太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組。兩個RC振蕩器共接電阻R3、電容C4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饋入相加耦合器功率合成，匹配低壓鈉燈組，基準晶振信號經(jīng)分頻器注入兩個自振蕩芯片4、6的RC振蕩器鎖定相位，獲取大功率照明避免器件溫升過高振蕩頻率變化功率失衡燈光下降，燈管異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩個自振蕩芯片4、6振蕩器SD端，快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率MOS管。本發(fā)明適用于太陽能電源大功率低壓鈉燈照明場合。
【專利說明】太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成低 壓鈉燈組。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)通常用LC或RC振蕩器作為低壓鈉燈電光源，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，導致光強下降，雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但要得到大功率照 明勢必增大器件電流，使振蕩功率管功耗劇增溫升過高振蕩頻率變化，結(jié)果會使燈光隨頻 率變化功率幅值失衡。同時，大電流通過線圈溫升高磁性導磁率下降，磁飽和電感量變小 阻抗趨向零，燈具工作時間與溫升正比，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能電源供電，逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步大功率照明的一 種太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決方案為：包括太陽能電源、低壓鈉燈管組、基準晶振、分頻器、自振 蕩芯片A、自振蕩芯片B、自振蕩芯片C、自振蕩芯片D、全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全 橋逆變器C'、全橋逆變器D'、相加耦合器TBi、相加耦合器TB 2、相加耦合器TB3、燈管電路、 燈管異常電流檢測器，其中，基準晶振由石英晶體諧振器、六個反相器及電阻、電容組成，由 一個反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，并接接地電容，同時，跨接串聯(lián)微調(diào)電容的石英 晶體諧振器，由另一個反相器接入基準晶振信號，經(jīng)分頻器分接四個反相器，自振蕩芯片內(nèi) 含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動電路、燈故障關(guān)閉控制器SD，輸出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動電路連接均 由四個大功率M0S場效應(yīng)管兩組互補半橋構(gòu)成全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋逆變 器C'、全橋逆變器D'，自振蕩芯片A全橋逆變器A'輸出功率變壓器1\與自振蕩芯片B 全橋逆變器B'輸出功率變壓器T2饋入相加耦合器TBi，自振蕩芯片C全橋逆變器C'輸出 功率變壓器T 3與自振蕩芯片D全橋逆變器D'輸出功率變壓器T4饋入相加耦合器TB2，相 加耦合器TBi與相加耦合器TB 2饋入相加耦合器TB3功率合成，接燈管電路匹配低壓鈉燈 管組，基準晶振信號經(jīng)分頻器并接的四個反相器輸出分別注入四個自振蕩芯片ΕΧ0端鎖定 相位，燈管異常電流檢測器信號接入四個自振蕩芯片SD端，快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率 M0S場效應(yīng)管，太陽能電源低壓接基準晶振、分頻器電源端，太陽能電源高壓接入四個自振 蕩芯片、四個全橋逆變器的電源端；
[0005] 其中，燈管電路由低壓鈉燈管Gp Gn -端經(jīng)電容CUp CUn、電感叫、LUn接相加耦合 器TB3電感TB3L2，另一端穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接地，低壓鈉燈管Gp Gn兩端并聯(lián)電容 CYp CYn，電感接二極管VD5檢波，電容C12、電阻R14濾波經(jīng)電阻R 4、R5分壓，場管Q5觸發(fā) 自振蕩芯片燈故障保護控制端SD，快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率M0S場效應(yīng)管；
[0006] 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯(lián)阻塞二極管VDi、繼電器觸點J-1連接蓄電 池 E2和接有開關(guān)S的燈DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R6、RPp R7接入時基芯片IC4高電 平觸發(fā)端TH，欠壓控制取樣電阻R8、RP 2、R9接入低電平觸發(fā)端TL，時基芯片IC4輸出接繼電 器，蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD 2。
[0007] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決四全橋逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步功率合成，達到單個 自振蕩芯片全橋逆變難以得到的大功率低壓鈉燈組照明，避免器件溫升高振蕩頻率變化功 率失衡，提高燈具照明質(zhì)量，穩(wěn)定燈光延長使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1本發(fā)明技術(shù)方案原理框圖 [0009] 圖2基準晶振電路
[0010] 圖3全橋自振蕩逆變電路
[0011] 圖4太陽能電源電路
[0012] 圖5太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組電路

【具體實施方式】
[0013] 參照圖1、2、3、4、5(圖3以自振蕩芯片A全橋逆變器A'電路為例，其余電路相 同），本發(fā)明【具體實施方式】和實施例：包括太陽能電源13、低壓鈉燈組9、基準晶振11、分頻 器12、自振蕩芯片A1、自振蕩芯片B2、自振蕩芯片C3、自振蕩芯片D4、全橋逆變器A'、全 橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'、相加耦合器TBj、相加耦合器TB 26、相加耦 合器TB37、燈管電路8、燈管異常電流檢測器10,其中，基準晶振11由石英晶體諧振器JT、 六個反相器及電阻、電容組成，由一個反相器ICg輸入與輸出兩端跨接偏置電阻&，并接接 地電容Ci、C 2，同時，跨接串聯(lián)微調(diào)電容Q的石英晶體諧振器JT，由另一個反相器ICh接入 基準晶振11信號，經(jīng)分頻器12分頻+N分接四個反相器I(V 3、I(V4、1(^5、ICn，自振蕩芯 片IC3UBA2030T內(nèi)含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動電路、燈故障關(guān)閉控制器SD，輸出分別經(jīng)全橋逆 變驅(qū)動電路連接均由四個大功率M0S場效應(yīng)管％、Q 2、Q3、Q4兩組互補半橋構(gòu)成全橋逆變器 A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'，自振蕩芯片A1全橋逆變器A'輸出 功率變壓器?\與自振蕩芯片B2全橋逆變器B'輸出功率變壓器'饋入相加耦合器TBj，自 振蕩芯片C3全橋逆變器C'輸出功率變壓器1~ 3與自振蕩芯片D4全橋逆變器D'輸出功率 變壓器T4饋入相加耦合器TB26,相加耦合器TBj與相加耦合器TB 26饋入相加耦合器TB37 功率合成，接燈管電路8匹配低壓鈉燈組9,基準晶振11信號經(jīng)分頻器12并接的四個反相 器 ICh、ICh、ICi_5、1(^_6 輸出 f^、fQ_2、fQ_3、fQ_ 4 分別注入四個自振蕩芯片 Al、B2、C3、D4 的 ΕΧ0端鎖定相位，燈管異常電流檢測器10信號接入四個自振蕩芯片A1、B2、C3、D4的SD端， 快速停振關(guān)閉全橋逆變器功率M0S場效應(yīng)管，太陽能電源13低壓接入基準晶振11、分頻器 12電源端，太陽能電源13高壓接入四個自振蕩芯片Al、B2、C3、D4、四個全橋逆變器A'、 B'、C'、D'的電源端。
[0014] IC3引腳符號功能：HV高壓電源，VDD低壓電源，RC振蕩器輸入，ΕΧ0外接振蕩器信 號，GHL驅(qū)動％，GLL驅(qū)動Q 2，GHR驅(qū)動Q3，GLR驅(qū)動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)時間控制， FSL浮置電源，F(xiàn)SR浮置電源，SD關(guān)閉振蕩，GND接地。
[0015] IC4引腳符號功能：V。。電源端，TL低電平觸發(fā)，TH高電平觸發(fā)，VMK復位，Vc電壓控 制，DIS放電端，V。輸出端，GND接地。
[0016] 自振蕩芯片IC3電源端接太陽能電源高壓HV，由芯片內(nèi)部生成低壓電源VDD提供 產(chǎn)生振蕩，電容(： 3濾除紋波，振蕩啟動后自舉電容(：5充電，浮置供電全橋逆變器對角線功率 M0S管Qi、Q4導通，Q2、Q3截止，此時電容C6充電，浮置供電Qi、Q 4導通，Q2、Q3截止，輪流工作 半個周期，輸出電壓為方波。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)時間。
[0017] 功率合成拖動大功率燈具，擴容靈活、可靠，但要求自振蕩芯片振蕩電壓相位一 致，以消除非線性互調(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] 注入鎖相不用壓控調(diào)諧、鑒相器、環(huán)路濾波器，電路結(jié)構(gòu)簡單，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高功率失衡，穩(wěn)定燈光延長使用壽命。
[0019] 基準晶振石英諧振器品質(zhì)因數(shù)高，頻率受溫度變化極小，高度穩(wěn)定作基準精確?；?準信號經(jīng)分頻注入自振蕩芯片ΕΧ0端鎖定相位。未注入基準信號自振蕩芯片RC振蕩器產(chǎn) 生自由振蕩頻率，注入基準信號RC振蕩電壓與其矢量合成，通過自振蕩芯片非線性變頻鎖 定相位，振蕩信號與注入基準信號僅有一個固定的相位差。同步帶寬與注入功率正比，與RC 振蕩器有載Q值反比，由于基準信號注入RC振蕩器的輸入端，增益高，小功率鎖定。
[0020] 由于注入基準頻率是鎖定振蕩頻率的整數(shù)倍，或振蕩頻率是基準頻率的整數(shù)倍， 基準信號分頻注入選配較高頻率的高穩(wěn)頻特性石英諧振器，易于鎖定數(shù)十至數(shù)百千赫LC 或RC振蕩器。分頻器IC2二進制或十進制計數(shù)分頻。
[0021] 相加耦合器TBi、TB2分別將兩個全橋輸出功率疊加，相加耦合器TB3將四個全橋輸 出功率疊加總和送到燈負載，四全橋逆變器輸入電壓、頻率、相位及負載相同，均衡電阻R n、 r12、r13無功耗。
[0022] 當某個逆變器發(fā)生故障沒有功率輸出，對應(yīng)電路均衡電阻吸收配對逆變器功率， 整燈功率雖降低但仍能保持照明。
[0023] 電容CYi、CYn匹配燈管Gi、Gn，電容CUpCl和電感LUi、LU n諧振于基準信號頻率，引 燃啟輝。燈異常檢測互感磁環(huán)電感IA電壓二極管VD5檢波、電容C 12、電阻R14濾波，由SD' 電阻R4、R5分壓、場管Q 5觸發(fā)自振蕩芯片SD端，當觸發(fā)電壓4. 5V?VDD高電平信號時，迅速 停振快速關(guān)斷全橋逆變器功率管，以免受損。
[0024] 太陽能電源欠壓控制，蓄電池電壓低于時基芯片IC4555低電平觸發(fā)端TL取樣 1/3^。時，時基芯片置位，繼電器J吸合，觸點J-1接通蓄電池充電，當蓄電池電壓充足，過 壓控制電壓高于高電平觸發(fā)端HL取樣2/3V。。，時基芯片復位，繼電器釋放觸點J-1，切斷太 陽能電池對蓄電池過壓充電。隨著燈DW照明消耗電能蓄電池電壓降低到置位電壓，太陽能 電池恢復充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開關(guān)S控制燈照明。
[0025] 阻塞二極管VDi單向?qū)щ姺乐剐铍姵貙μ柲茈姵胤闯潆?，二極管VD2當蓄電池反 接導通短路，快速燒斷熔絲F保護蓄電池。電容C 9、C1(l去耦，電阻R1(l、電容Cn、穩(wěn)壓二極管 VD3供時基芯片電源。二極管VD4抑制繼電器J吸合、釋放產(chǎn)生的反向電壓，防護IC4受損。
[0026] 實施例太陽能電源450V，四全橋逆變電流2. 6A，驅(qū)動6支180W低壓鈉燈管組Gi、 Gn，效率85 %，逆變電流小功耗低，燈光穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組，包括太陽能電源、低壓鈉燈管組， 其特征在于：還包括基準晶振、分頻器、自振湯芯片A、自振湯芯片B、自振湯芯片C、自振湯 芯片D、全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'、相加耦合器ΤΒρ 相加耦合器TB2、相加耦合器TB3、燈管電路、燈管異常電流檢測器，其中，基準晶振由石英晶 體諧振器、六個反相器及電阻、電容組成，由一個反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，并 接接地電容，同時，跨接串聯(lián)微調(diào)電容的石英晶體諧振器，由另一個反相器接入基準晶振信 號，經(jīng)分頻器分接四個反相器，自振蕩芯片內(nèi)含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動電路、燈故障關(guān)閉控 制器SD，輸出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動電路連接均由四個大功率MOS場效應(yīng)管兩組互補半橋構(gòu) 成全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'，自振蕩芯片A全橋逆 變器A'輸出功率變壓器1\與自振蕩芯片B全橋逆變器B'輸出功率變壓器1~ 2饋入相加耦 合器TBi，自振蕩芯片C全橋逆變器C'輸出功率變壓器T3與自振蕩芯片D全橋逆變器D' 輸出功率變壓器Τ 4饋入相加耦合器ΤΒ2，相加耦合器TBi與相加耦合器ΤΒ2饋入相加耦合器 丁8 3功率合成，接燈管電路匹配低壓鈉燈管組啟輝，基準晶振信號經(jīng)分頻器并接的四個反相 器輸出分別注入四個自振蕩芯片ΕΧΟ端鎖定相位，燈管異常電流檢測器信號接入四個自振 蕩芯片SD端，快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率MOS場效應(yīng)管，太陽能電源低壓接入基準晶振、 分頻器電源端，太陽能電源高壓接入四個自振蕩芯片、四個全橋逆變器的電源端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組，其特征在于： 燈管電路由低壓鈉燈管61、Gn-端經(jīng)電容⑶p CUn、電感LUp LUn接相加耦合器ΤΒ3電感 TB3L2，另一端穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接地，低壓鈉燈管Gi、Gn兩端并聯(lián)電容CYi、CY n，電感 IA接二極管VD5檢波，電容C12、電阻R14濾波經(jīng)電阻R4、R 5分壓，場管Q5觸發(fā)自振蕩芯片燈 故障保護控制端SD，快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率MOS場效應(yīng)管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四全橋注鎖功率合成低壓鈉燈組，其特征在于： 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯(lián)阻塞二極管VDi、繼電器觸點J-1連接蓄電池 E2和接 有開關(guān)S的低壓鈉燈DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R6、RPp R7接入時基芯片IC4高電平 觸發(fā)端TH，欠壓控制取樣電阻R8、RP 2、R9接入低電平觸發(fā)端TL，時基芯片IC4輸出接繼電器， 蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD 2。
【文檔編號】H05B41/292GK104105306SQ201310155149
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】阮樹成 申請人:阮樹成