太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器的製作方法

2023-08-03 08:22:31

專利名稱：太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子技術領域，具體是一種太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器。
背景技術：
在汽車、火車和船隻沒交流市電可供或野外露營休閒供電不便的場合，採用太陽能電源LED發光二極體陣列燈可產生明亮的光射，光電轉換效率高，光線柔和宜人，使用方便，使用壽命長，廣泛適用於景觀和廣告。然而，驅動大功率發光二極體LED陣列燈逆變器電流大，要求振蕩輸出大功率，工作電壓較低時電流就必須增大，因此，大電流振蕩三極體功耗溫升引起管子電壓電流變化，同時大電流溫升也使線圈磁性導磁率下降電感量減小， 嚴重的發生磁飽和電感變得很小，進而影響燈管電壓和電流改變，燈管發光亮度不穩定。極易燒壞器件。
發明內容本實用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動大功率負載的一種太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器。本實用新型技術解決方案為包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器，還包括逆變器由八個推挽振蕩器、七個相加耦合器、大功率MOS場效應管全波整流電路及過載檢測保護電路組成，七個相加耦合器分為第一相加耦合器、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，八個推挽振蕩器分為推挽振蕩器5a、推挽振蕩器5b、推挽振蕩器5c、推挽振蕩器5d和推挽振蕩器5e、推挽振蕩器5f、推挽振蕩器5g、 推挽振蕩器5h，分別由八個鐵氧體磁性變壓器Tl、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初級電感並聯電容為諧振迴路，初級電感中心抽頭經高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，諧振迴路兩端分別並接兩個大功率振蕩管集電極，發射極串聯電阻接地，諧振迴路兩端還並聯交叉耦合到對管基極電阻靜態偏置和電容正反饋構成推挽振蕩器，兩個大功率振蕩管基極並接控制信號接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻，發射極接地，推挽振蕩器5a和推挽振蕩器5b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T1、T2次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器5c和推挽振蕩器5d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器5e 和推挽振蕩器5f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器5g和推挽振蕩器5h輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、 T8次級電感反相接入第四相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第五相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級電感反相接入第六相加耦合器初級電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級電感反相接入第七相加耦合器初級電感三階功率合成，次級電感接入大功率MOS場效應管全波整流電路輸出直流電壓供負載，過載檢測保護電路由大功率MOS場效應管全波整流電路負載電流總線穿入磁環，磁環線圈感生電壓二極體檢波接入接口管控制振蕩管；其中，大功率MOS場效應管全波整流電路由兩個大功率MOS場效應管、開關二極體和電阻構成，兩個大功率MOS場效應管源極分別接第七相加耦合器次級電感的兩端，第七相加耦合器次級電感中心抽頭接地，兩個大功率MOS場效應管柵偏置電阻接在柵、漏兩端， 柵極由開關二極體並聯電阻交叉接入第七相加耦合器次級電感的兩端，兩管漏極並接成全波整流輸出直流電壓供負載；過壓檢測控制器由運算放大器Al同相輸入端接穩壓二極體基準電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器Al輸出經三極體電流放大接繼電器線圈，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器A2反相輸入端接穩壓二極體基準電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器A2輸出經三極體電流放大接繼電器線圈， 常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實用新型產生有益的積極效果是太陽能電源供電八個推挽振蕩器三階功率合成獲取大功率燈負載高光效，阻容交叉耦合推挽振蕩輸出輸入直接相連LC選頻兩級放大器，振蕩十分強烈，八推振蕩功率合成高效輸出。不僅高效，偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件功耗，大功率MOS場效應管全波整流不用電解電容，內阻低響應快，廣泛用於沒交流市電或供電不便的場合CD-CD變換，驅動LED發光二極體陣或其它直流電器。

圖1本實用新型技術方案原理方框圖。圖2推挽振蕩器電路。圖3八推振蕩功率合成及過載檢測保護電路電路。圖4大功率MOS場效應管全波整流電路。圖5太陽能電源過壓和欠壓檢測控制器電路。
具體實施方式
參照圖1、2、3及圖5(圖2以推挽振蕩器5a電路為例，其餘推挽振蕩器電路均相同)，本實用新型具體實施方法和實施例包括由太陽能電池陣列la、過壓檢測控制器lb、 欠壓檢測控制器lc、電壓配接器Id、蓄電池E組成的太陽能電源1和逆變器，還包括逆變器由八個推挽振蕩器5、七個相加耦合器4、大功率MOS場效應管全波整流電路3及過載檢測保護電路2組成，七個相加耦合器4分為第一相加耦合器4a、第二相加耦合器4b、第三相加耦合器4c、第四相加耦合器4d、第五相加耦合器4e、第六相加耦合器4f、第七相加耦合器 4g，八個推挽振蕩器5分為推挽振蕩器5a、推挽振蕩器5b、推挽振蕩器5c、推挽振蕩器5d和推挽振蕩器5e、推挽振蕩器5f、推挽振蕩器5g、推挽振蕩器5h，分別由八個鐵氧體磁性變壓器Tl、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初級電感Ll並聯電容C3為諧振迴路，初級電感Ll中心抽頭經2高頻扼流電感L2和旁路電容C4接入太陽能電源1，諧振迴路兩端分別並接兩個大功率振蕩管Q1、Q2集電極，發射極串聯電阻R3、R6接地，諧振迴路兩端還並聯交叉耦合到對管基極電阻Rl、R2靜態偏置和電容Cl、C2正反饋構成推挽振蕩器，兩個大功率振蕩管Ql、 Q2基極並接控制信號接口管Q3、Q4集電極，基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻R4、R5，發射極接地，推挽振蕩器5a和推挽振蕩器5b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級電感反相接入第一相加耦合器4a初級電感一階功率合成，推挽振蕩器5c和推挽振蕩器5d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器4b初級電感一階功率合成，推挽振蕩器5e和推挽振蕩器5f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級電感反相接入第三相加耦合器4c初級電感一階功率合成，推挽振蕩器5g和推挽振蕩器5h輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級電感反相接入第四相加耦合器4d初級電感一階功率合成， 第一相加耦合器4a和第二相加耦合器4b次級電感反相接入第五相加耦合器4e初級電感二階功率合成，第三相加耦合器4c和第四相加耦合器4d次級電感反相接入第六相加耦合器4f初級電感二階功率合成，第五相加耦合器4e和第六相加耦合器4f次級電感反相接入第七相加耦合器4g初級電感三階功率合成，次級電感接入大功率MOS場效應管全波整流電路3輸出直流電壓供給負載。過載檢測保護電路2由大功率MOS場效應管全波整流電路3負載電流總線穿入磁環，負載電流經磁環線圈L3感生電壓二極體VD3檢波，檢測電壓經濾波電容C5電阻R18和限流電阻R8、R9接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Q1、Q，當負載短路或接觸不良產生大電流， 過載檢測電壓使Q3、Q4飽和導通，Q1、Q2截止停振，起到保護。二極體VD1、VD2防止高反壓
擊穿振蕩管。阻容交叉耦合推挽振蕩器實際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級放大器，振蕩十分強烈，兩個大功率振蕩管Ql、Q2輪流處於飽和與截止，以零靜態電流半個周期導通，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，不僅高效，並具有偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件熱功耗，為此，更低抑制在諧振電感中心抽頭饋接電源串入高頻扼流電感和旁路電容，輸出為純正弦波。通用大功率三極體構成推挽振蕩輸出功率匹配30W左右的負載，當要求更大負載功率，例如匹配200W負載時，僅幾隻器件直接並聯運用不能令人滿意，採用八推挽振蕩功率合成效果顯著，其輸出功率疊加能滿足技術要求。通過七個相加耦合器分別將八推振蕩輸出功率相互反相激勵功率合成。平衡電阻Rll、R12、R13、R14、R15和R16、R17在功率合成的兩個電流相等時，無功率損耗。圖4，大功率MOS場效應管全波整流電路，由兩個大功率MOS場效應管Q5、Q6全波整流，源極分別接入第七相加耦合器4g次級電感的兩端，電感中心抽頭接地，柵極經開關二極體VD4、VD5並聯電阻R20、R22交叉接入相加耦合器6g次級電感的兩端，並與電阻R19、 R21構成柵偏壓，漏極並接成全波整流輸出直流電壓供給負載RL，整流電路不用電解電容濾波，內阻低響應快。本電子變壓器輸出直流電壓、功率由八推振蕩和相加耦合器初、次級電感比值及電源電壓、電流確定。適於驅動大功率發光二極體LED陣列燈和驅動其它直流電器。圖5，過壓檢測控制器Ib當蓄電池E電壓高於穩壓二極體VD8基準電壓時，Al輸出為低電平，三極體Q7驅動繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點切斷充電迴路，保護蓄電池E過壓充電，蓄電池E電壓隨著照明耗電下降低於VD8基準電壓時，Al反相輸入電位低於同相基準電壓，輸出為高電平，繼電器Jl吸合Jl-I常閉觸點接通充電迴路。欠壓檢測控制器Ic 當蓄電池E電壓低於穩壓二極體VDlO基準電壓時，A2輸出為低電平，三極體Q8驅動繼電器J2釋放J2-1常開觸點切斷放電迴路，保護蓄電池E欠壓放電，蓄電池E隨著充電電壓上升高於VDlO基準電壓時，A2同相輸入電位高於反相基準電壓，輸出為高電平，繼電器J2吸合J2-1常開觸點接通放電迴路。電阻R23、R24、R25和R28、R29、R30及電位器RP1、RP2分壓分別接入運算放大器同相和反相輸入端。調整運算放大器電壓負反饋電阻R26、R31和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R27、R32起限流作用。二極體VD6防反充電，利用單向導電避免太陽能電池陣列Ia晚間或下雨天不發電時或出現短路時蓄電池E向太陽能電池陣列Ia放電。二極體VD7防蓄電池反接，當蓄電池E極性接反時導通，產生大電流將熔絲Fl快速熔斷，起到防護作用。二極體VD9、VD11吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極體Q7、Q8。電壓配接器Id接八推振蕩器5電源端。實施例太陽能電源電壓30V，八推挽振蕩工作電流8A，振蕩頻率65KHZ，輸出電壓 12V,電流16A，匹配200W發光二極體LED陣列燈，逆變效率82 %，振蕩管散熱器溫升低於 30°C。
權利要求1.一種太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器，包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、 欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器，其特徵在於還包括逆變器由八個推挽振蕩器、七個相加耦合器、大功率MOS場效應管全波整流電路及過載檢測保護電路組成，七個相加耦合器分為第一相加耦合器、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，八個推挽振蕩器分為推挽振蕩器(5a)、推挽振蕩器(5b)、推挽振蕩器(5c)、推挽振蕩器(5d)和推挽振蕩器 (5e)、推挽振蕩器(5f)、推挽振蕩器(5g)、推挽振蕩器(5h)，分別由八個鐵氧體磁性變壓器 (Tl)、(T2)、(T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初級電感並聯電容為諧振迴路，初級電感中心抽頭經高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，諧振迴路兩端分別並接兩個大功率振蕩管集電極，發射極串聯電阻接地，諧振迴路兩端還並聯交叉耦合到對管基極電阻靜態偏置和電容正反饋構成推挽振蕩器，兩個大功率振蕩管基極並接控制信號接口管集電極， 接口管基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻，發射極接地，推挽振蕩器(5a)和推挽振蕩器 (5b)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器(5c)和推挽振蕩器(5d)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T3)、 (T4)次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器(5e)和推挽振蕩器(5f)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T5)、(T6)次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器(5g)和推挽振蕩器(5h)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T7)、(T8)次級電感反相接入第四相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第五相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級電感反相接入第六相加耦合器初級電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級電感反相接入第七相加耦合器初級電感三階功率合成，次級電感接入大功率MOS場效應管全波整流電路輸出直流電壓供負載，過載檢測保護電路由大功率MOS場效應管全波整流電路負載電流總線穿入磁環，磁環線圈感生電壓二極體檢波接入接口管控制振蕩管。
2.根據權利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器，其特徵在於大功率MOS 場效應管全波整流電路由兩個大功率MOS場效應管、開關二極體和電阻構成，兩個大功率 MOS場效應管源極分別接第七相加耦合器次級電感的兩端，第七相加耦合器次級電感中心抽頭接地，兩個大功率MOS場效應管柵偏置電阻接在柵、漏兩端，柵極由開關二極體並聯電阻交叉接入第七相加耦合器次級電感的兩端，兩管漏極並接成全波整流輸出直流電壓供負載。
3.根據權利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器，其特徵在於過壓檢測控制器由運算放大器Al同相輸入端接穩壓二極體基準電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器Al輸出經三極體電流放大接繼電器線圈，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器A2反相輸入端接穩壓二極體基準電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器A2輸出經三極體電流放大接繼電器線圈，常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實用新型涉及電子技術領域，是一種太陽能電源八推挽振蕩電子變壓器。包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器，還包括逆變器由八個推挽振蕩器，七個相加耦合器、大功率MOS場效應管全波整流電路及過載檢測保護電路組成，八推振蕩器功率合成接入大功率MOS場效應管全波整流為直流電壓供給負載。本實用電路獨特、高效，廣泛用於汽車、火車、船隻無交流市電或供電不便的場合大功率發光二極體LED陣列燈照明、景觀和廣告或驅動其它直流電器。
文檔編號H02M3/337GK201976000SQ20112011060
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月3日 優先權日2011年4月3日
發明者阮小青, 阮樹成 申請人:阮小青