专利名称：太阳能电源双桥振荡电子变压器的制作方法
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双桥振荡电子变压器。
背景技术：
在汽车、火车和船只没交流市电可供或野外露营休闲供电不便的场合，采用太阳能电源LED发光二极管阵列灯可产生明亮的光源，光电转换效率高，光线柔和宜人，使用方便，寿命长，并广泛适用于景观和广告。然而，驱动大功率发光二极管LED阵列灯逆变器电流大，要求振荡输出大功率，工作电压较低时电流就必须增大，因此，大电流振荡三极管功耗温升引起管子电压电流变化，同时大电流温升也使线圈磁性导磁率下降电感量减小，严重的发生磁饱和电感变得很小，进而影响灯管电压和电流改变，灯管发光亮度不稳定。极易烧坏器件。
发明内容本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率负载的一种太阳能电源双桥振荡电子变压器。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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器，还包括逆变器由两个桥式振荡器、相加耦合器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，两个桥式振荡器分为桥式振荡器5a和桥式振荡器5b，分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2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，互补串馈供电，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，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，桥式振荡器5a与桥式振荡器5b输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl 和T2次级电感反相接入相加耦合器功率合成，桥式振荡器5a和桥式振荡器5b经相加耦合器功率合成接入大功率MOS场效应管全波整流电路，输出直流电压供负载，过载检测保护电路由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。其中，大功率MOS场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管、开关二极管和电阻构成，两个大功率MOS场效应管源极分别接入相加耦合器次级电感的两端，电感中心抽头接地，栅极偏置电阻跨接在栅、漏两端，栅极经开关二极管并联电阻交叉接入相加耦合器次级电感的两端，两管漏极并接成全波整流输出直流电压；过压检测控制器由运放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，运放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放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，运放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双桥振荡功率合成高效输出，振荡十分强烈。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。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，大功率MOS场效应管全波整流不用电解电容滤波，内阻低响应快。广泛用于没交流市电或供电不便的场合DC-DC变换，尤其适合驱动大功率发光二极管LEC阵列。
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双桥振荡器功率合成电路。图4大功率MOS场效应管全波整流及过载检测保护电路。图5太阳能电源过压和欠压检测控制器电路。
具体实施方式
参照图1、2及图3(图2以桥式振荡器5a电路为例，桥式振荡器5b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E组成的太阳能电源1和逆变器，还包括逆变器由两个桥式振荡器5、相加耦合器4、大功率MOS场效应管全波整流电路3及过载检测保护电路2组成，两个桥式振荡器5分为桥式振荡器5a、桥式振荡器5b，分别由铁氧体磁性变压器 Tl、T2初级电感Ll并联电容CO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，互补串馈供电，四个大功率振荡管Q1、Q2和Q3、Q4集电极与发射极之间并联快速恢复二极管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R1、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Q5、Q6基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R5、R6，发射极接地，桥式振荡器5a与桥式振荡器5b输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl和T2次级电感L2反相接入相加耦合器4功率合成，桥式振荡器5a和桥式振荡器5b经相加耦合器4功率合成接入大功率MOS场效应管全波整流电路3输出直流电压供负载。快速恢复二极管VD1、VD2和VD3、VD4保护振荡管免受高反压击穿。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互耦而成，阻容交叉耦合推挽振荡实际是输出输入直接相连两级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，使负载输出为纯正弦波，不仅高效，互补串馈供电，电源电压高电流小，功耗低输出功率大。通用大功率三极管构成桥式振荡输出功率只能匹配60W左右的负载，当要求更大输出功率如120W负载时，仅几只器件直接并联运用不能令人满意，双桥振荡功率合成叠加输出功率效果明显，通过相加耦合器将双桥振荡输出功率相互反相激励，两个输出电流变换加倍总和送到负载，这两个电流流经平衡电阻R9相等时，无功率损耗。
4[0018]图4，大功率MOS场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管Q7、Q8全波整流，源极分别接入相加耦合器4次级电感的两端，电感中心抽头接地，栅极经开关二极管 VD5、VD6并联电阻Rll、R13交叉接入相加耦合器次级电感的两端，并与电阻RIO、R12提供栅偏压，开关二极管VD5、VD6使栅极加速翻转，漏极并接成全波整流输出直流电压供给负载RL，整流电路不用电解电容滤波，响应快。本电子变压器输出直流电压、功率由双桥振荡器和相加耦合器初、次级电感比值及电源电压、电流确定。过载检测保护电路2由负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD7峰值检波，检测电压经电容C5滤波、电阻R7、R8限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4及Ql、Q2，当负载短路或接触不良产生大电流，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。图5，过压检测控制器Ib当蓄电池E电压高于稳压二极管VD8基准电压时，Al输出为低电平，三极管Q9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E过压充电，蓄电池E电压随着照明耗电下降低于VD8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E电压低于稳压二极管VDlO基准电压时，A2输出为低电平，三极管QlO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E欠压放电，蓄电池E随着充电电压上升高于VDlO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R14、R15、R16和R19、R20、R21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R17、R22和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R18、R23起限流作用。二极管VD6防反充电，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E向太阳能电池阵列Ia放电。二极管VD7防蓄电池反接，当蓄电池 E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VD9、VD11吸收继电器Jl、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q9、QlO0电压配接器Id连接桥式振荡器5 电源端。实施例太阳能电源电压60V，双桥振荡器电流2. 5A，频率47KHZ，输出直流电压 12V,电流10A，匹配128W发光二极管LED阵列灯，逆变效率85%。本实用新型广泛用于没交流市电或供电不便的场合DC-DC变换驱动直流电器。大功率MOS场效应管全波整流不用电解电容滤波，内阻低，响应快。尤其适合驱动大功率发光二极管LEC阵列灯。
权利要求1.一种太阳能电源双桥振荡电子变压器，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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器，其特征在于还包括逆变器由两个桥式振荡器、相加耦合器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，两个桥式振荡器分为桥式振荡器(5a)和桥式振荡器(5b)，分别由铁氧体磁性变压器(Tl)、(T2)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，互补串馈供电，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，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，桥式振荡器(5a)与桥式振荡器(5b)输出功率分别由铁氧体磁性变压器(Tl)和(T2)次级电感反相接入相加耦合器功率合成，桥式振荡器(5a)和桥式振荡器(5b)经相加耦合器功率合成接入大功率MOS场效应管全波整流电路，输出直流电压供负载，过载检测保护电路由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。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡电子变压器，其特征在于大功率MOS 场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管、开关二极管和电阻构成，两个大功率 MOS场效应管源极分别接入相加耦合器次级电感的两端，电感中心抽头接地，栅极偏置电阻跨接在栅、漏两端，栅极经开关二极管并联电阻交叉接入相加耦合器次级电感的两端，两管漏极并接成全波整流输出直流电压。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡电子变压器，其特征在于过压检测控制器由运放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，运放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放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，运放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，是一种太阳能电源双桥振荡电子变压器。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、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器，还包括逆变器由两个桥式振荡器、相加耦合器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，双桥振荡器功率合成接入大功率MOS场效应管全波整流电路成输出直流电压供负载，本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率发光二极管LED灯照明、景观及广告。
文档编号H05B37/02GK201976002SQ201120110659
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者阮小青, 阮树成 申请人:阮小青