专利名称：太阳能电源桥式振荡高压钠灯的制作方法
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桥式振荡高压钠灯。
背景技术：
汽车、火车、船只太阳能直流低电压电源供电的高压钠灯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。高压钠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。直流低电压电源供电高压钠灯电子核心是一个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，高压钠灯功率都较大，驱动电流相应要求较大，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，高压钠灯高频电源供电极易产生“声共振”，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。
发明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桥式振荡高压钠灯。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灯管，还包括逆变器由桥式振荡器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器由铁氧体磁性变压器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恢二极管，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，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，两个PNP大功率振荡管基极并接调频信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接太阳能电源正极，调频信号发生器输出经电容和电阻接入接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器输出功率由铁氧体磁性变压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，调频信号发生器由运算放大器Al、A2与电阻、电容构成自激多谐振荡器和有源带通滤波器，Al偏置电阻和反馈电阻取值相同，电容充放电时间相同，构成对称翻转的自激多谐振荡器，A2由电阻、电容RC单T选频网络构成负反馈式有源带通滤波器，Al输出信号经A2有源带通滤波接入桥式振荡器接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁；[0006]灯管电路由电容串接灯管接入铁氧体磁性变压器次级电感，并经限流电阻接双向可控硅阳极，另由电阻对电容充电连接双向触发二极管触发双向可控硅门极，双向可控硅阳极和阴极并接在与放电电容串联的脉冲点火变压器初级线圈，脉冲点火次级线圈接灯管，双向可控硅阴极、充电电容和脉冲点火线圈初级、次级连接点接入铁氧体磁性变压器次级电感接地端；过压检测控制器由运算放大器A3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，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A4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，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。本实用新型产生积极效果是太阳能电源供电桥式振荡获取大功率灯负载高光效，调频抑制“声共振”灯光闪烁。振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗， 振荡十分强烈输出功率是推挽振荡的二倍。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框图图2桥式振荡器电路图3调频信号发生器电路图4灯管电路及过载检测保护电路图5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及图5，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 2a、过压检测控制器2b、欠压检测控制器2c、电压配接器2d、蓄电池E组成太阳能电源2和逆变器与灯管，还包括逆变器由桥式振荡器3、调频信号发生器4、灯管电路1及过载检测保护电路5组成，桥式振荡器3由铁氧体磁性变压器Tl初级电感Ll并联电容C5为谐振回路， 谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管Q3、Q4集电极和两个NPN大功率振荡管Q5、 Q6集电极，两个PNP大功率振荡管Q3、Q4发射极接太阳能电源2正极，两个NPN大功率振荡管Q5、Q6发射极接地，四个大功率振荡管Q3、Q4和Q5、Q6集电极与发射极之间并联快恢二极管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R5、R6和R11、 R 12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Q5、 Q6基极并接控制信号接口管Q7、Q8集电极，接口管Q7、Q8基极与集电极接电压负反馈偏置电阻R7、R8，发射极接地，两个PNP大功率振荡管Q3、Q4基极并接调频信号接口管Q1、Q2集电极，接口管Q1、Q2基极与集电极接电压负反馈偏置电阻R3、R4，发射极接太阳能电源2正极，调频信号发生器4输出经电容C6和电阻Rl、R2接入接口管Ql、Q2，由振荡管Q3、Q4极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器3输出功率由铁氧体磁性变压器Tl次级电感L2升压接入灯管电路1。过载检测保护电路5由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD5检波，检测电压经电阻R9、RlO接入接口管Q7、Q8控制振荡管Q5、Q6。调频信号发生器4电源端接入太阳能电源。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 Q3、Q4和Q5、Q6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，两种极性振荡管互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗，输出功率是推挽振荡的二倍。图3，调频信号发生器由运算放大器Al为多谐振荡器，偏置电阻R13、R14和负反馈 Rl5、R16取值相同，电容C7充、放电时间相同，输出对称方波，经运算放大器A2与电阻Rl7、 R18、R19和电容C8、C9组成负反馈RC单T选频网络有源带通滤波器滤除高次谐波，输出低频正弦波接入桥式振荡器接口管Q1、Q2，由振荡管Q3、Q4极间电容调制振荡频率，低频正弦波围绕桥式振荡中心频率不断变化，灯电弧无法形成驻波共振点，避免“声共振”灯光闪烁。图4，灯管电路在启动开灯的瞬间铁氧体磁性变压器Tl初级电感Ll高频电压经次级电感L2升压，由电容C10、电阻R20对电容Cll充电使双向触发二极管VD6导通，进而触发双向可控硅VSl门极使其导通，电流经限流电阻R21、放电电容C12和脉冲点火初级线圈 L4,感应到次级线圈L5升压成高压脉冲，点火触发高压钠灯G气体击穿导通，使高压钠灯启动引燃发光。过载检测保护电路5，当灯管接触不良或灯负载短路产生大电流，过载检测电感 L3感生电压二极管VD5检波，检测电压经电容C13滤波输出使接口管Q7、Q8饱和导通，振荡管Q5、Q6和Q3、Q4截止停振，得到即时保护。图5，过压检测控制器2b当蓄电池E电压高于稳压二极管VD7基准电压时，A3输出为低电平，三极管Q9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E过压充电，蓄电池E电压随着照明耗电下降低于VD7基准电压时，A3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2c 当蓄电池E电压低于稳压二极管VD9基准电压时，A4输出为低电平，三极管QlO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E欠压放电，蓄电池E随着充电电压上升高于VD9基准电压时，A4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R22、R23、RM和R27、R28、I^9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R25、R30和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R26、R31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加晚间或下雨天不发电时或出现短路时蓄电池E向太阳能电池阵列加放电。二极管VD12防反接，当蓄电池E极性接反时导通，产生大电流将熔丝F快速熔断，起到防护作用。二极管VD8、VDlO 吸收继电器Jl、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q9、QlO0电压配接器2d内置电源退耦滤波器连接双桥振荡器3、调频信号发生器4电源端。实施例太阳能电源电压60V，桥式振荡器频率56KHZ，低频信号180HZ频偏2. 5KHZ 对其调频，输出匹配50W高压钠灯产生稳定的灯光。逆变效率85%，振荡管散热器温度限制在低于40°C。
权利要求1.一种太阳能电源桥式振荡高压钠灯，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高压钠灯管，其特征在于还包括逆变器由桥式振荡器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器由铁氧体磁性变压器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恢二极管，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，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，两个PNP大功率振荡管基极并接调频信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接太阳能电源正极，调频信号发生器输出经电容和电阻接入接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁， 桥式振荡器输出功率由铁氧体磁性变压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所述的太阳能电源桥式振荡高压钠灯，其特征在于调频信号发生器由运算放大器Al、A2与电阻、电容构成自激多谐振荡器和有源带通滤波器，Al偏置电阻和反馈电阻取值相同，电容充放电时间相同，构成对称翻转的自激多谐振荡器，A2由电阻、 电容RC单T选频网络构成负反馈式有源带通滤波器，Al输出信号经A2有源带通滤波接入桥式振荡器接口管，由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所述的太阳能电源桥式振荡高压钠灯，其特征在于灯管电路由电容串接灯管接入铁氧体磁性变压器次级电感，并经限流电阻接双向可控硅阳极，另由电阻对电容充电连接双向触发二极管触发双向可控硅门极，双向可控硅阳极和阴极并接在与放电电容串联的脉冲点火变压器初级线圈，脉冲点火次级线圈接灯管，双向可控硅阴极、充电电容和脉冲点火线圈初级、次级连接点接入铁氧体磁性变压器次级电感接地端。
4.根据权利要求1所述的太阳能电源桥式振荡高压钠灯，其特征在于过压检测控制器由运算放大器A3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，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A4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，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，是一种太阳能电源桥式振荡高压钠灯。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灯管，还包括逆变器由桥式振荡器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器调频抑制“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较大功率高压钠灯照明。
文档编号H05B41/36GK202005055SQ20112011018
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者阮树成 申请人:阮树成