太阳能电源双半桥注锁功率合成低压钠灯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电光源照明【技术领域】，具体是一种太阳能电源双半桥注锁功率合成低压钠灯。包括太阳能电源、低压钠灯管、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、灯管异常电流检测器，两个自振荡芯片4、6的RC振荡器共接电阻R3、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馈入相加耦合器功率合成、升压馈送灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片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。本发明适用于太阳能电源大功率低压钠灯照明。
【专利说明】太阳能电源双半桥注锁功率合成低压钠灯
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电光源照明【技术领域】，具体是一种太阳能电源双半桥注锁功率合成低 压钠灯。
【背景技术】
[0002] 现有技术电子镇流器通用LC或RC振荡器作为低压钠灯光源，产生的振荡频率受 温度变化稳定性差影响功率不够稳定，导致光强下降，虽然结构简便，成本低。但要得到大 功率照明势必增大器件电流，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太阳能电源供电，逆变振荡高稳频相位同步的一种太阳能电 源双半桥注锁功率合成低压钠灯。
[0004] 本发明技术解决方案为：包括太阳能电源、低压钠灯管、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、灯管电路，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R3和电容C5同步振荡，输出分别经半桥逆变驱动电路连接均由两个大功率 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?\与自振荡芯片及半桥逆变器B输出功率变压器T 2馈入相加耦合器，功率合成馈送 灯管电路低压钠灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器C T端锁 定相位，灯管电路异常电流检测信号经电阻分压、三极管放大接入两个自振荡芯片RC振荡 器(^端控制振荡快速关断，太阳能电源接入基准晶振、分频器、自振荡芯片及半桥逆变器A 和自振荡芯片及半桥逆变器B的电源端；
[0005] 其中，太阳能电源由光伏电池板Ei输出串联阻塞二极管VD5、继电器触点J-1连接 蓄电池 E2和接有开关S的灯具，蓄电池 E2过压控制取样电阻Rn、RPp R12接入时基芯片IC5 高电平触发端TH，欠压控制取样电阻R13、RP2、R14接入低电平触发端TL，时基芯片IC 5输出 接继电器，蓄电池串入快速熔丝F，并接防反接二极管VD6。
[0006] 本发明产生积极效果：解决太阳能电源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低压钠灯照明，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。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1本发明技术方案原理框图
[0008] 图2基准晶振电路
[0009] 图3太阳能电源双半桥注入锁相功率合成低压钠灯电路
[0010] 图4太阳能电源电路
【具体实施方式】
[0011] 参照图1、2、3、4(图3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：包括太阳能电源1、低压钠灯管9、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、灯管电路10， 其中，基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个反相器及电阻&、电容CpCpQ组成， 第一个反相器1(^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IC2接入分 频器3,自振荡芯片IC 4IR2153内含RC振荡器、半桥逆变驱动电路，两个自振荡芯片4、6的 RC振荡器共接电阻民、电容(：5同步振荡，输出分别经半桥逆变驱动电路连接均由两个大功 率M0S场效应管Qi、Q 2互补组成的半桥逆变器A5、半桥逆变器B7,自振荡芯片4及半桥逆变 器A5输出功率变压器?\与自振荡芯片6及半桥逆变器B7输出功率变压器T 2馈入相加耦 合器8,功率合成馈送灯管电路10低压钠灯管9启辉，基准晶振2经分频器3分频+Ν基准 信号电容C 4、C5分压注入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器CT端锁定相位，灯管电路10 异常电流检测信号经电阻R 7、R8分压、三极管VI\放大接入两个自振荡芯片4、6的RC振荡 器CT端控制振荡快速关断，太阳能电源1接入基准晶振2、分频器3、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的电源端+V。
[0012] 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Qi栅极，L0驱 动Q 2栅极，Vs浮置电源回归，RT接振荡定时电阻，CT接振荡定时电容，0CM功率信号接地。
[0013] IC5引脚符号功能：V。。电源端，TL低电平触发，TH高电平触发，VMK复位，Vc电压控 制，D IS放电端，V。输出端，GND接地。
[0014] 自振荡芯片IC4供电先由电阻R2、电容C3将太阳能电源降压供给产生振荡，驱动 半桥功率M0S管Qi、Q 2，使之轮流导通/截止，此时逆变器中点输出方波电压经电阻R6、电容 C7、二极管VD2、VD3整流对电容C3充电，供自振荡芯片IC 4电源，转换后电阻R2停止供电，降 低功耗。二极管VDi对电容C6自举充电，浮置供电驱动半桥逆变器减少功耗。
[0015] 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 位要求一致，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。
[0016] 注入锁相无须压控调谐、鉴相器、环路滤波器，电路简单性能优越，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。
[0017] 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R3、电容C5同步振荡，锁定时间快。
[0018] 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。
[0019] 相加耦合器τ3电感L5将两个推挽输出功率变压器1\、T 2电感L2、L4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 9无功率损耗。
[0020] 灯异常检测由灯电流互感磁环电感L8电压二极管VD4检波、电容C 12、电阻R1(l滤波 经电阻R7、R8分压，三极管VI\触发两个自振荡芯片RC振荡器C T端，芯片内部的比较器电 压降低到Vrc/6以下，迅速停振快速关断逆变器功率管，免受损坏。电容C n匹配灯管，电容 C1(l电感L7谐振于注锁基准频率易启辉。
[0021] 太阳能电源欠压控制，蓄电池电压低于时基芯片ICS555低电平触发端TL取样 1/3^。时，时基芯片置位，继电器J吸合，触点J-1接通蓄电池充电，当蓄电池电压充足，过 压控制电压高于高电平触发端HL取样2/3V。。，时基芯片复位，继电器释放触点J-1，切断太 阳能电池对蓄电池过压充电。随着灯具DW照明消耗电能蓄电池电压降低到置位电压，太阳 能电池恢复充电，使蓄电池电压保持在照明所需值，开关S控制灯具照明。
[0022] 阻塞二极管VD5单向导电防止蓄电池对太阳能电池反充电，二极管VD6当蓄电池反 接导通短路，快速烧断熔丝F保护蓄电池。电容C 14、C15去耦，电阻R15、电容C13、稳压二极管 VD8供时基芯片IC5电源。二极管VD7抑制继电器J吸合、释放产生的反向电压，防护时基芯 片IC 5受:损。
[0023] 实施例太阳能电源270V，双半桥逆变电流0. 6A，驱动135W低压钠灯，效率83%，逆 变电流小功耗低，灯光稳定。
【权利要求】
1. 一种太阳能电源双半桥注锁功率合成低压钠灯，包括太阳能电源、低压钠灯管，其 特征在于：还包括基准晶振、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、灯管电路，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 3、电容C5同步振荡，输出分别 经半桥逆变驱动电路连接均由两个大功率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?\与自振荡芯片及半桥逆变器B输出 功率变压器Τ 2馈入相加耦合器，功率合成馈送灯管电路低压钠灯管启辉，基准晶振信号经 分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器C T端锁定相位，灯管电路异常电流检测信号经电阻 分压、三极管放大接入两个自振荡芯片RC振荡器CT端控制振荡快速关断，太阳能电源接入 基准晶振、分频器、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所述的太阳能电源双半桥注锁功率合成低压钠灯，其特征在于：太 阳能电源由光伏电池板Ei输出串联阻塞二极管VD 5、继电器触点J-1连接蓄电池 E2和接有 开关S的灯具DW，蓄电池 E2过压控制取样电阻接入时基芯片IC5高电平触发端 TH，欠压控制取样电阻R13、RP2、R14接入低电平触发端TL，时基芯片IC 5输出接继电器，蓄电 池串入快速熔丝F，并接防反接二极管VD6。
【文档编号】H05B41/292GK104105313SQ201310160046
【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, 张根清 申请人:张根清