CN201995192U

CN201995192U - 太阳能电源桥式振荡金卤灯

Info

Publication number: CN201995192U
Application number: CN2011201104175U
Authority: CN
Inventors: 阮树成; 梅玉刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-03
Filing date: 2011-04-03
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-04-03

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源桥式振荡金卤灯。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、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由桥式振荡器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器经调频抑制“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要求较大功率的金卤灯照明。

Description

太阳能电源桥式振荡金卤灯

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桥式振荡金卤灯。

背景技术

汽车、火车、船只太阳能直流低电压电源供电的金卤灯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。金卤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。太阳能直流低电压电源供电金卤灯电子核心是一个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，金卤灯功率都较大，驱动电流相应要求较大，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，金卤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抖动，对人眼产生晕眩。

发明内容

本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率灯负载的一种太阳能电源桥式振荡金卤灯。

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、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，还包括逆变器由桥式振荡器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式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，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，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，两个PNP大功率振荡管基极并接调频信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接电源正极，调频信号发生器输出经电容和电阻接入接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率，桥式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，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，检测电压接入接口管控制振荡管。

而调频信号发生器由集成电路与电阻、电容构成低频振荡器，输出信号经达林顿三极管射极跟随接入桥式振荡器调频信号接口管，调制桥式振荡频率抑制灯光闪烁；

灯管电路由铁氧体磁性变压器次级电感输出高压，经电容接入脉冲点火线圈初级和次级的连接点，并经电容接入双向触发二极管，同时还并联接地电阻，脉冲点火线圈初级与双向触发二极管相接，脉冲点火线圈次级与金卤灯管相接，金卤灯管一端接地；

过压检测控制器由运放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，运放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放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，运放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：太阳能电源供电桥式振荡器，获取大功率灯负载高光效，调频抑制“声共振”灯光闪烁。振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，明显降低功耗，振荡十分强烈输出功率是推挽振荡的二倍。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框图

图2桥式振荡器电路

图3调频信号发生器电路

图4金卤灯点火及过载检测电路

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、图2，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和逆变器与金卤灯管G，还包括逆变器由桥式振荡器3、调频信号发生器4、灯管电路5及过载检测保护电路2组成，桥式振荡器3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，两个NPN大功率振荡管Q5、Q6发射极接地，使两种极性振荡管互补串馈供电，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正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管Q5、Q6基极并接控制信号接口管Q7、Q8集电极，接口管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，两个PNP大功率振荡管Q3、Q4基极并接调频信号接口管Q1、Q2集电极，接口管Q1、Q2基极与集电极接电压负反馈偏置电阻R3、R4，发射极接太阳能电源正极，调频信号发生器4输出经电容C6和电阻R1、R2接入接口管Q1、Q2，由振荡管Q3、Q4极间电容调制振荡频率，桥式振荡器3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5，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检波，检测电压经电阻R9、R10接入接口管Q7、Q8控制振荡管Q5、Q6和Q3、Q4。

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两级LC选频放大器，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，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，两种极性振荡管互补串馈供电，电源电压高电流小，降低功耗输出功率是推挽振荡的二倍。

图3，调频信号发生器集成电路IC1采用LM567，经电阻R13对电容C8充电产生150HZ低频方波，由电阻R14、R15和电容C9积分为三角波经达林顿三极管Q9射极跟随阻抗变换，电阻R16调频信号电压接入桥式振荡器控制信号接口管Q1、Q2，由振荡管Q3、Q4极间电容频率调制，低频三角波围绕振荡中心频率不断变化，灯电弧无法形成驻波共振点，从而避免金卤灯“声共振”灯光闪烁。电容C7对地旁路。

图4，灯管电路5在启动开灯瞬间桥式振荡器输出高压经电容C11、C12、电阻R17、R18使双向触发二极管VD6导通，电流经过脉冲点火线圈初级L4，感应次级线圈L5升压产生高压脉冲，点火触发金卤灯G气体击穿导通，灯管启动引燃发光。

过载检测保护电路2，当灯管接触不良或灯负载短路产生大电流，过载检测电感L3感生电压二极管VD5检波，检测电压经电容C10滤波输出使接口管Q7、Q8饱和导通，振荡管Q5、Q6和Q3、Q4截止停振，得到即时保护。

图5，过压检测控制器1b当蓄电池E1电压高于稳压二极管VD7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VD7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VD10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VD10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R19、R20、R21和R24、R25、R26及电位器RP1、RP2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R22、R27和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R23、R28限流作用。

图中，二极管VD12防蓄电池反充电，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VD9防反接，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VD8、VD11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桥式振荡器3和调频信号发生器4电源端。

实施例太阳能电源电压60V，桥式振荡器频率185KHZ，由150HZ低频信号对桥式振荡器调频，输出匹配56W金卤灯。逆变效率82％，振荡管散热器温度限制在低于40℃。

Claims

1.一种太阳能电源桥式振荡金卤灯，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、蓄电池组成太阳能电源和逆变器与金卤灯管，其特征在于：还包括逆变器由桥式振荡器、调频信号发生器、灯管电路及过载检测保护电路组成，桥式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，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，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，两个PNP大功率振荡管基极并接调频信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接电源正极，调频信号发生器输出经电容和电阻接入接口管，由振荡管极间电容调制振荡频率，桥式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，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，检测电压接入接口管控制振荡管。

2.根据权利要求1所述的太阳能电源桥式振荡金卤灯，其特征在于：调频信号发生器由集成电路与电阻、电容构成低频振荡器，输出信号经达林顿三极管射极跟随接入桥式振荡器调频信号接口管，调制桥式振荡器频率抑制灯光闪烁。

3.根据权利要求1所述的太阳能电源桥式振荡金卤灯，其特征在于：灯管电路由铁氧体磁性变压器次级电感输出高压，经电容接入脉冲点火线圈初级和次级的连接点，并经电容接入双向触发二极管，同时还并联接地电阻，脉冲点火线圈初级与双向触发二极管相接，脉冲点火线圈次级与金卤灯管相接，金卤灯管一端接地。

4.根据权利要求1所述的太阳能电源桥式振荡金卤灯，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。