太陽能電源八推挽振蕩功率合成無極燈的製作方法

2023-04-30 15:28:36 1

專利名稱：太陽能電源八推挽振蕩功率合成無極燈的製作方法
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功率合成無極燈。
背景技術：
在汽車、火車和船隻沒交流市電源或野外露營休閒供電不便的場合，採用太陽能電源的無極燈可產生較強的光照亮度，高頻能量耦合線圈激發管壁等離子體通過螢光粉光電轉換產生光射，光電轉換效率較高，光線柔和宜人，使用壽命長。然而，無極燈是一種氣體放電產生光亮，引燃後穩定工作電壓為90V-140V，燈管電流至少在數百毫安。要求振蕩輸出功率足夠大，電源電壓較低時電流就必須增大。而且，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。甚至燒壞器件。此外， 增設調光功能可適合不同照明需要，在不需要強光照明時，降低光射強度以節約耗電量，減小光汙染。
發明內容本實用新型的目的是提供太陽能低壓電源供電，拖動大功率燈負載的一種太陽能電源八推挽振蕩功率合成無極燈。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、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與無極燈管，逆變器由八個推挽振蕩器、七個相加耦合器、可調脈衝發生器、燈管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、第三相加耦合器和第四相加耦合器、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6a、推挽振蕩器 6b、推挽振蕩器6c、推挽振蕩器6d和推挽振蕩器6e、推挽振蕩器6f、推挽振蕩器6g、推挽振蕩器，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，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各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，可調脈衝發生器輸出分別接入八個推挽振蕩器接口管控制調光，推挽振蕩器 6a和推挽振蕩器6b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6c和推挽振蕩器6d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6e和推挽振蕩器6f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6g和推挽振蕩器他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，次級電感升壓接入燈管電路，其燈管電路輸入並接吸收尖峰脈衝串聯的電阻、電容，然後接串聯諧振電路電感、 電容，再連接兩個耦合線圈，其兩個耦合線圈磁環套在閉合的無極燈管上，過載檢測保護電路由燈負載電流經磁環電感感生電壓二極體檢波，檢測電壓接入八個推挽振蕩器接口管控制振蕩管，八個推挽振蕩器鐵氧體磁性變壓器T1、T2、T3、T4和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8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，同時，可調脈衝發生器電源端接入太陽能電源。而可調脈衝發生器由時基集成電路、電位器與電阻、充電電容及二極體組成，電位器一端串聯二極體，另一端接時基集成電路的第二和第六腳，並在時基集成電路第七腳並接串聯的二極體與電阻，在第七腳經另一個電阻接入電源，電位器中點滑動端接充電電容， 滑動電位器構成連續可調的脈衝發生器，經三極體功率放大輸出接入八個推挽振蕩器的接口管控制調光；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Α2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Α2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由太陽能低壓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，脈衝大範圍調光，阻容交叉耦合推挽振蕩功率合成不僅高效，偶次諧波相互抵消輸出純正弦波，降低逆變功率器件功耗，廣泛用於沒交流電源或供電不便的場合照明。

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和燈管及過載檢測保護電路圖4可調脈衝發生器電路圖5太陽能電源過壓和欠壓檢測控制器電路具體實施方法參照圖1、2(圖2以推挽振蕩器6a電路為例，其餘推挽振蕩器電路均相同)和3、 5，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El組成太陽能電源1和逆變器與無極燈管G，逆變器由八個推挽振蕩器6、七個相加耦合器5、可調脈衝發生器4、燈管電路3過載檢測保護電路2組成，七個相加耦合器5分為第一相加耦合器fe、第二相加耦合器恥、第三相加耦合器 5c和第四相加耦合器5d、第五相加耦合器k、第六相加耦合5f、第七相加耦合器5g、八個推挽振蕩器6分為推挽振蕩器6a、推挽振蕩器6b、推挽振蕩器6c、推挽振蕩器6d和推挽振蕩器6e、推挽振蕩器6f、推挽振蕩器6g、推挽振蕩器他，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CO為諧振迴路，諧振迴路兩端分別並接兩個大功率振蕩管Ql、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Q1、Q2基極各並接控制信號接口管Q3、Q4集電極，Q3、Q4基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻R4、R5，發射極接地，可調脈衝發生器4輸出信號接入八個推挽振蕩器6的接口管Q3、 Q4基極電阻R7、R10及C5控制調光，推挽振蕩器6a和推挽振蕩器6b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fe初級電感一階功率合成，推挽振蕩器 6c和推挽振蕩器6d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恥初級電感一階功率合成，推挽振蕩器6e和推挽振蕩器6f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5c初級電感一階功率合成，推挽振蕩器6g和推挽振蕩器他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5d 初級電感一階功率合成，第一相加耦合器fe和第二相加耦合器恥次級電感反相接入第五相加耦合器5e初級電感二階功率合成，第三相加耦合器5c和第四相加耦合器5d次級電感反相接入第六相加耦合器5f初級電感二階功率合成，第五相加耦合器k和第六相加耦合器5f次級電感反相接入第七相加耦合器5g初級電感三階功率合成，次級電感升壓接入燈管電路3，其燈管電路3輸入並接吸收尖峰脈衝串聯的電阻R18、電容C8，然後接串聯諧振電路電感L3、電容C7，再連接兩個耦合線圈L4、L5，其兩個耦合線圈磁環套在閉合的無極燈管 G上，過載檢測保護電路2由燈負載電流經磁環電感L6感生電壓二極體VD3峰值檢波電壓經電容C9電阻R19濾波接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Ql、Q2。當燈負載短路或燈管接觸不良產生大電流，過載檢測電壓使Q3、Q4飽和導通，Ql、Q2截止停振，起保護作用。二極體 VDU VD2防止高反壓擊穿振蕩管，八個推挽振蕩器鐵氧體磁性變壓器Tl、T2、T3、T4和T5、 T6、T7、T8初級電感中心抽頭經高頻扼流電感L2和旁路電容C6接入太陽能電源1，同時，可調脈衝發生器4電源端接入太陽能電源1。阻容交叉耦合推挽振蕩器的兩個大功率振蕩管Ql、Q2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與旁路電容，阻止偶次諧波功耗，使燈負載輸出為純正弦波。通用大功率三極體構成推挽振蕩輸出功率，一般只能匹配功率30W左右的燈管， 當要求更大輸出功率，例如匹配200W燈負載時，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，升壓引燃大功率燈管發光。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。燈管電路在第七相加耦合器5g次級電感功率合成、升壓輸出並接阻容元件R18、 C8吸收反峰高壓，抑制噪聲輻射平滑燈光亮度。串聯諧振電路L3、C7接至兩個耦合線圈 L4、L5，線圈磁環套於閉合的燈管G，串聯諧振電路頻率與八推振蕩器頻率相等時燈管光效最尚？各易啟動。調光脈衝發生器時基集成電路ICl採用555，調光電位器RPl —端串聯二極體 VD4，另一端接時基集成電路ICl的第二和第六腳，並在時基集成電路ICl的第七腳並接串聯的二極體VD5與電阻R21，並在第七腳由電阻R20接入直流低壓電源1，電位器RPl中點滑動端接充電電容C10，滑動電位器構成連續可調的脈衝發生器，經三極體Q7功率放大輸出接入八個推挽振蕩器6的接口管Q3、Q4。低電平時Q3、Q4截止，振蕩管Q1、Q2導通工作， 燈點亮，高電平時Q3、Q4導通，振蕩管Ql、Q2截止，燈熄滅，點亮時間由脈衝寬度決定。可見，以一定頻率脈衝熄滅與重新點亮交替，控制脈衝佔空比即控制振蕩器平均輸出功率，達到調光目的。由於電位器RP1阻值遠大於電阻R20、R21充電時VD4導通，放電時VD5導通，佔空比可調範圍極大。電容Cll、C12對地旁路。電阻R22、R24限流，R23為三極體Q5負載電阻。圖6，過壓檢測控制器Ib當蓄電池El電壓高於穩壓二極體VD7基準電壓時，Al輸出為低電平，三極體Q6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El過壓充電，蓄電池El電壓隨著照明耗電下降低於VD7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El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Q7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El欠壓放電，蓄電池El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R25、R26、R27和R30、R31、R32及電位器RP2、RP3 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R28、R33和電位器RP2、RP3達到切換門限值。電阻R29、R34限流作用。圖中，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El向太陽能電池陣列Ia放電。二極體VD9防蓄電池反接， 當蓄電池El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VD8、 VDll吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極體Q6、Q7。電壓配接器Id內置電源退耦濾波器連接八個推挽振蕩器6、可調脈衝發生器4電源端。本實施例太陽能電源電壓30V，八推挽振蕩器頻率68KHZ，調光脈衝最小佔空比輸出平均功率匹配200W無極燈管，調光脈衝最大佔空比平均功率60W，調光明顯改變照明光強，在降低光射強度起到節約耗電。
權利要求1.一種太陽能電源八推挽振蕩功率合成無極燈，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、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與無極燈管，其特徵在於逆變器由八個推挽振蕩器、七個相加耦合器、可調脈衝發生器、燈管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、第三相加耦合器和第四相加耦合器、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(6a)、推挽振蕩器(6b)、推挽振蕩器(6c)、推挽振蕩器(6d)和推挽振蕩器 (6e)、推挽振蕩器(6f)、推挽振蕩器(6g)、推挽振蕩器( )，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，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各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，可調脈衝發生器輸出信號接入八個推挽振蕩器接口管控制調光，推挽振蕩器(6a)和推挽振蕩器 (6b)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(6c)和推挽振蕩器(6d)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(6e)和推挽振蕩器(6f)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(仍)、(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(6g)和推挽振蕩器(6h)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， 次級電感升壓接入燈管電路，其燈管電路輸入並接吸收尖峰脈衝串聯的電阻、電容，然後接串聯諧振電路電感、電容，再連接兩個耦合線圈，其兩個耦合線圈磁環套在閉合的無極燈管上，過載檢測保護電路由燈負載電流經磁環電感感生電壓二極體檢波，檢測電壓接入八個推挽振蕩器接口管控制振蕩管，八個推挽振蕩器鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)、(T3)、(T4) 和(1 、(T6)、(T7)、(T8)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， 同時，可調脈衝發生器電源端接入太陽能電源。
2.根據權利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩功率合成無極燈，其特徵在於可調脈衝發生器由時基集成電路、電位器與電阻、充電電容及二極體組成，電位器一端串聯二極體，另一端接時基集成電路的第二和第六腳，並在時基集成電路第七腳並接串聯的二極體與電阻，在第七腳經另一個電阻接入電源，電位器中點滑動端接充電電容，滑動電位器構成連續可調的脈衝發生器，經三極體功率放大輸出信號接入八個推挽振蕩器接口管控制調光。
3.根據權利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩功率合成無極燈，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功率合成無極燈。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與無極燈管，還包括逆變器由八個推挽振蕩器，七個相加耦合器、可調脈衝發生器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，八推挽振蕩功率合成脈衝大範圍調光，輸出功率接入燈管電路產生高光效。本實用新型電路獨特、高效，廣泛用於汽車、火車、船隻無交流電源或供電不便的場合大功率無極燈照明。
文檔編號H05B41/38GK201976330SQ20112010138
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
發明者阮樹成, 阮雪芬 申請人:阮雪芬