专利名称：太阳能电源双桥振荡金卤灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种太阳能电源双桥振荡金卤灯。
背景技术：
汽车、火车、船只太阳能直流低电压电源供电的金卤灯HID，光电转换效率高，可产生强光照明，适于车船内外照明，如汽车前灯照明。金卤灯是一种高强度气体放电发光，工作电压在数百伏，点火启动电压通常在3KV以上才能引燃。太阳能直流低电压电源供电金卤灯电子核心是一个DC-AC逆变器。灯负载功率在25W左右时，采用大功率三极管或MOS场效应管推挽振荡方式工作，获取较好的效果。但是，金卤灯功率都较大，驱动电流相应大，这时逆变器功率器件功耗急剧增大，由于车船内部空间所限散热器体积不能做大发热升温很高会烧坏元器件，不能正常工作。此外，金卤灯高频电源供电极易产生“声共振”灯光闪烁， 灯管内压力波脉冲从管壁反射与高频电流谐波相位相同时形成驻波，导致放电电弧不稳定灯光抖动，对人眼产生晕眩。
实用新型内容本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率灯负载的一种太阳能电源双桥振荡金卤灯。本实用新型技术解决方案为包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由调频信号发生器、桥式振荡器5a、桥式振荡器5b、相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器5a和桥式振荡器5b分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地， 调频信号发生器输出信号经耦合电容、电阻接入桥式振荡器5a和桥式振荡器5b接口管，经振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器5a与桥式振荡器5b输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl和T2次级电感反相接入相加耦合器初级电感功率合成，相加耦合器次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管，调频信号发生器电源端接入太阳能电源；其中，调频信号发生器由集成电路与电阻、电容构成低频振荡器，输出信号经达林顿三极管射极跟随接入桥式振荡器5a和桥式振荡器5b调频信号接口管，经振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁；灯管电路由相加耦合器次级电感一端接地，另一端经电容接入脉冲点火线圈初级和次级的连接点，该接点另经电容串联接地电阻，并在电容电阻串联的接点上与双向触发二极管相接，双向触发二极管串联脉冲点火初级线圈，脉冲点火次级线圈与接地的灯管相接； 过压检测控制器由运算放大器Al同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，运算放大器Al输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈， 常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。本实用新型产生有益的积极效果是太阳能电源供电双桥振荡功率合成调频抑制灯光闪烁，获取稳定的大功率灯负载光效，阻容交叉耦合双桥振荡功率合成振荡十分强烈， 振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，显著降低功耗增大输出功率。不仅高效，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，输出为纯正弦波。广泛用于没交流电源或供电不便的场合照明。
图1本实用新型技术方案原理方框图图2桥式振荡器电路图3双桥振荡功率合成及过载检测保护电路图4调频信号发生器电路图5灯管电路图6太阳能电源过压和欠压检测控制器电路具体实施方法参照图1、2(图2以桥式振荡器5a电路为例，桥式振荡器5b电路相同)和图3，本实用新型具体实施方法和实施例包括由太阳能电池阵列3a、过压检测控制器3b、欠压检测控制器3c、电压配接器3d、蓄电池El组成太阳能电源3和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由调频信号发生器4、桥式振荡器5a、桥式振荡器5b、相加耦合器6、灯管电路2及过载检测保护电路1组成，桥式振荡器5a和桥式振荡器5b分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2初级电感Ll并联电容CO为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管Ql、Q2集电极和两个NPN大功率振荡管Q3、Q4集电极，两个PNP大功率振荡管Ql、Q2发射极接太阳能电源3正极，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4发射极接地，四个大功率振荡管Q1、Q2和Q3、 Q4集电极与发射极之间并联快速恢复二极管VD1、VD2和VD3、VD4，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻Rl、R2和R3、R4静态偏置和电容Cl、C2和C3、C4正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4基极并接控制信号接口管Q5、Q6集电极，接口管Q5、 Q6基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R5、R6，发射极接地，调频信号发生器4输出信号经耦合电容C5、电阻R7、R8接入桥式振荡器5a和桥式振荡器5b接口管Q5、Q6，经振荡管Q3、 Q4极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器5a与桥式振荡器5b输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl和T2次级电感L2反相接入相加耦合器6初级电感功率合成，相加耦合器6次级电感升压接入灯管电路2，过载检测保护电路1由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD5检波，检测电压经电容C6滤波、电阻R9、R10限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4，当灯管接触不良或灯负载短路产生大电流，检测电压使Q5、Q6饱和导通，振荡管Q3、Q4及Ql、Q2截止停振，即时起到保护。 调频信号发生器4电源端接入太阳能电源。快速恢复二极管VD1、VD2和VD3、VD4 保护振荡管免受高反压击穿。桥式振荡器由PNP、NPN三极管两个互补对称阻容交叉耦合推挽振荡相互耦合而成，阻容交叉耦合推挽振荡实际是输出输入直接相连两级LC选频放大器，大功率振荡管 Q1、Q2和Q3、Q4导通角为90度交替工作，输出电流为半余弦波脉冲，振荡十分强烈，经谐振回路衰减谐波，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，使灯负载输出为纯正弦波，不仅高效，振荡管互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗增大输出功率。通用大功率三极管构成桥振荡输出功率只能匹配功率50W左右的灯管，当要求更大功率输出匹配例如100W灯负载时，仅几只器件直接并联运用不能令人满意，双桥振荡功率合成叠加输出功率效果显著，通过相加耦合器6将双桥振荡输出功率相互反相激励，两个输出电流变换加倍总和送到灯负载，当两个电流相等时平衡电阻Rll无功率损耗。图4，调频信号发生器集成电路ICl采用LM567，经电阻R12对电容C8充电产生 160HZ左右低频方波，由电阻R13、R14和电容C9积分为三角波经达林顿三极管Q7射极跟随阻抗变换，在电阻R15输出信号接入桥式振荡器5b调频信号接口管Q5、Q6，使振荡管Q3、 Q4极间电容对振荡器频率调制，低频信号围绕基准信号锁定的中心频率不断变化，灯电弧无法形成驻波共振点，避免金卤灯“声共振”光闪。电容C7对地旁路。图5，灯管电路2在启动开灯瞬间相加耦合器6输出高压经电容Cll、C12、电阻 R17、R18使双向触发二极管VD6导通，电流经过脉冲点火线圈初级L4，感应次级线圈L5升压产生高压脉冲，点火触发金卤灯G气体击穿导通，灯启动引燃发光。图6，过压检测控制器3b当蓄电池El电压高于稳压二极管VD7基准电压时，Al输出为低电平，三极管Q8驱动继电器Jl释放Jl-I常闭触点切断充电回路，保护蓄电池El过压充电，蓄电池El电压随着照明耗电下降低于VD7基准电压时，Al反相输入电位低于同相基准电压，输出为高电平，继电器Jl吸合Jl-I常闭触点接通充电回路。欠压检测控制器3c 当蓄电池El电压低于稳压二极管VD9基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q9驱动继电器 J2释放J2-1常开触点切断放电回路，保护蓄电池El欠压放电，蓄电池El随着充电电压上升高于VD9基准电压时，A2同相输入电位高于反相基准电压，输出为高电平，继电器J2吸合J2-1常开触点接通放电回路。电阻R18、R19、R20和R23、R24、R25及电位器RP1、RP2分压分别接入运算放大器同相和反相输入端。调整运算放大器电压负反馈电阻R21、R26和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R22、R27限流作用。二极管VDll防蓄电池反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列3a晚间或下雨天不发电时或出现短路时，蓄电池El向太阳能电池阵列3a放电。二极管VD12防反接，当蓄电池El极性接反时导通，产生大电流将熔丝Fl快速熔断，起到防护作用。二极管VD8、VD10吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q6、 Q7。电压配接器3d内置电源退耦滤波器连接双桥振荡器5和调频信号发生器4电源端。本实施例太阳能电源选用电压50V蓄电池，双桥式振荡频率85KHZ，调频信号频率 160HZ，调制频偏2. 5KHZ抑制灯光闪烁，输出匹配120W金卤灯管，逆变效率83%，振荡管散热器温度限制在低于40°C。
权利要求1.一种太阳能电源双桥振荡金卤灯，包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，其特征在于还包括逆变器由调频信号发生器、桥式振荡器(5a)、桥式振荡器(5b)、相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器(5a)和桥式振荡器(5b)分别由铁氧体磁性变压器 (Tl)、(T2)初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极， 两个NPN大功率振荡管发射极接地，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，调频信号发生器输出信号经耦合电容、电阻接入桥式振荡器 (5a)和桥式振荡器(5b)接口管，经振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器(5a)与桥式振荡器(5b)输出功率分别由铁氧体磁性变压器(Tl)和(T2)次级电感反相接入相加耦合器初级电感功率合成，相加耦合器次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管， 调频信号发生器电源端接入太阳能电源。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡金卤灯，其特征在于调频信号发生器由集成电路与电阻、电容构成低频振荡器，输出信号经达林顿三极管射极跟随器接入桥式振荡器(5a)和桥式振荡器(5b)调频信号接口管，经振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡金卤灯，其特征在于灯管电路由相加耦合器次级电感一端接地，另一端经电容接入脉冲点火线圈初级和次级的连接点，该接点另经电容串联接地电阻，并在电容电阻串联的接点上与双向触发二极管相接，双向触发二极管串联脉冲点火初级线圈，脉冲点火次级线圈与接地的灯管相接。
4.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡金卤灯，其特征在于过压检测控制器由运算放大器Al同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，运算放大器Al输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制； 欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。
专利摘要本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源双桥振荡金卤灯。包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由调频信号发生器、两个桥式振荡器、相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，双桥注锁振荡器功率合成调频抑制“声共振”灯光闪烁，输出功率接入灯管电路产生高光效。本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、火车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率金卤灯照明。
文档编号H02M7/538GK202068631SQ20112011044
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者梅玉刚, 阮树成 申请人:梅玉刚