太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組的製作方法

2023-10-24 05:25:27 3

太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組的製作方法
【專利摘要】本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組。自振蕩晶片A全橋逆變器A′輸出功率變壓器T1與自振蕩晶片B全橋逆變器B′輸出功率變壓器T2饋入相加耦合器TB1，自振蕩晶片C全橋逆變器C′輸出功率變壓器T3與自振蕩晶片D全橋逆變器D′輸出功率變壓器T4饋入相加耦合器TB2，相加耦合器TB1與相加耦合器TB2饋入相加耦合器TB3功率合成，饋送燈管電路匹配滷素燈組點燃，基準晶振信號經分頻器注入四個自振蕩晶片鎖定相位穩定輸出功率，避免器件溫升過高振蕩頻率變化功率失衡燈光下降，燈管異常電流檢測器信號接四個自振蕩晶片SD端保護功率管。本發明適用於大功率滷素燈組商業裝飾照射場合。
【專利說明】太陽能電源四全橋注鎖功率合成南素燈組

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷 素燈組。

【背景技術】
[0002] 現有技術通常用LC或RC振蕩器作為滷素燈組電光源，產生的振蕩頻率受溫度變 化穩定性差影響功率不夠穩定，導致光強下降，雖然結構簡單，成本低廉。但要得到大功率 照明勢必增大器件電流，使振蕩功率管功耗劇增溫升過高振蕩頻率變化，結果會使燈光隨 頻率變化功率幅值失衡。同時，大電流通過線圈溫升高磁性導磁率下降，磁飽和電感量變小 阻抗趨向零，燈具工作時間與溫升正比，溫升高加速器件老化，輕則燈管發光不穩定亮度下 降，重則燒壞器件縮短使用壽命。將多個振蕩逆變功率疊加拖動大功率滷素燈組，解決器件 功率容量限制。但是，要求功率合成振蕩電壓相位一致，以克服非線性互調功率不均衡。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的是提供太陽能電源供電，逆變振蕩高穩頻相位同步大功率照射的一 種太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組。
[0004] 本發明技術解決方案為：包括太陽能電源、滷素燈管組、基準晶振、分頻器、自振蕩 晶片A、自振蕩晶片B、自振蕩晶片C、自振蕩晶片D、全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋 逆變器C'、全橋逆變器D'、相加耦合器TBi、相加耦合器TB 2、相加耦合器TB3、燈管電路、燈 管異常電流檢測器，其中，基準晶振由石英晶體諧振器、六個反相器及電阻、電容組成，由一 個反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，並接接地電容，同時，跨接串聯微調電容的石英晶 體諧振器，由另一個反相器接入基準晶振信號，經分頻器分接四個反相器，自振蕩晶片內含 振蕩器、全橋逆變驅動電路、燈故障關閉控制器SD，輸出分別經全橋逆變驅動電路連接均由 四個大功率M0S場效應管兩組互補半橋構成全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器 、全橋逆變器D'，自振蕩晶片A全橋逆變器A'輸出功率變壓器1\與自振蕩晶片B全橋 逆變器B'輸出功率變壓器'饋入相加耦合器TBi，自振蕩晶片C全橋逆變器C'輸出功率 變壓器T3與自振蕩晶片D全橋逆變器D'輸出功率變壓器T 4饋入相加耦合器TB2，相加耦 合器TBi與相加耦合器TB2饋入相加耦合器TB 3功率合成，接入燈管電路匹配滷素燈管組， 基準晶振信號經分頻器並接的四個反相器輸出分別注入四個自振蕩晶片ΕΧ0端鎖定相位， 燈管異常電流檢測器信號接入四個自振蕩晶片SD端，快速停振關斷全橋逆變器功率M0S場 效應管，太陽能電源低壓接入基準晶振、分頻器電源端，太陽能電源高壓接入四個自振蕩芯 片、四個全橋逆變器的電源端；
[0005] 其中，燈管電路由滷素燈管組一端接相加耦合器TB3電感TB3L2，另一端穿過燈電 流檢測互感磁環接地，電感IA接二極體VD 5檢波，電容C12、電阻R14濾波經電阻R4、R 5分壓、 場管〇5觸發自振蕩晶片燈故障保護控制端SD，快速停振關斷全橋逆變器功率M0S場效應 管；
[0006] 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯阻塞二極體VDi、繼電器觸點J-1連接蓄電 池 E2和接有開關S的滷素燈DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R6、RPp R7接入時基晶片IC4 高電平觸發端TH，欠壓控制取樣電阻R8、RP2、R9接入低電平觸發端TL，時基晶片IC 4輸出接 繼電器，蓄電池串入快速熔絲F，並接防反接二極體VD2。
[0007] 本發明產生積極效果：解決逆變振蕩高穩頻和相位同步功率合成，達到單個自振 蕩晶片全橋逆變難以得到的大功率照明，避免器件溫升高振蕩頻率變化功率失衡，提高燈 具照明質量，穩定燈光延長使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1本發明技術方案原理框圖 [0009] 圖2基準晶振電路
[0010] 圖3全橋自振蕩逆變電路
[0011] 圖4太陽能電源電路
[0012] 圖5太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組電路

【具體實施方式】
[0013] 參照圖1、2、3、4、5(圖3以自振蕩晶片A全橋逆變器A'電路為例，其餘電路相 同），本發明【具體實施方式】和實施例：包括太陽能電源13、滷素燈組9、基準晶振11、分頻器 12、自振蕩晶片A1、自振蕩晶片B2、自振蕩晶片C3、自振蕩晶片D4、全橋逆變器A'、全橋逆 變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'、相加耦合器TBj、相加耦合器TB26、相加耦合 器TB 37、燈管電路8、燈管異常電流檢測器10,其中，基準晶振11由石英晶體諧振器JT、六 個反相器及電阻、電容組成，由一個反相器ICg輸入與輸出兩端跨接偏置電阻&，並接接 地電容Ci、C 2，同時，跨接串聯微調電容Q的石英晶體諧振器JT，由另一個反相器ICh接入 基準晶振11信號，經分頻器12分頻+N分接四個反相器I(V 3、I(V4、1(^5、ICn，自振蕩芯 片IC3UBA2030T內含振蕩器、全橋逆變驅動電路、燈故障關閉控制器SD，輸出分別經全橋逆 變驅動電路連接均由四個大功率M0S場效應管％、Q 2、Q3、Q4兩組互補半橋構成全橋逆變器 A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'，自振蕩晶片A1全橋逆變器A'輸出 功率變壓器?\與自振蕩晶片B2全橋逆變器B'輸出功率變壓器'饋入相加耦合器TBj，自 振蕩晶片C3全橋逆變器C'輸出功率變壓器1~ 3與自振蕩晶片D4全橋逆變器D'輸出功率 變壓器T4饋入相加耦合器TB26,相加耦合器TBj與相加耦合器TB 26饋入相加耦合器TB37 功率合成，接入燈管電路8匹配滷素燈組9點燃，基準晶振11信號經分頻器12並接的四個 反相器Ci_ 3、ICi_4、ICi_5、I(V6輸出f^、f Q_2、fQ_3、fQ_4分別注入四個自振蕩晶片Al、B2、C3、 D4的EX0端鎖定相位，燈管異常電流檢測器10信號接入四個自振蕩晶片A1、B2、C3、D4的 SD端，快速停振關斷全橋逆變器功率M0S場效應管，太陽能電源13低壓接入基準晶振11、 分頻器12電源端，太陽能電源13高壓接入四個自振蕩晶片A1、B2、C3、D4、四個全橋逆變器 A'、B'、C'、D'的電源端。
[0014] IC3引腳符號功能：HV高壓電源，VDD低壓電源，RC振蕩器輸入，ΕΧ0外接振蕩器信 號，GHL驅動％，GLL驅動Q 2，GHR驅動Q3，GLR驅動Q4，SHL橋路輸出接％源極、輸出變壓器， SHR橋路輸出接Q3源極、電容C7, BE橋路使能控制，BER橋路使能參考，DTC死區時間控制， FSL浮置電源，FSR浮置電源，SD關閉振蕩，GND接地。
[0015] IC4引腳符號功能：V。。電源端，TL低電平觸發，TH高電平觸發，VMK復位，Vc電壓控 制，DIS放電端，V。輸出端，GND接地。
[0016] 自振蕩晶片IC3電源端接太陽能電源高壓HV，由晶片內部生成低壓電源VDD提供 產生振蕩，電容(： 3濾除紋波，振蕩啟動後自舉電容(：5充電，浮置供電全橋逆變器對角線功率 M0S管Qi、Q4導通，Q2、Q3截止，此時電容C6充電，浮置供電Qi、Q 4導通，Q2、Q3截止，輪流工作 半個周期，輸出電壓為方波。全橋交替切換由RC振蕩器振蕩頻率的1/2頻率控制，電阻R 2 控制振蕩波形死區時間。
[0017] 功率合成拖動大功率燈具，擴容靈活、可靠，但要求自振蕩晶片振蕩電壓相位一 致，以消除非線性互調功率不均衡，獲取穩定的輸出功率。為此，引入注入鎖相解決功率合 成相位同步技術。
[0018] 注入鎖相不用壓控調諧、鑑相器、環路濾波器，電路結構簡單，性能優越，附加成本 低。注入鎖相本質上與環路鎖相沒差別，適於功率合成大功率燈具穩定振蕩頻率相位同步， 穩定輸出功率避免器件溫升過高功率失衡，穩定燈光延長使用壽命。
[0019] 基準晶振石英諧振器品質因數高，頻率受溫度變化極小，高度穩定作基準精確。基 準信號經分頻注入自振蕩晶片ΕΧ0端鎖定相位。未注入基準信號自振蕩晶片RC振蕩器產 生自由振蕩頻率，注入基準信號RC振蕩電壓與其矢量合成，通過自振蕩晶片非線性變頻鎖 定相位，振蕩信號與注入基準信號僅有一個固定的相位差。同步帶寬與注入功率正比，與RC 振蕩器有載Q值反比，由於基準信號注入RC振蕩器的輸入端，增益高，小功率鎖定。
[0020] 由於注入基準頻率是鎖定振蕩頻率的整數倍，或振蕩頻率是基準頻率的整數倍， 基準信號分頻注入選配較高頻率的高穩頻特性石英諧振器，易於鎖定數十至數百千赫LC 或RC振蕩器。分頻器IC2二進位或十進位計數分頻。
[0021] 相加耦合器TBi、TB2分別將兩個全橋輸出功率疊加，相加耦合器TB3將四個全橋輸 出功率疊加總和送到燈負載，四全橋逆變器輸入電壓、頻率、相位及負載相同，均衡電阻R n、 r12、r13無功耗。
[0022] 當某個逆變器發生故障沒有功率輸出，對應電路均衡電阻吸收配對逆變器功率， 整燈功率雖降低但仍能保持照明，提高了可靠性。
[0023] 燈異常檢測互感磁環電感電壓二極體VD5檢波、電容C12、電阻R 14濾波，經SD' 電阻R4、R5分壓，場管Q5觸發自振蕩晶片SD端，當觸發電壓4. 5V?VDD高電平信號時，迅速 停振快速關斷全橋逆變器功率管，以免受損。
[0024] 太陽能電源欠壓控制，蓄電池電壓低於時基晶片IC4555低電平觸發端TL取樣 1/3^。時，時基晶片置位，繼電器J吸合，觸點J-1接通蓄電池充電，當蓄電池電壓充足，過 壓控制電壓高於高電平觸發端HL取樣2/3V。。，時基晶片復位，繼電器釋放觸點J-1，切斷太 陽能電池對蓄電池過壓充電。隨著燈DW照明消耗電能蓄電池電壓降低到置位電壓，太陽能 電池恢復充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開關S控制燈的照明。
[0025] 阻塞二極體VD2單向導電防止蓄電池對太陽能電池反充電，二極體VD3當蓄電池反 接導通短路，快速燒斷熔絲F保護蓄電池。電容C 9、C1(l去耦，電阻R1(l、電容Cn、穩壓二極體 VD3供時基晶片電源。二極體VD4抑制繼電器J吸合、釋放產生的反向電壓，防護IC4受損。
[0026] 實施例太陽能電源450V，四全橋逆變電流2A，驅動12支70W滷素燈管組Gi?Gn， 效率88 %，逆變電流小，器件功耗溫度低，無須裝置散熱器，長時間照射燈光穩定。適用於大 功率滷素燈商業裝飾照射。
【權利要求】
1. 一種太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組，包括太陽能電源、滷素燈管組，其特 徵在於：還包括基準晶振、分頻器、自振湯晶片A、自振湯晶片B、自振湯晶片C、自振湯晶片 D、全橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'、相加耦合器TBi、相加 耦合器TB2、相加耦合器TB3、燈管電路、燈管異常電流檢測器，其中，基準晶振由石英晶體諧 振器、六個反相器及電阻、電容組成，由一個反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，並接接 地電容，同時，跨接串聯微調電容的石英晶體諧振器，由另一個反相器接入基準晶振信號， 經分頻器分接四個反相器，自振蕩晶片內含振蕩器、全橋逆變驅動電路、燈故障關閉控制器 SD，輸出分別經全橋逆變驅動電路連接均由四個大功率MOS場效應管兩組互補半橋構成全 橋逆變器A'、全橋逆變器B'、全橋逆變器C'、全橋逆變器D'，自振蕩晶片A全橋逆變器 A'輸出功率變壓器!\與自振蕩晶片B全橋逆變器B'輸出功率變壓器'饋入相加耦合器 TBi，自振蕩晶片C全橋逆變器C'輸出功率變壓器1~3與自振蕩晶片D全橋逆變器D'輸出 功率變壓器T 4饋入相加耦合器TB2，相加耦合器TBi與相加耦合器TB2饋入相加耦合器TB 3 功率合成，接入燈管電路匹配滷素燈管組，基準晶振信號經分頻器並接的四個反相器輸出 分別注入四個自振蕩晶片EXO端鎖定相位，燈管異常電流檢測器信號接入四個自振蕩晶片 SD端，快速停振關斷全橋逆變器功率MOS場效應管，太陽能電源低壓接入基準晶振、分頻器 電源端，太陽能電源高壓接入四個自振蕩晶片、四個全橋逆變器的電源端。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組，其特徵在於：燈 管電路由滷素燈管組一端接相加耦合器TB3電感TB3L 2，另一端穿過燈電流檢測互感磁環接 地，電感IA接二極體vd5檢波，電容c12、電阻r 14濾波經電阻r4、r5分壓、場管q5觸發自振 蕩晶片燈故障保護控制SD端，快速停振關斷全橋逆變器功率MOS場效應管。
3. 根據權利要求1所述的太陽能電源四全橋注鎖功率合成滷素燈組，其特徵在於：太 陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯阻塞二極體VDi、繼電器觸點J-1連接蓄電池 E2和接有 開關S的滷素燈DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R6、RPp R7接入時基晶片IC4高電平觸發 端TH，欠壓控制取樣電阻R8、RP 2、R9接入低電平觸發端TL，時基晶片IC4輸出接繼電器，蓄 電池串入快速熔絲F，並接防反接二極體VD 2。
【文檔編號】H05B39/04GK104105276SQ201310155426
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】阮樹成 申請人:阮樹成