太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈的制作方法
【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注鎖功率合成調(diào)光熒光燈。包括熒光燈管、太陽能電源、基準(zhǔn)晶振、相位調(diào)光芯片、推挽放大器、推挽振蕩器、功率合成耦合器，相位調(diào)光芯片壓控振蕩器VCO輸出接推挽放大器，經(jīng)輸出功率變壓器T1與推挽振蕩器輸出功率變壓器T3饋入相加耦合器功率合成、升壓匹配燈管啟輝，基準(zhǔn)晶振信號(hào)經(jīng)分頻器注入壓控振蕩器VCO鎖定相位，推挽放大器變壓器T1與推挽振蕩器變壓器T3功率合成互耦注鎖頻率牽引推挽振蕩器相干同步鎖定相位，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。本發(fā)明適用于太陽能電源低電壓、大電流供電的調(diào)光熒光燈照明場合。
【專利說明】太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光 燈。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)電子鎮(zhèn)流器通用LC或RC振蕩器作為熒光燈光源，產(chǎn)生的振蕩頻率受溫 度變化穩(wěn)定性差，影響功率不穩(wěn)定光強(qiáng)下降，雖然結(jié)構(gòu)簡便，成本低。但是，電源電壓低，要 得到大功率照明勢必增大器件電流，致使振蕩功率管功耗劇增溫升過高導(dǎo)致振蕩頻率變 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(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。此外，大功率強(qiáng)光照明燈光不可調(diào) 既浪費(fèi)電能，且強(qiáng)光污染環(huán)境影響視力妨害工作或生活。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供太陽能電源低電壓大電流供電，逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步的 一種太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決方案為：包括太陽能電源、熒光燈管、基準(zhǔn)晶振、分頻器、相位調(diào)光 芯片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管異常檢測器，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電阻偏置，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，相位調(diào)光芯片，芯片內(nèi)含壓控振蕩器VC0、鑒相器、推挽放大驅(qū)動(dòng)電路、 檢測燈負(fù)載電流相位電路CS、相位調(diào)光接口、燈負(fù)載異?？刂芐D，電源端V DD由電阻降壓，電 容濾波接入太陽能電源，VC0外接電容產(chǎn)生振蕩，燈管電感、電容諧振點(diǎn)相位在燈管取樣接 入檢測燈負(fù)載電流相位電路CS，由芯片內(nèi)部至鑒相器一端，調(diào)光直流電壓連接相位調(diào)光接 口 DM，由芯片內(nèi)部壓控振蕩器VC0經(jīng)相位調(diào)光接口接入鑒相器另一端，鑒相器輸出經(jīng)恒流 源接VCO, VC0輸出接推挽放大驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)輸出端H0、L0連接推挽放大器，輸出功率經(jīng)變 壓器?\與推挽振蕩器輸出變壓器T3饋入相加耦合器功率合成，升壓匹配熒光燈管啟輝，基 準(zhǔn)晶振經(jīng)分頻器分頻的基準(zhǔn)信號(hào)電容分壓注入相位調(diào)光芯片VC0鎖定相位，由推挽放大器 與推挽振蕩器在相加耦合器功率合成互耦注鎖頻率牽引相干同步鎖定相位，燈管異常檢測 器信號(hào)經(jīng)電阻接入相位調(diào)光芯片燈負(fù)載異?？刂芐D，燈管異常檢測器信號(hào)經(jīng)電阻接推挽振 蕩器場效應(yīng)管柵極，太陽能電源接基準(zhǔn)晶振、分頻器、推挽放大器和推挽振蕩器的電源端；
[0005] 其中，推挽振蕩器由兩個(gè)大功率M0S場效應(yīng)管Q3、Q4漏極并接變壓器Τ 3諧振電感 L4兩端，柵極接變壓器Τ2反饋電感L8兩端，電感L8中心點(diǎn)并聯(lián)源極接地的場效應(yīng)管Q 5漏極 及電阻R7、R8，電感L7串聯(lián)電阻R 1(l與變壓器T3電感L5閉合，電感L4中心點(diǎn)串聯(lián)電感L 9并 接旁路電容C9接入太陽能電源，兩個(gè)大功率M0S場效應(yīng)管Q3、Q 4源極經(jīng)接地電阻R9電壓降， 由電阻Rn電流取樣和燈管異常檢測器信號(hào)接入場效應(yīng)管Q 5柵極；
[0006] 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯(lián)阻塞二極管VD2、繼電器觸點(diǎn)J-1連接蓄電池 E2和接有開關(guān)S的燈具DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R2(I、RP2、R21接入時(shí)基芯片IC 5高電 平觸發(fā)端TH，欠壓控制取樣電阻R22、RP3、R23接入低電平觸發(fā)端TL，時(shí)基芯片IC 5輸出接繼 電器，蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD3。
[0007] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決太陽能電源低壓、大電流供電自激和它激雙推振蕩注 入鎖相高穩(wěn)頻相位同步功率合成，達(dá)到單個(gè)推挽振蕩或推挽放大難以得到大功率調(diào)光熒光 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太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈電路
[0011] 圖4太陽能電源電路

【具體實(shí)施方式】
[0012] 參照圖1、2、3、4,本發(fā)明【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例：包括太陽能電源1、熒光燈管8， 基準(zhǔn)晶振2、分頻器3、相位調(diào)光芯片4、推挽放大器5、推挽振蕩器6、相加耦合器7、燈管異 常檢測器9,其中，基準(zhǔn)晶振2由石英晶體諧振器JT、兩個(gè)反相器IQ、IC 2及電阻&、電容Q、 組成，第一個(gè)反相器1(^輸入與輸出兩端跨接電阻&偏置，并分別并接接地電容(^Χ2， 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 IC2接入分頻器3,相位調(diào)光芯片4,即芯片IC4型號(hào)IR21592,內(nèi)含壓控振蕩器VC0、鑒相器、 推挽放大驅(qū)動(dòng)電路、檢測燈負(fù)載電流相位電路CS、相位調(diào)光接口、燈負(fù)載異常控制SD，電源 端V DD由電阻R19降壓，電容(：8濾波接入太陽能電源，VC0外接電容(；產(chǎn)生振蕩，燈管8電感 L12、電容Cn諧振點(diǎn)相位在燈管取樣接入檢測燈負(fù)載電流相位電路CS，由芯片內(nèi)部至鑒相器 一端，調(diào)光直流電壓1-5V連接相位調(diào)光接口 DM，由芯片內(nèi)部壓控振蕩器VC0經(jīng)相位調(diào)光接 口接入鑒相器另一端，鑒相器輸出經(jīng)恒流源接VCO, VC0輸出接推挽放大驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)輸 出端H0、L0連接推挽放大器5,輸出功率經(jīng)變壓器?\與推挽振蕩器6輸出變壓器T 3饋入相 加耦合器7功率合成，升壓匹配熒光燈管8啟輝，基準(zhǔn)晶振2經(jīng)分頻器3分頻+Ν的基準(zhǔn)信 號(hào)fo電容C 3、C5分壓注入相位調(diào)光芯片4壓控振蕩器VC0鎖定相位，由推挽放大器5與推 挽振蕩器6在相加耦合器7功率合成互耦注鎖頻率牽引相干同步鎖定相位，燈管異常檢測 器9信號(hào)經(jīng)電阻R 13接入相位調(diào)光芯片4燈負(fù)載異?？刂芐D，燈管異常檢測器9信號(hào)經(jīng)電 阻R12接推挽振蕩器6場效應(yīng)管Q 5柵極，太陽能電源1接基準(zhǔn)晶振2、分頻器3、推挽放大器 5和推挽振蕩器6的電源端+V。
[0013] IC4引腳符號(hào)功能：VDD電源端，VC0接振蕩電容，DM相位調(diào)光接口，H0驅(qū)動(dòng)％，L0 驅(qū)動(dòng)Q 2, CS檢測燈負(fù)載電流相位信息，SD燈負(fù)載異?？刂?，COM接地。
[0014] IC5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，D IS放電端，V。輸出端，GND接地。
[0015] 推挽放大器在相位調(diào)光芯片它激振湯驅(qū)動(dòng)％、(?，輪流導(dǎo)通、截止半周；推挽振湯 器自激振蕩Q 3、Q4輪流導(dǎo)通、截止半周，雙推輸出功率相加耦合器疊加合成拖動(dòng)大功率燈 具，擴(kuò)容可靠，但要求兩個(gè)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)。
[0016] 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)分頻器注入相 位調(diào)光芯片壓控振蕩器VC0鎖定相位。未注入基準(zhǔn)信號(hào)VC0產(chǎn)生自由振蕩頻率，注入基準(zhǔn) 信號(hào)VC0振蕩電壓與其矢量合成，通過VC0非線性混頻鎖定相位，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VC0有載Q值反比，由于基準(zhǔn)信號(hào)注 入VC0輸入端，增益高，小功率鎖定?；鶞?zhǔn)信號(hào)分頻注入選配高頻石英諧振器，易于鎖定數(shù) 十至數(shù)百千赫LC或RC振蕩器。分頻器IC 3二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)器分頻。
[0017] 注入鎖相無需壓控調(diào)諧、鑒相、環(huán)路濾波，電路結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，附加成本低。 相加耦合器疊加雙推輸出功率合成，"緊密捆綁"互耦注鎖效應(yīng)推挽放大器牽引推挽振蕩器 頻率相干同步鎖定相位。注入鎖相本質(zhì)上與環(huán)路鎖相沒差別，適合大功率燈具穩(wěn)定振蕩頻 率和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。
[0018] 相加耦合器T4電感L1(l將兩個(gè)推挽輸出功率變壓器?\、T 3電感L2、L6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，兩個(gè)電流相 等平衡電阻R 14無功率損耗。
[0019] 相位調(diào)光取自燈管鎮(zhèn)流電感L12、電容Cn諧振點(diǎn)，燈負(fù)載電流相位與注入基準(zhǔn)信號(hào) f〇相位鑒相比較，高于諧振點(diǎn)燈管電流超前電壓，低于諧振點(diǎn)燈管電流滯后電壓，電流/電 壓相位差小，功率大、燈光強(qiáng)，反之亦然?？刂葡辔徽{(diào)光接口直流電壓DC1-5V改變壓控振蕩 器VC0相位偏移，使推挽放大器和推挽振蕩器電壓相位同步偏移，調(diào)節(jié)RPi電壓改變燈光亮 度，實(shí)現(xiàn)大功率燈調(diào)光。
[0020] 推挽振蕩器τ2、T3雙變壓器振蕩，T3不會(huì)飽和，功效高。諧振頻率調(diào)L 4，振蕩反饋 調(diào)電阻R1(l或電感L5，互不牽連。
[0021] 燈異常電流磁環(huán)電感L13電壓二極管VDi檢波，電阻R15、電容C 14濾波經(jīng)電阻R12，電 容C1(l使Q5導(dǎo)通，推挽振蕩器功率管Q 3、Q4截止；振蕩驅(qū)動(dòng)芯片燈故障控制器SD控制停振， 保護(hù)推挽放大器Qi、Q2。同時(shí)，燈異常電流電阻R 6壓降經(jīng)電阻R4、電容C6開啟振蕩驅(qū)動(dòng)芯片 電流檢測CS，保護(hù)％、Q 2 ;燈異常電流電阻R9壓降經(jīng)電阻Rn、電容C1(l進(jìn)而使Q5導(dǎo)通，雙重 保護(hù)Q 3、Q4。
[0022] 電阻R17、電容C12吸收抑制尖峰脈沖平滑燈光，電容C 13匹配燈管啟輝，電容Cn、電 感12諧振于注鎖基準(zhǔn)頻率最易啟輝。電阻R 16直流偏壓防止燈管G兩頭發(fā)黑。
[0023] 太陽能電源欠壓控制，蓄電池電壓低于時(shí)基芯片ICS555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 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 陽能電池對蓄電池過壓充電。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 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控制燈具照明。
[0024] 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(hù)蓄電池。電容C 15、C17去耦，電阻R24、電容C16、穩(wěn)壓二極管 VD4供時(shí)基芯片電源。二極管VD5抑制繼電器J吸合、釋放產(chǎn)生的反向電壓，防護(hù)IC5受損。
[0025] 實(shí)施例太陽能電源30V，雙推電流2. 3A，引燃56W熒光燈管G，效率81 %，晝夜開燈 照明，調(diào)光適意，功率M0S管溫升在允許值內(nèi)，延長使用壽命。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈，包括太陽能電源、熒光燈管，其特征在 于：還包括基準(zhǔn)晶振、分頻器、相位調(diào)光芯片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管異 常檢測器，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電阻偏置，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，相位調(diào)光芯片，芯片內(nèi)含壓控振 蕩器VCO、鑒相器、推挽放大驅(qū)動(dòng)電路、檢測燈負(fù)載電流相位電路CS、相位調(diào)光接口、燈負(fù)載 異?？刂芐D，電源端V DD由電阻降壓，電容濾波接入太陽能電源，VCO外接電容產(chǎn)生振蕩，燈 管電感、電容諧振點(diǎn)相位在燈管取樣接入檢測燈負(fù)載電流相位電路CS，由芯片內(nèi)部至鑒相 器一端，調(diào)光直流電壓連接相位調(diào)光接口 DM，由芯片內(nèi)部壓控振蕩器VCO經(jīng)相位調(diào)光接口 接入鑒相器另一端，鑒相器輸出經(jīng)恒流源接VCO, VCO輸出接推挽放大驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)輸出 端HO、LO連接推挽放大器，輸出功率經(jīng)變壓器?\與推挽振蕩器輸出變壓器T3饋入相加耦合 器功率合成，升壓匹配熒光燈管啟輝，基準(zhǔn)晶振經(jīng)分頻器分頻的基準(zhǔn)信號(hào)電容分壓注入相 位調(diào)光芯片VCO鎖定相位，由推挽放大器與推挽振蕩器在相加耦合器功率合成互耦注鎖頻 率牽引相干同步鎖定相位，燈管異常檢測器信號(hào)經(jīng)電阻接入相位調(diào)光芯片燈負(fù)載異常控制 SD，燈管異常檢測器信號(hào)經(jīng)電阻接推挽振蕩器場效應(yīng)管柵極，太陽能電源接基準(zhǔn)晶振、分頻 器、推挽放大器和推挽振蕩器的電源端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈，其特征在于：推挽振 蕩器由兩個(gè)大功率MOS場效應(yīng)管Q3、Q 4漏極并接變壓器Τ3諧振電感L4兩端，柵極接變壓器 T2反饋電感L8兩端，電感L8中心點(diǎn)并聯(lián)源極接地的場效應(yīng)管Q 5漏極及電阻R7、R8，電感L7 串聯(lián)電阻R1(l與變壓器!^電感L5閉合，電感L4中心點(diǎn)串聯(lián)電感1^ 9并接旁路電容C9接入太 陽能電源，兩個(gè)大功率MOS場效應(yīng)管Q3、Q 4源極經(jīng)接地電阻R9電壓降，由電阻Rn電流取樣 和燈管異常檢測器信號(hào)接入場效應(yīng)管Q 5柵極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源注鎖功率合成調(diào)光熒光燈，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VD 2、繼電器觸點(diǎn)J-1連接蓄電池 E2和接有開關(guān) S的燈具DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R2(l、RP2、R21接入時(shí)基芯片IC 5高電平觸發(fā)端TH， 欠壓控制取樣電阻R22、RP3、R23接入低電平觸發(fā)端TL，時(shí)基芯片IC 5輸出接繼電器，蓄電池串 入快速熔絲F，并接防反接二極管VD3。
【文檔編號(hào)】H05B41/298GK104105323SQ201310160049
【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, 張根清 申請人:張根清