直流低压电源四推挽注锁发光二极管LED阵列灯的制作方法与工艺

本发明涉及电光源照明技术领域，具体是一种直流低压电源四推挽注锁发光二极管LED阵列灯。

背景技术：
现有技术电子变压器通常用LC或RC振荡器作为发光二极管LED阵列灯电光源，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，虽然结构简单，成本低。但要得到大功率照明势必增大器件电流，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。授权公告号CN202068331U四推挽振荡逆变功率叠加拖动大功率LED灯，解决器件功率容量限制。但是，功率合成振荡电压相位不一致，非线性互调影响功率不均衡，有待于技术改进。

技术实现要素：
本发明的目的是提供直流低压电源供电，逆变振荡高稳频相位同步大功率照明的一种直流低压电源四推挽注锁发光二极管LED阵列灯。本发明技术解决方案为：包括直流低压电源、发光二极管LED阵列灯，基准晶振、分频器、四个型号为IR2156的自振荡芯片A、自振荡芯片B、自振荡芯片C、自振荡芯片D、推挽逆变器A′、推挽逆变器B′、推挽逆变器C′、推挽逆变器D′、相加耦合器TB1、相加耦合器TB2、相加耦合器TB3、灯管电路、灯管异常电流检测器；其中，基准晶振由石英晶体谐振器、六个反相器及电阻、电容组成，第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻，第一个反相器输入与输出两端分别连接电容C1、C2的一端，电容C1、C2的另一端接地，同时，第一个反相器输入与输出两端还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器；第二个反相器输入端连接基准晶振信号，第二个反相器输出端连接分频器的输入端，分频器的输出端连接四个反相器的输入端，四个反相器输出分别连接四个自振荡芯片CT端注入基准晶振信号锁定相位；自振荡芯片内含振荡器、推挽逆变驱动电路、灯故障关闭控制器SD，自振荡芯片A内部的推挽逆变驱动电路输出驱动由两个大功率MOS场效应管构成推挽逆变器A′，自振荡芯片B内部的推挽逆变驱动电路输出驱动由两个大功率MOS场效应管构成推挽逆变器B′，自振荡芯片C内部的推挽逆变驱动电路输出驱动由两个大功率MOS场效应管构成推挽逆变器C′，自振荡芯片D内部的推挽逆变驱动电路输出驱动由两个大功率MOS场效应管构成推挽逆变器D′；推挽逆变器A′输出端连接输出功率变压器T1初级线圈T1L1、推挽逆变器B′输出端连接输出功率变压器T2初级线圈T2L1；输出功率变压器T1次级线圈T1L2和输出功率变压器T2次级线圈T2L2串联端子连接电阻R10一端并接地，电阻R10另一端连接相加耦合器TB1初级线圈TB1L1的中心抽头，相加耦合器TB1初级线圈TB1L1的另外两个端子分别连接输出功率变压器T1次级线圈T1L2的另一端和输出功率变压器T2次级线圈T2L2的另一端；推挽逆变器C′输出端连接输出功率变压器T3初级线圈T3L1、推挽逆变器D′输出端连接输出功率变压器T4初级线圈T4L1；输出功率变压器T3次级线圈T3L2和输出功率变压器T4次级线圈T4L2串联端子连接电阻R11一端并接地，电阻R11另一端连接相加耦合器TB2初级线圈TB2L1的中心抽头，相加耦合器TB2初级线圈TB2L1的另外两个端子分别连接输出功率变压器T3次级线圈T3L2的另一端和输出功率变压器T4次级线圈T4L2的另一端；相加耦合器TB1次级线圈TB1L2和相加耦合器TB2次级线圈TB2L2串联端子连接电阻R12一端并接地，电阻R12另一端连接相加耦合器TB3初级线圈TB3L1的中心抽头，相加耦合器TB3初级线圈TB3L1的另外两个端子分别连接相加耦合器TB1次级线圈TB1L2的另一端和相加耦合器TB2次级线圈TB2L2另一端；全波整流电路由功率MOS场效应管Q4、Q5组成，功率MOS场效应管Q4源极接相加合耦器TB3电感TB3L2的一端，功率MOS场效应管Q5源极接相加合耦器TB3电感TB3L2的另一端，偏置分压电阻R15和电阻R16串联点连接功率MOS场效应管Q5栅极，偏置分压电阻R13和电阻R14串联点连接功率MOS场效应管Q4栅极，电阻R14和电阻R16另一端连接功率MOS场效应管Q4、Q5漏极，分压电阻R15另一端连接功率MOS场效应管Q4源极，分压电阻R13另一端连接功率MOS场效应管Q5源极，功率MOS场效应管Q4、Q5漏极并接作为全波整流输出端，功率MOS场效应管Q4、Q5漏极源极之间分别并联整流二极管VD1、VD2，漏极连接整流二极管阴极，源极连接整流二极管阳极；相加耦合器TB3次级电感TB3L2中心点穿过灯电流检测互感磁环接地，灯电流检测互感磁环电感LS1一端接二极管VD3阳极，灯电流检测互感磁环电感LS1另一端接地，二极管VD3阴极连接电容C8、电阻R17的一端，电容C8、电阻R17的另一端接地，二极管VD3阴极还连接电阻R8的一端，电阻R8另一端和电阻R9一端的接点连接场效应管Q3栅极，电阻R9一另端和场效应管Q3源极接地，场效应管Q3漏极连接到触发四个自振荡芯片灯故障保护控制端SD；全波整流电路输出端连接到灯管电路发光二极管LED阵列灯，灯管异常电流检测器信号接入四个自振荡芯片SD端，使自振荡芯片快速停振并关断推挽逆变器功率MOS场效应管，直流低压电源低压连接基准晶振、分频器电源端，直流低压电源高压接入四个自振荡芯片、四个推挽逆变器的电源端。本发明产生积极效果：有效解决四推挽逆变振荡高稳频和相位同步功率合成，达到单个自振荡芯片推挽逆变难以得到的大功率照明，避免器件温升高振荡频率变化功率失衡，提高灯具照明质量，稳定灯光延长使用寿命。附图说明图1本发明技术方案原理框图图2基准晶振电路图3自振荡推挽逆变电路图4直流低压电源四推挽注锁发光二极管LED阵列灯电路具体实施方式参照图1、2、3、4(图3以自振荡芯片A推挽逆变器A′电路为例，其余电路相同)，本发明具体实施方式和实施例：包括直流低压电源11、发光二极管LED阵列灯9、基准晶振12、分频器13、自振荡芯片A1、自振荡芯片B2、自振荡芯片C3、自振荡芯片D4、推挽逆变器A′、推挽逆变器B′、推挽逆变器C′、推挽逆变器D′、相加耦合器TB15、相加耦合器TB26、相加耦合器TB37、全波整流电路8、灯管异常电流检测器10，其中，基准晶振12由石英晶体谐振器JT、六个反相器及电阻、电容组成，由一个反相器IC1-1输入与输出两端跨接偏置电阻R1，并接接地电容C1、C2，同时，跨接串联微调电容C0的石英晶体谐振器JT，由另一个反相器IC1-2接入基准晶振12信号，经分频器13分频÷N并接四个反相器IC1-3、IC1-4、IC1-5、IC1-6，自振荡芯片IC3IR2156内含振荡器、推挽逆变驱动电路、灯故障关闭控制器SD，输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个大功率MOS场效应管Q1、Q2构成推挽逆变器A′、推挽逆变器B′、推挽逆变器C′、推挽逆变器D′，自振荡芯片A1推挽逆变器A′输出功率变压器T1与自振荡芯片B2推挽逆变器B′输出功率变压器T2馈入相加耦合器TB15，自振荡芯片C3推挽逆变器C′输出功率变压器T3与自振荡芯片D4推挽逆变器D′输出功率变压器T4馈入相加耦合器TB26，相加耦合器TB15与相加耦合器TB26馈入相加耦合器TB37功率合成经全波整流电路8接入发光二极管LED阵列灯9，基准晶振12信号经分频器13并接的四个反相器IC1-3、IC1-4、IC1-5、IC1-6输出f0-1、f0-2、f0-3、f0-4分别注入四个自振荡芯片A1、B2、C3、D4的CT端锁定相位，灯管异常电流检测器10信号接入四个自振荡芯片A1、B2、C3、D4的SD端，快速停振关断推挽逆变器功率MOS场效应管，直流低压电源11低压接入基准晶振12、分频器13电源端，直流低压电源11高压接入四个自振荡芯片、四个推挽逆变器的电源端。IC3引脚符号功能：VCC电源端，CT接振荡器定时电容C4，RT接振荡器定时电阻R2，HO驱动Q1，LO驱动Q2，CS电流检测，SD灯故障关闭振荡保护控制，COM接地。电阻R7降压，电容C7滤波供给自振荡芯片电源端VCC产生振荡，经HO、LO驱动推挽逆变器，大功率MOS管Q1、Q2轮流导通、截止半周，变压器T1中点经电感LF1电容C6退耦滤波接直流低压电源+V。由变压器T1输出功率经二阶相加耦合器功率合成馈入灯负载。相加耦合器TB1、TB2分别将两个推挽输出功率叠加，相加耦合器TB3将四个推挽输出功率二阶叠加总和送到灯负载，四推挽逆变器输入电压、频率、相位及负载相同，均衡电阻R10、R11、R12无功耗。当某个逆变器发生故障没有功率输出，对应电路均衡电阻吸收配对逆变器功率，整灯功率虽降低但仍能保持照明，提高可靠性。功率合成拖动大功率灯具，扩容灵活、可靠，但是，要求自振荡芯片振荡电压相位一致，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。注入锁相不用压控调谐、鉴相器、环路滤波器，电路结构简单，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，稳定灯光延长使用寿命。基准晶振石英谐振器品质因数高，频率受温度变化极小，高度稳定作基准精确。基准信号经分频注入自振荡芯片CT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。由于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。灯异常检测由灯电流互感磁环电感LS1感生电压二极管VD3检波、电容C8、电阻R17滤波，经SD’电阻R8、R9分压，场管Q3触发自振荡芯片SD端，当触发电压高电平信号时，迅速停振快速关断推挽逆变器功率管，以免受损。灯异常功率管大电流电阻R6压降经电阻R4、电容C5开启自振荡芯片电流检测CS端双重保护逆变功率管。全波整流电路两个功率MOS场效应管Q4、Q5并联二极管VD1、VD2减小整流电阻降低损耗，提高整流效率，输出电压纹波低，发光二极管LED阵列灯发光稳定。实施例直流低压电源36V，四推挽逆变电流6A，驱动负载RL功率容量180W发光二极管LED阵列灯，效率83％，逆变电流小功耗低，灯光稳定。适用于直流低压电源大功率发光二极管LED阵列灯照明场合。