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太阳能电源四全桥注入相功率合成金卤灯

阅读:1041发布:2020-07-26

专利汇可以提供太阳能电源四全桥注入相功率合成金卤灯专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及电 光源 照明技术领域,具体是 太阳能 电源四全桥注入 锁 相功率合成金卤灯。自振荡芯片A全桥逆变器A′输出功率 变压器 T1与自振荡芯片B全桥逆变器B′输出功率变压器T2馈入相加 耦合器 TB1,自振荡芯片C全桥逆变器C′输出功率变压器T3与自振荡芯片D全桥逆变器D′输出功率变压器T4馈入相加耦合器TB2,相加耦合器TB1与相加耦合器TB2馈入相加耦合器TB3功率合成、升压馈送 灯管 触发电 路灯 管启辉,基准晶振 信号 经 分频器 注入四个自振荡芯片锁定 相位 稳定输出功率,避免器件温升过高振荡 频率 变化功率失衡灯光下降,调频信号发生器三 角 波信号接四个自振荡芯片调频抑制灯光闪烁,灯管异常 电流 检测器信号接四个自振荡芯片的SD端保护功率管。本发明适用于大功率金卤灯强光照明场合。,下面是太阳能电源四全桥注入相功率合成金卤灯专利的具体信息内容。

1.一种太阳能电源四全桥注入相功率合成金卤灯,包括金卤灯管,其特征在于:还
包括太阳能电源、基准晶振、分频器、型号为UBA2030T的自振荡芯片A、自振荡芯片B、自振荡芯片C、自振荡芯片D、全桥逆变器A′、全桥逆变器B′、全桥逆变器C′、全桥逆变器D′、相加耦合器TB1、相加耦合器TB2、相加耦合器TB3、调频信号发生器、灯管触发电路、灯管异常电流检测器,其中,基准晶振由石英晶体谐振器、六个反相器电阻、电容组成,由一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻,并分别连接接地电容,同时,跨接串联微调电容的石英晶体谐振器,由另一个反相器接入基准晶振信号,经分频器分接四个反相器,自振荡芯片内含振荡器、全桥逆变驱动电路、灯故障关闭控制端SD,自振荡芯片的输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个大功率MOS场效应管两组互补半桥构成全桥逆变器A′、全桥逆变器B′、全桥逆变器C′、全桥逆变器D′,自振荡芯片A全桥逆变器A′输出功率变压器T1与自振荡芯片B全桥逆变器B′输出功率变压器T2馈入相加耦合器TB1,自振荡芯片C全桥逆变器C′输出功率变压器T3与自振荡芯片D全桥逆变器D′输出功率变压器T4馈入相加耦合器TB2,相加耦合器TB1与相加耦合器TB2馈入相加耦合器TB3功率合成,馈送灯管触发电路灯管启辉,灯管触发电路由灯管G一端经电容C19接相加耦合器TB3电感TB3L2的一端,且灯管一端与电容C20、双向触发二极管VD5、电感L1、脉冲点火变压器T5电感T5L1依次串联,脉冲点火变压器T5电感T5L1与背向串联的稳压二极管VD6、VD7相并联,稳压二极管VD6的阴极连接L1;灯管G另一端接脉冲点火变压器T5电感T5L2的一端,脉冲点火变压器T5电感T5L1另一端与稳压二极管VD7的阴极连接后经灯异常检测磁环电感L2接地,相加耦合器TB3电感TB3L1的另一端接地,灯异常检测磁环电感L2一端接二极管VD8阳极,灯异常检测磁环电感L2另一端接地,二极管VD8阴极经并联的电容C21、电阻R22后接地,二极管VD8阴极分别经电阻R4、R5接入场效应管Q5触发两个自振荡芯片灯故障关闭控制端SD,基准晶振信号经分频器并联的四个反相器输出分别注入四个自振荡芯片EXO端锁定相位,调频信号发生器三波信号接入四个自振荡芯片RC端调频抑制灯光闪烁,灯管异常电流检测器信号接入四个自振荡芯片灯故障关闭控制端SD,快速停振关断全桥逆变器功率MOS场效应管,太阳能电源低压接入基准晶振、分频器、调频信号发生器电源端,太阳能电源高压接入四个自振荡芯片、四个全桥逆变器的电源端。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源四全桥注入锁相功率合成金卤灯,其特征在于:
调频信号发生器由两个反相器IC5-1、IC5-2与电阻R11、R12、电容C12组成低频方波振荡器,由电阻R13、R14、C13积分成三角波,分别经反相器IC5-3、IC5-4、IC5-5、IC5-6和电阻R15、R16、R17、R18、电容C14、C15、C16、C17、C18组成四个放大器接入自振荡芯片RT端调频抑制灯光闪烁。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源四全桥注入锁相功率合成金卤灯,其特征在于:
太阳能电源由光伏电池板E1正端串联阻塞二极管VD1、继电器触点J-1的一端,继电器触点J-1的另一端连接蓄电池E2正端、过压取样电阻R6、欠压取样电阻R8、时基芯片IC4稳压电源滤波电阻R10及接有开关S的金卤灯DW,光伏电池板E1负端接地,过压控制取样电阻R6、RP1、R7依次串联后并于蓄电池E2正负两端,RP1接入时基芯片IC4高电平触发端TH,欠压控制取样电阻R8、RP2、R9依次串联后并联于蓄电池E2正负两端,RP2接入时基芯片IC4低电平触发端TL,时基芯片IC4输出接继电器J,蓄电池E2的负端串入快速熔丝F后接地,蓄电池E2与快速熔丝F的串联电路的两端并联防反接二极管VD2。

说明书全文

太阳能电源四全桥注入相功率合成金卤灯

技术领域

[0001] 本发明涉及电光源照明技术领域,具体是一种太阳能电源四全桥注入锁相功率合成金卤灯。

背景技术

[0002] 现有技术电子镇流器通常用LC或RC振荡器作为金卤灯电光源,产生的振荡频率温度变化稳定性差影响功率不够稳定,导致光强下降,虽然结构简便,成本低。要得到大功率照明势必增大器件电流,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。授权公告号CN201976318U功率合成拖动大功率金卤灯,由于振荡电压相位不一致,非线性互调影响功率不均衡,有待技术改进。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供太阳能电源供电,逆变振荡高稳频相位同步大功率强光照明的一种太阳能电源四全桥注入锁相功率合成金卤灯。
[0004] 本发明技术解决方案为:包括太阳能电源、金卤灯管、基准晶振、分频器、自振荡芯片A、自振荡芯片B、自振荡芯片C、自振荡芯片D、全桥逆变器A′、全桥逆变器B′、全桥逆变器C′、全桥逆变器D′、相加耦合器TB1、相加耦合器TB2、相加耦合器TB3、调频信号发生器、灯管触发电路、灯管异常电流检测器,其中,基准晶振由石英晶体谐振器、六个反相器电阻、电容组成,由一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻,并接接地电容,同时,跨接串联微调电容的石英晶体谐振器,由另一个反相器接入基准晶振信号,经分频器分接四个反相器,自振荡芯片内含振荡器、全桥逆变驱动电路、灯故障关闭控制器SD,输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个大功率MOS场效应管两组互补半桥构成全桥逆变器A′、全桥逆变器B′、全桥逆变器C′、全桥逆变器D′,自振荡芯片A全桥逆变器A′输出功率变压器T1与自振荡芯片B全桥逆变器B′输出功率变压器T2馈入相加耦合器TB1,自振荡芯片C全桥逆变器C′输出功率变压器T3与自振荡芯片D全桥逆变器D′输出功率变压器T4馈入相加耦合器TB2,相加耦合器TB1与相加耦合器TB2馈入相加耦合器TB3功率合成,馈送灯管触发电路灯管启辉,基准晶振信号经分频器并接的四个反相器输出分别注入四个自振荡芯片EXO端锁定相位,调频信号发生器三波信号接入四个自振荡芯片RC端调频抑制灯光闪烁,灯管异常电流检测器信号接入四个自振荡芯片SD端,快速停振关断全桥逆变器功率MOS场效应管,太阳能电源低压接入基准晶振、分频器、调频信号发生器电源端,太阳能电源高压接入四个自振荡芯片、四个全桥逆变器的电源端;
[0005] 其中,调频信号发生器由两个反相器IC5-1、IC5-2与电阻R11、R12、电容C12组成低频方波振荡器,由电阻R13、R14、C13积分成三角波,分别经反相器IC5-3、IC5-4、IC5-5、IC5-6和电阻R15、R16、R17、R18、电容C14、C15、C16、C17、C18组成四个放大器接入自振荡芯片RT端调频抑制灯光闪烁;
[0006] 灯管触发电路由灯管一端经电容C19接入相加耦合器TB3电感TB3L2,同时并接串联双向触发二极管VD5、电感L1的电容C20,电感L1并接脉冲点火变压器T5电感T5L1和稳压二极管VD6、VD7,脉冲点火变压器T5电感T5L1、T5L2、稳压二极管VD6、VD7穿过灯异常检测互感磁环接地,灯管另一端接脉冲点火变压器T5电感T5L2,电感L2接二极管VD8检波、电容C21、电阻R22滤波,由电阻R4、R5分压经场管Q5接自振荡芯片SD端;
[0007] 太阳能电源由光伏电池板E1输出串联阻塞二极管VD1、继电器触点J-1连接蓄电池E2和接有开关S的金卤灯DW,蓄电池E2过压控制取样电阻R6、RP1、R7接入时基芯片IC5高电平触发端TH,欠压控制取样电阻R8、RP2、R9接入低电平触发端TL,时基芯片IC5输出接继电器,蓄电池串入快速熔丝F,并接防反接二极管VD2。
[0008] 本发明产生积极效果:解决逆变振荡高稳频和相位同步功率合成,达到单个自振荡芯片全桥逆变难以得到的大功率金卤灯照明,避免器件温升高振荡频率变化功率失衡,提高灯具照明质量,稳定灯光延长使用寿命。附图说明
[0009] 图1本发明技术方案原理框图
[0010] 图2基准晶振电路
[0011] 图3全桥自振荡逆变电路
[0012] 图4太阳能电源电路
[0013] 图5调频信号发生器电路
[0014] 图6太阳能电源四全桥注锁功率合成金卤灯电路

具体实施方式

[0015] 参照图1、2、3、4、5、6(图3以自振荡芯片A全桥逆变器A′电路为例,其余电路相同),本发明具体实施方式和实施例:包括太阳能电源11、金卤灯管10、基准晶振13、分频器12、自振荡芯片A1、自振荡芯片B2、自振荡芯片C3、自振荡芯片D4、全桥逆变器A′、全桥逆变器B′、全桥逆变器C′、全桥逆变器D′、相加耦合器TB15、相加耦合器TB26、相加耦合器TB37、调频信号发生器8、灯管触发电路9、灯管异常电流检测器14,其中,基准晶振13由石英晶体谐振器、六个反相器及电阻、电容组成,由一个反相器IC1-1输入与输出两端跨接偏置电阻R1,并接接地电容C1、C2,同时,跨接串联微调电容C0的石英晶体谐振器JT,由另一个反相器IC1-2接入基准晶振13信号,经分频器12分频÷N分接四个反相器IC1-3、IC1-4、IC1-5、IC1-6,自振荡芯片IC3UBA2030T内含振荡器、全桥逆变驱动电路、灯故障关闭控制器SD,输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个大功率MOS场效应管Q1、Q2、Q3、Q4两组互补半桥构成全桥逆变器A′、全桥逆变器B′、全桥逆变器C′、全桥逆变器D′,自振荡芯片A1全桥逆变器A′输出功率变压器T1与自振荡芯片B2全桥逆变器B′输出功率变压器T2馈入相加耦合器TB15,自振荡芯片C3全桥逆变器C′输出功率变压器T3与自振荡芯片D4全桥逆变器D′输出功率变压器T4馈入相加耦合器TB26,相加耦合器TB15与相加耦合器TB26馈入相加耦合器TB37功率合成,馈送灯管触发电路9灯管10启辉,基准晶振13信号经分频器12并接的四个反相器IC1-3、IC1-4、IC1-5、IC1-6输出f0-1、f0-2、f0-3、f0-4分别注入四个自振荡芯片A1、B2、C3、D4的EXO端锁定相位,调频信号发生器8三角波信号接入四个自振荡芯片A1、B2、C3、D4的RC端调频抑制灯光闪烁,灯管异常电流检测器14信号接入四个自振荡芯片A1、B2、C3、D4的SD端,快速停振关断全桥逆变器功率MOS管,太阳能电源11低压LV接入基准晶振13、分频器12、调频信号发生器8电源端,太阳能电源11高压HV接入四个自振荡芯片A1、B2、C3、D4、四个全桥逆变器A′、B′、C′、D′的电源端。
[0016] IC3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桥路输出接Q1源极、输出变压器T1电感L1,SHR桥路输出接Q3源极、电容C7,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。
[0017] IC4引脚符号功能:VCC电源端,TL低电平触发,TH高电平触发,VMR复位,Vc电压控制,DIS放电端,V0输出端,GND接地。
[0018] 自振荡芯片IC3电源端接太阳能电源高压HV,由芯片内部生成低压电源VDD提供产生振荡,电容C3滤除纹波,振荡启动后自举电容C5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C6充电,浮置供电Q1、Q4导通,Q2、Q3截止,轮流工作半个周期,输出电压为方波。全桥交替切换由RC振荡器振荡频率的1/2频率控制,电阻R2控制振荡波形死区时间。
[0019] 功率合成拖动大功率灯具,扩容灵活、可靠,但是,要求自振荡芯片振荡电压相位一致,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。注入锁相不用压控调谐、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。
[0020] 基准晶振石英谐振器品质因数高,频率受温度变化极小,高度稳定作基准精确。基准信号经分频注入自振荡芯片EXO端锁定相位。未注入基准信号自振荡芯片RC振荡器产生自由振荡频率,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。
[0021] 由于注入基准频率是锁定振荡频率的整数倍,或振荡频率是基准频率的整数倍,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,易于锁定数十至数百千赫LC或RC振荡器。分频器IC2二进制或十进制计数分频。
[0022] 相加耦合器TB1、TB2分别将两个全桥输出功率叠加,相加耦合器TB3将四个全桥输出功率叠加总和送到灯负载,四全桥逆变器输入电压、频率、相位及负载相同,均衡电阻R19、R20、R21无功耗。
[0023] 调频信号发生器产生低频三角波信号,由反相器1C5-3、IC5-4、IC5-5、IC5-6构成四个放大器缓冲隔离,分别接入四桥自振荡驱动芯片调制RC振荡器频率,低频三角波信号围绕注锁基准信号中心频率周期变化,消除灯管电弧驻波声共振点,抑制闪烁稳定灯光。
[0024] 灯管触发电路由高频电压对电容C20充电,当电压充至双向触发二极管VD5导通,电流经电感L1、脉冲点火变压器T5电感T5L1,电感T5L2感生高压脉冲,触发金卤灯管G气体导通启辉。灯管启辉后,VD5不再产生触发脉冲。
[0025] 灯异常检测由灯电流互感磁环电感L2电压二极管VD8检波、电容C21、电阻R22滤波,经SD’电阻R4、R5分压,场管Q5触发自振荡芯片SD端,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。
[0026] 太阳能电源欠压控制,蓄电池电压低于时基芯片IC4555低电平触发端TL取样1/3VCC时,时基芯片置位,继电器J吸合,触点J-1接通蓄电池充电,当蓄电池电压充足,过压控制电压高于高电平触发端HL取样2/3VCC,时基芯片复位,继电器释放触点J-1,切断太阳能电池对蓄电池过压充电。随着灯DW照明消耗电能蓄电池电压降低到置位电压,太阳能电池恢复充电,使蓄电池电压保持在照明所需值,开关S控制灯照明。
[0027] 阻塞二极管VD1单向导电防止蓄电池对太阳能电池反充电,二极管VD2当蓄电池反接导通短路,快速烧断熔丝F保护蓄电池。电容C9、C10去耦,电阻R10、电容C11、稳压二极管VD3供时基芯片电源。二极管VD4抑制继电器J吸合、释放产生的反向电压,防护IC4受损。
[0028] 实施例太阳能电源500V,四全桥逆变电流2.4A,驱动1000W金卤灯管G,效率83%,逆变电流小,功耗低,灯光稳定,启辉自如,使用寿命长。
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