直流低电压双推注入锁相功率合成高压钠灯的制作方法与工艺

本发明涉及电光源照明技术领域，具体是一种直流低电压双推注入锁相功率合成高压钠灯。

背景技术：
现有技术电子镇流器通用LC或RC振荡器作为高压钠灯光源，产生的振荡频率受温度变化稳定性差影响功率不稳定光强下降，虽然结构简便，成本低。由于电源电压低，要得到大功率照明势必增大器件电流，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。授权公告号CN201957316U双推振荡逆变功率叠加合成拖动高压钠灯，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电压大电流供电，逆变振荡高稳频相位同步的一种直流低电压双推注入锁相功率合成高压钠灯。本发明技术解决方案为：包括直流低压电源、高压钠灯管、基准晶振、分频器、两个自振荡芯片、推挽逆变器A、推挽逆变器B、相加耦合器T3、灯管触发电路、调频信号发生器、灯管异常检测器，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电阻偏置，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、推挽逆变驱动电路、灯故障保护控制器SD，两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R2、电容C4同步振荡，输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个大功率MOS场效应管组成的推挽逆变器A、推挽逆变器B，自振荡芯片及推挽逆变器A输出功率变压器T1电感L2与自振荡芯片及推挽逆变器B输出功率变压器T2电感L5由相加耦合器T3电感L6功率合成，电感L7升压接灯管触发电路引燃高压钠灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器CT端锁定相位，调频信号发生器输出锯齿波信号接入两个自振荡芯片RC振荡器RT端调频抑制灯闪，灯管异常检测器检测信号接两个自振荡芯片的灯故障保护控制器SD，直流低压电源连接基准晶振、分频器、自振荡芯片及推挽逆变器A、自振荡芯片及推挽逆变器B电源端；其中，调频信号发生器由时基芯片IC5、电阻R13、R14、R15和电容C12多谐振荡，IC5的DIS端由电阻R16接场管Q3栅极，电容C15接Q3源极电阻R17自举正反馈，输出线性锯齿波信号接入两个自振荡芯片RT端调频抑制灯光闪烁；灯管触发电路由灯管一端经电容C9、脉冲点火变压器T4电感L9接相加耦合器T3电感L7，电容C9还并接电阻R10，脉冲点火变压器T4电感L8接接地电容C10，双向触发二极管VD1串联脉冲点火变压器T4电感L8接地，灯管另一端穿过电流互感磁环电感L10接地，直流高压发生器由时基芯片IC5多谐振荡输出方波接变压器T5电感L1经电感L12升压，二极管VD2整流、电容C17、电阻R18滤波，由电阻R19接电容C9与脉冲点火变压器T4电感L9接点。本发明产生积极效果：解决直流低压、大电流双推挽逆变振荡高稳频相位同步功率合成，达到单个自振荡推挽逆变器难以得到的大功率高压钠灯照明，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。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直流低电压双推注入锁相功率合成高压钠灯电路具体实施方式参照图1、2、3(图3以自振荡芯片及推挽逆变器A为例，自振荡芯片及推挽逆变器B与A相同)，本发明具体实施方式和实施例：包括直流低压电源1、高压钠灯管11、基准晶振2、分频器3、两个自振荡芯片4、6、推挽逆变器A5、推挽逆变器B7、相加耦合器T38、灯管触发电路10、调频信号发生器9、灯管异常检测器12，其中，基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个反相器IC1、IC2及电阻R1、电容C0、C1、C2组成，第一个反相器IC1输入与输出两端跨接电阻R1偏置，并分别并接接地电容C1、C2，同时，还跨接串联微调电容C0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3，自振荡芯片IC4IR2157内含RC振荡器、推挽逆变驱动电路、灯故障保护控制器，两个自振荡芯片4、6的RC振荡器CT端共接电容C4、电阻R2同步振荡，输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个功率MOS场效应管Q1、Q2组成的推挽逆变器A5、推挽逆变器B7，自振荡芯片4及推挽逆变器A5输出功率变压器T1电感L2与自振荡芯片6及推挽逆变器B7输出功率变压器T2电感L5由相加耦合器8电感L6功率合成，电感L7升压接灯管触发电路10引燃高压钠灯管11启辉，基准晶振2接分频器3分频÷N基准信号f0经电容C3、C4分压注入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器CT端锁定相位，调频信号发生器9输出锯齿波信号经电容C8接入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器RT调频抑制灯光闪烁，灯管异常检测器12检测信号接两个自振荡芯片4、6灯故障保护控制器SD，直流低压电源1接基准晶振2、分频器3、自振荡芯片4及推挽逆变器A5、自振荡芯片6及推挽逆变器B7电源端+V。IC4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。IC5引脚符号功能：VCC电源，TL低电平触发，TH高电平触发，VMR复位，Vc电压控制，DIS放电端，V0输出，GND接地。自振荡芯片IC4电源VCC由电阻R11降压，电容C7滤波供给产生振荡，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，输出功率接相加耦合器与推挽逆变器B输出功率合成。两个逆变器功率合成拖动大功率灯具，扩容可靠，但要求两个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，只是结构和工作过程不同，适于功率合成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。基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，易于锁定数十至数百千赫LC或RC振荡器。分频器IC3二进制或十进制计数分频。基准晶振石英谐振器品质因数高，频率受温度变化极小，高度稳定可作为锁定基准参考信号。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。两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R2、电容C4同步振荡，锁定时间快。相加耦合器T3电感L6将双推输出功率变压器T1、T2电感L2、L5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，两个电流相等时平衡电阻R9无功率损耗。调频信号发生器，时基芯片IC5多谐振荡产生低频锯齿波信号，电容C15接场管Q3源极自举正反馈，电容C12充电时，电阻R13压降不变使充电速率不变，保障波形线性，频率调制自振荡芯片RC振荡器，线性锯齿波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。直流高压发生器与抑闪调频信号发生器由时基芯片IC5555产生振荡升压、整流及滤波，一举两得。灯管触发电路高频电压经电容C9、电阻R10；直流高压经电阻R19、R10对电容C10充电，当电压充至双向触发二极管VD1导通，电流经脉冲点火变压器T4电感L8，电感L9感生高压脉冲，触发高压钠灯管G气体导通启辉。灯管启辉后，VD1不再产生触发脉冲。灯管异常检测电流互感磁环由电感L10电压二极管VD3检波、电容C11、电阻R20滤波经电阻R7、R8接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，快速关断RC振荡器停振，保护双推挽逆变器功率管。灯异常功率管大电流通过电阻R6压降经电阻R4、电容C8开启芯片IC4的CS端控制停振双重保护逆变功率管。实施例直流低压电源电压30V，逆变电流2.8A，双推输出功率合成匹配70W高压钠灯G，逆变效率83％，长时间照明灯光稳定，不闪。