专利名称：太阳能电源四推挽振荡功率合成荧光灯的制作方法
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四推挽振荡功率合成荧光灯。
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，采用太阳能电源的荧光灯可产生较强的光照亮度，光电转换效率较高，光线柔和宜人，使用方便。然而，荧光灯是一种气体放电产生光亮，点火启动电压通常在500V以上才能激发管壁荧光粉涂层汞蒸，引燃后稳定工作电压为40V-110V，灯管电流至少在数百毫安。因此，要求振荡输出功率大，工作电压较低时电流就必须增大，而大电流振荡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。甚至烧坏器件。随着灯负载功率要求更大时，驱动电流相应增大，逆变器功率器件功耗急剧增大，通常，振荡三极管散热器不能做得过大，制约正常工作。
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功率合成荧光灯。本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与荧光灯管，还包括逆变器由四个推挽振荡器、三个相加耦合器、灯管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3a、推挽振荡器北、推挽振荡器3c和推挽振荡器3d，分别由铁氧体磁性变压器T1、T2和Τ3、Τ4初级电感并联电容为谐振回路，其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3a和推挽振荡器北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3c和推挽振荡器3d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峰值检波，检测电压接入接口管控制振荡管；其中，灯管电路接在第三相加耦合器次级电感的两端，在电感两端并接串联的阻容RC元件，然后接串联谐振电路电感、电容到灯管灯丝的一端，灯管灯丝另一端并接预热启动电容和串联相接的热敏电阻与双向触发二极管；[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。本产生有益的积极效果是太阳能电源供电四推挽振荡二阶功率合成，获取大功率灯负载高光效，阻容交叉耦合推挽振荡输出直接连到输入的LC选频两级放大器，振荡十分强烈，不仅高效，偶次谐波相互抵消，降低逆变功率器件功耗，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电路图4灯管电路图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、3及图5(图2以推挽振荡器3a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1 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El组成的太阳能电源1和逆变器与荧光灯管 G，还包括逆变器由四个推挽振荡器3、三个相加耦合器4、灯管电路5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3分为推挽振荡器3a、推挽振荡器北、推挽振荡器3c和推挽振荡器3d， 分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2和T3、T4初级电感LO并联电容C3为谐振回路，其电感中心抽头经高频扼流电感L2和电容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，Ql、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3a和推挽振荡器北输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2次级电感Ll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3c和推挽振荡器3d输出功率分别由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感Ll反相接入第二相加耦合器4b初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器如和第二相加耦合器4b次级电感反相接入第三相加耦合器如初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器4c次级电感升压接入灯管电路5，过载检测保护电路2由灯负载电流由磁环电感Ll感生电压二极管VD3峰值检波电压经电容C7、电阻R9 滤波，再经电阻R7、R8限流接入接口管Q3、Q4控制振荡管Q1、Q2。当灯负载短路或灯管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Ql、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串入高频扼流电感与旁路电容，抑制偶次谐波功耗使灯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，升压引燃大功率灯管发光。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，如图灯管电路拖动两支灯管，由第三相加耦合器如次级电感输出高压并接阻容元件R13、C6吸收反峰高压，抑制噪声辐射平滑灯光亮度。串联谐振电路L4、C7和L5、 C8接至灯管G1、G2，谐振频率接近四推振荡频率灯管光效最高，灯管启动电容C9、C10并联热敏电阻RT1、RT2串联双向触发二极管VD4、VD5，启辉时灯管电压很高双向触发二极管导通，电流经热敏电阻对灯丝通电预热，灯启辉后灯管电压降低双向触发管截止，达到无耗预热。图5，过压检测控制器Ib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Q5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Ic 当蓄电池El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Q6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R14、R15、R16和R19、R20、R21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R17、R22和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R18、R23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El向太阳能电池阵列Ia放电。二极管VD9防蓄电池反接，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、VDll 吸收继电器Jl、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q5、Q6。电压配接器Id接四推振荡器3 电源端。本实施例太阳能电源电压MV，四推挽振荡器63KHZ，输出匹配两支功率56W荧光灯管，逆变效率82%，振荡管散热器温升在40°C左右。
权利要求1.一种太阳能电源四推挽振荡功率合成荧光灯，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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，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、灯管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(6a)、推挽振荡器(6b)、推挽振荡器(6c)和推挽振荡器(6d)，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，其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(6a)和推挽振荡器(6b) 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(6c)和推挽振荡器(6d)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峰值检波，检测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功率合成荧光灯，其特征在于灯管电路接在第三相加耦合器次级电感的两端，在电感两端并接串联的阻容RC元件，然后接串联谐振电路电感、电容到灯管灯丝的一端，灯管灯丝另一端并接预热启动电容和串联相接的热敏电阻与双向触发二极管。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源四推挽振荡功率合成荧光灯，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，是一种太阳能电源四推挽振荡功率合成荧光灯。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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，还包括逆变器由四个推挽振荡器，三个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，四推挽振荡功率合成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、船只无交流市电或供电不便的场合大功率荧光灯照明。
文档编号H05B41/36GK201976320SQ20112011101
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
发明者张妙娟, 阮树成 申请人:张妙娟