双半桥注入锁相功率合成金卤灯的制作方法
【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金卤灯。包括金卤灯管、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、调频信号发生器、灯管触发电路，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T1与自振荡芯片6及半桥逆变器B输出功率变压器T2反相馈入相加耦合器，功率合成馈送灯管电路触发金卤灯启辉，基准晶振信号经分频器注入自振荡芯片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，调频信号发生器三角波信号接入自振荡芯片4、6的RC振荡器调频抑制灯光闪烁。本发明适用于大功率金卤灯强光照明场合。
【专利说明】
【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金卤灯。 双半桥注入锁相功率合成金卤灯
【背景技术】
[0002] 现有技术电子镇流器通用LC或RC振荡器作为金卤灯电光源，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器件大电流，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，大功率照明的一种双半桥注入锁 相功率合成金卤灯。
[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、金 卤灯管、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、调 频信号发生器、灯管触发电路、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、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Β输出功率变压器Τ3反相馈入相加耦合器，功率合成馈送灯管触 发电路金卤灯启辉，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， 两个自振荡芯片RC振荡器RT端调频抑制灯光闪烁，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C T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、调频信号发生器、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，调频信号发生器由两个反相器I(V3、I(V4与电阻R 19、R2Q、电容C23组成低频 方波振荡器，经反相器ICh隔离缓冲由电阻R 21、R22、C24积分成三角波，经电容C25接入振荡 驱动芯片R T端调频抑制灯光闪烁；
[0006] 灯管触发电路由灯管一端经电容C2(l接入相加耦合器T4电感L n，同时并接串联双 向触发二极管VD15、电感L12的电容C 21，电感L12并接脉冲点火变压器T5电感L13与稳压二 极管VD 16、VD17，脉冲点火变压器T5电感L13、L 14、稳压二极管VD16、VD17穿过灯异常检测磁环 接地，灯管另一端接脉冲点火变压器τ 5电感l14，灯异常检测磁环电感l15电压经二极管vd18 检波，电容C22电阻r18滤波，经电阻r15、r16分压接三极管VI\触发两个自振荡芯片C T端关 闭RC振荡器保护功率管；
[0007] 功率因数校正APFC由芯片IC3、功率M0S场效应管Qi、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作为功率因数校正APFC输出，电阻R4接整流桥堆输出引入芯片IC3电源端，并 与磁性变压器?\电感L 4经二极管VD5检波电压为芯片IC3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IC3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IC3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。
[0008] 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金卤灯照明，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】
[0009] 图1本发明技术方案原理框图
[0010] 图2基准晶振电路
[0011] 图3电源滤波整流功率因数校正电路
[0012] 图4双半桥注入锁相功率合成金卤灯电路
【具体实施方式】
[0013] 参照图1、2、3、4(图4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12、功率 因数校正APFC1、金卤灯管11、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、调频信号发生器9、灯管触发电路10、灯管异常电流检测器13,其 中，基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个反相器ICV^ICh及电阻&、电容(^、(^、(^组成， 第一个反相器ICh输入与输出两端跨接偏置电阻&，并分别并接接地电容Q、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I(V2接 入分频器IC 2，自振荡芯片IC4IR2153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Rn、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Q2、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B7输出功率变压器T3反相馈入相加耦合 器8,功率合成馈送灯管电路10触发金卤灯管11启辉，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，调频信号发生器 9三角波信号经电阻R 22电容C25接入两个自振荡芯片RC振荡器RT端调频抑制灯光闪烁，灯 管异常电流检测器13信号经三极管VI\接两个自振荡芯片RC振荡器C T端控制振荡快速停 振保护功率管，电网电源经电源滤波器EMI与整流桥堆12、功率因数校正APFC1输出电压 +15V接入基准晶振2、分频器3、调频信号发生器9电源端，+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电源端。
[0014] IC3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。
[0015] IC4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。
[0016] 自振荡芯片IC4由电阻R1Q降压、电容C13滤波提供产生振荡，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r17、电容c 14、二极管vd12、 vd13整流对电容c13充电，转换提供自振荡芯片ic4电源，供电转换后电阻r 13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。
[0017] 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。
[0018] 注入锁相无需压控调谐、鉴相器、环路滤波器，电路结构简单，附加成本低。注入锁 相本质上与环路锁相没差别，性能优越，只是结构和工作过程不同，适于功率合成大功率灯 具稳定振荡频率相位同步，稳定输出功率避免器件温升过高功率失衡，延长使用寿命。
[0019] 基准晶振石英谐振器品质因数高，频率受温度变化极小，高度稳定作基准参考精 确。基准信号经分频注入自振荡芯片C T端锁定相位。未注入基准信号自振荡芯片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，小功率锁定。两 个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R n、电容C15同步振荡，锁定时间快。
[0020] 注入基准频率是锁定振荡频率的整数倍，或振荡频率是基准频率的整数倍，基准 信号分频注入选配较高频率的高稳频特性石英谐振器，易于锁定数十至数百千赫LC或RC 振荡器。分频器IC2二进制或十进制计数分频。
[0021] 相加耦合器T4电感L1(l将两个推挽输出功率变压器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，输入电压、频 率、相位及负载相同，电流相等均衡电阻R 17无功率损耗。
[0022] 调频信号发生器由两个反相器ICn ICh产生低频方波信号，经反相器ICh缓冲 隔离电阻R21、R22电容C 24积分成三角波调制自振荡芯片RC振荡器振荡频率，低频三角波信 号围绕基准晶振注锁中心频率周期变化，消除灯管电弧驻波声共振点，抑制闪烁稳定灯光。
[0023] 灯管触发电路由高频电压对电容C21充电，当电压充至双向触发二极管VD 15导通， 电流经电感L12、脉冲点火变压器T5电感L13，由电感L 14感生高压脉冲，触发金卤灯管G气体 导通启辉。灯管启辉后，VD15不再产生触发脉冲。稳压二极管VD 16、VD17，限止脉冲点火电压。
[0024] 灯异常检测由灯电流互感磁环电感L15电压二极管VD18检波、电容C 22、电阻R18滤 波，经电阻R15、R16分压，三极管VI\放大触发两个自振荡芯片RC振荡器C T端，使芯片内部 比较器电压降低到Vcc/6以下，迅速停振快速关断逆变器功率管，以免受损。
[0025] 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 3L6562、功率M0S管％为主件的功率因数校正APFC提高功率因数，减小电 流总谐波失真，输出电压恒定，保障大功率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。
[0026] 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，点燃两支100W或一支250W金卤灯，效率87%，灯光稳定， 无闪烁现象。
【权利要求】
1. 一种双半桥注入锁相功率合成金卤灯，包括电源滤波器EMI、整流桥堆、金卤灯管， 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、调频信号发生器、灯管触发电路、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、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B输出功率变压器T3反 相馈入相加耦合器，功率合成馈送灯管触发电路金卤灯启辉，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，调频信号发生器三角波信号接入两个自振荡芯 片RC振荡器RT端调频抑制灯光闪烁，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C T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、调频信号发生器、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金卤灯，其特征在于：调频信号发 生器由两个反相器icv3、1(^_ 4与电阻r19、r2(i、电容c23组成低频方波振荡器，经反相器κν 5 隔离缓冲由电阻R21、R22、c24积分成三角波，经电容C25接入振荡驱动芯片R T端调频抑制灯 光闪烁。
3. 根据权利要求1所述的双半桥注入锁相功率合成金卤灯，其特征在于：灯管触发电 路由灯管一端经电容C2(l接入相加耦合器T 4电感Ln，同时并接串联双向触发二极管VD15、电 感L12的电容C 21，电感L12并接脉冲点火变压器T5电感L13与稳压二极管VD 16、VD17，脉冲点 火变压器τ5电感L13、L 14、稳压二极管VD16、VD17穿过灯异常检测磁环接地，灯管另一端接脉 冲点火变压器τ 5电感l14，灯异常检测磁环电感l15电压经二极管vd18检波，电容c 22电阻r18 滤波，经电阻R15、R16分压接三极管VI\触发两个自振荡芯片CT端关闭RC振荡器保护功率 管。
4. 根据权利要求1所述的双半桥注入锁相功率合成金卤灯，其特征在于：功率因数校 正APFC由整流桥堆输出经磁性变压器?\电感L 3接Qi漏极、升压二极管VDn至电容Cn作 为功率因数校正APFC输出，电阻R 4接整流桥堆输出引入芯片IC3电源端，并与磁性变压器 ?\电感。经二极管￥05检波电压为芯片IC3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IC3乘法器一端，乘法器另一端接电阻馬、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 3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。
【文档编号】H05B41/285GK104105299SQ201310156092
【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