双半桥注入锁相功率合成霓虹灯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电光源照明【技术领域】，具体是一种双半桥注入锁相功率合成霓虹灯。包括电源滤波器EMI、整流桥堆、功率因数校正APFC、霓虹灯管、基准晶振、分频器、两个自振荡芯片4、6、半桥逆变器A、半桥逆变器B、相加耦合器、灯管异常电流检测器，两个自振荡芯片4、6的RC振荡器共接电阻R4、电容C5同步振荡，自振荡芯片4及半桥逆变器A输出功率变压器T2与自振荡芯片6及半桥逆变器B输出功率变压器T3反相馈入相加耦合器功率合成、升压接入灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器锁定相位，获取大功率照明避免器件温升过高振荡频率变化功率失衡灯光下降。本发明适用于大功率商业广告装饰照明场合。
【专利说明】双半桥注入锁相功率合成霓虹灯
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电光源照明【技术领域】，具体是一种双半桥注入锁相功率合成霓虹灯。
【背景技术】
[0002] 现有技术电子镇流器通用LC或RC振荡器作为霓虹灯电光源，产生的振荡频率受 温度变化稳定性差影响功率不够稳定，导致光强下降，虽然这种电子镇流器结构简便，成本 低。要得到大功率照明势必增大器件电流，致使振荡功率管功耗剧增温升过高导致振荡频 率变化，结果会使灯光随频率变化功率幅值失衡。同时，大电流通过线圈温升高磁性导磁率 下降，磁饱和电感量变小阻抗趋向零，灯具工作时间与温升正比，温升高加速器件老化，轻 则灯管发光不稳定亮度下降，重则烧坏器件缩短使用寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供逆变振荡高稳频相位同步，商业广告装饰大功率照明的一种 双半桥注入锁相功率合成霓虹灯。
[0004] 本发明技术解决方案为：包括电源滤波器EMI、整流桥堆、功率因数校正APFC、基 准晶振、分频器、两个自振荡芯片、半桥逆变器A、半桥逆变器B、相加耦合器、灯管异常电流 检测器，其中，基准晶振由石英晶体谐振器、两个反相器及电阻、电容组成，第一个反相器输 入与输出两端跨接偏置电阻，并分别并接接地电容，同时，还跨接串联微调电容的石英晶体 谐振器，基准晶振输出信号经第二个反相器接入分频器，自振荡芯片内含RC振荡器、半桥 逆变驱动电路，两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R n和电容C15同步振荡，输出分别经半 桥逆变驱动电路连接均由两个功率M0S场效应管互补组成的半桥逆变器A、半桥逆变器B， 自振荡芯片及半桥逆变器A输出功率变压器T 2与自振荡芯片及半桥逆变器B输出功率变压 器1反相馈入相加耦合器功率合成、升压接入霓虹灯管引燃起辉，基准晶振信号经分频器 注入两个自振荡芯片RC振荡器C T端锁定相位，灯管异常电流检测器信号经三极管接入两 个自振荡芯片RC振荡器输CT端控制振荡快速停振，电网电源经电源滤波器EMI、整流桥堆、 功率因数校正APFC输出电压接入基准晶振、分频器、自振荡芯片及半桥逆变器A、自振荡芯 片及半桥逆变器B的电源端；
[0005] 其中，功率因数校正APFC由芯片IC4、功率M0S场效应管％、升压二极管VD n、磁性 变压器?\及电阻、电容组成，整流桥堆输出经磁性变压器?\电感L3接％漏极、升压二极管 VDn至电容Cn为功率因数校正APFC输出，电阻R4接整流桥堆输出引入芯片IC 4电源端，并 与磁性变压器?\电感L4经二极管VD5检波电压为芯片IC 4控制门限开启，电阻R2、R3接整 流桥堆输出分压取样接入芯片IC 4乘法器一端，乘法器另一端接电阻R8、R9分压取样输出电 压，乘法器输出与％源极接地电阻点连接峰值电流检测比较器，芯片IC 4输出接％栅极，磁 性变压器?\电感L5高频电压由二极管VD6~ 9整流、二极管VD1(I稳压、电容C12滤波接基准晶 振、分频器电源端。
[0006] 本发明产生积极效果：解决双半桥逆变振荡高稳频、相位同步功率合成，达到单个 自振荡半桥逆变器难以得到的大功率霓虹灯商业广告装饰照明，避免器件温升高振荡频率 变化功率失衡，稳定灯光延长使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1本发明技术方案原理框图
[0008] 图2基准晶振电路
[0009] 图3双半桥注入锁相功率合成霓虹灯电路
【具体实施方式】
[0010] 参照图1、2、3(图3以自振荡芯片及半桥逆变器A电路为例、自振荡芯片及半桥逆 变器B相同），本发明【具体实施方式】和实施例：包括电源滤波器EMI与整流桥堆10、功率因 数校正APFC1、霓虹灯管9、基准晶振2、分频器3、自振荡芯片4、6,半桥逆变器A5、半桥逆变 器B7、相加耦合器8、灯管异常电流检测器11，其中，基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个 反相器ICi、IC 2及电阻&、电容〇!、Q、C2组成，第一个反相器IQ输入与输出两端跨接偏置 电阻&，并分别并接接地电容Ci、C 2，同时，还跨接串联微调电容Q的石英晶体谐振器JT，基 准晶振2输出信号经第二个反相器IC2接入分频器IC 3，自振荡芯片IC5IR2153内含RC振荡 器、半桥逆变驱动电路，两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R n、电容C15同步振荡，输出分 别经半桥逆变驱动电路连接均由两个功率M0S场效应管Q 2、Q3互补组成的半桥逆变器A、半 桥逆变器B，自振荡芯片4及半桥逆变器A5输出功率变压器T 2与自振荡芯片6及半桥逆变 器Β7输出功率变压器Τ3反相馈入相加耦合器8功率合成、升压接入霓虹灯管9引燃起辉， 基准晶振2经分频器3分频+Ν基准信号&电容C 14、C15分压注入两个自振荡芯片RC振荡 器CT端锁定相位，灯管异常电流检测器11信号经三极管VI\接入两个自振荡芯片RC振荡 器输入端(^控制振荡快速停振，电网电源经电源滤波器EMI与整流桥堆10、功率因数校正 APFC1输出电压+15V接入基准晶振2、分频器3,+400V接入自振荡芯片4及半桥逆变器A5、 自振荡芯片6及半桥逆变器B7的电源端。
[0011] ic4引脚符号功能：V。。芯片逻辑控制低压电源，IDET零电流检测，MULT乘法器输 入，INV误差放大器输入，EA误差放大器输出，CS脉宽调制比较器，OUT驱动器输出，GND接 地。
[0012] IC5引脚符号功能：Vrc芯片低压电源端，VB驱动器浮置电源，H0驱动Q 2栅极，L0驱 动Q3栅极，vs浮置电源回归，RT接振荡定时电阻，C T接振荡定时电容，0CM功率信号接地。
[0013] 自振荡芯片IC5由电阻R1(l、电容C13降压供给启动产生振荡，驱动半桥功率M0S管 q2、q3，使之轮流导通/截止，此时逆变器中点输出方波电压经电阻r14、电容c 17、二极管vd12、 VD13整流对电容C13充电，供自振荡芯片IC5电源，转换后电阻R 1(l停止供电，降低功耗。二 极管vd14对电容c16自举充电，浮置供电驱动半桥逆变器减少功耗。
[0014] 两个逆变器功率合成拖动大功率灯具，扩容可靠，但两个自振荡芯片振荡电压相 位应一致，以消除非线性互调功率不均衡获取稳定的输出功率。为此，引入注入锁相解决功 率合成相位同步技术。
[0015] 基准晶振石英谐振器频率受温度变化极小，高度稳定。基准信号经分频器注入自 振荡芯片RC振荡器锁定相位。未注入基准信号RC振荡器产生自由振荡频率，注入基准信 号RC振荡电压与其矢量合成，通过自振荡芯片非线性变频锁定相位，振荡信号与注入基准 信号仅有一个固定的相位差。同步带宽与注入功率正比，与RC振荡器有载Q值反比，由于 基准信号注入RC振荡器的输入端，增益高，小功率即可锁定，两个自振荡芯片共接定时电 阻R n、电容C15同步振荡锁定时间快。基准信号分频注入选配较高频率的高稳频特性谐振 器，锁定数十至数百千赫LC或RC振荡器。分频器IC 3二进制或十进制计数器分频。
[0016] 注入锁相无须压控调谐、鉴相、环路滤波，电路简单性能优越，附加成本低。注入锁 相本质上与环路锁相没差别，适合功率合成灯具稳定振荡频率相位同步，避免器件温升过 高功率失衡，稳定灯光延长使用寿命。
[0017] 相加耦合器T4电感L1(l将两个半桥输出功率变压器T 2、T3电感L7、L9反相激励电 流叠加，相位差180°低次谐波相互抵消，输出电流变换加倍总和送到灯负载，两个电流相 等平衡电阻R17无功率损耗。
[0018] 灯异常检测由灯电流互感磁环电感L12电压二极管VD15检波、电容C 2(l、电阻R18滤 波经电阻R15、R16分压，三极管VI\触发两个自振荡芯片RC振荡器C T端，芯片内部的比较器 电压降低到Vrc/6以下，迅速停振快速关断逆变器功率管，免受损坏。
[0019] 电子镇流器接入交流电源呈阻抗性负载，输入电压和电流有较大相位差，功率因 数低，由芯片IC 4L6562、功率冊3管％等组成功率因数校正APFC提高功率因数，减小电流 总谐波失真，输出电压恒定，保障振荡幅值稳定使灯光不变。电源滤波器EMI抑制振荡谐波 干扰通过电网传输。
[0020] 实施例电源交流市电AC90?250V，功率因数校正APFC输出电压DC400V，功率因 数0. 98,双半桥逆变电流0. 72A，点燃一支250W或两支125W霓虹灯管Gi、Gn，效率86%。适 用于商业广告装饰照明。
【权利要求】
1. 一种双半桥注入锁相功率合成霓虹灯，包括电源滤波器EMI、整流桥堆，其特征在 于：还包括功率因数校正APFC、基准晶振、分频器、两个自振荡芯片、半桥逆变器A、半桥逆 变器B、相加耦合器、灯管异常电流检测器，其中，基准晶振由石英晶体谐振器、两个反相器 及电阻、电容组成，第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻，并分别并接接地电容，同 时，还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器，基准晶振输出信号经第二个反相器接入分频 器，自振荡芯片内含RC振荡器、半桥逆变驱动电路，两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R n 和电容C15产生同步振荡，输出分别经半桥逆变驱动电路连接均由两个功率MOS场效应管互 补组成的半桥逆变器A、半桥逆变器B，自振荡芯片及半桥逆变器A输出功率变压器T 2与自 振荡芯片及半桥逆变器Β输出功率变压器Τ3反相馈入相加耦合器功率合成、升压接入霓虹 灯管引燃起辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器C T端锁定相位，灯管 异常电流检测器信号经三极管接入两个自振荡芯片RC振荡器输CT端控制振荡快速停振， 电网电源经电源滤波器EMI、整流桥堆、功率因数校正APFC输出电压接入基准晶振、分频 器、自振荡芯片及半桥逆变器A、自振荡芯片及半桥逆变器B的电源端。
2. 根据权利要求1所述的双半桥注入锁相功率合成霓虹灯，其特征在于：功率因数校 正APFC由芯片IC4、功率MOS场效应管％、升压二极管VD n、磁性变压器?\及电阻、电容组 成，整流桥堆输出经磁性变压器?\电感L3接％漏极、升压二极管VD n至电容Cn为功率因 数校正APFC输出，电阻R4接整流桥堆输出引入芯片IC 4电源端，并与磁性变压器?\电感L4 经二极管VD5检波电压为芯片IC4控制门限开启，电阻R2、R 3接整流桥堆输出分压取样接入 芯片IC4乘法器一端，乘法器另一端接电阻R8、R 9分压取样输出电压，乘法器输出与％源极 接地电阻点连接峰值电流检测比较器，芯片IC4输出接％栅极，磁性变压器?\电感L 5高频 电压由二极管VD6~9整流、二极管VD1(I稳压、电容C 12滤波接基准晶振、分频器电源端。
【文档编号】H05B41/285GK104105298SQ201310156034
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】阮树成, 阮雪芬 申请人:阮雪芬