專利名稱：太陽能電源四橋振蕩功率合成熒光燈的制作方法
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四橋振蕩功率合成熒光燈。
背景技術(shù)：
在汽車、火車和船只沒交流市電可供或野外露營休閑供電不便的場合，采用太陽能電源的熒光燈可產(chǎn)生較強的光照亮度，光電轉(zhuǎn)換效率較高，光線柔和宜人，使用方便。然而，熒光燈是一種氣體放電產(chǎn)生光亮，點火啟動電壓通常在500V以上才能激發(fā)管壁熒光粉涂層汞蒸，引燃后穩(wěn)定工作電壓為40V-110V，燈管電流至少在數(shù)百毫安。因此，要求振蕩輸出功率大，工作電壓較低時電流就必須增大，而大電流振蕩管功耗溫升引起管子電壓電流變化，同時大電流溫升也使線圈磁性導(dǎo)磁率下降電感量減小，嚴重的發(fā)生磁飽和電感變得很小，進而影響燈管電壓和電流改變，燈管發(fā)光亮度不穩(wěn)定。甚至燒壞器件。隨著燈負載功率要求更大時，驅(qū)動電流相應(yīng)增大，逆變器功率器件功耗急劇增大，通常，振蕩三極管散熱器不能做得過大，制約正常工作。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動大功率燈負載的一種太陽能電源四橋振蕩功率合成熒光燈。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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，還包括逆變器由四個全橋振蕩器、三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個全橋振蕩器分為全橋振蕩器3a、全橋振蕩器北、全橋振蕩器3c和全橋振蕩器3d，分別由鐵氧體磁性變壓器T1、T2和Τ3、Τ4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，互補串饋供電，四個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)交叉耦合對管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋振蕩器，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、集電極接電壓負反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，全橋振蕩器3a和全橋振蕩器北輸出功率分別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，全橋振蕩器3c和全橋振蕩器3d輸出功率分別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，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，過載檢測保護電路由燈負載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管峰值檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管；其中，燈管電路連接第三相加耦合器次級電感，在電感兩端并接串聯(lián)的阻容RC元件，然后接燈管串聯(lián)諧振電路電感、電容至燈管燈絲的一端，燈絲另一端并接預(yù)熱啟動電容和串聯(lián)相接的熱敏電阻及雙向觸發(fā)二極管；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)生積極效果是太陽能電源供電四橋振蕩二階功率合成，獲取大功率燈負載高光效，全橋振蕩兩個互補對稱阻容交叉耦合推挽振蕩相互耦合，阻容交叉耦合推挽振蕩輸出輸入直接相連兩級LC選頻放大器，振蕩十分強烈，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。阻容交叉耦合全橋振蕩功率合成不僅高效，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。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全橋振蕩器電路圖3四橋振蕩功率合成及過載檢測保護電路圖4燈管電路圖5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5(圖2以全橋振蕩器3a電路為例，其余全橋振蕩器電路均相同)，本實用新型具體實施方法和實施例1 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組成的太陽能電源1和逆變器與熒光燈管 G，還包括逆變器由四個全橋振蕩器3、三個相加耦合器4、燈管電路5及過載檢測保護電路 2組成，三個相加耦合器4分為第一相加耦合器4a、第二相加耦合器4b和第三相加耦合器 4c,四個全橋振蕩器3分為全橋振蕩器3a、全橋振蕩器北、全橋振蕩器3c和全橋振蕩器3d， 分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2和T3、T4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Q1、Q2發(fā)射極接太陽能電源正極，兩個NPN大功率振蕩管Q3、Q4 發(fā)射極接地，互補串饋供電，四個大功率振蕩管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)交叉耦合到對管到基極電阻R1、R2 和R3、R4靜態(tài)偏置和電容Cl、C2和C3、C4正反饋構(gòu)成全橋振蕩器，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、集電極接電壓負反饋偏置電阻R5、R6，發(fā)射極接地，全橋振蕩器3a和全橋振蕩器北輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級電感 L2反相接入第一相加耦合器如初級電感一階功率合成，全橋振蕩器3c和全橋振蕩器3d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感L2反相接入第二相加耦合器4b初級電感一階功率合成，第一相加耦合器4a和第二相加耦合器4b次級電感反相接入第三相加耦合器4c初級電感二階功率合成，第三相加耦合器如次級電感升壓接入燈管電路5。[0015]過載檢測保護電路2由燈負載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD5峰值檢波， 檢測電壓經(jīng)電容C6、電阻Rll濾波，電阻R7、R8限流接入接口管Q5、Q6控制振蕩管Q3、Q4 及Q1、Q2。當燈負載短路或燈管接觸不良產(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，即時保護。快速恢復(fù)二極管VD1、VD2和VD3、VD4保護振蕩管免受高反壓擊穿。全橋振蕩器由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，輸出為純正弦波，不僅高效，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。圖3，通用大功率三極管構(gòu)成橋振蕩要求更大輸出功率，例如匹配120W燈負載時， 僅幾只器件直接并聯(lián)運用不能令人滿意，采用四個橋振蕩功率合成效果明顯，輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過兩個相加耦合器分別將四橋振蕩輸出功率相互反相激勵功率合成，又將兩個相加耦合器輸出電流變換加倍總和送到第三個相加耦合器功率合成，升壓引燃大功率燈管發(fā)光。三個平衡電阻R12、R13和R14在功率合成兩個電流相等時無功耗。圖4，燈管電路是兩支燈管并接，第三相加耦合器如次級電感輸出高壓并接阻容元件Rl、Cl吸收反峰高壓，抑制噪聲輻射平滑燈光亮度。燈管串聯(lián)諧振電路Li、C2和L2、 C4分別接燈管G1、G2，諧振頻率接近四橋振蕩頻率燈管光效最高，燈管并接啟動電容C3、C5 和熱敏電阻RT1、RT2串聯(lián)雙向觸發(fā)二極管VD1、VD2，啟輝時燈管電壓很高雙向觸發(fā)二極管導(dǎo)通，電流經(jīng)熱敏電阻對燈絲通電預(yù)熱，燈啟輝后燈管電壓降低雙向觸發(fā)管截止，使其無耗預(yù)熱。圖5，過壓檢測控制器Ib當蓄電池El電壓高于穩(wěn)壓二極管VDlO基準電壓時，Al輸出為低電平，三極管Q7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VDlO基準電壓時，Al反相輸入電位低于同相基準電壓，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 當蓄電池El電壓低于穩(wěn)壓二極管VD12基準電壓時，A2輸出為低電平，三極管Q8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VD12基準電壓時，A2同相輸入電位高于反相基準電壓，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RIO、R1UR12和R15、R16、R17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反饋電阻R13、R18和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R14、R19起限流作用。圖5中的二極管VD8防反充電，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VD9防蓄電池反接，當蓄電池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 VD1UVD13吸收繼電器Jl、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極管Q7、Q8。電壓配接器Id連接四橋振蕩器3電源端。本實施例太陽能電源選用輸出電壓60V，四橋振蕩器頻率47KHZ，輸出匹配兩支 56W熒光燈管，逆變效率達85%，振蕩管散熱器溫升在40°C以下。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源四橋振蕩功率合成熒光燈，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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，其特征在于還包括逆變器由四個全橋振蕩器、三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個全橋振蕩器分為全橋振蕩器(3a)、全橋振蕩器C3b)、全橋振蕩器(3c)和全橋振蕩器(3d)，分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(1 和CH)、(T4)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，互補串饋供電，四個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)交叉耦合對管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋振蕩器，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、集電極接電壓負反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，全橋振蕩器 (3a)和全橋振蕩器(3b)輸出功率分別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，全橋振蕩器(3c)和全橋振蕩器(3d)輸出功率分別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，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，過載檢測保護電路由燈負載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管峰值檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四橋振蕩功率合成熒光燈，其特征在于燈管電路連接第三相加耦合器次級電感，在電感兩端并接串聯(lián)的阻容RC元件，然后接燈管串聯(lián)諧振電路電感、電容至燈管燈絲的一端，燈絲另一端并接預(yù)熱啟動電容和串聯(lián)相接的熱敏電阻及雙向觸發(fā)二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四橋振蕩功率合成熒光燈，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，是一種太陽能電源四橋振蕩功率合成熒光燈。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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，還包括逆變器由四個橋式振蕩器，三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，四個橋式振蕩器功率合成接入燈管電路產(chǎn)生高光效。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熒光燈照明。
文檔編號H02M7/5387GK202068651SQ201120111028
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)明者張妙娟, 阮樹成 申請人:張妙娟