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双全桥注入锁相功率合成荧光灯组

阅读：1025发布：2020-09-29

专利汇可以提供双全桥注入锁相功率合成荧光灯组专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及电光源技术领域，具体是一种双全桥注入锁相功率合成荧光灯组。两个RC 振荡器共接电阻 R11、电容C14同步振荡，自振荡芯片4及全桥逆变器A输出功率变压器 T1与自振荡芯片6及全桥逆变器B输出功率变压器T2反相馈入相加耦合器功率合成匹配荧光灯管组，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器锁定相位，获取大功率照明避免器件温升过高振荡频率变化功率失衡灯光下降，灯管异常电流检测器信号经三极管接入两个自振荡芯片振荡器SD端，控制振荡快速停振关断全桥逆变器功率管。本发明适用于会议室、活动室、客厅及居家照明。，下面是双全桥注入锁相功率合成荧光灯组专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双全桥注入锁相功率合成荧光灯组，包括电源滤波器EMI、整流桥堆、荧光灯管组，其特征在于：还包括功率因数校正APFC、基准晶振、分频器、两个型号为UBA2030T的自振荡芯片、全桥逆变器A、全桥逆变器B、相加耦合器、灯管异常电流检测器，其中，基准晶振由石英晶体谐振器、两个反相器及电阻、电容组成，第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻，第一个反相器输入与输出两端分别连接电容C1、C2的一端，电容C1、C2另一端接地，第一个反相器输入与输出两端还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器，第一个反相器输出信号经第二个反相器缓冲整形接入分频器，自振荡芯片内含振荡器、全桥逆变驱动电路，两个自振荡芯片振荡器共接电阻R11、电容C14同步振荡，两个自振荡芯片的全桥逆变驱动电路输出分别连接均由四个功率MOS场效应管两组互补半桥合成的全桥逆变器A、全桥逆变器B，自振荡芯片及全桥逆变器A输出功率变压器T1与自振荡芯片及全桥逆变器B输出功率变压器T2反相馈入相加耦合器功率合成，匹配荧光灯管组，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片EXO端锁定相位，控制振荡快速停振关断全桥逆变器功率MOS场效应管，电网电源经电源滤波器EMI、整流桥堆至功率因数校正APFC接入基准晶振、分频器、自振荡芯片及全桥逆变器A、自振荡芯片及全桥逆变器B的电源端；
灯管异常电流检测器由相加耦合器T4电感L11、荧光灯管组DG1～n、谐振电感LB1～n、谐振电容CB1～n、启辉电容CU1～n组成，荧光灯管组DG1～n的灯丝一端依次连接谐振电感LB1～n、谐振电容CB1～n至相加耦合器T4电感L11的一端，相加耦合器T4电感L11另一端接地，荧光灯管组DG1～n灯丝另一端穿过灯电流检测互感磁环接地，启辉电容CU1～n依次连接荧光灯管组DG1～n灯丝的两端，灯电流检测互感磁环电感L12一端连接二极管VD13 阳极，二极管VD13 阴极连接电容C19、电阻R15的一端，电容C19、电阻R15另一端接地，灯电流检测互感磁环电感L12另一端接地，二极管VD13阴极还连接电阻R13一端，电阻R13另一端连接电阻R14一端和三极管VT1基极，电阻R14另一端、三极管VT1发射极接地，三极管VT1集电极触发两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD端。
2.根据权利要求1所述的双全桥注入锁相功率合成荧光灯组，其特性在于：功率因数校正APFC由芯片IC4、功率MOS场效应管Q5、升压二极管VD12、磁性变压器T1及电阻、电容组成，芯片IC4的型号为L6562，整流桥堆输出的正端连接磁性变压器T1的电感L3一端，电感L3的另一端接功率MOS场效应管Q5漏极、升压二极管VD12阳极，升压二极管VD12阴极接电容C11一端作为APFC输出端，电容C11另一端接地，二极管VD11阳极连接整流桥堆输出的正端，二极管VD11阴极接至电容C11一端预充电，电阻R4一端接整流桥堆输出的正端，电阻R4另一端接芯片IC4电源端VCC；磁性变压器T1的次级电感L4一端连接二极管VD5阳极，VD5阴极连接电阻R4和电容C9连接端，输出检波电压为芯片IC4控制门限开启，电阻R2、电阻R3接整流桥堆输出正负两端之间分压取样，电阻R2、电阻R3串联的接点连接芯片IC4乘法器MULM端子，乘法器另一端INV接电阻R8、电阻R9连接点的分压取样输出电压，电阻R8另一端连接升压二极管VD12阴极，电阻R9另一端接地，乘法器输出与功率MOS场效应管Q5源极接地电阻点连接峰值电流检测比较器，芯片IC4输出端OUT接功率MOS场效应管Q5栅极，磁性变压器T1次级电感L5高频电压由二极管VD6～9整流、二极管VD10稳压、电容C12滤波后连接基准晶振、分频器的电源端，给基准晶振、分频器供电。

说明书全文

双全桥注入锁相功率合成荧光灯组

技术领域

[0001] 本发明涉及电光源照明技术领域，具体是一种双全桥注入锁相功率合成荧光灯组。

背景技术

[0002] 现有技术通常用LC或RC 振荡器作为荧光灯组电光源，产生的振荡频率受温度变化稳定性差影响功率不够稳定，导致光强下降，虽然结构简单，成本低。要得到大功率照明势必增大器件电流，致使振荡功率管功耗剧增温升过高导致振荡频率变化，结果会使灯光随频率变化功率幅值失衡。同时，大电流通过线圈温升高磁性导磁率下降，磁饱和电感量变小阻抗趋向零，灯具工作时间与温升正比，温升高加速器件老化，轻则灯管发光不稳定亮度下降，重则烧坏器件缩短使用寿命。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供逆变振荡高稳频相位同步，大功率照明的一种双全桥注入锁相功率合成荧光灯组。

[0004] 本发明技术解决方案为：包括电源滤波器EMI、整流桥堆、荧光灯管组，其特征在于：还包括功率因数校正APFC、基准晶振、分频器、两个自振荡芯片、全桥逆变器A、全桥逆变器B、相加耦合器、灯管异常电流检测器，其中，基准晶振由石英晶体谐振器、两个反相器及电阻、电容组成，第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻，并分别并接接地电容，同时，还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器，基准晶振输出信号经第二个反相器接入分频器，自振荡芯片内含振荡器、全桥逆变驱动电路，两个自振荡芯片振荡器共接电阻R11、电容C14同步振荡，输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个功率MOS场效应管两组互补半桥构成的全桥逆变器A、全桥逆变器B，自振荡芯片及全桥逆变器A输出功率变压器T1与自振荡芯片及全桥逆变器B输出功率变压器T2反相馈入相加耦合器功率合成，匹配荧光灯管组，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片EXO端锁定相位，灯管异常电流检测器信号经三极管接入两个自振荡芯片SD端，控制振荡快速停振关断全桥逆变器功率MOS场效应管，电网电源经电源滤波器EMI、整流桥堆至功率因数校正APFC接入基准晶振、分频器、自振荡芯片及全桥逆变器A和自振荡芯片及全桥逆变器B的电源端

[0005] 其中，灯管异常电流检测器由荧光灯管组DG1～n一端经谐振电感LB1～n、谐振电容CB1～n接入相加耦合器T4电感L11，荧光灯管组DG1～n另一端穿过灯电流检测互感磁环接地，启辉电容CU1～n并接在荧光灯管两端，电感L12接二极管VD13检波，电容C19、电阻R15滤波经电阻R13、R14分压、三极管触发两个自振荡芯片灯故障保护控制端SD；

[0006] 功率因数校正APFC由芯片IC4、大功率MOS场效应管Q5、升压二极管VD12、磁性变压器T1及电阻、电容组成，整流桥堆输出经磁性变压器T1电感L3接Q5漏极、升压二极管VD12至电容C11为APFC输出，二极管VD11供C11预充电，电阻R4接整流桥堆输出引入芯片IC4电源端，并与T1电感L4经二极管VD5检波电压为芯片IC4控制门限开启，电阻R2、R3接整流桥堆输出分压取样接入芯片IC4乘法器一端，乘法器另一端接电阻R8、R9分压取样输出电压，乘法器输出与Q5源极接地电阻点连接峰值电流检测比较器，芯片IC4输出接Q5栅极，T1电感L5高频电压由二极管VD6～9整流、二极管VD10稳压、电容C12滤波接基准晶振、分频器电源端。

[0007] 本发明产生积极效果：解决双全桥逆变振荡高稳频相位同步功率合成，达到单个自振荡全桥逆变器难以得到的大功率荧光灯组照明，避免器件温升高振荡频率变化功率失衡，稳定灯光延长使用寿命，节省费用。附图说明

[0008] 图1本发明技术方案原理框图

[0009] 图2基准晶振电路

[0010] 图3双全桥注入锁相功率合成荧光灯组电路

具体实施方式

[0011] 参照图1、2、3(图3以自振荡芯片及全桥逆变器A电路为例，自振荡芯片及全桥逆变器B相同)，本发明具体实施方式和实施例：包括电源滤波器EMI与整流桥堆11、功率因数校正APFC1、荧光灯管组9、基准晶振2、分频器3、两个自振荡芯片4、6、全桥逆变器A5、全桥逆变器B7、相加耦合器8、灯管异常电流检测器10，其中，基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个反相器IC1、IC2及电阻R1、电容C0、C1、C2组成，第一个反相器IC1输入与输出两端跨接偏置电阻R1，并分别并接接地电容C1、C2，同时，还跨接串联微调电容C0的石英晶体谐振器JT，基准晶振2输出信号经第二个反相器IC2接入分频器3，自振荡芯片IC5UBA2030T内含振荡器、全桥逆变驱动电路，两个自振荡芯片4、6振荡器共接电阻R11、电容C14同步振荡，输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个功率MOS场效应管Q1、Q2、Q3、Q4两组互补半桥构成的全桥逆变器A5、全桥逆变器B7，自振荡芯片4及全桥逆变器A5输出功率变压器T1与自振荡芯片6及全桥逆变器B7输出功率变压器T2反相馈入相加耦合器8功率合成，匹配荧光灯管组9，基准晶振2信号经分频器3分频÷N基准信号f0注入两个自振荡芯片4、6的EXO端锁定相位，灯管异常电流检测器10信号经三极管接入两个自振荡芯片4、6的SD端，控制振荡快速停振关断全桥逆变器功率MOS场效应管，电网电源经电源滤波器EMI与整流桥堆11至功率因数校正APFC1输出电压+15V接入基准晶振2、分频器3，+560V接入自振荡芯片4及全桥逆变器A5和自振荡芯片6及全桥逆变器B7的电源端。

[0012] IC4引脚符号功能：VCC芯片逻辑控制低压电源，IDET零电流检测，MULT乘法器输入，INV误差放大器输入，EA误差放大器输出，CS 脉宽调制比较器，OUT 驱动器输出，GND接地。

[0013] IC5引脚符号功能：HV高压电源，VDD低压电源，RC振荡器输入，EXO外接振荡器，GHL驱动Q1，GLL驱动Q2，GHR驱动Q3，GLR驱动Q4，SHL桥路输出，SHR桥路输出，BE桥路使能控制，BER桥路使能参考，DTC死区时间控制，FSL浮置电源，FSR浮置电源，SD关闭振荡，GND接地。

[0014] 自振荡芯片IC5电源端HV接高压电源，由芯片内部生成低压电源VDD供给产生振荡，电容C13滤除纹波，振荡启动自举电容C15充电浮置供电，全桥逆变器对角线功率MOS管Q1、Q4导通，Q2、Q3截止，此时电容C16充电浮置供电，Q1、Q4导通，Q2、Q3截止，轮流工作半个周期，输出电压波形方波。全桥交替切换由RC振荡器振荡频率的1/2频率控制，电阻R10控制振荡波形死区时间。

[0015] 两个逆变器功率合成拖动大功率灯具，扩容可靠。但要求两个自振荡芯片振荡电压驱动逆变器相位一致，以消除非线性互调功率不均衡，获取稳定的输出功率。为此，引入注入锁相解决功率合成相位同步技术。

[0016] 注入锁相无须压控调谐、鉴相器、环路滤波器，电路结构简单，性能优越，附加成本低。注入锁相本质上与环路锁相没差别，适于功率合成大功率灯具稳定振荡频率相位同步，稳定输出功率避免器件温升过高功率失衡，稳定灯光延长使用寿命。

[0017] 基准晶振石英谐振器频率受温度变化极小，高度稳定。基准信号经分频器注入自振荡芯片EXO端锁定相位。未注入基准信号自振荡芯片RC振荡器自由振荡频率，注入基准信号RC振荡电压与其矢量合成，通过自振荡芯片非线性变频锁定相位，振荡信号与注入基准信号仅有一个固定的相位差。同步带宽与注入功率正比，与RC振荡器有载Q值反比，由于基准信号注入RC振荡器的输入端，增益高，小功率锁定，两个自振荡芯片共接电阻R11和电容C14同步振荡，锁定时间快。基准信号分频注入选配较高频率的高稳频特性石英谐振器，锁定数十至数百千赫LC或RC振荡器。分频器IC3二进制或十进制计数器分频。

[0018] 相加耦合器T3电感L5将两个全桥输出功率变压器T1、T2电感L2、L4反相激励电流叠加，相位差180°低次谐波相互抵消，输出电流变换加倍总和送到灯负载，输入电压、频率、相位及负载相同，电流相等均衡电阻R12无功率损耗。

[0019] 电子镇流器接入交流电源呈阻抗性负载，输入电压和电流有较大相位差，功率因数低，芯片IC4L6562、功率MOS管Q5等组成APFC提高功率因数，减小电流总谐波失真，输出电压恒定，保障振荡幅值稳定灯光不变。电源滤波器抑制振荡谐波干扰通过电网传输。

[0020] 灯异常检测互感磁环电感L12电压二极管VD13检波、电容C19、电阻R15滤波经电阻R13、R14分压，三极管VT1触发两个自振荡芯片SD端，当触发电压4.5V～VDD高电平信号时，迅速停振快速关断全桥逆变器功率管，以免受损。

[0021] 实施例交流电源电压AC85～260V，功率因数校正APFC输出电压DC560V，功率因数0.97，双全桥逆变电流0.68A，驱动十支32W荧光灯组管DG1～DGn，效率84％，逆变电流小，功耗低，长时间照明灯光稳定。适用于会议室、活动室、客厅及居家照明。

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