CN201976333U

CN201976333U - 太阳能电源全桥振荡无极灯

Info

Publication number: CN201976333U
Application number: CN2011201013994U
Authority: CN
Inventors: 阮树成; 阮雪芬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-03
Filing date: 2011-04-03
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-04-03

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源全桥振荡无极灯。包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、电压配接器、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与无极灯管，还包括逆变器由基准振荡器、缓冲放大器、全桥振荡器、可调脉冲发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，全桥振荡，脉冲大范围调光，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、船只无交流电或供电不便的场合较大功率无极灯照明。

Description

太阳能电源全桥振荡无极灯

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种太阳能电源全桥振荡无极灯。

背景技术

在汽车、火车和船只没交流电源或野外露营休闲供电不便的场合，采用太阳能电源的无极灯可产生较强的光照亮度，高频能量耦合线圈激发管壁等离子体通过荧光粉光电转换产生光射，光电转换效率较高，光线柔和宜人，使用寿命长。然而，无极灯是一种气体放电产生光亮，引燃后稳定工作电压为90V-140V，灯管电流至少在数百毫安。要求振荡输出功率足够大，电源电压较低时电流就必须增大。而且，大电流振荡三极管功耗温升引起管子电压、电流变化，同时大电流温升也使线圈磁性导磁率下降电感量减小，严重的发生磁饱和电感变得很小，进而影响灯管电压和电流改变，灯管发光亮度不稳定。甚至烧坏器件。此外，增设调光功能可适合不同照明需要，在不需要强光照明时，降低光射强度以节约耗电量，减小光污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供太阳能低压电源供电，拖动大功率灯负载的一种太阳能电源全桥振荡无极灯。

本实用新型技术解决方案为：包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、电压配接器、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与无极灯管，逆变器由全桥振荡器、可调脉冲发生器和灯管电路、过载检测保护电路组成，全桥振荡器由铁氧体磁性变压器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电源正极互补串馈供电，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均并联快恢二极管，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全桥振荡器，两个PNP大功率振荡管基极并接过载检测信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管基极并接调光信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，可调脉冲发生器输出信号接入全桥振荡器接口管调光，全桥振荡器输出功率由铁氧体磁性变压器次级电感升压接入灯管电路，其灯管电路输入并接吸收尖峰脉冲串联的电阻、电容，然后接串联谐振电路电感、电容，再连接两个耦合线圈，其两个耦合线圈磁环套在闭合的无极灯管上，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，检测电压接入全桥振荡器接口管控制振荡管，可调脉冲发生器电源端接太阳能电源；

而可调脉冲发生器由时基集成电路、电位器与电阻、充电电容及二极管组成，电位器一端串联二极管，另一端接时基集成电路的第二和第六脚，并在时基集成电路第七脚并接串联的二极管与电阻，在第七脚经另一个电阻接入电源，电位器中点滑动端接充电电容，滑动电位器构成连续可调的脉冲发生器，经三极管功率放大输出接入全桥振荡器接口管控制调光；

过压检测控制器由运算放大器A1同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，运算放大器A1输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。

本实用新型产生有益的积极效果是：太阳能低压电源供电全桥振荡器，获取大功率灯负载高光效，脉冲大范围调光，振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，显著降低功耗，输出功率是推挽振荡的二倍。阻容交叉耦合全桥振荡功率合成不仅高效，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全桥振荡器电路

图3灯管电路和过载检测保护电路

图4可调脉冲发生器电路

图5太阳能电源过压和欠压检测控制器电路

具体实施方法

参照图1、2、3及5，本实用新型具体实施方法和实施例：包括由太阳能电池阵列1a、过压检测控制器1b、欠压检测控制器1c、电压配接器1d、蓄电池E1组成太阳能电源1和逆变器与无极灯管G，逆变器由全桥振荡器5、可调脉冲发生器4和灯管电路3、过载检测保护电路2组成，全桥振荡器5由铁氧体磁性变压器T1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Q3、Q4集电极和两个NPN大功率振荡管Q5、Q6集电极，两个PNP大功率振荡管Q3、Q4发射极接太阳能电源1正极互补串馈供电，两个NPN大功率振荡管Q5、Q6发射极接地，四个大功率振荡管Q3、Q4和Q5、Q6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R5、R6和R11、R12静态偏置和电容C1、C2和C3、C4正反馈构成全桥振荡器，两个PNP大功率振荡管Q3、Q4基极并接过载检测信号接口管Q1、Q2集电极，Q1、Q2基极与集电极接电压负反馈偏置电阻R3、R4，发射极太阳能电源1正极，两个NPN大功率振荡管Q5、Q6基极并接调光信号接口管Q7、Q8集电极，Q7、Q8基极与集电极接电压负反馈偏置电阻R7、R8，发射极接地，可调脉冲发生器4输出信号经电容C6接入全桥振荡器5接口管Q7、Q8与振荡管Q5、Q6调光，全桥振荡器5输出功率由铁氧体磁性变压器T1次级电感L2升压接入灯管电路3，其灯管电路3输入并接吸收尖峰脉冲串联的电阻R11、电容C8，然后接串联谐振电路电感L4、电容C7，再连接两个耦合线圈L5、L6，其两个耦合线圈磁环套在闭合的无极灯管G上，过载检测保护电路2由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD5峰值检波，其电压经电容C9滤波接口管Q1、Q2控制振荡管Q3、Q4，可调脉冲发生器4电源端接入太阳能电源1。

全桥振荡器是由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，大功率振荡管Q3、Q4和Q5、Q6导通角为90度交替工作，输出电流为半余弦波脉冲，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，输出为纯正弦波，不仅高效，互补串馈供电，电源电压高，电流小，显著降低功耗，输出功率是推挽振荡器的二倍。

图4，调光脉冲发生器电位器RP1两端分别串联二极管VD6和VD7，并在VD7一端还串联一个电阻R13，然后并接在时基集成电路IC1的第七脚，电位器RP1中点滑动端接充电电容C10，由此构成时基集成电路IC1占空比大范围连续可调的脉冲发生器，经三极管Q9功率放大输出接入全桥振荡器5的接口管Q7、Q8。低电平时Q7、Q8截止，振荡管Q5、Q6和Q3、Q4导通振荡，灯点亮，高电平时Q7、Q8导通，振荡管Q3、Q4和Q5、Q6截止，灯熄灭，点亮时间由脉冲宽度决定。控制脉冲占空比即控制全桥振荡输出平均功率，实现调光。

由于电位器RP1阻值远大于电阻R12、R13充电时VD6导通，放电时VD7导通，占空比可调范围极大。电容C11、C12对地旁路。电阻R14、R16限流，R15为三极管Q9负载电阻。

图5，过压检测控制器1b当蓄电池E1电压高于稳压二极管VD8基准电压时，A1输出为低电平，三极管Q10驱动继电器J1释放J1-1常闭触点切断充电回路，保护蓄电池E1过压充电，蓄电池E1电压随着照明耗电下降低于VD8基准电压时，A1反相输入电位低于同相基准电压，输出为高电平，继电器J1吸合J1-1常闭触点接通充电回路。欠压检测控制器1c当蓄电池E1电压低于稳压二极管VD11基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q11驱动继电器J2释放J2-1常开触点切断放电回路，保护蓄电池E1欠压放电，蓄电池E1随着充电电压上升高于VD11基准电压时，A2同相输入电位高于反相基准电压，输出为高电平，继电器J2吸合J2-1常开触点接通放电回路。电阻R17、R18、R19和R22、R23、R24与电位器RP2、RP3分压分别接入运算放大器同相和反相输入端。调整运算放大器电压负反馈电阻R20、R25和电位器RP2、RP3达到切换门限值。电阻R21、R26起限流作用。

图中，二极管VD13防反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列1a晚间或下雨天不发电时或出现短路时蓄电池E1向太阳能电池阵列1a放电。二极管VD10防蓄电池反接，当蓄电池E1极性接反时导通，产生大电流将熔丝F1快速熔断，起到防护作用。二极管VD9、VD12吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q10、Q11。电压配接器1d内置电源退耦滤波器连接全桥振荡器5、可调脉冲发生器4电源端。

本实施例太阳能电源电压60V，全桥振荡器频率167KHZ，调光脉冲最小占空比输出平均功率匹配65W无极灯管，调光脉冲最大占空比平均功率9W，调光明显改变照明光强，降低光强起到节约耗电作用。

Claims

1.一种太阳能电源全桥振荡无极灯，包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、电压配接器、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与无极灯管，其特征在于：逆变器由全桥振荡器、可调脉冲发生器和灯管电路、过载检测保护电路组成，全桥振荡器由铁氧体磁性变压器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太阳能电源正极互补串馈供电，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全桥振荡器，两个PNP大功率振荡管基极并接过载检测信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管基极并接调光信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，可调脉冲发生器输出信号接入全桥振荡器接口管控制振荡管调光，全桥振荡器输出功率由铁氧体磁性变压器次级电感升压接入灯管电路，其灯管电路输入并接吸收尖峰脉冲串联的电阻、电容，然后接串联谐振电路电感、电容，再连接两个耦合线圈，其两个耦合线圈磁环套在闭合的无极灯管上，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峰值检波，检测电压接入全桥振荡器接口管控制振荡管，可调脉冲发生器电源端接入太阳能电源。

2.根据权利要求1所述的太阳能电源全桥振荡无极灯，其特征在于：可调脉冲发生器由时基集成电路、电位器与电阻、充电电容及二极管组成，电位器一端串联二极管，另一端接时基集成电路的第二和第六脚，并在时基集成电路第七脚并接串联的二极管与电阻，在第七脚经另一个电阻接入电源，电位器中点滑动端接充电电容，滑动电位器构成连续可调的脉冲发生器，经三极管功率放大输出信号接入双桥振荡器的接口管控制调光。

3.根据权利要求1所述的太阳能电源全桥振荡无极灯，其特征在于：过压检测控制器由运算放大器A1同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，运算放大器A1输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。