專利名稱：太陽能電源八橋振蕩金鹵燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源八橋振蕩金鹵燈。
背景技術(shù)：
汽車、火車、船只太陽能直流低電壓電源供電的金鹵燈HID，光電轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生強光照明，適于車船內(nèi)外照明，如汽車前燈照明。金鹵燈是一種高強度氣體放電發(fā)光，工作電壓在數(shù)百伏，點火啟動電壓通常在3KV以上才能引燃。直流低電壓電源供電金鹵燈電子核心是一個DC-AC逆變器。燈負(fù)載功率在25W左右時，采用大功率三極管或MOS場效應(yīng)管推挽振蕩方式工作，獲取較好的效果。但是，金鹵燈功率都較大，驅(qū)動電流相應(yīng)要大，這時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)熱升溫很高會燒壞元器件，不能正常工作。此外，金鹵燈高頻電源供電極易產(chǎn)生“聲共振”，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形成駐波，導(dǎo)致放電電弧不穩(wěn)定燈光閃爍， 對人眼產(chǎn)生暈眩。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動大功率燈負(fù)載的一種太陽能電源八橋振蕩金鹵燈。本實用新型技術(shù)解決方案為包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與金鹵燈管，還包括逆變器由八個橋式振蕩器、七個相加耦合器、調(diào)頻信號發(fā)生器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，七個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八個橋式振蕩器分為橋式振蕩器6a、橋式振蕩器6b、橋式振蕩器6c、橋式振蕩器6d、橋式振蕩器6e、橋式振蕩器6f和橋式振蕩器6g、 橋式振蕩器他，分別由八個鐵氧體磁性變壓器Tl、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初級電感并聯(lián)電容為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個PNP大功率振蕩管集電極和兩個NPN大功率振蕩管集電極，兩個PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽能電源正極，兩個NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，四個大功率振蕩管集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快恢二極管，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，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，調(diào)頻信號發(fā)生器輸出信號經(jīng)耦合電容、電阻接入橋式振蕩器他接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，橋式振蕩器6a和橋式振蕩器6b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T1、T2次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，橋式振蕩器6c和橋式振蕩器6d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，橋式振蕩器6e和橋式振蕩器6f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、 T6次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感一階功率合成，橋式振蕩器6g和橋式振蕩器輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級電感反相接入第四相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第五相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級電感反相接入第六相加耦合器初級電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級電感反相接入第七相加耦合器初級電感三階功率合成，次級電感升壓接入燈管電路，過載檢測保護電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管，調(diào)頻信號發(fā)生器電源端接入太陽能電源；其中，調(diào)頻信號發(fā)生器由集成電路與電阻、電容構(gòu)成低頻振蕩器，輸出信號經(jīng)達林頓三極管射極跟隨接入橋式振蕩器他調(diào)頻信號接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍；燈管電路由第七相加耦合器次級電感一端接地，另一端經(jīng)電容接入脈沖點火線圈初級和次級的連接點，該接點另經(jīng)電容串聯(lián)接地電阻，并在電容電阻串聯(lián)的接點上與雙向觸發(fā)二極管相接，雙向觸發(fā)二極管串聯(lián)脈沖點火初級線圈，脈沖點火次級線圈與接地的燈管相接；過壓檢測控制器由運算放大器Al同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器Al輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器A2反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器A2輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈， 常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實用新型產(chǎn)生有益的積極效果是太陽能電源供電八橋振蕩三階功率合成，調(diào)頻抑制燈光閃爍，阻容交叉耦合八橋振蕩功率合成振蕩十分強烈，獲取穩(wěn)定的大功率燈負(fù)載高光效，振蕩電路互補串饋供電，電源電壓高電流小，顯著降低功耗增大輸出功率。不僅高效，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，偶次諧波相互抵消，輸出為純正弦波。廣泛用于沒交流電源或供電不便的場合照明。

圖1本實用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2橋式振蕩器電路圖3八橋振蕩功率合成及過載檢測保護電路圖4調(diào)頻信號發(fā)生器圖5燈管電路圖6太陽能電源過壓和欠壓檢測控制器電路具體實施方法參照圖1、2、3及圖6(圖2以橋式振蕩器6a電路為例，其余橋式振蕩器電路相同)， 本實用新型具體實施方法和實施例包括由太陽能電池陣列l(wèi)a、過壓檢測控制器lb、欠壓檢測控制器lc、電壓配接器Id、蓄電池El組成太陽能電源1和逆變器與金鹵燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號發(fā)生器3、八個橋式振蕩器6、七個相加耦合器5、燈管電路4及過載檢測保護電路2組成，七個相加耦合器5分為第一相加耦合器5a、第二相加耦合器恥、第三相加耦合器5c、第四相加耦合器5d、第五相加耦合器k、第六相加耦合器5f、第七相加耦合器 5g，八個橋式振蕩器6分為橋式振蕩器6a、橋式振蕩器6b、橋式振蕩器6c、橋式振蕩器6d、橋式振蕩器6e、橋式振蕩器6f和橋式振蕩器6g、橋式振蕩器他，分別由八個鐵氧體磁性變壓器T1、T2、T3、T4和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8初級電感Ll并聯(lián)電容C5為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個PNP大功率振蕩管Ql、Q2集電極和兩個NPN大功率振蕩管Q3、Q4集電極，兩個 PNP大功率振蕩管Ql、Q2發(fā)射極接太陽能電源1正極，兩個NPN大功率振蕩管Q3、Q4發(fā)射極接地，四個大功率振蕩管Ql、Q2和Q3、Q4集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快恢二極管VD1、VD2 和VD3、VD4，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻Rl、R2和R3、R4靜態(tài)偏置和電容C1、C2和C3、C4正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管Q3、Q4基極并接控制信號接口管Q5、Q6集電極，接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R5、R6，發(fā)射極接地，調(diào)頻信號發(fā)生器3輸出信號經(jīng)耦合電容C6、電阻R7、R8接入橋式振蕩器他接口管，由振蕩管 Q3、Q4極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，橋式振蕩器6a和橋式振蕩器6b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T1、T2次級電感反相接入第一相加耦合器fe初級電感一階功率合成，橋式振蕩器6c和橋式振蕩器6d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器恥初級電感一階功率合成，橋式振蕩器6e和橋式振蕩器6f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級電感反相接入第三相加耦合器5c初級電感一階功率合成，橋式振蕩器6g和橋式振蕩器他輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級電感反相接入第四相加耦合器5d初級電感一階功率合成，第一相加耦合器fe和第二相加耦合器恥次級電感反相接入第五相加耦合器k初級電感二階功率合成，第三相加耦合器5c和第四相加耦合器5d次級電感反相接入第六相加耦合器5f初級電感二階功率合成，第五相加耦合器k和第六相加耦合器5f次級電感反相接入第七相加耦合器5g初級電感三階功率合成，次級電感升壓接入燈管電路4。過載檢測保護電路2由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管檢波VD5，檢測電壓經(jīng)電容C7、電阻R18濾波，電阻R9、RlO限流接入接口管Q5、Q6控制振蕩管Q3、Q4和 Q1、Q2。當(dāng)燈管接觸不良或燈負(fù)載短路產(chǎn)生大電流，過載檢測電壓使Q5、Q6飽和導(dǎo)通，振蕩管Q3、Q4及Ql、Q2截止停振，即時起到保護作用。二極管VD1、VD2和VD3、VD4吸收振蕩管高反壓，避免擊穿。橋式振蕩器由PNP、NPN三極管兩個互補對稱阻容交叉耦合推挽振蕩相互耦合而成，阻容交叉耦合推挽振蕩實際是輸出輸入直接相連的兩級LC選頻放大器，大功率振蕩管 Q1、Q2和Q3、Q4導(dǎo)通角為90度交替工作，輸出電流為半余弦波脈沖，振蕩十分強烈，經(jīng)諧振回路衰減諧波，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，偶次諧波相互抵消，使燈負(fù)載輸出為純正弦波，不僅高效，振蕩電路互補串饋供電，電源電壓高電流小，降低功耗增大輸出功率優(yōu)點顯著。通用大功率三極管構(gòu)成的橋式振蕩輸出功率只能50W左右，在要求更大輸出功率時，如匹配450W燈負(fù)載，僅幾只器件直接并聯(lián)運用不能令人滿意，采用八橋振蕩功率合成效果明顯，其輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過七個相加耦合器分別將八橋振蕩輸出功率相互反相激勵功率合成，升壓引燃大功率或多支中小功率燈管發(fā)光。平衡電阻R11、R12、 R13、R14、R15和R14、R17在功率合成的兩個電流相等時無功率損耗。圖4，調(diào)頻信號發(fā)生器集成電路ICl采用LM567，經(jīng)電阻R19對電容C9充電產(chǎn)生 165HZ低頻方波，由電阻R20、R21和電容ClO積分為三角波經(jīng)達林頓三極管Q7射極阻抗變換，在電阻R22輸出接入橋式振蕩器他信號接口管Q5、Q6，由振蕩管Q3、Q4極間電容調(diào)制振蕩頻率，低頻信號圍繞基準(zhǔn)信號鎖定的中心頻率不斷變化，燈電弧無法形成駐波共振點， 避免金鹵燈“聲共振”燈光閃爍。圖中，電容C8對地通路。圖5，燈管電路4在啟動開燈瞬間八橋第七相加耦合器5g功率合成高壓經(jīng)電容 Cl 1對Cl2、電阻R23、RM充電使雙向觸發(fā)二極管VD6導(dǎo)通，電流經(jīng)過脈沖點火線圈初級L4， 感應(yīng)次級線圈L5升壓產(chǎn)生高壓脈沖，點火觸發(fā)金鹵燈G氣體擊穿導(dǎo)通，引燃金鹵燈管啟動發(fā)光。圖6，過壓檢測控制器Ib當(dāng)蓄電池El電壓高于穩(wěn)壓二極管VD7基準(zhǔn)電壓時，Al輸出為低電平，三極管Q8驅(qū)動繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點切斷充電回路，保護蓄電池El過壓充電，蓄電池El電壓隨著照明耗電下降低于VD7基準(zhǔn)電壓時，Al反相輸入電位低于同相基準(zhǔn)電壓，輸出為高電平，繼電器Jl吸合Jl-I常閉觸點接通充電回路。欠壓檢測控制器Ic 當(dāng)蓄電池El電壓低于穩(wěn)壓二極管VD9基準(zhǔn)電壓時，A2輸出為低電平，三極管Q9驅(qū)動繼電器 J2釋放J2-1常開觸點切斷放電回路，保護蓄電池El欠壓放電，蓄電池El隨著充電電壓上升高于VD9基準(zhǔn)電壓時，A2同相輸入電位高于反相基準(zhǔn)電壓，輸出為高電平，繼電器J2吸合J2-1常開觸點接通放電回路。電阻R25、R26、R27和R30、R31、R32及電位器RP1、RP2分壓分別接入運算放大器同相和反相輸入端。調(diào)整運算放大器電壓負(fù)反饋電阻R28、R33和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R29、R34限流作用。二極管VDll防蓄電池反充電，利用單向?qū)щ姳苊馓柲茈姵仃嚵蠭a晚間或下雨天不發(fā)電時或出現(xiàn)短路時蓄電池El向太陽能電池陣列Ia放電。二極管VD12防反接，當(dāng)蓄電池El極性接反時導(dǎo)通，產(chǎn)生大電流將熔絲Fl快速熔斷，起到防護作用。二極管VD8、VD10 吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極管Q8、Q9。電壓配接器Id內(nèi)置電源退耦濾波器連接八橋振蕩器6及調(diào)頻信號發(fā)生器3電源端。實施例直流電壓為50V，八橋振蕩器頻率47KHZ，低頻信號160HZ調(diào)頻偏移范圍 2. 5KHZ抑制燈光閃爍，輸出功率匹配450W金鹵燈管，逆變效率85%，振蕩管散熱器溫升低于 40°C。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源八橋振蕩金鹵燈，包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與金鹵燈管，其特征在于還包括逆變器由八個橋式振蕩器、七個相加耦合器、調(diào)頻信號發(fā)生器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，七個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八個橋式振蕩器分為橋式振蕩器(6a)、橋式振蕩器(6b)、橋式振蕩器(6c)、橋式振蕩器(6d)、橋式振蕩器(6e)、橋式振蕩器(6f)和橋式振蕩器(6g)、橋式振蕩器( )，分別由八個鐵氧體磁性變壓器(Tl)、 (T2)、(T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初級電感并聯(lián)電容為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個PNP大功率振蕩管集電極和兩個NPN大功率振蕩管集電極，兩個PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽能電源正極，兩個NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，四個大功率振蕩管集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快恢二極管，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，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，調(diào)頻信號發(fā)生器輸出信號經(jīng)耦合電容、電阻接入橋式振蕩器(6h)接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，橋式振蕩器(6a)和橋式振蕩器(6b)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，橋式振蕩器(6c)和橋式振蕩器(6d) 輸出功率由鐵氧體磁性變壓器CH)、(T4)次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，橋式振蕩器(6e)和橋式振蕩器(6f)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T5)、(T6) 次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感一階功率合成，橋式振蕩器(6g)和橋式振蕩器(6h)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T7)、(T8)次級電感反相接入第四相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第五相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級電感反相接入第六相加耦合器初級電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級電感反相接入第七相加耦合器初級電感三階功率合成，次級電感升壓接入燈管電路，過載檢測保護電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管，調(diào)頻信號發(fā)生器電源端接入太陽能電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源八橋振蕩金鹵燈，其特征在于調(diào)頻信號發(fā)生器由集成電路與電阻、電容構(gòu)成低頻振蕩器，輸出信號經(jīng)達林頓三極管射極跟隨接入橋式振蕩器(6h)調(diào)頻信號接口管，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所述的太陽能電源八橋振蕩金鹵燈，其特征在于燈管電路由第七相加耦合器次級電感一端接地，另一端經(jīng)電容接入脈沖點火線圈初級和次級的連接點，該接點另經(jīng)電容串聯(lián)接地電阻，并在電容電阻串聯(lián)的接點上與雙向觸發(fā)二極管相接，雙向觸發(fā)二極管串聯(lián)脈沖點火初級線圈，脈沖點火次級線圈與接地的燈管相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源八橋振蕩金鹵燈，其特征在于過壓檢測控制器由運算放大器Al同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器Al輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制； 欠壓檢測控制器由運算放大器A2反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器A2輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種太陽能電源八橋振蕩金鹵燈。包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與金鹵燈管，還包括逆變器由調(diào)頻信號發(fā)生器、八個橋式振蕩器，七個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，八橋振蕩器功率合成調(diào)頻抑制“聲共振”燈光閃爍，輸出功率接入燈管電路產(chǎn)生穩(wěn)定的高光效。本實用新型電路獨特、高效，廣泛用于汽車、火車、船只無交流市電或供電不便的場合大功率金鹵燈照明。
文檔編號H05B41/36GK201957324SQ201120110489
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者梅玉剛, 阮樹成 申請人:梅玉剛