CN103338572B - 直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯 - Google Patents
直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电光源照明技术领域,具体是一种直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯。两个自振荡芯片4、6共接定时阻容同步振荡,自振荡芯片4及推挽放大器A输出功率变压器T1与自振荡芯片6及推挽放大器B输出功率变压器T2反相馈入相加耦合器,功率合成、升压馈送灯管触发启辉,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,避免器件温升过高振荡频率变化功率失衡灯光下降,调频信号发生器输出三角波低频信号接入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器调频防灯光闪烁。本发明适用于直流低电压、大电流供电的金卤灯照明场合。
Description
技术领域
本发明涉及电光源照明技术领域,具体是一种直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯。
背景技术
现有技术电子镇流器通用LC或RC振荡器作为金卤灯光源,产生的振荡频率受温度变化稳定性差影响功率不稳定光强下降,虽然结构简便,成本低。由于电源电压低,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CN201957323U由两个振荡逆变功率叠加拖动大功率灯,解决器件功率容量限制。但是,功率合成振荡电压相位不一致,非线性互调影响功率不均衡。
发明内容
本发明的目的是提供直流低电压、大电流供电,逆变振荡高稳频相位同步的一种直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯。
本发明技术解决方案为:包括直流低压电源、金卤灯管、基准晶振、分频器、两个型号为IR2157的自振荡芯片、推挽逆变器A、推挽逆变器B、相加耦合器T3、灯管触发电路、调频信号发生器、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电阻偏置,并分别连接接地电容,同时,还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器,基准晶振信号经第二个反相器整形缓冲输出接入分频器,自振荡芯片内含RC振荡器、推挽逆变驱动电路、灯故障保护控制器SD,两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R2、电容C4同步振荡,自振荡芯片的输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个功率MOS场效应管组成的推挽逆变器A、推挽逆变器B,自振荡芯片及推挽逆变器A输出功率变压器T1电感L2与自振荡芯片及推挽逆变器B输出功率变压器T2电感L5反相馈入相加耦合器T3电感L6功率合成,电感L7升压接灯管触发电路触发金卤灯管启辉,灯管触发电路由相加耦合器T3电感L7、双向触发二极管VD1、稳压二极管VD2、VD3、脉冲点火变压器T4、电感L8、电容C10、C11、C12、灯异常检测磁环电感L11、二极管VD4、电阻R7、R8、R10、灯管G组成,灯管一端经电容C10接入相加耦合器T3电感L7的一端,且灯管一端与电容C11、双向触发二极管VD1、电感L8、脉冲点火变 压器T4电感L9依次串联,脉冲点火变压器T4电感L9与背向串联的稳压二极管VD2、VD3相并联,稳压二极管VD2的阴极连接L8;灯管另一端接脉冲点火变压器T4电感L10的一端,脉冲点火变压器T4电感L10另一端与稳压二极管VD3的阴极连接后经灯异常检测磁环电感L11接地,相加耦合器T3电感L7的另一端接地,灯异常检测磁环电感L11一端接二极管VD4阳极,灯异常检测磁环电感L11另一端接地,二极管VD4阴极经并联的电容C12、电阻R10后接地,二极管VD4阴极分别经电阻R7、R8接入两个自振荡芯片SD端,基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器CT端锁定相位,调频信号发生器输出三角波信号接入两个自振荡芯片RC振荡器RT端调频防止灯闪,直流低压电源连接基准晶振、分频器、自振荡芯片及推挽逆变器A、自振荡芯片及推挽逆变器B的电源端。
其中,调频信号发生器由反相器IC1-3、IC1-4、IC1-5和电阻R11、R12、R13、R14、电容C9、C13、C14组成,其中,反相器IC1-3输入接电阻R11一端,输出接电阻R12一端,反相器IC1-3输出与反相器IC1-4输入串联,反相器IC1-4输出接电容C13一端,反相器IC1-4输出与反相器IC1-5输入串联,反相器IC1-5输出接电阻R13一端,电阻R13与电阻R14串联,电阻R13与电阻R14中点接电容C14一端,电阻R11、R12、电容C13、C14另一端接地,电阻R14串联电容C9输出调频信号三角波接入两个自振荡芯片RT端调频振荡波形抑制灯光闪烁。
本发明产生积极效果:解决直流低电压、大电流双推挽逆变振荡高稳频相位同步功率合成,达到单个自振荡推挽逆变器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,稳定灯光,延长使用寿命。
附图说明
图1本发明技术方案原理框图
图2基准晶振电路
图3直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯电路
具体实施方式
参照图1、2、3(图3以自振荡芯片及推挽逆变器A为例,自振荡芯片及推挽逆变器B与A相同),本发明具体实施方式和实施例:包括直流低压电源1、金卤灯管11、基准晶振2、分频器3、两个型号为IR2157的自振荡芯片4、6、推挽逆变器A5、推挽逆变器B7、相加耦合器T38、灯管触发电路10、调频信号发生器9、灯管异常电流检测器12,其中,基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个反相器IC1-1、IC1-2及电阻R1、电容C0、C1、C2组成,第一个反相器IC1-1输入与输出两端跨接电阻R1偏置,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IC1-2整形缓冲输出接入分频器3,自振荡芯片IC3内含RC振荡器、推挽 逆变驱动电路、灯故障保护控制器SD,两个自振荡芯片4、6的RC振荡器共接电容C4、电阻R2同步振荡,自振荡芯片的输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个功率MOS场效应管组成的推挽逆变器A5,推挽逆变器B7,自振荡芯片4及推挽逆变器A5输出功率变压器T1电感L2与自振荡芯片6及推挽逆变器B7输出功率变压器T2电感L5反相馈入相加耦合器T3电感L6功率合成,电感L7升压接灯管触发电路10金卤灯管11启辉,灯管触发电路10由相加耦合器T38电感L7、双向触发二极管VD1、稳压二极管VD2、VD3、脉冲点火变压器T4、电感L8、电容C10、C11、C12、灯异常检测磁环电感L11、二极管VD4、电阻R7、R8、R10、灯管G组成,灯管一端经电容C10接入相加耦合器T38电感L7的一端,且灯管一端与电容C11、双向触发二极管VD1、电感L8、脉冲点火变压器T4电感L9依次串联,脉冲点火变压器T4电感L9与背向串联的稳压二极管VD2、VD3相并联,稳压二极管VD2的阴极连接L8;灯管另一端接脉冲点火变压器T4电感L10的一端,脉冲点火变压器T4电感L10另一端与稳压二极管VD3的阴极连接后经灯异常检测磁环电感L11接地,相加耦合器T38电感L7的另一端接地,灯异常检测磁环电感L11一端接二极管VD4阳极,灯异常检测磁环电感L11另一端接地,二极管VD4阴极经并联的电容C12、电阻R10后接地,二极管VD4阴极分别经电阻R7、R8接入两个自振荡芯片SD端,基准晶振2接分频器3分频÷N基准信号f0电容C3、C4分压注入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器CT端锁定相位,调频信号发生器9输出三角波信号经电容C9接入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器RT端调频防止灯光闪烁,灯管异常电流检测器12信号接入两个自振荡芯片4、6灯故障保护控制器SD,直流低压电源1接基准晶振2、分频器3、自振荡芯片4及推挽逆变器A5、自振荡芯片6及推挽逆变器B7电源端+V。
IC3引脚符号功能:VCC电源端,CT接振荡器定时电容C4,RT接振荡器定时电阻R2,Ho驱动Q1,Lo驱动Q2,CS电流检测,SD灯故障关闭振荡保护控制,COM接地。
自振荡芯片IC3电源VCC由电阻R11降压,电容C7滤波供给产生振荡,经Ho、Lo驱动推挽逆变器,大功率MOS管Q1、Q2轮流导通、截止半周,输出功率接相加耦合器与推挽逆变器B输出功率合成。
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,只是结构和工作过程不同,适于功率合成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,延长使用寿命。
基于注入基准频率是跟踪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。基准晶振石英谐振器品质因数高,频率受温度变化极小,高度稳定作为锁定基准参考信号。
基准信号经分频注入自振荡芯片CT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。两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R2、电容C4同步振荡,锁定时间快。
相加耦合器T3电感L6将双推输出功率变压器T1、T2电感L2、L5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,两个电流相等时平衡电阻R9无功率损耗。
调频信号发生器由两个反相器IC1-3、IC1-4产生低频方波信号,经反相器IC1-5缓冲隔离电阻R14、R15电容C14积分成三角波调制自振荡芯片RC振荡器振荡频率,低频三角波信号围绕基准晶振注锁中心频率周期变化,消除灯管电弧驻波声共振点,抑制闪烁稳定灯光。
灯管触发电路由高频电压通过电容C10充电,当电压充至双向触发二极管VD1导通,电流经电感L8、脉冲点火变压器T4电感L9,由电感L10感生高压脉冲,触发金卤灯管G气体导通启辉。灯管启辉后,VD1不再产生触发脉冲。稳压二极管VD2、VD3,限止点火电压。
灯异常由磁环电流互感电感L11电压二极管VD4检波、电容C12、电阻R10滤波经电阻R7、R8接入触发两个自振荡芯片的灯故障保护控制器SD,RC振荡器停振,保护逆变器功率管。灯异常功率管大电流还通过电阻R6压降经电阻R4、电容C7开启自振荡芯片CS端控制停振双重保护逆变功率管。
实施例直流低电压30V,逆变电流2.7A,双推输出功率合成匹配70W金卤灯,效率86%,光效高,灯光稳定,使用寿命长。
Claims (2)
1.一种直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯,包括直流低压电源、金卤灯管,其特征在于:还包括基准晶振、分频器、两个型号为IR2157的自振荡芯片、推挽逆变器A、推挽逆变器B、相加耦合器T3、灯管触发电路、调频信号发生器、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电阻偏置,并分别连接接地电容,同时,还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器,基准晶振信号经第二个反相器整形缓冲输出接入分频器,自振荡芯片内含RC振荡器、推挽逆变驱动电路、灯故障保护控制器SD,两个自振荡芯片RC振荡器共接电阻R2、电容C4同步振荡,自振荡芯片的输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个功率M0S场效应管组成的推挽逆变器A、推挽逆变器B,自振荡芯片及推挽逆变器A输出功率变压器T1电感L2与自振荡芯片及推挽逆变器B输出功率变压器T2电感L5反相馈入相加耦合器T3电感L6功率合成,电感L7升压接灯管触发电路触发金卤灯管启辉,灯管触发电路由相加耦合器T3、电感L7、双向触发二极管VD1、稳压二极管VD2、VD3、脉冲点火变压器T4、电感L8、电容C10、C11、C12、灯异常检测磁环电感L11、二极管VD4、电阻R7、R8、R10、灯管G组成,灯管一端经电容C10接入相加耦合器T3电感L7的一端,且灯管一端与电容C11、双向触发二极管VD1、电感L8、脉冲点火变压器T4电感L9依次串联,脉冲点火变压器T4电感L9与背向串联的稳压二极管VD2、VD3相并联,稳压二极管VD2的阴极连接L8;灯管另一端接脉冲点火变压器T4电感L10的一端,脉冲点火变压器T4电感L10另一端与稳压二极管VD3的阴极连接后经灯异常检测磁环电感L11接地,相加耦合器T3电感L7的另一端接地,灯异常检测磁环电感L11一端接二极管VD4阳极,灯异常检测磁环电感L11另一端接地,二极管VD4阴极经并联的电容C12、电阻R10后接地,二极管VD4阴极分别经电阻R7、R8接入两个自振荡芯片SD端,基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器CT端锁定相位,调频信号发生器输出三角波信号接入两个自振荡芯片RC振荡器RT端调频防止灯闪,直流低压电源连接基准晶振、分频器、自振荡芯片及推挽逆变器A、自振荡芯片及推挽逆变器B的电源端。
2.根据权利要求1所述的直流低电压双推注入锁相功率合成金卤灯,其特征在于:调频信号发生器由反相器IC1-3、IC1-4、IC1-5和电阻R11、R12、R13、R14、电容C9、C13、C14组成,其中,反相器IC1-3输入接电阻R11一端,输出接电阻R12一端,反相器IC1-3输出与反相器IC1-4输入串联,反相器IC1-4输出接电容C13一端,反相器IC1-4输出与反相器IC1-5输入串联,反相器IC1-5输出接电阻R13一端,电阻R13与电阻R14串联,电阻R13与电阻R14中点接电容C14一端,电阻R11、R12、电容C13、C14另一端接地,电阻R14串联电容C9输出调频信号三角波接入两个自振荡芯片RT端调频振荡波形抑制灯光闪烁。
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