷ?，?jīng)恒流到恒壓過程，點(diǎn)亮鹵素?zé)?。綜上所述，所述熱光源啟動保護(hù)電路的整個(gè)啟動過程包括兩個(gè)過程，第一個(gè)過程為恒流過程，具體如下
鹵素?zé)粼陂_始從冷狀態(tài)下啟動，其電阻為100毫歐，由于鹵素?zé)綦S著燈絲逐漸加熱其電阻逐漸增大，將導(dǎo)致整個(gè)電路的電流減小，為控制整個(gè)啟動電路保持恒流，通過增大MOS管柵極的控制電壓，從而使得接入電路的漏極與源極之間的電阻減小，從而使整個(gè)電路的電阻總和保持恒定，從而實(shí)現(xiàn)恒流過程。恒流的原理主要是通過閉環(huán)負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)的。所述在恒流過程中MOS管及其控制電路的工作過程為通過采樣電阻R7將在啟動回路中采樣得到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號先被第一運(yùn)算放大器U3放大，再加到第二運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端，與所述第二運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端的基準(zhǔn)電壓作比較放大，使得第二運(yùn)算放大器UlA的輸出端輸出的電壓信號變大。這個(gè)變大的信號經(jīng)過驅(qū)動三極管Q1、Q2，加到MOS管21的柵極，這樣就會使MOS管21的漏極與源極的電阻減小。本具體實(shí)施例根據(jù)實(shí)際需要經(jīng)過電路設(shè)計(jì)恒流值為15A.通過MOS管控制電路控制MOS管，使燈絲工作在恒流15A狀態(tài)，隨著燈絲逐漸加熱，大約經(jīng)過350毫秒，電阻上升到I歐姆,整個(gè)恒流過程完成。第二個(gè)過程為恒壓過程，所述恒壓過程具體如下
當(dāng)MOS管完全導(dǎo)通，由于加在MOS管和I毫歐的電阻上的壓降總共僅為30毫伏-45毫伏(IOA乘以3毫歐，15A乘以3毫歐)，其阻值在整個(gè)啟動保護(hù)電路中可以忽略不計(jì)，此時(shí)燈絲相當(dāng)于工作在恒壓15V下，隨著燈絲電阻上升，電流繼續(xù)下降，直到鹵素?zé)敉耆c(diǎn)亮后，其阻值達(dá)到1. 5歐姆，此時(shí)燈絲的電流為IOA (15V除以1. 5歐姆)，時(shí)間大約需要150毫秒。加上恒流過程的350毫秒，整個(gè)鹵素?zé)魡庸残枰狾. 5秒。此時(shí)，MOS管的電阻壓降才2暈伏，MOS管功耗為O. 2瓦，MOS管溫升符合要求。由于采用較小的電流如15A啟動鹵素?zé)?，因此避免直接采用為鹵素?zé)敉ù箅娏鲗u素?zé)粼斐傻膿p害；同時(shí)，由于通過MOS管代替所述繼電器開關(guān)，克服了繼電器因金屬彈片結(jié)構(gòu)造成機(jī)械壽命短的問題；同時(shí)，由于整個(gè)過程電流最高只有15A，降低了開關(guān)電源輸出大電流的要求。整個(gè)電路經(jīng)實(shí)際測試，性能穩(wěn)定可靠。具體實(shí)施例三、
如圖7所示，本具體實(shí)施例還介紹一種熱光源啟動保護(hù)方法，所述方法包括如下步驟S401，啟動電源；
S402,以較小的恒流為所述熱光源供電，直到所述熱光源兩端電壓達(dá)到恒壓；
S403，以恒壓為所述熱光源繼續(xù)供電直到熱光源完全點(diǎn)亮。所述啟動電源電壓通常為15V，所述熱光源以鹵素?zé)魹槔?，其處于冷狀態(tài)時(shí)為100毫歐，隨著通電預(yù)熱溫度逐漸升高其阻值也逐漸增大，當(dāng)完全點(diǎn)亮?xí)r其阻值為1. 5歐姆。所述恒流過程為在整個(gè)電路連接一 MOS管及MOS管控制電路，所述MOS管控制電路連接所述MOS管的柵極，在所述電源啟動且所述MOS管完全導(dǎo)通之前控制所述輸入MOS管柵極的電壓信號大小以控制所述MOS管的阻值，從而控制整個(gè)電路保持一較小的恒流為熱光源加熱，直到MOS管完全導(dǎo)通，此時(shí)鹵素?zé)魞啥穗妷哼_(dá)到恒壓，由于MOS管在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻和其控制電路的電流采樣電阻非常小，因此整體對鹵素?zé)魺o影響，燈絲相當(dāng)于工作在電源恒壓15V下。所述恒壓過程為在所述MOS管完全導(dǎo)通后整個(gè)電路保持恒壓為所述鹵素?zé)衾^續(xù)加熱直到所述鹵素?zé)敉耆c(diǎn)亮。本具體實(shí)施例中，有關(guān)MOS管及其控制電路參見具體實(shí)施例二的詳細(xì)描述，在此不再贅述。以上對本發(fā)明所提供的熱光源啟動保護(hù)電路及其保護(hù)方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種熱光源啟動保護(hù)電路，用于在熱光源啟動過程中提供保護(hù)，包括電源和熱光源，其特征在于，還包括MOS管及MOS管控制電路； 所述MOS管控制電路連接所述MOS管的柵極，在所述電源啟動且所述MOS管完全導(dǎo)通之前控制所述輸入MOS管柵極的電壓信號大小以控制所述MOS管的阻值，從而控制整個(gè)電路保持一較小的恒流為熱光源加熱；在所述MOS管完全導(dǎo)通后整個(gè)電路保持恒壓為所述熱光源繼續(xù)加熱直到所述熱光源完全點(diǎn)亮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述MOS管控制電路包括一電流米樣電路、一信號放大電路、一比較放大電路、一驅(qū)動電路； 所述電流采樣電路對整個(gè)啟動保護(hù)電路內(nèi)的電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過所述信號放大電路對電流信號進(jìn)行放大，再經(jīng)過所述比較放大電路進(jìn)行比較放大，然后通過所述驅(qū)動電路驅(qū)動所述MOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述MOS管控制電路還包括一開關(guān)控制模塊，所述開關(guān)控制模塊位于所述比較放大電路和所述驅(qū)動電路之間，當(dāng)所述開關(guān)模塊處于斷開狀態(tài)時(shí)，鹵素?zé)舨涣?；?dāng)所述開關(guān)模塊處于閉合狀態(tài)時(shí)，鹵素?zé)酎c(diǎn)売。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述電流采樣電路為一采樣電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述信號放大電路包括一第一運(yùn)算放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述比較放大電路包括一第二運(yùn)算放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述驅(qū)動電路由兩個(gè)串聯(lián)的第一、第二三極管組成，且所述第一個(gè)三極管的基極通過一整流二極管連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱光源啟動保護(hù)電路，其特征在于，所述開關(guān)模塊為一撥動開關(guān)，所述撥動開關(guān)一端接地，另一端懸空。
9.一種熱光源啟動電路保護(hù)方法，包括如下步驟 啟動電源； 以較小的恒流為所述熱光源供電，直到所述熱光源兩端電壓達(dá)到恒壓； 以恒壓為所述熱光源繼續(xù)供電直到熱光源完全點(diǎn)亮。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱光源啟動保護(hù)方法，其特征在于， 所述恒流過程為在整個(gè)電路連接一 MOS管及MOS管控制電路，所述MOS管控制電路連接所述MOS管的刪極，在所述電源啟動且所述MOS管完全導(dǎo)通之前控制所述輸入MOS管柵極的電壓信號大小以控制所述MOS管的阻值，從而控制整個(gè)電路保持一較小的恒流為熱光源加熱； 所述恒壓過程為在所述MOS管完全導(dǎo)通后整個(gè)電路保持恒壓為所述熱光源繼續(xù)加熱直到所述熱光源完全點(diǎn)亮。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種熱光源啟動保護(hù)電路，用于在熱光源啟動過程中提供保護(hù)，包括電源和熱光源，還包括MOS管及MOS管控制電路；所述MOS管控制電路連接所述MOS管的柵極，在所述電源啟動且所述MOS管完全導(dǎo)通之前控制所述輸入MOS管柵極的電壓信號大小以控制所述MOS管的阻值，從而控制整個(gè)電路保持一較小的恒流為熱光源加熱；在所述MOS管完全導(dǎo)通后整個(gè)電路保持恒壓為所述熱光源繼續(xù)加熱直到所述熱光源完全點(diǎn)亮。本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種熱光源啟動保護(hù)方法。由于采用MOS管及其控制電路，經(jīng)過較小恒流和恒壓兩個(gè)過程完成對熱光源的啟動，因此避免直接為熱光源通大電流對熱光源造成的損害；同時(shí)，由于通過MOS管代替所述繼電器開關(guān)，克服了繼電器因金屬彈片結(jié)構(gòu)造成機(jī)械壽命短的問題；并降低了對開關(guān)電源輸出大電流的要求。
文檔編號H05B37/00GK103024964SQ20121056531
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者徐國紅, 趙傳東 申請人:深圳市開立科技有限公司