專利名稱：太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈。
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(qiáng)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(qiáng)度氣體放電發(fā)光，工作電壓在數(shù)百伏，點(diǎn)火啟動電壓通常在3KV以上才能引燃。太陽能直流低電壓電源供電金鹵燈電子核心是一個(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)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”燈光閃爍， 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)定燈光抖動，對人眼產(chǎn)生暈眩。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)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雙橋振蕩金鹵燈。本實(shí)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，還包括逆變器由調(diào)頻信號發(fā)生器、橋式振蕩器5a、橋式振蕩器5b、相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，橋式振蕩器5a和橋式振蕩器5b分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2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(gè)PNP大功率振蕩管集電極和兩個(gè)NPN大功率振蕩管集電極，兩個(gè)PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽能電源正極，兩個(gè)NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，四個(gè)大功率振蕩管集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快速恢復(fù)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(gè)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5a和橋式振蕩器5b接口管，經(jīng)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5a與橋式振蕩器5b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl和T2次級電感反相接入相加耦合器初級電感功率合成，相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，過載檢測保護(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(dá)林頓三極管射極跟隨接入橋式振蕩器5a和橋式振蕩器5b調(diào)頻信號接口管，經(jīng)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(diǎn)火線圈初級和次級的連接點(diǎn)，該接點(diǎn)另經(jīng)電容串聯(lián)接地電阻，并在電容電阻串聯(lián)的接點(diǎn)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(diǎn)火初級線圈，脈沖點(diǎn)火次級線圈與接地的燈管相接； 過壓檢測控制器由運(yùn)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(yùn)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(diǎn)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運(yùn)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(yùn)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(diǎn)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實(shí)用新型產(chǎn)生有益的積極效果是太陽能電源供電雙橋振蕩功率合成調(diào)頻抑制燈光閃爍，獲取穩(wěn)定的大功率燈負(fù)載光效，阻容交叉耦合雙橋振蕩功率合成振蕩十分強(qiáng)烈， 振蕩電路互補(bǔ)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(shí)用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2橋式振蕩器電路圖3雙橋振蕩功率合成及過載檢測保護(hù)電路圖4調(diào)頻信號發(fā)生器電路圖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(shí)施方法參照圖1、2(圖2以橋式振蕩器5a電路為例，橋式振蕩器5b電路相同)和圖3，本實(shí)用新型具體實(shí)施方法和實(shí)施例包括由太陽能電池陣列3a、過壓檢測控制器3b、欠壓檢測控制器3c、電壓配接器3d、蓄電池El組成太陽能電源3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4、橋式振蕩器5a、橋式振蕩器5b、相加耦合器6、燈管電路2及過載檢測保護(hù)電路1組成，橋式振蕩器5a和橋式振蕩器5b分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2初級電感Ll并聯(lián)電容CO為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)PNP大功率振蕩管Ql、Q2集電極和兩個(gè)NPN大功率振蕩管Q3、Q4集電極，兩個(gè)PNP大功率振蕩管Ql、Q2發(fā)射極接太陽能電源3正極，兩個(gè)NPN大功率振蕩管Q3、Q4發(fā)射極接地，四個(gè)大功率振蕩管Q1、Q2和Q3、 Q4集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快速恢復(fù)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Cl、C2和C3、C4正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個(gè)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Q5、 Q6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4輸出信號經(jīng)耦合電容C5、電阻R7、R8接入橋式振蕩器5a和橋式振蕩器5b接口管Q5、Q6，經(jīng)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5a與橋式振蕩器5b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl和T2次級電感L2反相接入相加耦合器6初級電感功率合成，相加耦合器6次級電感升壓接入燈管電路2，過載檢測保護(hù)電路1由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD5檢波，檢測電壓經(jīng)電容C6濾波、電阻R9、R10限流接入接口管Q5、Q6控制振蕩管Q3、Q4，當(dāng)燈管接觸不良或燈負(fù)載短路產(chǎn)生大電流，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(shí)起到保護(hù)。 調(diào)頻信號發(fā)生器4電源端接入太陽能電源?？焖倩謴?fù)二極管VD1、VD2和VD3、VD4 保護(hù)振蕩管免受高反壓擊穿。橋式振蕩器由PNP、NPN三極管兩個(gè)互補(bǔ)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(shí)際是輸出輸入直接相連兩級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(qiáng)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，振蕩管互補(bǔ)串饋供電，電源電壓高電流小，降低功耗增大輸出功率。通用大功率三極管構(gòu)成橋振蕩輸出功率只能匹配功率50W左右的燈管，當(dāng)要求更大功率輸出匹配例如100W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，雙橋振蕩功率合成疊加輸出功率效果顯著，通過相加耦合器6將雙橋振蕩輸出功率相互反相激勵(lì)，兩個(gè)輸出電流變換加倍總和送到燈負(fù)載，當(dāng)兩個(gè)電流相等時(shí)平衡電阻Rll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R12對電容C8充電產(chǎn)生 160HZ左右低頻方波，由電阻R13、R14和電容C9積分為三角波經(jīng)達(dá)林頓三極管Q7射極跟隨阻抗變換，在電阻R15輸出信號接入橋式振蕩器5b調(diào)頻信號接口管Q5、Q6，使振蕩管Q3、 Q4極間電容對振蕩器頻率調(diào)制，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(diǎn)，避免金鹵燈“聲共振”光閃。電容C7對地旁路。圖5，燈管電路2在啟動開燈瞬間相加耦合器6輸出高壓經(jīng)電容Cll、C12、電阻 R17、R18使雙向觸發(fā)二極管VD6導(dǎo)通，電流經(jīng)過脈沖點(diǎn)火線圈初級L4，感應(yīng)次級線圈L5升壓產(chǎn)生高壓脈沖，點(diǎn)火觸發(fā)金鹵燈G氣體擊穿導(dǎo)通，燈啟動引燃發(fā)光。圖6，過壓檢測控制器3b當(dāng)蓄電池El電壓高于穩(wěn)壓二極管VD7基準(zhǔn)電壓時(shí)，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(diǎn)切斷充電回路，保護(hù)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(shí)，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(diǎn)接通充電回路。欠壓檢測控制器3c 當(dāng)蓄電池El電壓低于穩(wěn)壓二極管VD9基準(zhǔn)電壓時(shí)，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(diǎn)切斷放電回路，保護(hù)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(shí)，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(diǎn)接通放電回路。電阻R18、R19、R20和R23、R24、R25及電位器RP1、RP2分壓分別接入運(yùn)算放大器同相和反相輸入端。調(diào)整運(yùn)算放大器電壓負(fù)反饋電阻R21、R26和電位器RP1、RP2達(dá)到切換門限值。電阻R22、R27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?a晚間或下雨天不發(fā)電時(shí)或出現(xiàn)短路時(shí)，蓄電池El向太陽能電池陣列3a放電。二極管VD12防反接，當(dāng)蓄電池El極性接反時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生大電流將熔絲Fl快速熔斷，起到防護(hù)作用。二極管VD8、VD10吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護(hù)擊穿三極管Q6、 Q7。電壓配接器3d內(nèi)置電源退耦濾波器連接雙橋振蕩器5和調(diào)頻信號發(fā)生器4電源端。本實(shí)施例太陽能電源選用電壓50V蓄電池，雙橋式振蕩頻率85KHZ，調(diào)頻信號頻率 160HZ，調(diào)制頻偏2. 5KHZ抑制燈光閃爍，輸出匹配120W金鹵燈管，逆變效率83%，振蕩管散熱器溫度限制在低于40°C。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈，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調(diào)頻信號發(fā)生器、橋式振蕩器(5a)、橋式振蕩器(5b)、相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，橋式振蕩器(5a)和橋式振蕩器(5b)分別由鐵氧體磁性變壓器 (Tl)、(T2)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(gè)PNP大功率振蕩管集電極和兩個(gè)NPN大功率振蕩管集電極，兩個(gè)PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽能電源正極， 兩個(gè)NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，四個(gè)大功率振蕩管集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快速恢復(fù)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(gè)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 (5a)和橋式振蕩器(5b)接口管，經(jīng)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(5a)與橋式振蕩器(5b)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)和(T2)次級電感反相接入相加耦合器初級電感功率合成，相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，過載檢測保護(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所述的太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈，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(dá)林頓三極管射極跟隨器接入橋式振蕩器(5a)和橋式振蕩器(5b)調(diào)頻信號接口管，經(jīng)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所述的太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈，其特征在于燈管電路由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(diǎn)火線圈初級和次級的連接點(diǎn)，該接點(diǎn)另經(jīng)電容串聯(lián)接地電阻，并在電容電阻串聯(lián)的接點(diǎn)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(diǎn)火初級線圈，脈沖點(diǎn)火次級線圈與接地的燈管相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈，其特征在于過壓檢測控制器由運(yùn)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(yùn)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(diǎn)切換太陽能電池陣列充電過壓控制； 欠壓檢測控制器由運(yùn)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(yùn)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(diǎn)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種太陽能電源雙橋振蕩金鹵燈。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、兩個(gè)橋式振蕩器、相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，雙橋注鎖振蕩器功率合成調(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、船只無交流市電或供電不便的場合大功率金鹵燈照明。
文檔編號H02M7/538GK202068631SQ20112011044
公開日2011年12月7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