专利名称：太阳能电源八桥振荡金卤灯的制作方法
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八桥振荡金卤灯。
背景技术：
汽车、火车、船只太阳能直流低电压电源供电的金卤灯HID，光电转换效率高，可产生强光照明，适于车船内外照明，如汽车前灯照明。金卤灯是一种高强度气体放电发光，工作电压在数百伏，点火启动电压通常在3KV以上才能引燃。直流低电压电源供电金卤灯电子核心是一个DC-AC逆变器。灯负载功率在25W左右时，采用大功率三极管或MOS场效应管推挽振荡方式工作，获取较好的效果。但是，金卤灯功率都较大，驱动电流相应要大，这时逆变器功率器件功耗急剧增大，由于车船内部空间所限散热器体积不能做大发热升温很高会烧坏元器件，不能正常工作。此外，金卤灯高频电源供电极易产生“声共振”，灯管内压力波脉冲从管壁反射与高频电流谐波相位相同时形成驻波，导致放电电弧不稳定灯光闪烁， 对人眼产生晕眩。
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八桥振荡金卤灯。本实用新型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、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由八个桥式振荡器、七个相加耦合器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个桥式振荡器分为桥式振荡器6a、桥式振荡器6b、桥式振荡器6c、桥式振荡器6d、桥式振荡器6e、桥式振荡器6f和桥式振荡器6g、 桥式振荡器他，分别由八个铁氧体磁性变压器Tl、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快恢二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN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，调频信号发生器输出信号经耦合电容、电阻接入桥式振荡器他接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器6a和桥式振荡器6b输出功率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，桥式振荡器6c和桥式振荡器6d输出功率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，桥式振荡器6e和桥式振荡器6f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、 T6次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6g和桥式振荡器输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四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五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，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检波，检测电压接入接口管控制振荡管，调频信号发生器电源端接入太阳能电源；其中，调频信号发生器由集成电路与电阻、电容构成低频振荡器，输出信号经达林顿三极管射极跟随接入桥式振荡器他调频信号接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁；灯管电路由第七相加耦合器次级电感一端接地，另一端经电容接入脉冲点火线圈初级和次级的连接点，该接点另经电容串联接地电阻，并在电容电阻串联的接点上与双向触发二极管相接，双向触发二极管串联脉冲点火初级线圈，脉冲点火次级线圈与接地的灯管相接；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。本实用新型产生有益的积极效果是太阳能电源供电八桥振荡三阶功率合成，调频抑制灯光闪烁，阻容交叉耦合八桥振荡功率合成振荡十分强烈，获取稳定的大功率灯负载高光效，振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，显著降低功耗增大输出功率。不仅高效，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，输出为纯正弦波。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桥式振荡器电路图3八桥振荡功率合成及过载检测保护电路图4调频信号发生器图5灯管电路图6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6(图2以桥式振荡器6a电路为例，其余桥式振荡器电路相同)， 本实用新型具体实施方法和实施例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组成太阳能电源1和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由调频信号发生器3、八个桥式振荡器6、七个相加耦合器5、灯管电路4及过载检测保护电路2组成，七个相加耦合器5分为第一相加耦合器5a、第二相加耦合器恥、第三相加耦合器5c、第四相加耦合器5d、第五相加耦合器k、第六相加耦合器5f、第七相加耦合器 5g，八个桥式振荡器6分为桥式振荡器6a、桥式振荡器6b、桥式振荡器6c、桥式振荡器6d、桥式振荡器6e、桥式振荡器6f和桥式振荡器6g、桥式振荡器他，分别由八个铁氧体磁性变压器T1、T2、T3、T4和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8初级电感Ll并联电容C5为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管Ql、Q2集电极和两个NPN大功率振荡管Q3、Q4集电极，两个 PNP大功率振荡管Ql、Q2发射极接太阳能电源1正极，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4发射极接地，四个大功率振荡管Ql、Q2和Q3、Q4集电极与发射极之间并联快恢二极管VD1、VD2 和VD3、VD4，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻Rl、R2和R3、R4静态偏置和电容C1、C2和C3、C4正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4基极并接控制信号接口管Q5、Q6集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R5、R6，发射极接地，调频信号发生器3输出信号经耦合电容C6、电阻R7、R8接入桥式振荡器他接口管，由振荡管 Q3、Q4极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器6a和桥式振荡器6b输出功率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fe初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6c和桥式振荡器6d输出功率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恥初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6e和桥式振荡器6f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器5c初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6g和桥式振荡器他输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器5d初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器fe和第二相加耦合器恥次级电感反相接入第五相加耦合器k初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器5c和第四相加耦合器5d次级电感反相接入第六相加耦合器5f初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器k和第六相加耦合器5f次级电感反相接入第七相加耦合器5g初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路4。过载检测保护电路2由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管检波VD5，检测电压经电容C7、电阻R18滤波，电阻R9、RlO限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4和 Q1、Q2。当灯管接触不良或灯负载短路产生大电流，过载检测电压使Q5、Q6饱和导通，振荡管Q3、Q4及Ql、Q2截止停振，即时起到保护作用。二极管VD1、VD2和VD3、VD4吸收振荡管高反压，避免击穿。桥式振荡器由PNP、NPN三极管两个互补对称阻容交叉耦合推挽振荡相互耦合而成，阻容交叉耦合推挽振荡实际是输出输入直接相连的两级LC选频放大器，大功率振荡管 Q1、Q2和Q3、Q4导通角为90度交替工作，输出电流为半余弦波脉冲，振荡十分强烈，经谐振回路衰减谐波，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，使灯负载输出为纯正弦波，不仅高效，振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗增大输出功率优点显著。通用大功率三极管构成的桥式振荡输出功率只能50W左右，在要求更大输出功率时，如匹配450W灯负载，仅几只器件直接并联运用不能令人满意，采用八桥振荡功率合成效果明显，其输出功率叠加能满足技术要求，通过七个相加耦合器分别将八桥振荡输出功率相互反相激励功率合成，升压引燃大功率或多支中小功率灯管发光。平衡电阻R11、R12、 R13、R14、R15和R14、R17在功率合成的两个电流相等时无功率损耗。图4，调频信号发生器集成电路ICl采用LM567，经电阻R19对电容C9充电产生 165HZ低频方波，由电阻R20、R21和电容ClO积分为三角波经达林顿三极管Q7射极阻抗变换，在电阻R22输出接入桥式振荡器他信号接口管Q5、Q6，由振荡管Q3、Q4极间电容调制振荡频率，低频信号围绕基准信号锁定的中心频率不断变化，灯电弧无法形成驻波共振点， 避免金卤灯“声共振”灯光闪烁。图中，电容C8对地通路。图5，灯管电路4在启动开灯瞬间八桥第七相加耦合器5g功率合成高压经电容 Cl 1对Cl2、电阻R23、RM充电使双向触发二极管VD6导通，电流经过脉冲点火线圈初级L4， 感应次级线圈L5升压产生高压脉冲，点火触发金卤灯G气体击穿导通，引燃金卤灯管启动发光。图6，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Q8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VD9基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q9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VD9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R25、R26、R27和R30、R31、R32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R28、R33和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R29、R34限流作用。二极管VDll防蓄电池反充电，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VD12防反接，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、VD10 吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q8、Q9。电压配接器Id内置电源退耦滤波器连接八桥振荡器6及调频信号发生器3电源端。实施例直流电压为50V，八桥振荡器频率47KHZ，低频信号160HZ调频偏移范围 2. 5KHZ抑制灯光闪烁，输出功率匹配450W金卤灯管，逆变效率85%，振荡管散热器温升低于 40°C。
权利要求1.一种太阳能电源八桥振荡金卤灯，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、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，其特征在于还包括逆变器由八个桥式振荡器、七个相加耦合器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个桥式振荡器分为桥式振荡器(6a)、桥式振荡器(6b)、桥式振荡器(6c)、桥式振荡器(6d)、桥式振荡器(6e)、桥式振荡器(6f)和桥式振荡器(6g)、桥式振荡器( )，分别由八个铁氧体磁性变压器(Tl)、 (T2)、(T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快恢二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN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，调频信号发生器输出信号经耦合电容、电阻接入桥式振荡器(6h)接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器(6a)和桥式振荡器(6b)输出功率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，桥式振荡器(6c)和桥式振荡器(6d) 输出功率由铁氧体磁性变压器CH)、(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，桥式振荡器(6e)和桥式振荡器(6f)输出功率由铁氧体磁性变压器(T5)、(T6) 次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器(6g)和桥式振荡器(6h)输出功率由铁氧体磁性变压器(T7)、(T8)次级电感反相接入第四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五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，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检波，检测电压接入接口管控制振荡管，调频信号发生器电源端接入太阳能电源。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源八桥振荡金卤灯，其特征在于调频信号发生器由集成电路与电阻、电容构成低频振荡器，输出信号经达林顿三极管射极跟随接入桥式振荡器(6h)调频信号接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源八桥振荡金卤灯，其特征在于灯管电路由第七相加耦合器次级电感一端接地，另一端经电容接入脉冲点火线圈初级和次级的连接点，该接点另经电容串联接地电阻，并在电容电阻串联的接点上与双向触发二极管相接，双向触发二极管串联脉冲点火初级线圈，脉冲点火次级线圈与接地的灯管相接。
4.根据权利要求1所述的太阳能电源八桥振荡金卤灯，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，是一种太阳能电源八桥振荡金卤灯。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、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由调频信号发生器、八个桥式振荡器，七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，八桥振荡器功率合成调频抑制“声共振”灯光闪烁，输出功率接入灯管电路产生稳定的高光效。本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、火车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率金卤灯照明。
文档编号H05B41/36GK201957324SQ201120110489
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者梅玉刚, 阮树成 申请人:梅玉刚