專利名稱：直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈。
背景技術(shù)：
汽車、火車、船只直流低電壓電源供電的高壓鈉燈HID，光電轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生強(qiáng)光照明，適于車船內(nèi)外照明，如汽車前燈照明。高壓鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電發(fā)光，工作電壓在數(shù)百伏，點(diǎn)火啟動(dòng)電壓通常在3KV以上才能引燃。直流低電壓電源供電高壓鈉燈電子核心是一個(gè)DC-AC逆變器。燈負(fù)載功率在25W左右時(shí)，采用大功率三極管或MOS場(chǎng)效應(yīng)管推挽振蕩方式工作，獲取較好的效果。但是，高壓鈉燈功率都較大，驅(qū)動(dòng)電流相應(yīng)較大，這時(shí)逆變器功率器件功耗急劇增大，由于車船內(nèi)部空間所限散熱器體積不能做大發(fā)熱升溫很高會(huì)燒壞元器件，不能正常工作。此外，高壓鈉燈高頻電源供電極易產(chǎn)生“聲共振”燈光閃抖， 燈管內(nèi)壓力波脈沖從管壁反射與高頻電流諧波相位相同時(shí)形成駐波，導(dǎo)致放電電弧不穩(wěn)定燈光閃爍，對(duì)人眼產(chǎn)生暈眩。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供直流低壓電源供電，拖動(dòng)大功率燈負(fù)載的一種直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案為由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、四個(gè)推挽振蕩器、三個(gè)相加耦合器、燈管電路、過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路及直流低壓電源組成，三個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器6a、推挽振蕩器 6b、推挽振蕩器6c和推挽振蕩器6d，分別由鐵氧體磁性變壓器T1、T2和Τ3、Τ4初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入直流低壓電源，同時(shí)， 調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電源端接入直流低壓電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對(duì)管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管基極并接過(guò)載檢測(cè)信號(hào)接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6c和推挽振蕩器6d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器次級(jí)電感升壓接入燈管電路，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器輸出接入推挽振蕩器6d接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測(cè)電壓接入接口管控制振蕩管；其中，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由運(yùn)算放大器Al、A2與電阻、電容構(gòu)成自激多諧振蕩器和有源帶通濾波器，Al偏置電阻和反饋電阻取值相同，電容充放電時(shí)間相同，構(gòu)成對(duì)稱翻轉(zhuǎn)的自激多諧振蕩器，A2由電阻、電容RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成負(fù)反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號(hào)經(jīng)A2有源帶通濾波接入推挽振蕩器6d接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍； 燈管電路經(jīng)電容串接燈管接入第三相加耦合器次級(jí)電感，并經(jīng)限流電阻接雙向可控硅陽(yáng)極，另由電阻對(duì)電容充電連接雙向觸發(fā)二極管觸發(fā)雙向可控硅門極，雙向可控硅陽(yáng)極和陰極并接在與放電電容串聯(lián)的脈沖點(diǎn)火變壓器初級(jí)線圈，脈沖點(diǎn)火次級(jí)線圈接燈管， 雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點(diǎn)火線圈初級(jí)、次級(jí)連接點(diǎn)接入第三相加耦合器次級(jí)電感接地端。本實(shí)用新型產(chǎn)生積極效果是直流低壓電源供電四推挽振蕩功率合成，調(diào)頻抑制燈光閃爍，獲取大功率燈負(fù)載高光效，阻容交叉耦合四推挽振蕩功率合成不僅高效，振蕩十分強(qiáng)烈，偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件功耗，廣泛用于沒(méi)交流電源或供電不便的場(chǎng)合照明。

圖1本實(shí)用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2推挽振蕩器電路圖3四推振蕩功率合成及過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路圖4調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電路圖5燈管電路具體實(shí)施方法參照?qǐng)D1、2、3(圖2以推挽振蕩器6a電路為例，其余推挽振蕩器電路均相同)，本實(shí)用新型具體實(shí)施方法和實(shí)施例由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2、四個(gè)推挽振蕩器6、三個(gè)相加耦合器5、燈管電路4、過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路3及直流低壓電源1組成，三個(gè)相加耦合器5分為第一相加耦合器5a、第二相加耦合器5b和第三相加耦合器5c，四個(gè)推挽振蕩器6分為推挽振蕩器6a、推挽振蕩器6b和推挽振蕩器6c、推挽振蕩器6d，分別由鐵氧體磁性變壓器T1、T2和 Τ3、Τ4初級(jí)電感Ll并聯(lián)電容C3為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感L2和旁路電容C4接入直流低壓電源1，同時(shí)，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2電源端接入直流低壓電源1，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻R3、R6接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對(duì)管到基極電阻Rl、R2靜態(tài)偏置和電容Cl、C2正反饋構(gòu)成推挽振蕩器， Q1、Q2基極并接控制信號(hào)接口管Q3、Q4集電極，接口管Q3、Q4基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R4、R5，發(fā)射極接地，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器5a初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器6c 和推挽振蕩器6d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器5b初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器5a和第二相加耦合器5b次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器5c初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器5c次級(jí)電感升壓接入燈管電路4，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器2輸出接入推挽振蕩器6d接口管，由振蕩管Ql、Q2極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍。過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路3由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD3檢波，電容 C6、電阻Rll濾波電壓經(jīng)電阻R8、R9接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Ql、Q2。當(dāng)燈管接觸不良或燈負(fù)載短路產(chǎn)生大電流，過(guò)載檢測(cè)電壓使Q3、Q4飽和導(dǎo)通，振蕩管Ql、Q2截止停振，即時(shí)起到保護(hù)。二極管VD1、VD2保護(hù)振蕩管免受高反壓擊穿。阻容交叉耦合推挽振蕩器實(shí)際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級(jí)放大器，兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2輪流處于飽和與截止，以零靜態(tài)電流半個(gè)周期導(dǎo)通，振蕩十分強(qiáng)烈，集電極電流相位相反三階以上奇次諧波為零，不僅高效，并具有偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件熱功耗，為此，更低的抑制在諧振電感中心抽頭饋接電源串入高頻扼流電感和旁路電容，輸出為純正弦波。通用大功率三極管構(gòu)成推挽振蕩輸出功率，匹配25W左右的燈管，要求更大輸出功率，例如匹配120W燈負(fù)載時(shí)，僅幾只器件直接并聯(lián)運(yùn)用不能令人滿意，采用四個(gè)推挽振蕩功率合成效果明顯，輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過(guò)兩個(gè)相加耦合器分別將四推振蕩輸出功率相互反相激勵(lì)功率合成，又將兩個(gè)相加耦合器輸出電流變換加倍總和送到第三個(gè)相加耦合器功率合成，升壓引燃大功率燈管發(fā)光。三個(gè)平衡電阻R12、R13和R14在功率合成的兩個(gè)電流相等時(shí)，無(wú)功率損耗。圖4，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由運(yùn)算放大器Al為多諧振蕩器，偏置電阻R15、R16和負(fù)反饋 Rl7、R18取值相同，電容C7充、放電時(shí)間相同，輸出對(duì)稱方波，經(jīng)運(yùn)算放大器A2與電阻R19、 R20、R21和電容C8、C9組成負(fù)反饋RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)有源帶通濾波器濾除高次諧波，輸出低頻正弦波接入推挽振蕩器6d接口管Q3、Q4，由振蕩管Ql、Q2極間電容調(diào)制振蕩頻率，低頻正弦波圍繞振蕩中心頻率不斷變化，燈電弧無(wú)法形成駐波共振點(diǎn)，避免“聲共振”燈光閃爍。圖5，燈管電路在啟動(dòng)開燈的瞬間第三相加耦合器5c次級(jí)電感高壓，由電容C10、 電阻R22對(duì)電容Cll充電使雙向觸發(fā)二極管VD4導(dǎo)通，進(jìn)而觸發(fā)雙向可控硅VSl門極使其導(dǎo)通，電流經(jīng)限流電阻R23、放電電容C12和脈沖點(diǎn)火初級(jí)線圈L4，感應(yīng)到次級(jí)線圈L5升壓成高壓脈沖，點(diǎn)火觸發(fā)高壓鈉燈G氣體擊穿導(dǎo)通，使高壓鈉燈啟動(dòng)引燃發(fā)光。實(shí)施例直流低壓電源電壓30V，四推挽振蕩頻率51KHZ，低頻信號(hào)240HZ，調(diào)頻偏移范圍2. 3KHZ，輸出功率匹配100W高壓鈉燈，逆變效率85%，振蕩管散熱器溫升在30°C以下。
權(quán)利要求1.一種直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于還包括逆變器由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、四個(gè)推挽振蕩器、三個(gè)相加耦合器、燈管電路及過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路組成，三個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器(6a)、推挽振蕩器(6b)、推挽振蕩器(6c)和推挽振蕩器(6d)，分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)和(T3)、(T4)初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入直流低壓電源，同時(shí)，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電源端接入直流低壓電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對(duì)管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管基極并接控制信號(hào)接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器(6a)和推挽振蕩器(6b)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，推挽振蕩器(6c)和推挽振蕩器(6d) 輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(T3)、(T4)次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器次級(jí)電感升壓接入燈管電路，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)接入推挽振蕩器(6d)接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測(cè)電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由運(yùn)算放大器Al、A2與電阻、電容構(gòu)成自激多諧振蕩器和有源帶通濾波器，Al偏置電阻和反饋電阻取值相同，電容充放電時(shí)間相同，構(gòu)成對(duì)稱翻轉(zhuǎn)的自激多諧振蕩器，A2由電阻、電容RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成負(fù)反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號(hào)經(jīng)A2有源帶通濾波接入推挽振蕩器(6d)接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈，其特征在于燈管電路經(jīng)電容串接燈管接入第三相加耦合器次級(jí)電感，并經(jīng)限流電阻接雙向可控硅陽(yáng)極，另由電阻對(duì)電容充電連接雙向觸發(fā)二極管觸發(fā)雙向可控硅門極，雙向可控硅陽(yáng)極和陰極并接在與放電電容串聯(lián)的脈沖點(diǎn)火變壓器初級(jí)線圈，脈沖點(diǎn)火次級(jí)線圈接燈管，雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點(diǎn)火線圈初級(jí)、次級(jí)連接點(diǎn)接入第三相加耦合器次級(jí)電感接地端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種直流低壓電源四推挽振蕩高壓鈉燈。由調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、四個(gè)推挽振蕩器，三個(gè)相加耦合器、燈管電路、過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路及直流低壓電源組成，四推挽振蕩功率合成調(diào)頻抑制“聲共振”燈光閃爍，輸出功率接入燈管電路產(chǎn)生高光效。本實(shí)用新型電路獨(dú)特、高效，廣泛用于汽車、火車、船只無(wú)交流市電或供電不便的場(chǎng)合大功率高壓鈉燈照明。
文檔編號(hào)H05B41/36GK202077254SQ20112011014
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者阮樹成 申請(qǐng)人:阮樹成