CN103347353A - 直流低压电源注锁功率合成双卤素灯 - Google Patents

直流低压电源注锁功率合成双卤素灯 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电光源照明技术领域，具体是一种直流低压电源注锁功率合成双卤素灯。包括两支卤素灯管、直流低压电源、基准晶振、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、相加耦合器，振荡驱动芯片输出接推挽放大器，经变压器T1与推挽振荡器变压器T3由相加耦合器功率合成，匹配两支卤素灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器锁定相位，推挽放大器变压器T1与推挽振荡器变压器T3功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位获取大功率照射，避免器件温升过高振荡频率变化功率失衡灯光下降。本发明适用于直流低电压、大电流供电的卤素灯商业装饰照射场合。

Description

直流低压电源注锁功率合成双卤素灯
技术领域
本发明涉及电光源照明技术领域，具体是一种直流低压电源注锁功率合成双卤素灯。
背景技术
现有技术电子镇流器通常用LC或RC振荡器作为卤素灯光源，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，尤其直流电源供电的卤素灯工作在低电压、大电流，虽然这种电子镇流器，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，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。叠加逆变功率拖动大功率灯，解决器件功率容量的限制。但是，功率合成振荡电压相位要求一致，克服非线性互调功率不均衡。
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压电源注锁功率合成双卤素灯。
本发明技术解决方案为：包括直流低压电源、两支卤素灯管、基准晶振、分频器、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、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，振荡驱动芯片内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、灯故障控制SD，RC振荡器外接电阻R2、电容C4产生振荡，输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率MOS场效应管Q1、Q2栅极，Q1、Q2漏极并接变压器T1电感L1两端，振荡驱动芯片电源端经电阻R7降压电容C8旁路和电感L1中心点经电感L3、电容C7旁路接直流低压电源，Q2源极串联电阻R6接地，经电阻R4、电容C6接振荡驱动芯片CS，推挽振荡器由两个大功率MOS场效应管Q3、Q4漏极接变压器T3电感L4两端，Q3、Q4栅极接变压器T2电感L8两端，电感L8中点并联源极接地场效应管Q5漏极及电阻R8、R14，电感L7、电阻R10与变压器T3电感L5闭合，电感L4中心点经电感L9和旁路电容C9接直流低压电源，Q3、Q4源极经接地电阻R9压降取样电流连接电阻R11，电阻R11和灯管异常电流检测器信号经接场效应管Q5栅极，灯管异常电流检测器信号接入振荡驱动芯片灯故障控制SD，推挽放大器输出功率变压器T1与推挽振荡器变压器T3由相加耦合器功率合成匹配两支卤素灯点燃，基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器CT端锁定相位，由推挽放大器变压器T1与推挽振荡器变压器T3在相加耦合器功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，直流低压电源接基准晶振、分频器电源端；
其中，灯管异常电流检测器由灯异常电流互感磁环穿入拾取灯管电流，电感L12感生电压二极管VD1检波，电阻R15、电容C11滤波经电阻R13接入振荡驱动芯片灯故障控制SD，经电阻R12接入场效应管Q5栅极。
本发明产生积极效果：解决直流低电压、大电流供电自激和它激双推逆变振荡高稳频相位同步功率合成，达到单个自激或它激推挽逆变器难以得到的大功率卤素灯照明，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直流低压电源注锁功率合成双卤素灯电路
具体实施方式
参照图1、2、3，本发明具体实施方式和实施例：包括直流低压电源1、两支卤素灯管8，基准晶振2、分频器3、振荡驱动芯片4、推挽放大器5、推挽振荡器6、相加耦合器7，灯管异常电流检测器9，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，振荡驱动芯片4，即IC4IR2156内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD，RC振荡器外接电阻R2、电容C4产生振荡，输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器5两个大功率MOS场效应管Q1、Q2栅极，Q1、Q2漏极并接变压器T1电感L1两端，振荡驱动芯片4电源端VCC经电阻R7降压电容C8旁路和电感L1中心点经电感L3、电容C7旁路接直流低压电源+V，Q2源极串联电阻R6接地，经电阻R4、电容C6接振荡驱动芯片4的CS，推挽振荡器6由两个大功率MOS场效应管Q3、Q4漏极接变压器T3电感L4两端，Q3、Q4栅极接变压器T2电感L8两端，电感L8中点并联源极接地场效应管Q5漏极及偏置电阻R8、R14，电感L7、电阻R10与变压器T3电感L5闭合，电感L4中心点经电感L9和旁路电容C9接直流低压电源+V，Q3、Q4源极经接地电阻R9压降取样电流连接电阻R11，电阻R11和灯管异常电流检测器9信号接入场效应管Q5栅极，推挽放大器5输出功率变压器T1与推挽振荡器6输出功率变压器T3由相加耦合器7功率合成匹配两支卤素灯管8点燃，基准晶振2接分频器3分频÷N基准信号f0经电容C3、C4分压注入RC振荡器CT端锁定相位，由推挽放大器5输出功率变压器T1与推挽振荡器6输出功率变压器T3在相加耦合器7功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，灯管异常电流检测器9信号接入振荡驱动芯片4灯故障控制SD，直流低压电源1接基准晶振2、分频器3电源端。
IC4引脚符号功能：VCC电源端，CT接振荡定时电容C4，RT接振荡定时电阻R2，HO驱动Q1，LO驱动Q2，CS电流检测，SD灯故障保护控制，COM接地。
振荡驱动芯片IC4电源端VCC由电阻R7降压，电容C8滤波供给产生振荡，它激振荡驱动推挽放大器Q1、Q2，轮流导通、截止半周；推挽振荡器自激振荡Q3、Q4轮流导通、截止半周，双推输出功率经相加耦合器叠加合成拖动大功率灯具，扩容可靠，但要求两个振荡电压相位一致，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。
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振荡驱动芯片锁定相位。未注入基准信号振荡驱动芯片IC4的RC振荡器自由频率，注入基准信号RC振荡电压与其矢量合成，通过RC振荡器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，由于基准信号注入在输入端，增益高，小功率锁定。分频器IC3二进制或十进制计数器分频。
注入锁相无需压控调谐、鉴相和环路滤波，因此电路结构简单，附加成本低。注入锁相本质上与环路锁相没差别，性能优越，相加耦合器叠加推挽放大器和推挽振荡器输出功率合成，“紧密捆绑”互耦注锁效应推挽放大器牵引推挽振荡器频率相干同步锁定相位，适于功率合成灯具稳定振荡频率相位同步，避免器件温升过高功率失衡，稳定灯光延长使用寿命。
相加耦合器T4电感L10将两个推挽输出功率变压器T1、T3电感L2、L6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R16无功率损耗。
推挽振荡器T2、T3双变压器振荡，输出变压器T3不饱和，功效高。谐振频率调L4，振荡反馈调电阻R10或电感L5，调整频率和反馈互不牵连。
灯异常电流磁环电感L12电压二极管VD1检波，电阻R15、电容C11滤波经电阻R12，电容C10使Q5导通，推挽振荡器功率管Q3、Q4截止；振荡驱动芯片IC4灯故障控制器SD控制停振，保护推挽放大器Q1、Q2。同时，灯异常电流电阻R6压降经电阻R4、电容C6使芯片IC4电流检测CS开启保护Q1、Q2；灯异常电流电阻R9压降经电阻R11、C10进而使Q5导通，双重保护Q3、Q4。
实施例直流低压电源电压30V，灯电流2.8A，引燃两支35W卤素灯管G1、G2，效率83％，长时间开灯，功率管温升在允许值内，使用寿命长。

Claims (2)

1.一种直流低压电源注锁功率合成双卤素灯，包括直流低压电源、两支卤素灯管，其特征在于：还包括基准晶振、分频器、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、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，振荡驱动芯片内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD，RC振荡器外接电阻R2、电容C4产生振荡，输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率MOS场效应管Q1、Q2栅极，Q1、Q2漏极并接变压器T1电感L1两端，振荡驱动芯片电源端经电阻R7降压电容C8旁路和电感L1中心点经电感L3、电容C7旁路接直流低压电源，Q2源极串联电阻R6接地，经电阻R4、电容C6接振荡驱动芯片CS，推挽振荡器由两个大功率MOS场效应管Q3、Q4漏极接变压器T3电感L4两端，Q3、Q4栅极接变压器T2电感L8两端，电感L8中点并联源极接地场效应管Q5漏极及电阻R8、R14，电感L7、电阻R10与变压器T3电感L5闭合，电感L4中心点经电感L9和旁路电容C9接直流低压电源，Q3、Q4源极经接地电阻R9压降取样电流连接电阻R11，电阻R11和灯管异常电流检测器信号经接场效应管Q5栅极，灯管异常电流检测器信号接入振荡驱动芯片灯故障控制SD，推挽放大器输出功率变压器T1与推挽振荡器变压器T3由相加耦合器功率合成，匹配两支卤素灯管点燃，基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器CT端锁定相位，由推挽放大器变压器T1与推挽振荡器变压器T3在相加耦合器功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，直流低压电源接基准晶振、分频器电源端。
2.根据权利要求1所述的直流低压电源注锁功率合成双卤素灯，其特征在于：灯管异常电流检测器由灯异常电流互感磁环穿入拾取灯管电流，电感L12感生电压二极管VD1检波，电阻R15、电容C11滤波经电阻R13接入振荡驱动芯片灯故障控制SD，经电阻R12接入场效应管Q5栅极。
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