專利名稱：太陽能電源四推挽振蕩功率合成熒光燈的制作方法
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四推挽振蕩功率合成熒光燈。
背景技術：
在汽車、火車和船只沒交流市電可供或野外露營休閑供電不便的場合，采用太陽能電源的熒光燈可產生較強的光照亮度，光電轉換效率較高，光線柔和宜人，使用方便。然而，熒光燈是一種氣體放電產生光亮，點火啟動電壓通常在500V以上才能激發管壁熒光粉涂層汞蒸，引燃后穩定工作電壓為40V-110V，燈管電流至少在數百毫安。因此，要求振蕩輸出功率大，工作電壓較低時電流就必須增大，而大電流振蕩管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。隨著燈負載功率要求更大時，驅動電流相應增大，逆變器功率器件功耗急劇增大，通常，振蕩三極管散熱器不能做得過大，制約正常工作。
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四推挽振蕩功率合成熒光燈。本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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，還包括逆變器由四個推挽振蕩器、三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個推挽振蕩器分為推挽振蕩器3a、推挽振蕩器北、推挽振蕩器3c和推挽振蕩器3d，分別由鐵氧體磁性變壓器T1、T2和Τ3、Τ4初級電感并聯電容為諧振回路，其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，諧振回路兩端分別并接兩個大功率振蕩管集電極，發射極串聯電阻接地，諧振回路兩端還并聯交叉耦合對管到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并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，推挽振蕩器3a和推挽振蕩器北輸出功率分別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3c和推挽振蕩器3d輸出功率分別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，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成， 第三相加耦合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管峰值檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管；其中，燈管電路接在第三相加耦合器次級電感的兩端，在電感兩端并接串聯的阻容RC元件，然后接串聯諧振電路電感、電容到燈管燈絲的一端，燈管燈絲另一端并接預熱啟動電容和串聯相接的熱敏電阻與雙向觸發二極管；[0006]過壓檢測控制器由運算放大器Al同相輸入端接穩壓二極管基準電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器Al輸出經三極管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管基準電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器A2輸出經三極管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。本產生有益的積極效果是太陽能電源供電四推挽振蕩二階功率合成，獲取大功率燈負載高光效，阻容交叉耦合推挽振蕩輸出直接連到輸入的LC選頻兩級放大器，振蕩十分強烈，不僅高效，偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件功耗，廣泛用于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3四推振蕩功率合成及過載檢測保護電路電路圖4燈管電路圖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、3及圖5(圖2以推挽振蕩器3a電路為例，其余推挽振蕩器電路均相同)，本實用新型具體實施方法和實施例1 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組成的太陽能電源1和逆變器與熒光燈管 G，還包括逆變器由四個推挽振蕩器3、三個相加耦合器4、燈管電路5及過載檢測保護電路 2組成，三個相加耦合器4分為第一相加耦合器4a、第二相加耦合器4b和第三相加耦合器 4c,四個推挽振蕩器3分為推挽振蕩器3a、推挽振蕩器北、推挽振蕩器3c和推挽振蕩器3d， 分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2和T3、T4初級電感LO并聯電容C3為諧振回路，其電感中心抽頭經高頻扼流電感L2和電容C4接入太陽能電源1，諧振回路兩端分別并接兩個大功率振蕩管Q1、Q2集電極，發射極串聯電阻R3、R6接地，諧振回路兩端還并聯交叉耦合對管到基極電阻Rl、R2靜態偏置和電容Cl、C2正反饋構成推挽振蕩器，Ql、Q2基極并接控制信號接口管Q3、Q4集電極，接口管Q3、Q4基極、集電極接電壓負反饋偏置電阻R4、R5，發射極接地， 推挽振蕩器3a和推挽振蕩器北輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級電感Ll反相接入第一相加耦合器4a初級電感一階功率合成，推挽振蕩器3c和推挽振蕩器3d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感Ll反相接入第二相加耦合器4b初級電感一階功率合成，第一相加耦合器如和第二相加耦合器4b次級電感反相接入第三相加耦合器如初級電感二階功率合成，第三相加耦合器4c次級電感升壓接入燈管電路5，過載檢測保護電路2由燈負載電流由磁環電感Ll感生電壓二極管VD3峰值檢波電壓經電容C7、電阻R9 濾波，再經電阻R7、R8限流接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Q1、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，振蕩管Ql、Q2截止停振，起到保護作用。二極管VD1、VD2保護振蕩管免受高反壓擊穿。阻容交叉耦合推挽振蕩器實際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級放大器，振蕩十分強烈，兩個大功率振蕩管Ql、Q2輪流處于飽和與截止，以零靜態電流半個周期導通，集電極電流相位相反三階以上奇次諧波為零，不僅高效，并具有偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件熱功耗，為此，更低的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，抑制偶次諧波功耗使燈負載輸出為純正弦波。通用大功率三極管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120W燈負載時，僅幾只器件直接并聯運用不能令人滿意， 采用四個推挽振蕩功率合成效果明顯，輸出功率疊加能滿足技術要求，通過兩個相加耦合器分別將四推振蕩輸出功率相互反相激勵功率合成，又將兩個相加耦合器輸出電流變換加倍總和送到第三個相加耦合器功率合成，升壓引燃大功率燈管發光。三個平衡電阻R10、R11 和R12在功率合成的兩個電流相等時，無功率損耗。圖4，如圖燈管電路拖動兩支燈管，由第三相加耦合器如次級電感輸出高壓并接阻容元件R13、C6吸收反峰高壓，抑制噪聲輻射平滑燈光亮度。串聯諧振電路L4、C7和L5、 C8接至燈管G1、G2，諧振頻率接近四推振蕩頻率燈管光效最高，燈管啟動電容C9、C10并聯熱敏電阻RT1、RT2串聯雙向觸發二極管VD4、VD5，啟輝時燈管電壓很高雙向觸發二極管導通，電流經熱敏電阻對燈絲通電預熱，燈啟輝后燈管電壓降低雙向觸發管截止，達到無耗預熱。圖5，過壓檢測控制器Ib當蓄電池El電壓高于穩壓二極管VD7基準電壓時，Al輸出為低電平，三極管Q5驅動繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點切斷充電回路，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于VD7基準電壓時，Al反相輸入電位低于同相基準電壓，輸出為高電平，繼電器Jl吸合Jl-I常閉觸點接通充電回路。欠壓檢測控制器Ic 當蓄電池El電壓低于穩壓二極管VDlO基準電壓時，A2輸出為低電平，三極管Q6驅動繼電器J2釋放J2-1常開觸點切斷放電回路，保護蓄電池El欠壓放電，蓄電池El隨著充電電壓上升高于VDlO基準電壓時，A2同相輸入電位高于反相基準電壓，輸出為高電平，繼電器J2 吸合J2-1常開觸點接通放電回路。電阻R14、R15、R16和R19、R20、R21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R17、R22和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R18、R23起限流作用。二極管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。二極管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。二極管VD8、VDll 吸收繼電器Jl、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極管Q5、Q6。電壓配接器Id接四推振蕩器3 電源端。本實施例太陽能電源電壓MV，四推挽振蕩器63KHZ，輸出匹配兩支功率56W熒光燈管，逆變效率82%，振蕩管散熱器溫升在40°C左右。
權利要求1.一種太陽能電源四推挽振蕩功率合成熒光燈，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熒光燈管，其特征在于還包括逆變器由四個推挽振蕩器、三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四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)和推挽振蕩器(6d)，分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)和(T3)、(T4)初級電感并聯電容為諧振回路，其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，諧振回路兩端分別并接兩個大功率振蕩管集電極，發射極串聯電阻接地，諧振回路兩端還并聯交叉耦合對管到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并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，推挽振蕩器(6a)和推挽振蕩器(6b) 輸出功率分別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)輸出功率分別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，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合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管峰值檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據權利要求1所述的太陽能電源四推挽振蕩功率合成熒光燈，其特征在于燈管電路接在第三相加耦合器次級電感的兩端，在電感兩端并接串聯的阻容RC元件，然后接串聯諧振電路電感、電容到燈管燈絲的一端，燈管燈絲另一端并接預熱啟動電容和串聯相接的熱敏電阻與雙向觸發二極管。
3.根據權利要求1所述的太陽能電源四推挽振蕩功率合成熒光燈，其特征在于過壓檢測控制器由運算放大器Al同相輸入端接穩壓二極管基準電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器Al輸出經三極管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管基準電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運算放大器A2輸出經三極管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，是一種太陽能電源四推挽振蕩功率合成熒光燈。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熒光燈管，還包括逆變器由四個推挽振蕩器，三個相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護電路組成，四推挽振蕩功率合成接入燈管電路產生高光效。本實用新型電路獨特、高效，廣泛用于汽車、船只無交流市電或供電不便的場合大功率熒光燈照明。
文檔編號H05B41/36GK201976320SQ20112011101
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
發明者張妙娟, 阮樹成 申請人:張妙娟