专利名称：太阳能电源四推挽振荡电子变压器的制作方法
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四推挽振荡电子变压器。
背景技术：
在汽车、火车和船只没交流市电可供或野外露营休闲供电不便的场合，采用太阳能电源LED发光二极管阵列灯可产生明亮的光射，光电转换效率高，光线柔和宜人，使用方便，使用寿命长，广泛适用于景观和广告。然而，驱动大功率发光二极管LED阵列灯逆变器电流大，要求振荡输出大功率，工作电压较低时电流就必须增大，因此，大电流振荡三极管功耗温升引起管子电压电流变化，同时大电流温升也使线圈磁性导磁率下降电感量减小， 严重的发生磁饱和电感变得很小，进而影响灯管电压和电流改变，灯管发光亮度不稳定。极易烧坏器件。
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四推挽振荡电子变压器。
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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器，还包括逆变器由四个推挽振荡器、三个相加耦合器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，三个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四个推挽振荡器分为推挽振荡器5a、推挽振荡器5b和推挽振荡器5c、推挽振荡器5d，分别由铁氧体磁性变压器 Tl、T2和T3、T4初级电感并联电容为谐振回路，初级电感中心抽头经高频扼流电感和旁路电容接入太阳能电源，谐振回路两端分别并接两个大功率振荡管集电极，发射极串联电阻接地，谐振回路两端还并联交叉耦合对管到基极电阻静态偏置和电容正反馈构成推挽振荡器，两个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，推挽振荡器5a和推挽振荡器5b输出功率分别由铁氧体磁性变压器 T1、T2次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器5c和推挽振荡器5d输出功率分别由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器次级电感升压接入大功率MOS场效应管全波整流电路，输出为直流电压供负载，过载检测保护电路由全波整流电路输出电流总线穿磁环，磁环线圈感生电压经二极管检波电压接入接口管控制振荡管；其中，大功率MOS场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管、开关二极管和电阻构成，两个大功率MOS场效应管源极分别接第三相加耦合器次级电感的两端，第三相加耦合器次级电感中心抽头接地，两个大功率MOS场效应管栅偏置电阻接在栅、漏两端， 栅极由开关二极管并联电阻交叉接入第三相加耦合器次级电感的两端，两管漏极并接成全波整流输出直流电压供负载；[0006]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四推振荡器二阶功率合成， 获取高稳定大功率负载能力，阻容交叉耦合推挽振荡输出输入直接相连LC选频两级放大器，振荡十分强烈，四推振荡功率合成高效输出。不仅高效，偶次谐波相互抵消，广泛用于没交流市电或供电不便的场合DC-DC变换，大功率MOS场效应管全波整流不用电解电容滤波， 内阻低响应快，适于驱动LEC发光二极管阵列照明或其它电器。
图1本实用新型技术方案原理方框图。图2推挽振荡器电路。图3四推振荡功率合成及过载检测保护电路。图4大功率MOS场效应管全波整流电路。图5太阳能电源过压和欠压检测控制器电路。
具体实施方式
参照图1、2、3及图5(图2以推挽振荡器5a电路为例，其余推挽振荡器电路均相同)，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la、过压检测控制器lb、 欠压检测控制器lc、电压配接器Id、蓄电池E组成的太阳能电源1和逆变器，还包括逆变器由四个推挽振荡器5、三个相加耦合器4、大功率MOS场效应管全波整流电路3及过载检测保护电路2组成，三个相加耦合器4分为第一相加耦合器4a、第二相加耦合器4b和第三相加耦合器4c，四个推挽振荡器5分为推挽振荡器5a、推挽振荡器5b和推挽振荡器5c、推挽振荡器5d，分别由铁氧体磁性变压器T1、T2和Τ3、Τ4初级电感Ll并联电容C3为谐振回路，初级电感Ll中心抽头经高频扼流电感L2、旁路电容C4接入太阳能电源1，谐振回路两端分别并接两个大功率振荡管Q1、Q2集电极，发射极串联电阻R3、R6接地，谐振回路两端还并联交叉耦合对管到基极电阻Rl、R2静态偏置和电容Cl、C2正反馈构成推挽振荡器，QU Q2基极并接控制信号接口管Q3、Q4集电极，接口管Q3、Q4基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R4、R5，发射极接地，推挽振荡器5a和推挽振荡器5b输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2次级电感反相接入第一相加耦合器4a初级电感一阶功率合成，推挽振荡器5c和推挽振荡器5d输出功率分别由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器4b初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器4a和第二相加耦合器4b次级电感反相接入第三相加耦合器4c初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器4c次级电感接入大功率MOS 场效应管全波整流电路3输出直流电压供给负载。过载检测保护电路2由大功率MOS场效应管全波整流电路输出电流总线穿磁环， 磁环线圈L3感生电压经二极管VD3检波控制振荡管。检测电压经滤波电容C5、电阻R9和限流电阻R7、R8接入接口管Q3、Q4控制振荡管Ql、Q2。当负载短路或接触不良产生大电流，过载检测电压使Q3、Q4饱和导通，振荡管Q1、Q2截止停振，起到保护作用。二极管VD1、VD2保护振荡管免受高反压击穿。阻容交叉耦合推挽振荡器实际是输出直接连到输入的LC选频两级放大器，振荡十分强烈，两个大功率振荡管Ql、Q2轮流处于饱和与截止，以零静态电流半个周期导通，集电极电流相位相反三阶以上奇次谐波为零，不仅高效，并具有偶次谐波相互抵消，降低逆变功率器件热功耗，为此，更低的抑制在谐振电感中心抽头馈接电源接入高频扼流电感和旁路电容，负载输出为纯正弦波。通用大功率三极管构成推挽振荡输出功率，一般只能匹配功率30W左右的灯管， 当要求更大输出功率，例如匹配120W灯负载时，仅几只器件直接并联运用不能令人满意， 采用四个推挽振荡功率合成效果明显，输出功率叠加能满足技术要求，通过两个相加耦合器分别将四推振荡输出功率相互反相激励功率合成，又将两个相加耦合器输出电流变换加倍总和送到第三个相加耦合器功率合成。三个平衡电阻R10、R11和R12在功率合成的两个电流相等时，无功率损耗。图4，大功率MOS场效应管全波整流电路，由两个大功率MOS场效应管Q5、Q6全波整流，源极分别接入第三相加耦合器次级电感的两端，第三相加耦合器次级电感中心抽头接地，栅极经开关二极管VD4、VD5并联电阻R14、R16交叉接入第三相加耦合器次级电感的两端，并与电阻R13、R15构成栅偏压，漏极并接成全波整流输出直流电压供给负载RL，整流电路不用电解电容滤波，内阻低响应快。本电子变压器输出直流电压、功率由四推振荡器和相加耦合器初、次级电感比值及电源电压、电流确定。图5，过压检测控制器Ib当蓄电池E电压高于稳压二极管VD8基准电压时，Al输出为低电平，三极管Q7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VD8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Ic 当蓄电池E电压低于稳压二极管VDlO基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q8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VDlO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R17、R18、R19和R22、R23、R24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R20、R25和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R21、R26起限流作用。二极管VD6防反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列Ia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Ia放电。二极管VD7防蓄电池反接，当蓄电池 E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VD9、VD11吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q7、Q8。电压配接器Id接四推振荡器5电源端。实施例太阳能电源电压30V，四推振荡器工作电流5A，振荡频率47KHZ，大功率MOS 场效应管全波整流电路输出直流电压12V，电流10A，逆变效率83%，振荡管散热器温升在低于40°C。适于驱动大功率发光二极管LED阵列灯照明、景观和广告及驱动其它直流电器。
权利要求1.一种太阳能电源四推挽振荡电子变压器，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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器，其特征在于还包括逆变器由四个推挽振荡器、三个相加耦合器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，三个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器， 四个推挽振荡器分为推挽振荡器(5a)、推挽振荡器(5b)和推挽振荡器(5c)、推挽振荡器 (5d)，分别由铁氧体磁性变压器(Tl)、(T2)和(T3)、(T4)初级电感并联电容为谐振回路，初级电感中心抽头经高频扼流电感和旁路电容接入太阳能电源，谐振回路两端分别并接两个大功率振荡管集电极，发射极串联电阻接地，谐振回路两端还并联交叉耦合对管到基极电阻静态偏置和电容正反馈构成推挽振荡器，两个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，推挽振荡器(5a)和推挽振荡器(5b)输出功率分别由铁氧体磁性变压器(Tl)、(T2)次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，推挽振荡器(5c)和推挽振荡器(5d)输出功率分别由铁氧体磁性变压器(T3)、(T4)次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器次级电感接入大功率MOS场效应管全波整流电路输出直流电压供给负载，过载检测保护电路由全波整流电路输出电流总线穿磁环，磁环线圈感生电压经二极管检波电压接入接口管控制振荡管。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源四推挽振荡电子变压器，其特征在于大功率MOS 场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管、开关二极管和电阻构成，两个大功率 MOS场效应管源极分别接第三相加耦合器次级电感的两端，第三相加耦合器次级电感中心抽头接地，两个大功率MOS场效应管栅偏置电阻接在栅、漏两端，栅极由开关二极管并联电阻交叉接入第三相加耦合器次级电感的两端，两管漏极并接成全波整流输出直流电压供负载。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源四推挽振荡电子变压器，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，是一种太阳能电源四推挽振荡电子变压器。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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器，还包括逆变器由四个推挽振荡器，三个相加耦合器、大功率MOS场效应波整流电路及过载检测保护电路组成，四推挽振荡功率合成接入大功率MOS场效应全波整流为直流电压供给负载，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发光二极管LED阵列灯照明、景观和广告或驱动其它直流电器。
文档编号H05B37/02GK201975998SQ201120110510
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者阮小青, 阮树成 申请人:阮小青