太陽能電源四全橋注鎖功率合成鹵素?zé)艚M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鹵素?zé)艚M。自振蕩芯片A全橋逆變器A′輸出功率變壓器T1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TB1，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T4饋入相加耦合器TB2，相加耦合器TB1與相加耦合器TB2饋入相加耦合器TB3功率合成，饋送燈管電路匹配鹵素?zé)艚M點燃，基準(zhǔn)晶振信號經(jīng)分頻器注入四個自振蕩芯片鎖定相位穩(wěn)定輸出功率，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接四個自振蕩芯片SD端保護功率管。本發(fā)明適用于大功率鹵素?zé)艚M商業(yè)裝飾照射場合。
【專利說明】太陽能電源四全橋注鎖功率合成南素?zé)艚M

【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鹵 素?zé)艚M。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)通常用LC或RC振蕩器作為鹵素?zé)艚M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)致光強下降，雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。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(dǎo)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。將多個振蕩逆變功率疊加拖動大功率鹵素?zé)艚M，解決器件 功率容量限制。但是，要求功率合成振蕩電壓相位一致，以克服非線性互調(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射的一 種太陽能電源四全橋注鎖功率合成鹵素?zé)艚M。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決方案為：包括太陽能電源、鹵素?zé)艄芙M、基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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 、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'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T 4饋入相加耦合器TB2，相加耦 合器TBi與相加耦合器TB2饋入相加耦合器TB 3功率合成，接入燈管電路匹配鹵素?zé)艄芙M， 基準(zhǔn)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，太陽能電源低壓接入基準(zhǔn)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，燈管電路由鹵素?zé)艄芙M一端接相加耦合器TB3電感TB3L2，另一端穿過燈電 流檢測互感磁環(huán)接地，電感IA接二極管VD 5檢波，電容C12、電阻R14濾波經(jīng)電阻R4、R 5分壓、 場管〇5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的鹵素?zé)鬌W，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、RP2、R9接入低電平觸發(fā)端TL，時基芯片IC 4輸出接 繼電器，蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD2。
[0007] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決逆變振蕩高穩(wěn)頻和相位同步功率合成，達(dá)到單個自振 蕩芯片全橋逆變難以得到的大功率照明，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(zhǔn)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鹵素?zé)艚M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、鹵素?zé)艚M9、基準(zhǔn)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TB26、相加耦合 器TB 37、燈管電路8、燈管異常電流檢測器10,其中，基準(zhǔn)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(zhǔn)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，接入燈管電路8匹配鹵素?zé)艚M9點燃，基準(zhǔn)晶振11信號經(jīng)分頻器12并接的四個 反相器Ci_ 3、ICi_4、ICi_5、I(V6輸出f^、f Q_2、fQ_3、fQ_4分別注入四個自振蕩芯片Al、B2、C3、 D4的EX0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)斷全橋逆變器功率M0S場效應(yīng)管，太陽能電源13低壓接入基準(zhǔn)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A1、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(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(dǎo)通，Q2、Q3截止，此時電容C6充電，浮置供電Qi、Q 4導(dǎo)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(zhǔn)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(zhǔn)精確?；?準(zhǔn)信號經(jīng)分頻注入自振蕩芯片ΕΧ0端鎖定相位。未注入基準(zhǔn)信號自振蕩芯片RC振蕩器產(chǎn) 生自由振蕩頻率，注入基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)頻率是鎖定振蕩頻率的整數(shù)倍，或振蕩頻率是基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍， 基準(zhǔn)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(fù)載，四全橋逆變器輸入電壓、頻率、相位及負(fù)載相同，均衡電阻R n、 r12、r13無功耗。
[0022] 當(dāng)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，提高了可靠性。
[0023] 燈異常檢測互感磁環(huán)電感電壓二極管VD5檢波、電容C12、電阻R 14濾波，經(jīng)SD' 電阻R4、R5分壓，場管Q5觸發(fā)自振蕩芯片SD端，當(dāng)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(dāng)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(fù)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(fù)充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開關(guān)S控制燈的照明。
[0025] 阻塞二極管VD2單向?qū)щ姺乐剐铍姵貙μ柲茈姵胤闯潆姡O管VD3當(dāng)蓄電池反 接導(dǎo)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2A，驅(qū)動12支70W鹵素?zé)艄芙MGi?Gn， 效率88 %，逆變電流小，器件功耗溫度低，無須裝置散熱器，長時間照射燈光穩(wěn)定。適用于大 功率鹵素?zé)羯虡I(yè)裝飾照射。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成鹵素?zé)艚M，包括太陽能電源、鹵素?zé)艄芙M，其特 征在于：還包括基準(zhǔn)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TBi、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(zhǔn)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(zhǔn)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!\與自振蕩芯片B全橋逆變器B'輸出功率變壓器'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1~3與自振蕩芯片D全橋逆變器D'輸出 功率變壓器T 4饋入相加耦合器TB2，相加耦合器TBi與相加耦合器TB2饋入相加耦合器TB 3 功率合成，接入燈管電路匹配鹵素?zé)艄芙M，基準(zhǔn)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EXO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(zhǔn)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鹵素?zé)艚M，其特征在于：燈 管電路由鹵素?zé)艄芙M一端接相加耦合器TB3電感TB3L 2，另一端穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接 地，電感IA接二極管vd5檢波，電容c12、電阻r 14濾波經(jīng)電阻r4、r5分壓、場管q5觸發(fā)自振 蕩芯片燈故障保護控制SD端，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鹵素?zé)艚M，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的鹵素?zé)鬌W，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】H05B39/04GK104105276SQ201310155426
【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