通過調(diào)整元件承受熱應力實現(xiàn)led電源故障規(guī)避的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種通過調(diào)整元件承受熱應力實現(xiàn)LED電源故障規(guī)避的方法，通過溫度傳感器組獲得電源工作溫度，若電源工作溫度超過電源工作極限溫度值，則直接執(zhí)行關機保護；若電源出現(xiàn)故障趨勢，則啟動故障規(guī)避流程，如故障規(guī)避仍無法消除當前出現(xiàn)的故障，則直接執(zhí)行關機保護，等待進一步的檢查和維修。本發(fā)明在電源工作溫度接近臨界值，即進入故障高發(fā)區(qū)的最低值時，通過調(diào)整運行參數(shù)，使得電源自身發(fā)熱量下降，工作溫度回歸正常，從而避免故障的發(fā)生，通過電源系統(tǒng)的熱應力調(diào)整實現(xiàn)故障規(guī)避的新型保護方法，可以提高LED電源的可靠性，降低故障率，該方法已經(jīng)在“大功率LED集中供電電源”等產(chǎn)品中應用，效果顯著。
【專利說明】通過調(diào)整元件承受熱應力實現(xiàn)LED電源故障規(guī)避的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED電源，尤其是LED電源的故障規(guī)避方法。
【背景技術】
[0002]根據(jù)以往針對LED燈故障的統(tǒng)計學分析，其超過半數(shù)以上是由于其內(nèi)部電源的故障造成的，致使其推廣使用受到影響；故電源的可靠性應該受到高度的關注。
[0003]目前，對于電源的保護措施主要采取硬件保護方法和基于軟、硬件結(jié)合的保護方法等，其保護機理是:當故障出現(xiàn)時，選擇最佳的關機方案，使得被供電系統(tǒng)及電源本身可能造成的損失最小。通過保護的方法最大的缺陷是必須停機，從而導致因停電而引發(fā)的連帶損失。
[0004]作為產(chǎn)品“供血系統(tǒng)”的內(nèi)部電源，其可靠性直接影響著該產(chǎn)品的壽命。因之，該【技術領域】的研究動態(tài)備受國內(nèi)外學者的高度關注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明利用LED發(fā)光二極管對電源電壓變化范圍適應性寬的特點，發(fā)明了一種基于電源“狀態(tài)預測”的“故障在線規(guī)避”的方法，可通過降低器件的電壓/電流負載減少其發(fā)熱量，進而降低器件所承受的熱應力，擬實現(xiàn)由于熱應力引起的漸變性故障在線規(guī)避技術，降低其運行過程的故障率，解決LED電源使用壽命短的問題。
[0006]本發(fā)明涉及的針對元件溫度應力超標而引起電源故障的“故障規(guī)避”方法，是一種全新的保護方法。該方法能在故障即將出現(xiàn)之前，通過調(diào)整運行參數(shù)，使得已經(jīng)超標的溫度應力趨于正常，從而避免故障的發(fā)生。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]步驟1:通過溫度傳感器組獲得t(k)時刻電源工作溫度T (k)，對電源工作溫度進行在線監(jiān)測，k是計數(shù)值；
[0009]步驟2:對電源狀態(tài)進行計算:計算溫度上升速率δΤ(10、元件熱應力系數(shù)δ R(k)、預測下一檢測時刻的電源工作溫度f(/: +1);
[0010]其中溫度上升速率為:
[0011]δ T (k) = [T (k)-T (k_l) ] / [t (k) _t (k_l)]
[0012]其中T(k)表示在t(k)時刻的電源工作溫度，T (k-Ι)表示在t (k-1)時刻的電源
工作溫度；
[0013]元件熱應力系數(shù)為:
[0014]δ R(k) = [T(k)-T(l)]/T(l)
[0015]其中T(I)為電源工作臨界溫度值，根據(jù)一般電源正常工作范圍，將該值設定為65°C，當δ R(k) < O表明系統(tǒng)工作在安全運行狀態(tài)；
[0016]下一檢測時刻的預測電源工作溫度為:[0017]f{k + \) = 2T{k)-T{k-\)
[0018]步驟3:判斷電源狀態(tài)的未來走勢，并對可能發(fā)生的故障緊迫性進行認定:
[0019]若當前電源工作溫度T (k)超過電源工作極限溫度值T(H)，T(H)設定為95°C，則認為系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障，直接執(zhí)行關機保護；
[0020]若電源出現(xiàn)故障趨勢，則進入步驟4，啟動故障規(guī)避流程；
[0021]出現(xiàn)故障趨勢的判斷條件為步驟2中計算得到的電源狀態(tài)滿足如下三個條件之一即可:
[0022]①若連續(xù)3次檢測到T (k) > T (k-Ι)，且溫度上升速率δ T (k)超過設定值δ τ,設定值δ τ為2°C /分鐘，即系統(tǒng)有持續(xù)升高趨勢；
[0023]②若元件熱應力系數(shù)δ R(k)≤O,即電源工作溫度達到或超過電源工作臨界溫度值 T(I)；
[0024]③若下一檢測時刻的電源工作預測溫度細+ 1) > T(I)，即電源工作預測溫度將超
過電源工作臨界溫度值；
[0025]步驟4:啟動故障規(guī)避流程:
[0026](I)在故障規(guī)避流程中，利用已獲得的電源工作溫度T (k)、溫度上升速率δ T(k)、原件元件熱應力系數(shù)S R(k)，確定電源系統(tǒng)的功率向下調(diào)整的速率，即計算下調(diào)脈沖寬度Δ (PWM):
[0027]Δ (PWM) = K [0.85 X (最大脈寬)/5]
[0028]其中，最大脈寬為100%脈寬減去防止功率器件直通而設計的“死區(qū)”寬度，K的取值為1、2、3、4或5，分別表示五檔不同的脈寬控制速度，根據(jù)電源工作溫度T(k)、電源工作
預測溫度#認+ 1)、溫度上升速率δΤ(10和熱應力系數(shù)SR(k)共同作用生成，在實際使用
時可通過查表的方式調(diào)用K值，詳見表1、表2和表3:
[0029]表1:當 T(k) < T(l)，且 f(/'+i)<r(/)時的 K 值表
【權(quán)利要求】
1.一種通過調(diào)整元件承受熱應力實現(xiàn)LED電源故障規(guī)避的方法，其特征在于包含如下步驟: 步驟1:通過溫度傳感器組獲得t(k)時刻電源工作溫度T(k)，對電源工作溫度進行在線監(jiān)測，k是計數(shù)值； 步驟2:對電源狀態(tài)進行計算:計算溫度上升速率δ T(k)、元件熱應力系數(shù)δ R(k)、預測下一檢測時刻的電源工作溫度1\丨< +1); 其中溫度上升速率為: δ T(k) = [T (k) -T (k-1) ] / [t (k) -t (k-1)] 其中T(k)表示在t(k)時刻的電源工作溫度，T(k-1)表示在t(k-l)時刻的電源工作溫度; 元件熱應力系數(shù)為:
5R(k) = [T(k)-T(l)]/T(l) 其中T(I)為電源工作臨界溫度值，根據(jù)一般電源正常工作范圍，將該值設定為65°C，當SR(k) < O表明系統(tǒng)工作在安全運行狀態(tài)； 下一檢測時刻的預測電源工作溫度為: m + \) = 2T{k)-T(k-\) 步驟3:判斷電源狀態(tài)的未來走勢，并對可能發(fā)生的故障緊迫性進行認定: 若當前電源工作溫度T(k)超過電源工作極限溫度值T (H)，T(H)設定為95°C，則認為系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障，直接執(zhí)行關機保護； 若電源出現(xiàn)故障趨勢，則進入步驟4，啟動故障規(guī)避流程； 出現(xiàn)故障趨勢的判斷條件為步驟2中計算得到的電源狀態(tài)滿足如下三個條件之一即可: ①若連續(xù)3次檢測到T(k) > T (k-Ι)，且溫度上升速率δ T (k)超過設定值δ τ，設定值δ τ為2°C /分鐘，即系統(tǒng)有持續(xù)升高趨勢； ②若元件熱應力系數(shù)SR(k)≤O，即電源工作溫度達到或超過電源工作臨界溫度值T(I)； ③若下一檢測時刻的電源工作預測溫度六+D^ TH)，即電源工作預測溫度將超過電源工作臨界溫度值； 步驟4:啟動故障規(guī)避流程: (I)在故障規(guī)避流程中，利用已獲得的電源工作溫度T(k)、溫度上升速率δΤ(10、原件元件熱應力系數(shù)S R(k)，確定電源系統(tǒng)的功率向下調(diào)整的速率，即計算下調(diào)脈沖寬度Δ (PWM):
Δ (PWM) = K [0.85 X (最大脈寬)/5] 其中，最大脈寬為100%脈寬減去防止功率器件直通而設計的“死區(qū)”寬度，K的取值為1、2、3、4或5，分別表示五檔不同的脈寬控制速度，根據(jù)電源工作溫度T(k)、電源工作預測溫度7V+1) 4度上升速率ST(k)和熱應力系數(shù)SR(k)共同作用生成，在實際使用時可通過查表的方式調(diào)用K值，詳見表1、表2和表3:表 1:當 T(k) < T(1)，且:^+ 1)< (/)時的 K 值表
【文檔編號】H02M1/32GK103475204SQ201310391147
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】羊彥, 景占榮, 高田, 楊磊, 宋職政 申請人:西北工業(yè)大學