太陽能電源橋式振蕩金滷燈的製作方法

2023-09-16 09:07:10 1

專利名稱：太陽能電源橋式振蕩金滷燈的製作方法
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橋式振蕩金滷燈。
背景技術：
汽車、火車、船隻太陽能直流低電壓電源供電的金滷燈HID，光電轉換效率高，可產生強光照明，適於車船內外照明，如汽車前燈照明。金滷燈是一種高強度氣體放電發光，工作電壓在數百伏，點火啟動電壓通常在3KV以上才能引燃。太陽能直流低電壓電源供電金滷燈電子核心是一個DC-AC逆變器。燈負載功率在25W左右時，採用大功率三極體或MOS場效應管推挽振蕩方式工作，獲取較好的效果。但是，金滷燈功率都較大，驅動電流相應要求較大，這時逆變器功率器件功耗急劇增大，由於車船內部空間所限散熱器體積不能做大發熱升溫很高會燒壞元器件，不能正常工作。此外，金滷燈高頻電源供電極易產生「聲共振」， 燈管內壓力波脈衝從管壁反射與高頻電流諧波相位相同時形成駐波，導致放電電弧不穩定燈光抖動，對人眼產生暈眩。
發明內容本實用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動大功率燈負載的一種太陽能電源橋式振蕩金滷燈。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金滷燈管，還包括逆變器由橋式振蕩器、調頻信號發生器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，橋式振蕩器由鐵氧體磁性變壓器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PNP大功率振蕩管集電極和兩個NPN大功率振蕩管集電極，兩個PNP大功率振蕩管發射極接電源正極，兩個NPN大功率振蕩管發射極接地，四個大功率振蕩管集電極與發射極之間並聯快恢二極體，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橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極並接控制信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負反饋偏置電阻， 發射極接地，兩個PNP大功率振蕩管基極並接調頻信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負反饋偏置電阻，發射極接電源正極，調頻信號發生器輸出經電容和電阻接入接口管，由振蕩管極間電容調製振蕩頻率，橋式振蕩器輸出功率由鐵氧體磁性變壓器次級電感升壓接入燈管電路，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峰值檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。而調頻信號發生器由集成電路與電阻、電容構成低頻振蕩器，輸出信號經達林頓三極體射極跟隨接入橋式振蕩器調頻信號接口管，調製橋式振蕩頻率抑制燈光閃爍；燈管電路由鐵氧體磁性變壓器次級電感輸出高壓，經電容接入脈衝點火線圈初級和次級的連接點，並經電容接入雙向觸發二極體，同時還並聯接地電阻，脈衝點火線圈初級與雙向觸發二極體相接，脈衝點火線圈次級與金滷燈管相接，金滷燈管一端接地；過壓檢測控制器由運放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，運放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放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，運放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橋式振蕩器，獲取大功率燈負載高光效，調頻抑制「聲共振」燈光閃爍。振蕩電路互補串饋供電，電源電壓高電流小，明顯降低功耗，振蕩十分強烈輸出功率是推挽振蕩的二倍。不僅高效，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，偶次諧波相互抵消，輸出為純正弦波，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框圖圖2橋式振蕩器電路圖3調頻信號發生器電路圖4金滷燈點火及過載檢測電路圖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、圖2，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和逆變器與金滷燈管G，還包括逆變器由橋式振蕩器3、調頻信號發生器4、燈管電路5及過載檢測保護電路2組成，橋式振蕩器3由鐵氧體磁性變壓器Tl初級電感Ll並聯電容C5為諧振迴路，諧振迴路兩端分別並接兩個PNP大功率振蕩管Q3、Q4集電極和兩個NPN大功率振蕩管 Q5、Q6集電極，兩個PNP大功率振蕩管Q3、Q4發射極接太陽能電源1正極，兩個NPN大功率振蕩管Q5、Q6發射極接地，使兩種極性振蕩管互補串饋供電，四個大功率振蕩管Q3、Q4和 Q5、Q6集電極與發射極之間並聯快恢二極體VD1、VD2和VD3、VD4，諧振迴路兩端還並聯交叉耦合到對管基極電阻R5、R6和Rll、R12靜態偏置和電容Cl、C2和C3、C4正反饋構成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管Q5、Q6基極並接控制信號接口管Q7、Q8集電極，接口管Q7、 Q8基極與集電極接電壓負反饋偏置電阻R7、R8，發射極接地，兩個PNP大功率振蕩管Q3、Q4 基極並接調頻信號接口管Q1、Q2集電極，接口管Q1、Q2基極與集電極接電壓負反饋偏置電阻R3、R4，發射極接太陽能電源正極，調頻信號發生器4輸出經電容C6和電阻Rl、R2接入接口管Q1、Q2，由振蕩管Q3、Q4極間電容調製振蕩頻率，橋式振蕩器3輸出功率由鐵氧體磁性變壓器Tl次級電感L2升壓接入燈管電路5，過載檢測保護電路2由燈負載電流經磁環電感L3感生電壓二極體VD5檢波，檢測電壓經電阻R9、RlO接入接口管Q7、Q8控制振蕩管 Q5、Q6 和 Q3、Q4。橋式振蕩器由PNP、NPN三極體兩個互補對稱阻容交叉耦合推挽振蕩相互耦合而成，阻容交叉耦合推挽振蕩實際是輸出輸入直接相連兩級LC選頻放大器，大功率振蕩管 Q3、Q4和Q5、Q6導通角為90度交替工作，輸出電流為半餘弦波脈衝，振蕩十分強烈，經諧振迴路衰減諧波，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，偶次諧波相互抵消，使燈負載輸出為純正弦波，不僅高效，兩種極性振蕩管互補串饋供電，電源電壓高電流小，降低功耗輸出功率是推挽振蕩的二倍。圖3，調頻信號發生器集成電路ICl採用LM567，經電阻R13對電容C8充電產生 150HZ低頻方波，由電阻R14、R15和電容C9積分為三角波經達林頓三極體Q9射極跟隨阻抗變換，電阻R16調頻信號電壓接入橋式振蕩器控制信號接口管Q1、Q2，由振蕩管Q3、Q4極間電容頻率調製，低頻三角波圍繞振蕩中心頻率不斷變化，燈電弧無法形成駐波共振點，從而避免金滷燈「聲共振」燈光閃爍。電容C7對地旁路。圖4，燈管電路5在啟動開燈瞬間橋式振蕩器輸出高壓經電容C11、C12、電阻R17、 R18使雙向觸發二極體VD6導通，電流經過脈衝點火線圈初級L4，感應次級線圈L5升壓產生高壓脈衝，點火觸發金滷燈G氣體擊穿導通，燈管啟動引燃發光。過載檢測保護電路2，當燈管接觸不良或燈負載短路產生大電流，過載檢測電感 L3感生電壓二極體VD5檢波，檢測電壓經電容ClO濾波輸出使接口管Q7、Q8飽和導通，振蕩管Q5、Q6和Q3、Q4截止停振，得到即時保護。圖5，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QlO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Qll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R19、R20、R21和R24、R25、似6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R22、R27和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R23、R28限流作用。圖中，二極體VD12防蓄電池反充電，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Q10、Q11。電壓配接器Id內置電源退耦濾波器連接橋式振蕩器3和調頻信號發生器4電源端。實施例太陽能電源電壓60V，橋式振蕩器頻率185KHZ，由150HZ低頻信號對橋式振蕩器調頻，輸出匹配56W金滷燈。逆變效率82%，振蕩管散熱器溫度限制在低於40°C。
權利要求1.一種太陽能電源橋式振蕩金滷燈，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金滷燈管，其特徵在於還包括逆變器由橋式振蕩器、調頻信號發生器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，橋式振蕩器由鐵氧體磁性變壓器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PNP大功率振蕩管集電極和兩個NPN大功率振蕩管集電極，兩個PNP大功率振蕩管發射極接太陽能電源正極，兩個NPN大功率振蕩管發射極接地，四個大功率振蕩管集電極與發射極之間並聯快恢二極體，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橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極並接控制信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負反饋偏置電阻，發射極接地，兩個PNP大功率振蕩管基極並接調頻信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負反饋偏置電阻，發射極接電源正極，調頻信號發生器輸出經電容和電阻接入接口管，由振蕩管極間電容調製振蕩頻率，橋式振蕩器輸出功率由鐵氧體磁性變壓器次級電感升壓接入燈管電路，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峰值檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據權利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩金滷燈，其特徵在於調頻信號發生器由集成電路與電阻、電容構成低頻振蕩器，輸出信號經達林頓三極體射極跟隨接入橋式振蕩器調頻信號接口管，調製橋式振蕩器頻率抑制燈光閃爍。
3.根據權利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩金滷燈，其特徵在於燈管電路由鐵氧體磁性變壓器次級電感輸出高壓，經電容接入脈衝點火線圈初級和次級的連接點，並經電容接入雙向觸發二極體，同時還並聯接地電阻，脈衝點火線圈初級與雙向觸發二極體相接， 脈衝點火線圈次級與金滷燈管相接，金滷燈管一端接地。
4.根據權利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩金滷燈，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，是一種太陽能電源橋式振蕩金滷燈。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金滷燈管，還包括逆變器由橋式振蕩器、調頻信號發生器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，橋式振蕩器經調頻抑制「聲共振」燈光閃爍，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、船隻無交流市電或供電不便的場合要求較大功率的金滷燈照明。
文檔編號H05B41/36GK201995192SQ20112011041
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月3日 優先權日2011年4月3日
發明者梅玉剛, 阮樹成 申請人:梅玉剛