太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈的制作方法
【專利摘要】本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈。包括金鹵燈、太陽能電源、基準晶振、振蕩驅動芯片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管觸發電路、調頻信號發生器、燈管異常電流檢測器，振蕩驅動芯片接推挽放大器，輸出功率變壓器T1與推挽振蕩器輸出功率變壓器T3由相加耦合器功率合成、升壓饋送燈管觸發電路引燃金鹵燈啟輝，基準晶振信號經分頻器注入振蕩驅動芯片鎖定相位，推挽放大器輸出功率變壓器T1與推挽振蕩器輸出功率變壓器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。本發明適于太陽能電源低電壓、大電流供電的金鹵燈照明場合。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈。 太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈
【背景技術】
[0002] 現有技術電子鎮流器通常用LC或RC振蕩器作為金鹵燈電光源，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，雖然結構簡便，成本低。但是，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。
【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太 陽能電源注鎖功率合成金鹵燈。
[0004] 本發明技術解決方案為：包括太陽能電源、金鹵燈管、基準晶振、分頻器、振蕩驅動 芯片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管觸發電路、調頻信號發生器，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，并分別并接接地電容，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，振蕩驅動芯片內含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M0S場效應管％、Q 2柵極，Qp Q2漏極并接變壓器?\電感U兩 端，振蕩驅動芯片電源端經電阻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 太陽能電源，Q 2源極串聯電阻R6接地，經電阻R4、電容C6接振蕩驅動芯片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中點并聯源極接地場效應管Q5漏極及電阻R8、R 14，電感L7、電阻R1(l與變壓 器T3電感L 5閉合，電感L4中點經電感L9和旁路電容C9接太陽能電源，調頻信號發生器輸 出三角波信號接振蕩驅動芯片調頻抑制燈光閃爍，Q 3、Q4源極經接地電阻馬壓降取樣電流 連接電阻Rn，電阻Rn和燈管異常電流檢測器信號經電阻R 12接場效應管Q5柵極，燈管異常 電流檢測器信號接振蕩驅動芯片燈故障控制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Τ 3由相加耦合器功率合成、升壓經燈管觸發電路引燃金鹵燈啟輝，基準 晶振信號經分頻器注入振蕩驅動芯片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Τ3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，太陽能 電源接基準晶振、分頻器、調頻信號發生器電源端；
[0005] 其中，調頻信號發生器由兩個反相器I(V3、I(V4與電阻R 17、R18、電容C14組成低頻 方波振蕩器，經反相器ICh隔離由電阻R 19、R2Q、C15積分成三角波，接入振蕩驅動芯片RT端 頻率調制高頻振蕩波形抑制燈光閃爍；
[0006] 燈管觸發電路由燈管一端經電容Cn接入相加耦合器T4電感L n，同時并接串聯雙 向觸發二極管VDi、電感L12的電容C12，電感L 12并接脈沖點火變壓器T5電感L13與穩壓二極 管VD2、VD 3，脈沖點火變壓器T5電感L13、L14、穩壓二極管VD 2、VD3穿過燈異常檢測磁環電感 L16接地，燈管另一端接脈沖點火變壓器T5電感L14 ;
[0007] 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯阻塞二極管VD5、繼電器觸點J-1連接蓄電 池 E2和接有開關S的金鹵燈DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R21、RPi、R22接入時基芯片IC4 高電平觸發端TH，欠壓控制取樣電阻R23、RP2、R24接入低電平觸發端TL，時基芯片IC 4輸出 接繼電器，蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD6。
[0008] 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金鹵燈照 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】
[0009] 圖1本發明技術方案原理框圖
[0010] 圖2基準晶振電路
[0011] 圖3太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈電路
[0012] 圖4太陽能電源電路
【具體實施方式】
[0013] 參照圖1、2、3、4,本發明【具體實施方式】和實施例：包括太陽能電源1、金鹵燈10， 基準晶振2、分頻器3、振蕩驅動芯片4、推挽放大器5、推挽振蕩器6、相加耦合器7、燈管觸 發電路8、調頻信號發生器9、燈管異常電流檢測器11，其中，基準晶振2由石英晶體諧振 器JT、兩個反相器ICh、KV 2及電阻&、電容CQ、Q、C2組成，第一個反相器IQ輸入與輸出 兩端跨接偏置電阻Ri，并分別并接接地電容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I(V 2接入分頻器3,振蕩驅動芯片4,即 IC3IR2156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入推挽放大器5大功率M0S場效應管 Qi、Q2柵極，Qi、Q2漏極并接變壓器電感Q兩端，振蕩驅動芯片4電源端Vcc經電阻R 7降 壓電容C8旁路和電感Q中點經電感L3、電容C7旁路接太陽能電源+V，Q 2源極串聯電阻R6 接地，經電阻R4、電容C6接振蕩驅動芯片4的CS，推挽振蕩器6由兩個大功率M0S場效應管 Q3、Q4漏極接變壓器T3電感L4兩端，Q 3、Q4柵極接變壓器T2電感L8兩端，電感L8中點并聯 源極接地場效應管Q 5漏極及偏置電阻R8、R14,電感L7、電阻R1(l與變壓器T 3電感L5閉合，電 感L4中點經電感L9和旁路電容C 9接太陽能電源+V，調頻信號發生器9輸出三角波信號接 振蕩驅動芯片4調頻抑制燈光閃爍，Q3、Q 4源極經接地電阻R9壓降取樣電流連接電阻Rn，電 阻Rn和燈管異常電流檢測器11信號經電阻R 12接場效應管Q5柵極，燈管異常電流檢測器 11信號經電阻R13接入振蕩驅動芯片4燈故障控制SD，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，升壓經燈管觸發電路8金鹵燈 10啟輝，基準晶振2信號經分頻器3注入振蕩驅動芯片4的RC振蕩器C T端鎖定相位，由推 挽放大器5變壓器?\與推挽振蕩器6變壓器T3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，太陽能電源1接基準晶振2、分頻器3、調頻信號發生器9電源端。
[0014] IC3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。
[0015] IC4引腳符號功能：V。。電源端，TL低電平觸發，TH高電平觸發，VMK復位，Vc電壓控 制，D IS放電端，V。輸出端，GND接地。
[0016] 振蕩驅動芯片IC3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，雙推輸出功率經相加耦合器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，以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。
[0017] 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 蕩驅動芯片鎖定相位。未注入基準信號振蕩驅動芯片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，由于基準信 號注入在輸入端，增益高，小功率鎖定。分頻器IC 2二進制或十進制計數器分頻。
[0018] 注入鎖相無需壓控調諧、鑒相和環路濾波，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，適于 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。
[0019] 相加耦合器T4電感L1(l將兩個推挽輸出功率變壓器?\、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。
[0020] 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。
[0021] 調頻信號發生器由兩個反相器I(V3、產生低頻方波信號，經反相器κν5緩沖隔離 電阻R 19、R2〇電容ci5積分成三角波調制振蕩驅動芯片RC振蕩器的頻率，低頻三角波信號圍 繞基準晶振注鎖中心頻率周期變化，消除燈管電弧駐波聲共振點，抑制閃爍穩定燈光。
[0022] 燈管觸發電路由高頻電壓對電容C12充電，當電壓充至雙向觸發二極管VDi導通， 電流經電感L 12、脈沖點火變壓器T5電感L13，由電感L14感生高壓脈沖，觸發金鹵燈管G氣體 導通啟輝。燈管啟輝后，VDi不再產生觸發脈沖。
[0023] 燈異常電流磁環電感L16電壓二極管VD4檢波，電阻R 15、電容C13濾波經電阻R12，電 容C1(l使Q 5導通，推挽振蕩器功率管Q3、Q4截止；振蕩驅動芯片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使芯片IC 3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。
[0024] 太陽能電源欠壓控制，蓄電池電壓低于時基芯片IC4555低電平觸發端TL取樣 1/3^。時，時基芯片置位，繼電器J吸合，觸點J-1接通蓄電池充電，當蓄電池電壓充足，過 壓控制電壓高于高電平觸發端HL取樣2/3V。。，時基芯片復位，繼電器釋放觸點J-1，切斷太 陽能電池對蓄電池過壓充電。隨著燈具DW照明消耗電能蓄電池電壓降低到置位電壓，太陽 能電池恢復充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開關S控制燈具照明。
[0025] 阻塞二極管VD5單向導電防止蓄電池對太陽能電池反充電，二極管VD6當蓄電池反 接導通短路，快速燒斷熔絲F保護蓄電池。電容C 17、C18去耦，電阻R25、電容C19、穩壓二極管 VD7供時基芯片電源。二極管VD8抑制繼電器J吸合、釋放產生的反向電壓，防護IC4受損。
[0026] 實施例太陽能電源電壓30V，燈電流2. 8A，匹配70W金鹵燈管G，逆變效率83 %，長 期晝夜開燈照明，功率管溫升在允許值范圍內，燈光穩定。
【權利要求】
1. 一種太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈，包括太陽能電源、金鹵燈管，其特征在于：還 包括基準晶振、分頻器、振蕩驅動芯片、推挽放大器、推挽振蕩器、相加耦合器、燈管觸發電 路、調頻信號發生器，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，并分別并接接地電容，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，振蕩驅動芯片內含 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MOS場效應管Qi、Q2柵極，Qp Q2漏極并接變壓器?\電感U兩端，振蕩驅動芯片電源端經電阻R 7降壓電容C8旁路和電感 U中點經電感L3、電容C7旁路接太陽能電源，Q2源極串聯電阻R 6接地，經電阻R4、電容C6接 振蕩驅動芯片CS，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T2電感L8兩端，電感L8中點并聯源極接地場效應管Q 5漏極及電阻 R8、R14，電感L7、電阻R1(l與變壓器T 3電感L5閉合，電感L4中點經電感L9和旁路電容C 9接太 陽能電源，調頻信號發生器輸出三角波信號接振蕩驅動芯片RT端調頻抑制燈光閃爍，Q 3、Q4 源極經接地電阻R9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經電阻 R12接場效應管Q5柵極，燈管異常電流檢測器信號接振蕩驅動芯片燈故障控制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、升壓經燈管 觸發電路金鹵燈啟輝，基準晶振信號經分頻器注入振蕩驅動芯片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，太陽能電源接基準晶振、分頻器、調頻信號發生器電源端。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈，其特征在于：調頻信號發 生器由兩個反相器ICn ICh與電阻R17、R18、電容C14組成低頻方波振蕩器，經反相器KV 5 隔離由電阻R19、R2(l、ci5積分成三角波，接入振蕩驅動芯片R T端調頻抑制燈光閃爍。
3. 根據權利要求1所述的太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈，其特征在于：燈管觸發電 路由燈管一端經電容Cn接入相加耦合器T 4電感Ln，同時并接串聯雙向觸發二極管VDp電 感L12的電容C 12，電感L12并接脈沖點火變壓器T5電感L13與穩壓二極管VD 2、VD3，脈沖點火 變壓器T5電感L13、L 14、穩壓二極管VD2、VD3穿過燈異常檢測磁環電感L16接地，燈管另一端 接脈沖點火變壓器τ 5電感l14。
4. 根據權利要求1所述的太陽能電源注鎖功率合成金鹵燈，其特征在于：太陽能電源 由光伏電池板Ei輸出串聯阻塞二極管VD5、繼電器觸點J-1連接蓄電池 E2和接有開關S的 金鹵燈DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻R21、RPp R22接入時基芯片IC4高電平觸發端TH，欠 壓控制取樣電阻R23、RP 2、R24接入低電平觸發端TL，時基芯片IC4輸出接繼電器，蓄電池串入 快速熔絲F，并接防反接二極管VD 6。
【文檔編號】H05B41/285GK104105302SQ201310160061
【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, 張根清 申請人:張根清