太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈。兩個(gè)RC振蕩器共接電阻R11、電容C14同步振蕩，自振蕩芯片4及全橋逆變器A輸出功率變壓器T1與自振蕩芯片6及全橋逆變器B輸出功率變壓器T2反相饋入相加耦合器，功率合成、升壓饋送燈管觸發(fā)電路燈管啟輝，基準(zhǔn)晶振信號(hào)經(jīng)分頻器注入兩個(gè)自振蕩芯片4、6鎖定相位，獲取大功率照明避免器件溫升過(guò)高振蕩頻率變化功率失衡燈光下降，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器三角波信號(hào)接入兩個(gè)自振蕩芯片4、6調(diào)頻抑制燈光閃爍，燈管異常電流檢測(cè)器信號(hào)經(jīng)三極管接入兩個(gè)自振蕩芯片4、6的SD端，快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率MOS管。適用于太陽(yáng)能電源供電的大功率金鹵燈照明場(chǎng)合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合 成金鹵燈。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)電子鎮(zhèn)流器通常用LC或RC振蕩器作為金鹵燈電光源，產(chǎn)生的振蕩頻率 受溫度變化穩(wěn)定性差影響功率不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致光強(qiáng)下降，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，成本低。要得到大 功率照明勢(shì)必增大電流，使振蕩功率管功耗劇增溫升過(guò)高振蕩頻率變化，結(jié)果會(huì)使燈光隨 頻率變化功率幅值失衡。同時(shí)，大電流通過(guò)線(xiàn)圈溫升高磁性導(dǎo)磁率下降，磁飽和電感量變小 阻抗趨向零，燈具工作時(shí)間與溫升正比，溫升高加速器件老化，輕則燈管發(fā)光不穩(wěn)定亮度下 降，重則燒壞器件縮短使用壽命。逆變功率疊加拖動(dòng)大功率燈具，解決器件功率容量限制。 但是，功率合成振蕩電壓相位應(yīng)一致，克服非線(xiàn)性互調(diào)功率不均衡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供太陽(yáng)能電源供電、逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步大功率強(qiáng)光照明 的一種太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決方案為：包括太陽(yáng)能電源、金鹵燈管、基準(zhǔn)晶振、分頻器、兩個(gè)自振 蕩芯片、全橋逆變器A、全橋逆變器B、相加耦合器、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、燈管觸發(fā)電路、燈管異 常電流檢測(cè)器，其中，基準(zhǔn)晶振由石英晶體諧振器、兩個(gè)反相器及電阻、電容組成，第一個(gè)反 相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，并分別并接接地電容，同時(shí)，還跨接串聯(lián)微調(diào)電容的石 英晶體諧振器，基準(zhǔn)晶振輸出信號(hào)經(jīng)第二個(gè)反相器接入分頻器、第三個(gè)反相器，自振蕩芯片 內(nèi)含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)自振蕩芯片振蕩器共接電阻R 3、電容C4同步振蕩，輸 出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路連接均由四個(gè)功率M0S場(chǎng)效應(yīng)管兩組互補(bǔ)半橋構(gòu)成的全橋逆 變器A、全橋逆變器B，自振蕩芯片及全橋逆變器A輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片及全橋 逆變器Β輸出功率變壓器Τ 2饋入相加耦合器，功率合成饋送燈管觸發(fā)電路引燃燈管啟輝， 基準(zhǔn)晶振信號(hào)經(jīng)分頻器、第三個(gè)反相器注入兩個(gè)自振蕩芯片ΕΧ0端鎖定相位，調(diào)頻信號(hào)發(fā) 生器三角波信號(hào)接入兩個(gè)自振蕩芯片RC端調(diào)頻抑制燈光閃爍，燈管異常電流檢測(cè)器信號(hào) 經(jīng)三極管接入兩個(gè)自振蕩芯片SD端，控制振蕩快速停振關(guān)斷，保護(hù)全橋逆變器功率M0S場(chǎng) 效應(yīng)管，太陽(yáng)能電源低壓接基準(zhǔn)晶振、分頻器、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器電源端，太陽(yáng)能電源高壓接 自振蕩芯片及全橋逆變器Α和自振蕩芯片及全橋逆變器Β電源端；
[0005] 其中，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由兩個(gè)反相器IC^ICh與電阻R7、R8、電容C n組成低頻方 波振蕩器，經(jīng)反相器ICh隔離由電阻R9、R1Q、C 12積分成三角波，接入自振蕩芯片RC端頻率 調(diào)制振蕩波形抑制燈光閃爍；
[0006] 燈管觸發(fā)電路由燈管一端經(jīng)電容C9接入相加耦合器1~3電感L 6，同時(shí)并接串聯(lián)雙 向觸發(fā)二極管VDi、電感L7的電容C1(l，電感L 7并接脈沖點(diǎn)火變壓器T4電感L8與穩(wěn)壓二極管 VD2、VD3，脈沖點(diǎn)火變壓器T4電感L8、L 9、穩(wěn)壓二極管VD2、VD3穿過(guò)燈異常檢測(cè)磁環(huán)接地，燈管 另一端接脈沖點(diǎn)火變壓器τ4電感L9，燈異常檢測(cè)磁環(huán)電感L1(l電壓經(jīng)二極管VD 4檢波，電容 C14電阻Rn濾波，經(jīng)電阻R4、R5分壓接三極管VI\觸發(fā)兩個(gè)自振蕩芯片第SD端關(guān)閉振蕩保 護(hù)功率管；
[0007] 太陽(yáng)能電源光伏電池板E1輸出串聯(lián)阻塞二極管VD5、繼電器觸點(diǎn)J-1連接蓄電池 E2和接有開(kāi)關(guān)S的金鹵燈DW，蓄電池 E2過(guò)壓控制取樣電阻RpRPi、!^接入時(shí)基芯片IC4高 電平觸發(fā)端TH，欠壓控制取樣電阻R 14、RP2、R15接入低電平觸發(fā)端TL，時(shí)基芯片IC4輸出接 繼電器，蓄電池串入熔絲F，并接防反接二極管VD 6。
[0008] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決太陽(yáng)能電源雙全橋逆變振蕩高穩(wěn)頻、相位同步功率合 成，達(dá)到單個(gè)自振蕩全橋逆變器難以得到的大功率金鹵燈照明，避免器件溫升高振蕩頻率 變化功率失衡，穩(wěn)定燈光延長(zhǎng)使用壽命。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1本發(fā)明技術(shù)方案原理框圖
[0010] 圖2基準(zhǔn)晶振電路
[0011] 圖3太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈電路
[0012] 圖4太陽(yáng)能電源電路

【具體實(shí)施方式】
[0013] 參照?qǐng)D1、2、3、4(圖3以自振蕩芯片及全橋逆變器A電路為例，自振蕩芯片及全橋 逆變器B相同），本發(fā)明【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例：包括太陽(yáng)能電源1、金鹵燈管11、基準(zhǔn)晶振 2、分頻器3、兩個(gè)自振蕩芯片4、6、全橋逆變器A5、全橋逆變器B7、相加耦合器8、調(diào)頻信號(hào)發(fā) 生器9、燈管觸發(fā)電路10、燈管異常電流檢測(cè)器12,其中，基準(zhǔn)晶振2由石英晶體諧振器JT、 兩個(gè)反相器及電阻&、電容組成，第一個(gè)反相器IC^輸入與輸出兩端跨 接偏置電阻&，并分別并接接地電容(^、(： 2，同時(shí)，還跨接串聯(lián)微調(diào)電容Q的石英晶體諧振器 JT，基準(zhǔn)晶振2輸出信號(hào)經(jīng)第二個(gè)反相器κν2接入分頻器、第三個(gè)反相器κν3，自振蕩芯片 IC3UBA2030T內(nèi)含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)自振蕩芯片4、6振蕩器共接電阻R3、電容 C4同步振蕩，輸出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路連接均由四個(gè)功率M0S場(chǎng)效應(yīng)管Qi、Q2、Q 3、Q4兩 組互補(bǔ)半橋構(gòu)成的全橋逆變器A、全橋逆變器B，自振蕩芯片4及全橋逆變器A5輸出功率變 壓器?\與自振蕩芯片6及全橋逆變器B7輸出功率變壓器T 2饋入相加耦合器8,功率合成 饋送燈管觸發(fā)電路10燈管11啟輝，基準(zhǔn)晶振2信號(hào)經(jīng)分頻器3分頻+Ν的基準(zhǔn)信號(hào)&由 第三個(gè)反相器ICi_ 3注入兩個(gè)自振蕩芯片4、6的ΕΧ0端鎖定相位，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器9三角波 信號(hào)接入兩個(gè)自振蕩芯片4、6的RC端調(diào)頻抑制燈光閃爍，燈管異常電流檢測(cè)器12信號(hào)經(jīng) 三極管接入兩個(gè)自振蕩芯片4、6的SD端，控制振蕩快速停振關(guān)斷，保護(hù)全橋逆變器功 率M0S場(chǎng)效應(yīng)管，太陽(yáng)能電源1低壓接基準(zhǔn)晶振2、分頻器3、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器9電源端，太 陽(yáng)能電源1高壓HV接自振蕩芯片4及全橋逆變器A5和自振蕩芯片6及全橋逆變器B7電 源端。
[0014] IC3引腳符號(hào)功能：HV高壓電源，VDD低壓電源，RC振蕩器輸入，ΕΧ0外接振蕩器， GHL驅(qū)動(dòng)％，GLL驅(qū)動(dòng)Q2, GHR驅(qū)動(dòng)Q3, GLR驅(qū)動(dòng)Q4, SHL橋路輸出接％源極、輸出變壓器，SHR 橋路輸出接Q3源極、電容C7, BE橋路使能控制，BER橋路使能參考，DTC死區(qū)時(shí)間控制，F(xiàn)SL 浮置電源，F(xiàn)SR浮置電源，SD關(guān)閉振蕩，GND接地。
[0015] IC4引腳符號(hào)功能：V。。電源端，TL低電平觸發(fā)，TH高電平觸發(fā)，VMK復(fù)位，Vc電壓控 制，DIS放電端，V。輸出端，GND接地。
[0016] 自振蕩芯片IC3電源端接太陽(yáng)能電源高壓HV，由芯片內(nèi)部生成低壓電源VDD供給產(chǎn) 生振蕩，電容c 3濾除紋波，振蕩啟動(dòng)自舉電容C5充電浮置供電，全橋逆變器對(duì)角線(xiàn)功率M0S 管％、Q4導(dǎo)通，Q2、Q3截止，此時(shí)電容C6充電浮置供電，QpQ 4導(dǎo)通，Q2、Q3截止，輪流工作半個(gè) 周期，輸出電壓波形方波。全橋交替切換由RC振蕩器振蕩頻率的1/2頻率控制，電阻R 2控 制振蕩波形死區(qū)時(shí)間。
[0017] 兩個(gè)逆變器功率合成拖動(dòng)大功率燈具，擴(kuò)容可靠。但要求兩個(gè)自振蕩芯片振蕩電 壓驅(qū)動(dòng)逆變器相位一致，以消除非線(xiàn)性互調(diào)功率不均衡，獲取穩(wěn)定的輸出功率。為此，引入 注入鎖相解決功率合成相位同步技術(shù)。
[0018] 注入鎖相無(wú)須壓控調(diào)諧、鑒相器、環(huán)路濾波器，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能優(yōu)越，附加成本 低。注入鎖相本質(zhì)上與環(huán)路鎖相沒(méi)差別，適于功率合成大功率燈具穩(wěn)定振蕩頻率相位同步， 穩(wěn)定輸出功率避免器件溫升過(guò)高功率失衡，延長(zhǎng)使用壽命。
[0019] 基準(zhǔn)晶振石英諧振器頻率受溫度變化極小，高度穩(wěn)定。基準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)分頻器注入自 振蕩芯片ΕΧ0端鎖定相位。未注入基準(zhǔn)信號(hào)自振蕩芯片RC振蕩器自由振蕩頻率，注入基準(zhǔn) 信號(hào)RC振蕩電壓與其矢量合成，通過(guò)自振蕩芯片非線(xiàn)性變頻鎖定相位，振蕩信號(hào)與注入基 準(zhǔn)信號(hào)僅有一個(gè)固定的相位差。同步帶寬與注入功率正比，與RC振蕩器有載Q值反比，由 于基準(zhǔn)信號(hào)注入RC振蕩器的輸入端，增益高，小功率鎖定，兩個(gè)自振蕩芯片共接電阻R 3和 電容C4同步振蕩，鎖定時(shí)間快?；鶞?zhǔn)信號(hào)分頻注入選配較高頻率的高穩(wěn)頻特性石英諧振器， 鎖定數(shù)十至數(shù)百千赫LC或RC振蕩器。分頻器IC 2二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)器分頻。
[0020] 相加耦合器τ3電感L5將兩個(gè)推挽輸出功率變壓器1\、T 2電感L2、L4反相激勵(lì)電 流疊加，相位差180°低次諧波相互抵消，輸出電流變換加倍總和送到燈負(fù)載，輸入電壓、頻 率、相位及負(fù)載相同，電流相等均衡電阻r 6無(wú)功率損耗。
[0021] 調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由兩個(gè)反相器ICi_4、ICh產(chǎn)生低頻方波信號(hào)，經(jīng)反相器ICh緩沖 隔離電阻R 9、R1(l電容ci2積分成三角波調(diào)制自振蕩芯片RC振蕩器的頻率，低頻三角波信號(hào) 圍繞基準(zhǔn)晶振注鎖中心頻率周期變化，消除燈管電弧駐波聲共振點(diǎn)，抑制閃爍穩(wěn)定燈光。
[0022] 燈管觸發(fā)電路由高頻電壓對(duì)電容C1(l充電，當(dāng)電壓充至雙向觸發(fā)二極管VDi導(dǎo)通， 電流經(jīng)電感L 7、脈沖點(diǎn)火變壓器T4電感L8，電感L9感生高壓脈沖，觸發(fā)金鹵燈管G氣體導(dǎo)通 啟輝。燈管啟輝后，VDi不再產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。穩(wěn)壓二極管VD 2、VD3限止點(diǎn)火脈沖電壓。
[0023] 燈異常檢測(cè)由燈電流互感磁環(huán)電感L1(l電壓二極管VD4檢波、電容C 14、電阻Rn濾 波，經(jīng)電阻R4、R5分壓，三極管VI\觸發(fā)兩個(gè)自振蕩芯片SD端，當(dāng)觸發(fā)電壓4. 5V?VDD高電 平信號(hào)時(shí)，迅速停振快速關(guān)斷全橋逆變器M0S功率管，以免受損。
[0024] 太陽(yáng)能電源欠壓控制，蓄電池電壓低于時(shí)基芯片IC4555低電平觸發(fā)端TL取樣 1/3^。時(shí)，時(shí)基芯片置位，繼電器J吸合，觸點(diǎn)J-1接通蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓充足，過(guò) 壓控制電壓高于高電平觸發(fā)端HL取樣2/3V。。，時(shí)基芯片復(fù)位，繼電器釋放觸點(diǎn)J-1，切斷太 陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池過(guò)壓充電。隨著燈具DW照明消耗電能蓄電池電壓降低到置位電壓，太陽(yáng) 能電池恢復(fù)充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開(kāi)關(guān)S控制燈具照明。
[0025] 阻塞二極管VD5單向?qū)щ姺乐剐铍姵貙?duì)太陽(yáng)能電池反充電，二極管VD6當(dāng)蓄電池反 接導(dǎo)通短路，快速燒斷熔絲F保護(hù)蓄電池。電容C16、C17去耦，電阻R16、電容C 15、穩(wěn)壓二極管 VD7供時(shí)基芯片電源。二極管VD8抑制繼電器J吸合、釋放產(chǎn)生的反向電壓，防護(hù)IC4受損。 [0026] 實(shí)施例太陽(yáng)能電源450V，雙全橋逆變器電流0. 66A，驅(qū)動(dòng)250W金鹵燈管G，效率 84 %，逆變電流小功耗低，燈光穩(wěn)定，啟輝自如，使用壽命長(zhǎng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈，包括太陽(yáng)能電源、金鹵燈管，其特 征在于：還包括基準(zhǔn)晶振、分頻器、兩個(gè)自振蕩芯片、全橋逆變器A、全橋逆變器B、相加耦合 器、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器、燈管觸發(fā)電路、燈管異常電流檢測(cè)器，其中，基準(zhǔn)晶振由石英晶體諧振 器、兩個(gè)反相器及電阻、電容組成，第一個(gè)反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，并分別并 接接地電容，同時(shí)，還跨接串聯(lián)微調(diào)電容的石英晶體諧振器，基準(zhǔn)晶振輸出信號(hào)經(jīng)第二個(gè)反 相器接入分頻器、第三個(gè)反相器，自振蕩芯片內(nèi)含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)自振蕩 芯片振蕩器共接電阻R 3、電容C4同步振蕩，輸出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路連接均由四個(gè)功 率MOS場(chǎng)效應(yīng)管兩組互補(bǔ)半橋構(gòu)成的全橋逆變器A、全橋逆變器B，自振蕩芯片及全橋逆變 器A輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片及全橋逆變器B輸出功率變壓器T 2饋入相加耦合器， 功率合成饋送燈管觸發(fā)電路引燃燈管啟輝，基準(zhǔn)晶振信號(hào)經(jīng)分頻器、第三個(gè)反相器注入兩 個(gè)自振蕩芯片ΕΧΟ端鎖定相位，調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器三角波信號(hào)接入兩個(gè)自振蕩芯片RC端調(diào)頻 抑制燈光閃爍，燈管異常電流檢測(cè)器信號(hào)經(jīng)三極管接入兩個(gè)自振蕩芯片SD端，控制振蕩快 速停振關(guān)斷，保護(hù)全橋逆變器功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，太陽(yáng)能電源低壓接基準(zhǔn)晶振、分頻器、調(diào) 頻信號(hào)發(fā)生器電源端，太陽(yáng)能電源高壓接自振蕩芯片及全橋逆變器Α和自振蕩芯片及全橋 逆變器B電源端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈，其特征在于： 調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器由兩個(gè)反相器κν5與電阻R7、R8、電容Cn組成低頻方波振蕩器，經(jīng)反 相器I(V 6隔離由電阻R9、R1Q、C12積分成三角波，接入自振蕩芯片RC端頻率調(diào)制振蕩波形抑 制燈光閃爍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈，其特征在于： 燈管觸發(fā)電路由燈管一端經(jīng)電容C9接入相加耦合器1~3電感L6，同時(shí)并接串聯(lián)雙向觸發(fā)二極 管VDi、電感L 7的電容C1(l，電感L7并接脈沖點(diǎn)火變壓器T4電感L 8與穩(wěn)壓二極管VD2、VD3,脈 沖點(diǎn)火變壓器τ4電感L 8、L9、穩(wěn)壓二極管VD2、VD3穿過(guò)燈異常檢測(cè)磁環(huán)接地，燈管另一端接 脈沖點(diǎn)火變壓器τ 4電感L9，燈異常檢測(cè)磁環(huán)電感L1(l電壓經(jīng)二極管VD4檢波，電容C 14電阻 L濾波，經(jīng)電阻R4、R5分壓接三極管觸發(fā)兩個(gè)自振蕩芯片SD端關(guān)閉振蕩保護(hù)功率管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電源雙全橋注入鎖相功率合成金鹵燈，其特征在于： 太陽(yáng)能電源由光伏電池板Ei輸出串聯(lián)阻塞二極管VD5、繼電器觸點(diǎn)J-1連接蓄電池 E2和接 有開(kāi)關(guān)S的金鹵燈DW，蓄電池 E2過(guò)壓控制取樣電阻R12、RPi、R13接入時(shí)基芯片IC4高電平觸 發(fā)端TH，欠壓控制取樣電阻R 14、RP2、R15接入低電平觸發(fā)端TL，時(shí)基芯片IC4輸出接繼電器， 蓄電池串入熔絲F，并接防反接二極管VD 6。
【文檔編號(hào)】H05B41/285GK104105291SQ201310155147
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】阮樹(shù)成 申請(qǐng)人:阮樹(shù)成