通过调整元件承受热应力实现led电源故障规避的方法

通过调整元件承受热应力实现led电源故障规避的方法
【专利摘要】本发明提供了一种通过调整元件承受热应力实现LED电源故障规避的方法，通过温度传感器组获得电源工作温度，若电源工作温度超过电源工作极限温度值，则直接执行关机保护；若电源出现故障趋势，则启动故障规避流程，如故障规避仍无法消除当前出现的故障，则直接执行关机保护，等待进一步的检查和维修。本发明在电源工作温度接近临界值，即进入故障高发区的最低值时，通过调整运行参数，使得电源自身发热量下降，工作温度回归正常，从而避免故障的发生，通过电源系统的热应力调整实现故障规避的新型保护方法，可以提高LED电源的可靠性，降低故障率，该方法已经在“大功率LED集中供电电源”等产品中应用，效果显著。
【专利说明】通过调整元件承受热应力实现LED电源故障规避的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED电源，尤其是LED电源的故障规避方法。
【背景技术】
[0002]根据以往针对LED灯故障的统计学分析，其超过半数以上是由于其内部电源的故障造成的，致使其推广使用受到影响；故电源的可靠性应该受到高度的关注。
[0003]目前，对于电源的保护措施主要采取硬件保护方法和基于软、硬件结合的保护方法等，其保护机理是:当故障出现时，选择最佳的关机方案，使得被供电系统及电源本身可能造成的损失最小。通过保护的方法最大的缺陷是必须停机，从而导致因停电而引发的连带损失。
[0004]作为产品“供血系统”的内部电源，其可靠性直接影响着该产品的寿命。因之，该【技术领域】的研究动态备受国内外学者的高度关注。

【发明内容】

[0005]为了克服现有技术的不足，本发明利用LED发光二极管对电源电压变化范围适应性宽的特点，发明了一种基于电源“状态预测”的“故障在线规避”的方法，可通过降低器件的电压/电流负载减少其发热量，进而降低器件所承受的热应力，拟实现由于热应力引起的渐变性故障在线规避技术，降低其运行过程的故障率，解决LED电源使用寿命短的问题。
[0006]本发明涉及的针对元件温度应力超标而引起电源故障的“故障规避”方法，是一种全新的保护方法。该方法能在故障即将出现之前，通过调整运行参数，使得已经超标的温度应力趋于正常，从而避免故障的发生。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]步骤1:通过温度传感器组获得t(k)时刻电源工作温度T (k)，对电源工作温度进行在线监测，k是计数值；
[0009]步骤2:对电源状态进行计算:计算温度上升速率δΤ(10、元件热应力系数δ R(k)、预测下一检测时刻的电源工作温度f(/: +1);
[0010]其中温度上升速率为:
[0011]δ T (k) = [T (k)-T (k_l) ] / [t (k) _t (k_l)]
[0012]其中T(k)表示在t(k)时刻的电源工作温度，T (k-Ι)表示在t (k-1)时刻的电源
工作温度；
[0013]元件热应力系数为:
[0014]δ R(k) = [T(k)-T(l)]/T(l)
[0015]其中T(I)为电源工作临界温度值，根据一般电源正常工作范围，将该值设定为65°C，当δ R(k) < O表明系统工作在安全运行状态；
[0016]下一检测时刻的预测电源工作温度为:[0017]f{k + \) = 2T{k)-T{k-\)
[0018]步骤3:判断电源状态的未来走势，并对可能发生的故障紧迫性进行认定:
[0019]若当前电源工作温度T (k)超过电源工作极限温度值T(H)，T(H)设定为95°C，则认为系统出现严重故障，直接执行关机保护；
[0020]若电源出现故障趋势，则进入步骤4，启动故障规避流程；
[0021]出现故障趋势的判断条件为步骤2中计算得到的电源状态满足如下三个条件之一即可:
[0022]①若连续3次检测到T (k) > T (k-Ι)，且温度上升速率δ T (k)超过设定值δ τ,设定值δ τ为2°C /分钟，即系统有持续升高趋势；
[0023]②若元件热应力系数δ R(k)≤O,即电源工作温度达到或超过电源工作临界温度值 T(I)；
[0024]③若下一检测时刻的电源工作预测温度細+ 1) > T(I)，即电源工作预测温度将超
过电源工作临界温度值；
[0025]步骤4:启动故障规避流程:
[0026](I)在故障规避流程中，利用已获得的电源工作温度T (k)、温度上升速率δ T(k)、原件元件热应力系数S R(k)，确定电源系统的功率向下调整的速率，即计算下调脉冲宽度Δ (PWM):
[0027]Δ (PWM) = K [0.85 X (最大脉宽)/5]
[0028]其中，最大脉宽为100%脉宽减去防止功率器件直通而设计的“死区”宽度，K的取值为1、2、3、4或5，分别表示五档不同的脉宽控制速度，根据电源工作温度T(k)、电源工作
预测温度#认+ 1)、温度上升速率δΤ(10和热应力系数SR(k)共同作用生成，在实际使用
时可通过查表的方式调用K值，详见表1、表2和表3:
[0029]表1:当 T(k) < T(l)，且 f(/'+i)<r(/)时的 K 值表
【权利要求】
1.一种通过调整元件承受热应力实现LED电源故障规避的方法，其特征在于包含如下步骤: 步骤1:通过温度传感器组获得t(k)时刻电源工作温度T(k)，对电源工作温度进行在线监测，k是计数值； 步骤2:对电源状态进行计算:计算温度上升速率δ T(k)、元件热应力系数δ R(k)、预测下一检测时刻的电源工作温度1\丨< +1); 其中温度上升速率为: δ T(k) = [T (k) -T (k-1) ] / [t (k) -t (k-1)] 其中T(k)表示在t(k)时刻的电源工作温度，T(k-1)表示在t(k-l)时刻的电源工作温度; 元件热应力系数为:
5R(k) = [T(k)-T(l)]/T(l) 其中T(I)为电源工作临界温度值，根据一般电源正常工作范围，将该值设定为65°C，当SR(k) < O表明系统工作在安全运行状态； 下一检测时刻的预测电源工作温度为: m + \) = 2T{k)-T(k-\) 步骤3:判断电源状态的未来走势，并对可能发生的故障紧迫性进行认定: 若当前电源工作温度T(k)超过电源工作极限温度值T (H)，T(H)设定为95°C，则认为系统出现严重故障，直接执行关机保护； 若电源出现故障趋势，则进入步骤4，启动故障规避流程； 出现故障趋势的判断条件为步骤2中计算得到的电源状态满足如下三个条件之一即可: ①若连续3次检测到T(k) > T (k-Ι)，且温度上升速率δ T (k)超过设定值δ τ，设定值δ τ为2°C /分钟，即系统有持续升高趋势； ②若元件热应力系数SR(k)≤O，即电源工作温度达到或超过电源工作临界温度值T(I)； ③若下一检测时刻的电源工作预测温度六+D^ TH)，即电源工作预测温度将超过电源工作临界温度值； 步骤4:启动故障规避流程: (I)在故障规避流程中，利用已获得的电源工作温度T(k)、温度上升速率δΤ(10、原件元件热应力系数S R(k)，确定电源系统的功率向下调整的速率，即计算下调脉冲宽度Δ (PWM):
Δ (PWM) = K [0.85 X (最大脉宽)/5] 其中，最大脉宽为100%脉宽减去防止功率器件直通而设计的“死区”宽度，K的取值为1、2、3、4或5，分别表示五档不同的脉宽控制速度，根据电源工作温度T(k)、电源工作预测温度7V+1) 4度上升速率ST(k)和热应力系数SR(k)共同作用生成，在实际使用时可通过查表的方式调用K值，详见表1、表2和表3:表 1:当 T(k) < T(1)，且:^+ 1)< (/)时的 K 值表
【文档编号】H02M1/32GK103475204SQ201310391147
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】羊彦, 景占荣, 高田, 杨磊, 宋职政 申请人:西北工业大学