CN201957320U

CN201957320U - 直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯

Info

Publication number: CN201957320U
Application number: CN2011201102818U
Authority: CN
Inventors: 阮树成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-03
Filing date: 2011-04-03
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-04-03

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，是一种直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯。由调频信号发生器、八个桥式振荡器，七个相加耦合器、灯管电路、过载检测保护电路及直流低压电源组成，八桥振荡功率合成调频抑制“声共振”灯光闪烁，输出功率接入灯管电路产生高光效。本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、火车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率高压钠灯照明。

Description

直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯。

背景技术

汽车、船只直流低电压电源供电的高压钠灯HID，光电转换效率高，可产生强光照明，适于车船内外照明，如汽车前灯照明。高压钠灯是一种高强度气体放电发光，工作电压在数百伏，点火启动电压通常在3KV以上才能引燃。直流低电压电源供电高压钠灯电子核心是一个DC-AC逆变器。灯负载功率在25W左右时，采用大功率三极管或MOS场效应管推挽振荡方式工作，获取较好的效果。但是，高压钠灯功率都较大，驱动电流相应要大，这时逆变器功率器件功耗急剧增大，由于车船内部空间所限散热器体积不能做大发热升温很高会烧坏元器件，不能正常工作。此外，高压钠灯高频电源供电极易产生“声共振”，灯管内压力波脉冲从管壁反射与高频电流谐波相位相同时形成驻波，导致放电电弧不稳定灯光闪烁，对人眼产生晕眩。

发明内容

本实用新型的目的是提供直流低压电源供电，拖动大功率灯负载的一种直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯。

本实用新型技术解决方案为：由八个桥式振荡器、七个相加耦合器、调频信号发生器、灯管电路、过载检测保护电路及直流低压电源组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个桥式振荡器分为桥式振荡器6a、桥式振荡器6b、桥式振荡器6c、桥式振荡器6d、桥式振荡器6e、桥式振荡器6f和桥式振荡器6g、桥式振荡器6h，分别由八个铁氧体磁性变压器T1、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接直流低压电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快恢二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，调频信号发生器输出信号经耦合电容、电阻接入八个桥式振荡器接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器6a和桥式振荡器6b输出功率由铁氧体磁性变压器T1、T2次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6c和桥式振荡器6d输出功率由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6e和桥式振荡器6f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6g和桥式振荡器6h输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管，调频信号发生器电源端接入直流低压电源；

其中，调频信号发生器由运算放大器A1、A2与电阻、电容构成自激多谐振荡器和有源带通滤波器，A1偏置电阻和反馈电阻取值相同，电容充放电时间相同，构成对称翻转的自激多谐振荡器，A2由电阻、电容RC单T选频网络构成负反馈式有源带通滤波器，A1输出信号经A2有源带通滤波接入八个桥式振荡器接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁；

灯管电路由电容串接灯管接入第七相加耦合器次级电感，并经限流电阻接双向可控硅阳极，另由电阻对电容充电连接双向触发二极管触发双向可控硅门极，双向可控硅阳极和阴极并接在与放电电容串联的脉冲点火变压器初级线圈，脉冲点火次级线圈接灯管，双向可控硅阴极、充电电容和脉冲点火线圈初级、次级连接点接入第七相加耦合器次级电感接地端。

本实用新型产生积极效果：直流低压电源供电八桥振荡功率合成调频抑制灯光闪烁，阻容交叉耦合八桥振荡功率合成振荡十分强烈，获取大功率灯负载高光效，振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗增大输出功率。不仅高效，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，输出为纯正弦波，广泛用于没交流电源或供电不便的场合照明。

附图说明

图1本实用新型技术方案原理方框图

图2桥式振荡器电路

图3八桥振荡功率合成及过载检测保护电路

图4调频信号发生器

图5灯管电路

具体实施方法

参照图1、2、3(图2以桥式振荡器6a电路为例，其余桥式振荡器电路相同)，本实用新型具体实施方法和实施例：由调频信号发生器3、八个桥式振荡器6、七个相加耦合器4、灯管电路2、过载检测保护电路5及直流低压电源1组成，七个相加耦合器4分为第一相加耦合器4a、第二相加耦合器4b、第三相加耦合器4c、第四相加耦合器4d、第五相加耦合器4e、第六相加耦合器4f、第七相加耦合器4g，八个桥式振荡器6分为桥式振荡器6a、桥式振荡器6b、桥式振荡器6c、桥式振荡器6d、桥式振荡器6e、桥式振荡器6f和桥式振荡器6g、桥式振荡器6h，分别由八个铁氧体磁性变压器T1、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初级电感L1并联电容C5为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管Q1、Q2集电极和两个NPN大功率振荡管Q3、Q4集电极，两个PNP大功率振荡管Q1、Q2发射极接直流低压电源1正极，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4发射极接地，四个大功率振荡管Q1、Q2和Q3、Q4集电极与发射极之间并联快恢二极管VD1、VD2和VD3、VD4，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻R1、R2和R3、R4静态偏置和电容C1、C2和C3、C4正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4基极并接控制信号接口管Q5、Q6集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R5、R6，发射极接地，调频信号发生器3输出信号经耦合电容C6、电阻R7、R8接入八个桥式振荡器6接口管，由振荡管Q3、Q4极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器6a和桥式振荡器6b输出功率由铁氧体磁性变压器T1、T2次级电感反相接入第一相加耦合器4a初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6c和桥式振荡器6d输出功率由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器4b初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6e和桥式振荡器6f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器4c初级电感一阶功率合成，桥式振荡器6g和桥式振荡器6h输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器4d初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器4a和第二相加耦合器4b次级电感反相接入第五相加耦合器4e初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器4c和第四相加耦合器4d次级电感反相接入第六相加耦合器4f初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器4e和第六相加耦合器4f次级电感反相接入第七相加耦合器4g初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路2。

过载检测保护电路5由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管检波VD5，检测电压经电容C7、电阻R18滤波，电阻R9、R10限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4和Q1、Q2。当灯管接触不良或灯负载短路产生大电流，过载检测电压使Q5、Q6饱和导通，振荡管Q3、Q4及Q1、Q2截止停振，即时起到保护作用。调频信号发生器3电源端接入直流低压电源1。二极管VD1、VD2和VD3、VD4吸收振荡管高反压，避免击穿。

桥式振荡器由PNP、NPN三极管两个互补对称阻容交叉耦合推挽振荡相互耦合而成，阻容交叉耦合推挽振荡实际是输出输入直接相连的两级LC选频放大器，大功率振荡管Q3、Q4和Q1、Q2导通角为90度交替工作，输出电流为半余弦波脉冲，振荡十分强烈，经谐振回路衰减谐波，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，使灯负载输出为纯正弦波，不仅高效，振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗增大输出功率。

通用大功率三极管构成的桥式振荡输出功率只能50W左右，在要求更大输出功率时，如匹配450W灯负载，仅几只器件直接并联运用不能令人满意，采用八桥振荡功率合成效果明显，其输出功率叠加能满足技术要求，通过七个相加耦合器分别将八桥振荡输出功率相互反相激励功率合成，升压引燃大功率或多支中小功率灯管发光。平衡电阻R11、R12、R13、R14、R15和R14、R17在功率合成的两个电流相等时无功率损耗。

图4，调频信号发生器由运算放大器A1为多谐振荡器，偏置电阻R19、R20和负反馈R21、R22取值相同，电容C8充、放电时间相同，输出对称方波，经运算放大器A2与电阻R23、R24、R25和电容C9、C10组成负反馈式RC单T选频网络有源带通滤波器滤除高次谐波，输出低频正弦波接入八个桥式振荡器接口管Q5、Q6，由振荡管Q3、Q4极间电容调制振荡频率，低频正弦波围绕注入锁定中心频率不断变化，灯电弧无法形成驻波共振点，避免“声共振”灯光闪烁。

图5，灯管电路在启动开灯的瞬间第七相加耦合器4g功率合成输出高压由电容C11、电阻R26对电容C12充电使双向触发二极管VD6导通，进而触发双向可控硅VS1门极使其导通，电流经限流电阻R27、放电电容C13和脉冲点火初级线圈L4，感应到次级线圈L5升压成高压脉冲，点火触发高压钠灯G气体击穿导通，使高压钠灯启动引燃发光。

实施例直流电压为50V，八桥振荡频率47KHZ，低频信号250HZ调频偏移范围2.6KHZ抑制灯光闪烁，输出功率匹配450W高压钠灯管，逆变效率83％，振荡管散热器温升低于40℃。

Claims

1.一种直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯，其特征在于：还包括逆变器由八个桥式振荡器、七个相加耦合器、调频信号发生器、灯管电路、过载检测保护电路及直流低压电源组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个桥式振荡器分为桥式振荡器(6a)、桥式振荡器(6b)、桥式振荡器(6c)、桥式振荡器(6d)、桥式振荡器(6e)、桥式振荡器(6f)和桥式振荡器(6g)、桥式振荡器(6h)，分别由八个铁氧体磁性变压器(T1)、(T2)、(T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接直流低压电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快恢二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，调频信号发生器输出信号接入八个桥式振荡器接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁，桥式振荡器(6a)和桥式振荡器(6b)输出功率由铁氧体磁性变压器(T1)、(T2)次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器(6c)和桥式振荡器(6d)输出功率由铁氧体磁性变压器(T3)、(T4)次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器(6e)和桥式振荡器(6f)输出功率由铁氧体磁性变压器(T5)、(T6)次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，桥式振荡器(6g)和桥式振荡器(6h)输出功率由铁氧体磁性变压器(T7)、(T8)次级电感反相接入第四相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管，调频信号发生器电源端接入直流低压电源。

2.根据权利要求1所述的直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯，其特征在于：调频信号发生器由运算放大器A1、A2与电阻、电容构成自激多谐振荡器和有源带通滤波器，A1偏置电阻和反馈电阻取值相同，电容充放电时间相同，构成对称翻转的自激多谐振荡器，A2由电阻、电容RC单T选频网络构成负反馈式有源带通滤波器，A1输出信号经A2有源带通滤波接入八个桥式振荡器接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率抑制灯光闪烁。

3.根据权利要求1所述的直流低压电源八桥振荡功率合成高压钠灯，其特征在于：灯管电路由电容串接灯管接入第七相加耦合器次级电感，并经限流电阻接双向可控硅阳极，另由电阻对电容充电连接双向触发二极管触发双向可控硅门极，双向可控硅阳极和阴极并接在与放电电容串联的脉冲点火变压器初级线圈，脉冲点火次级线圈接灯管，双向可控硅阴极、充电电容和脉冲点火线圈初级、次级连接点接入第七相加耦合器次级电感接地端。