直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈的製作方法

2023-10-19 02:06:17

直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈的製作方法
【專利摘要】本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈。包括低壓鈉燈管、直流低壓電源、基準晶振、振蕩驅動晶片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管異常電流檢測器，振蕩驅動晶片輸出接推挽放大器，經變壓器T1與推挽振蕩器變壓器T3由相加耦合器功率合成、升壓接燈管啟輝，基準晶振信號經分頻器注入振蕩驅動晶片RC振蕩器鎖定相位，推挽放大器變壓器T1與推挽振蕩器變壓器T3功率合成互耦注鎖頻率牽引相干同步鎖定相位，獲取大功率燈照明，避免器件溫升過高振蕩頻率變化功率失衡燈光下降。本發明適用於直流低電壓、大電流供電的低壓鈉燈照明場合。
【專利說明】直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉 燈。

【背景技術】
[0002] 現有技術電子鎮流器通常用LC或RC振蕩器作為低壓鈉燈電光源，產生的振蕩頻 率受溫度變化穩定性差影響功率不穩定光強下降，尤其直流低壓電源供電的低壓鈉燈工作 在低電壓、大電流，雖然這種電子鎮流器，結構簡便，成本低，由於電源電壓低，要得到大功 率照明勢必增大器件電流，致使振蕩功率管功耗劇增溫升過高導致振蕩頻率變化，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。逆變功率疊加拖動大功率燈，解決器件功率容量 的限制。但是，要求功率合成振蕩電壓相位一致，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直流低電壓大電流供電，逆變振蕩高穩頻相位同步的一種直 流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈。
[0004] 本發明技術解決方案為：包括直流低壓電源、低壓鈉燈管、基準晶振、分頻器、振蕩 驅動晶片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管異常電流檢測器，其中，基準晶振由 石英晶體諧振器、兩個反相器及電阻、電容組成，第一個反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電 阻，並分別並接接地電容，同時，還跨接串聯微調電容的石英晶體諧振器，基準晶振輸出信 號經第二個反相器接分頻器，振蕩驅動晶片內含RC振蕩器、推挽放大驅動電路、電流檢測 CS、燈故障控制器SD，RC振蕩器外接電阻R2、電容C4產生振蕩，輸出經推挽放大驅動電路接 推挽放大器兩個大功率M0S場效應管％、Q 2柵極，Qp Q2漏極並接變壓器?\電感U兩端，振 蕩驅動晶片電源端經電阻R7降壓電容C 8旁路和電感Q中點經電感L3、電容C7旁路接直流 低壓電源，Q 2源極串聯電阻R6接地，經電阻R4、電容C6接振蕩驅動晶片CS，推挽振蕩器由兩 個大功率M0S場效應管Q 3、Q4漏極接變壓器T3電感L4兩端，Q3、Q 4柵極接變壓器T2電感L8 兩端，電感l8中點並聯源極接地場效應管q5漏極及電阻r8、r 14，電感l7、電阻r1q與變壓器 τ3電感L5閉合，電感L4中點經電感L9和旁路電容C 9接直流低壓電源，Q3、Q4源極經接地電 阻R9壓降取樣電流連接電阻R n，電阻Rn和燈管異常電流檢測器信號接場效應管Q5柵極， 燈管異常電流檢測器信號接振蕩驅動晶片燈故障控制器SD，推挽放大器輸出功率變壓器?\ 與推挽振蕩器輸出功率變壓器Τ3由相加耦合器功率合成、升壓，經諧振電容Cn、電感L12接 低壓鈉燈管啟輝，基準晶振信號經分頻器注入振蕩驅動晶片RC振蕩器C T端鎖定相位，由推 挽放大器變壓器?\與推挽振蕩器變壓器T3在相加耦合器功率合成互耦注鎖頻率牽引相干 同步鎖定相位，直流低壓電源接基準晶振、分頻器、振蕩驅動晶片電源端；
[0005] 其中，燈管異常電流檢測器由燈異常電流互感磁環穿過拾取燈管電流，電感L13感 生電壓二極體VDi檢波，電阻R15、電容C13濾波經電阻R13接入振蕩驅動晶片燈故障控制器 SD，經電阻R12接入場效應管Q5柵極。
[0006] 本發明產生積極效果：解決直流低電壓、大電流供電自激和它激雙推逆變振蕩高 穩頻相位同步功率合成，達到單個自激或它激推挽逆變器難以得到的大功率低壓鈉燈照 明，避免器件溫升高振蕩頻率變化功率失衡，穩定燈光，延長使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1本發明技術方案原理框圖
[0008] 圖2基準晶振電路
[0009] 圖3直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈電路

【具體實施方式】
[0010] 參照圖1、2、3,本發明【具體實施方式】和實施例：包括直流低壓電源1、低壓鈉燈管 9,基準晶振2、分頻器3、振蕩驅動晶片4、推挽放大器5、推挽振蕩器6、相加耦合器7,燈管 異常電流檢測器8,其中，基準晶振2由石英晶體諧振器JT、兩個反相器IQ、IC 2及電阻札、 電容組成，第一個反相器iq輸入與輸出兩端跨接偏置電阻1^，並分別並接接地電 容Cp C2，同時，還跨接串聯微調電容Q的石英晶體諧振器JT，基準晶振2輸出信號經第二 個反相器IC2接分頻器3,振蕩驅動晶片4,即IC 4IR2156內含RC振蕩器、推挽放大驅動電 路、電流檢測CS、燈故障控制器SD，RC振蕩器外接電阻R2、電容C 4產生振蕩，輸出經推挽放 大驅動電路接推挽放大器5兩個大功率M0S場效應管％、Q2柵極，Qp Q2漏極並接變壓器?\ 電感U兩端，振蕩驅動晶片4電源端經電阻R7降壓電容C 8旁路和電感U中點經電感 L3、電容C7旁路接直流低壓電源+V，Q2源極串聯電阻R6接地，經電阻R 4、電容C6接振蕩驅動 晶片4的CS，推挽振蕩器6由兩個大功率M0S場效應管Q3、Q 4漏極並接變壓器T3電感L4兩 端，Q3、Q 4柵極接變壓器T2電感L8兩端，電感L8中點並聯源極接地的場效應管Q 5漏極和偏 置電阻R8、R14，電感L7、電阻R 1(l與變壓器T3電感L5閉合，電感L4中點經電感L 9、旁路電容C9 接直流低壓電源+V，Q3、Q4源極經接地電阻R9壓降電流接電阻R n，電阻Rn和燈管異常電流 檢測器8信號接場效應管Q5柵極，推挽放大器5輸出功率變壓器?\與推挽振蕩器6輸出功 率變壓器Τ 3由相加耦合器7功率合成、升壓，經諧振電容Cn電感L12接低壓鈉燈管9啟輝， 基準晶振2接分頻器3分頻+N基準信號&經電容C 3、C4分壓注入RC振蕩器CT端鎖定相 位，由推挽放大器5輸出功率變壓器?\與推挽振蕩器6輸出功率變壓器T 3在相加耦合器7 功率合成互耦注鎖頻率牽引相干同步鎖定相位，燈管異常電流檢測器8信號接振蕩驅動芯 片4燈故障控制器SD，直流低壓電源1接基準晶振2、分頻器3電源端。
[0011] IC4引腳符號功能：V。。電源端，CT接振蕩定時電容C4, RT接振蕩定時電阻R2, ％驅 動％，h驅動Q2, CS電流檢測，SD燈故障保護控制，COM接地。
[0012] 振蕩驅動晶片IC4電源端V。。由電阻R7降壓，電容c 8濾波供給產生振蕩，它激振蕩 驅動推挽放大器％、Q2，輪流導通、截止半周；推挽振蕩器自激振蕩Q 3、04輪流導通、截止半 周，雙推輸出功率疊加合成拖動大功率燈具，擴容可靠，但要求兩個振蕩電壓相位一致，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。
[0013] 基準晶振石英諧振器頻率受溫度變化極小，高度穩定。基準信號經分頻器注入振 蕩驅動晶片鎖定相位。未注入基準信號振蕩驅動晶片IC 4的RC振蕩器自由頻率，注入基準 信號RC振蕩電壓與其矢量合成，通過RC振蕩器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 基準信號注入在輸入端，增益高，小功率鎖定。分頻器IC 3二進位或十進位計數器分頻。
[0014] 注入鎖相無需壓控調諧、鑑相和環路濾波，因此電路結構簡單，附加成本低。注入 鎖相本質上與環路鎖相沒差別，性能優越，相加耦合器疊加推挽放大器和推挽振蕩器輸出 功率合成，"緊密捆綁"互耦注鎖效應推挽放大器牽引推挽振蕩器頻率相干同步鎖定相位， 適於功率合成燈具穩定振蕩頻率相位同步，避免器件溫升過高功率失衡，穩定燈光延長使 用壽命。
[0015] 相加耦合器T4電感L1(l將兩個推輓輸出功率變壓器?\、T 3，電感L2、L6反相激勵電 流疊加，相位差180°低次諧波相互抵消，輸出電流變換加倍總和送到燈負載，輸入電壓、頻 率、相位及負載相同，電流相等均衡電阻R 16無功率損耗。
[0016] 推挽振蕩器τ2、τ3雙變壓器振蕩，輸出變壓器τ 3不飽和，功效高。諧振頻率調l4， 振蕩反饋調電阻R1(l或電感L 5，調整頻率和反饋互不牽連。
[0017] 燈異常電流磁環電感L13電壓二極體VDi檢波，電阻R15、電容C 13濾波經電阻R12，電 容C1(l使Q5導通，推挽振蕩器功率管Q 3、Q4截止；振蕩驅動晶片IC4燈故障控制器30控制停 振，保護推挽放大器％、Q 2。同時，燈異常電流電阻R6壓降經電阻R4、電容C6使晶片IC 4電 流檢測CS開啟保護Qi、Q2 ;燈異常電流電阻R9壓降經電阻Rn、電容C1Q進而使Q5導通，雙重 保護Q 3、Q4。
[0018] 實施例直流低壓電源電壓30V，雙推電流2. 6A，引燃66W低壓鈉燈管G，效率84%， 晝夜開燈照明，功率M0S管溫升在允許值內，使用壽命長。
【權利要求】
1. 一種直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈，包括直流低壓電源、低壓鈉燈管，其特徵 在於：還包括基準晶振、分頻器、振蕩驅動晶片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管 異常電流檢測器，其中，基準晶振由石英晶體諧振器、兩個反相器及電阻、電容組成，第一個 反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，並分別並接接地電容，同時，還跨接串聯微調電容的 石英晶體諧振器，基準晶振輸出信號經第二個反相器接入分頻器，振蕩驅動晶片內含RC振 蕩器、推挽放大驅動電路、電流檢測CS、燈故障控制SD，RC振蕩器外接電阻R 2、電容C4產生 振蕩，輸出經推挽放大驅動電路接推挽放大器兩個大功率MOS場效應管％、Q 2柵極，Qi、Q2漏 極並接變壓器?\電感U兩端，振蕩驅動晶片電源端經電阻R7降壓電容C 8旁路和電感U中 心點經電感L3、電容C7旁路接直流低壓電源，Q 2源極串聯電阻R6接地，經電阻R4、電容C6接 振蕩驅動晶片停振端SD，推挽振蕩器由兩個大功率MOS場效應管Q 3、Q4漏極接變壓器T3電 感L4兩端，Q 3、Q4柵極接變壓器Τ2電感L8兩端，電感L8中點並聯源極接地場效應管Q 5漏極 及電阻R8、R14，電感L7、電阻R 1(l與變壓器T3電感L5閉合，電感L4中心點經電感L 9和旁路電 容C9接直流低壓電源，Q3、Q4源極經接地電阻R 9壓降取樣電流連接電阻Rn，電阻Rn和燈管 異常電流檢測器信號接場效應管Q 5柵極，燈管異常電流檢測器信號接振蕩驅動晶片燈故障 控制器SD，推挽放大器輸出功率變壓器?\與推挽振蕩器輸出功率變壓器T 3由相加耦合器 功率合成、升壓，經諧振電容Cn、電感L12接低壓鈉燈管啟輝，基準晶振信號經分頻器注入振 蕩驅動晶片RC振蕩器C T端鎖定相位，由推挽放大器變壓器?\與推挽振蕩器變壓器T3在相 加耦合器功率合成互耦注鎖頻率牽引相干同步鎖定相位，直流低壓電源接基準晶振、分頻 器電源端。
2. 根據權利要求1所述的直流低壓電源注鎖功率合成低壓鈉燈，其特徵在於：燈管異 常電流檢測器由燈異常電流互感磁環穿入拾取燈管電流，電感L 13感生電壓二極體VDi檢 波，電阻R15、電容C13濾波經電阻R 13接入振蕩驅動晶片燈故障控制器SD，經電阻R12、電容 接入場效應管Q5柵極。
【文檔編號】H05B41/292GK104105305SQ201310155132
【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, 阮小青 申請人:阮小青