CN104105326A - 直流低电压双推注入锁相功率合成荧光灯 - Google Patents

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荧光灯。两个自振荡芯片4、6共接定时电阻R₂、电容C₄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由相加耦合器功率合成、升压馈送灯管启辉，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。本发明适用于直流低电压、大电流供电荧光灯照明场合。

Description

直流低电压双推注入锁相功率合成荧光灯

技术领域

本发明涉及电光源照明技术领域，具体是一种直流低电压双推注入锁相功率合成荧光灯。

背景技术

现有技术通常用LC或RC振荡器作为荧光灯光源，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CN202068649U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，有待于技术改进。

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荧光灯。

本发明技术解决方案为：包括直流低压电源、荧光灯管、基准晶振、分频器、两个自振荡芯片、推挽逆变器A、推挽逆变器B、相加耦合器T₃、灯管电路，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，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，输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个大功率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由相加耦合器T₃电感L₆功率合成，电感L₇升压接灯管电路荧光灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器C_T端锁定相位，灯管电路灯异常检测信号接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，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，灯管电路由荧光灯管灯丝一端经谐振电容C₉、电感L₈接入相加耦合器T₃电感L₇，并穿过灯异常电流互感磁环接地，荧光灯管灯丝另一端并联启辉电容C₁₀，电流互感磁环电感L₉电压经二极管VD₁检波、电容C₁₁、电阻R₁₀滤波接两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD。

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荧光灯照明，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荧光灯电路

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、荧光灯管9、基准晶振2、分频器3、两个自振荡芯片4、6，推挽逆变器A5、推挽逆变器B7、相加耦合器T₃8、灯管电路10，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IC₂接入分频器3，自振荡芯片IC₄IR2157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振荡器共接电阻R₂、电容C₄同步振荡，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Q₁、Q₂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由相加耦合器T₃8电感L₆功率合成，电感L₇升压接灯管电路10荧光灯管9启辉，基准晶振2信号经分频器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C_T端锁定相位，灯管电路10灯异常检测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连接基准晶振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。

IC₄引脚符号功能：V_CC电源端，C_T接振荡器定时电容C₄，R_T接振荡器定时电阻R₂，H_O驱动Q₁，L_O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IC₄电源V_CC由电阻R₁₁降压，电容C₇滤波供给产生振荡，经H_O、L_O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IC₃二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，高度稳定可作为锁定基准参考信号。

基准信号经分频注入自振荡芯片C_T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。

灯异常电流互感磁环电感L₉感生电压二极管VD₁检波、电容C₁₁、电阻R₁₀滤波经电阻R₇、R₈接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器，关断RC振荡器，保护双推挽逆变器功率管，免受损坏。灯异常功率管大电流通过电阻R₆压降经电阻R₄、电容C₈开启芯片IC₄的CS端，控制停振保护逆变功率管。

实施例直流低压电源30V，工作电流2.6A，双推输出匹配一支65W或两支32W荧光灯管D，逆变效率82％，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荧光灯，包括直流低电源、荧光灯管，其特征在于：还包括基准晶振、分频器、两个自振荡芯片、推挽逆变器A、推挽逆变器B、相加耦合器T₃、灯管电路，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，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，输出分别经推挽逆变驱动电路连接均由两个大功率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由相加耦合器T₃电感L₆功率合成，电感L₇升压接灯管电路荧光灯管启辉，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器C_T端锁定相位，灯管电路灯异常检测信号接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，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荧光灯，其特征在于：灯管电路由荧光灯管灯丝一端经谐振电容C₉、电感L₈接入相加耦合器T₃电感L₇，并穿过灯异常电流互感磁环接地，荧光灯管灯丝另一端并联启辉电容C₁₀，电流互感磁环电感L₉电压经二极管VD₁检波、电容C₁₁、电阻R₁₀滤波接两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD。