CN203181317U - 太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯 - Google Patents

太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及电光源照明技术领域，具体是一种太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯。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及推挽逆变器A输出功率变压器T1与自振荡芯片6及推挽逆变器B输出功率变压器T2由相加耦合器功率合成，馈送灯管电路点燃卤钨灯，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。适用于太阳能电源低电压、大电流供电卤钨灯照明场合。

Description

太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯
技术领域
本实用新型涉及电光源照明技术领域，具体是一种太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯。
背景技术
现有技术常用LC或RC振荡器作为卤钨灯光源，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，尤其太阳能电源供电的卤钨灯工作在低电压、大电流，虽然直交DC-AC逆变电子变压器，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电流，而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。由两个振荡逆变功率叠加拖动大功率卤钨灯，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，以克服非线性互调有功功率不均衡。
发明内容
本实用新型的目的是提供太阳能电源低电压大电流供电，逆变振荡高稳频相位同步的一种太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯。
本实用新型技术解决方案为：包括太阳能电源、卤钨灯管、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接灯管电路卤钨灯管点燃，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器CT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，太阳能电源连接基准晶振、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，灯管电路由卤钨灯管接相加耦合器T3电感L7的一端，电感L7另一端穿过灯异常电流互感磁环接地，电感L8电压经二极管VD1检波、电容C9、电阻R10滤波接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，快速停振关断逆变功率管；
太阳能电源由光伏电池板E1输出串联阻塞二极管VD2，继电器触点连接蓄电池E2和接有照明开关的灯具，蓄电池E2过压控制取样电阻R12、RP1、R13接入时基芯片IC5高电平触发端TH，欠压控制取样电阻R14、RP2、R15接入低电平触发端TL，时基芯片IC5输出接继电器，蓄电池串入快速熔丝F，并接防反接二极管VD3。
本实用新型产生积极效果：解决太阳能电源低电压、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卤钨灯照明，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本实用新型技术方案原理框图
图2基准晶振电路
图3太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯电路
图4太阳能电源电路
具体实施方式
参照图1、2、3、4(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)，本实用新型具体实施方式和实施例：包括太阳能电源1、卤钨灯管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大功率MOS场效应管组成的推挽逆变器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T3电感L6功率合成，电感L7接灯管电路10点燃卤钨灯管9，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CT端锁定相位，灯管电路灯10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，太阳能电源1分别连接基准晶振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：VCC电源端，CT接振荡器定时电容C4，RT接振荡器定时电阻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。
IC5引脚符号功能：VCC电源端，TL低电平触发，TH高电平触发，VMR复位，Vc电压控制，DIS放电端，V0输出端，GND接地。
太阳能电源由电阻R11降压，电容C7滤波，供给自振荡芯片IC4电源VCC产生振荡，经HO、LO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。
基于注入基准频率是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，高度稳定作锁定基准信号。
基准信号经分频注入自振荡芯片CT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。
注入锁相不用压控调谐、鉴相器、环路滤波器，电路结构简单，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。相加耦合器T3电感L6将双推输出功率变压器T1电感L2和T2电感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。
灯异常时电流互感磁环电感L8电压二极管VD1检波，电容C9、电阻R10滤波经电阻R7、R8接入两个自振荡芯片及推挽逆变器的灯故障保护控制器，关断RC振荡器，保护双推挽逆变器功率管，免受损坏。电阻R6压降经电阻R4、电容C8开启自振荡芯片的CS端，进而保护双推挽逆变器功率管。
太阳能电源欠压控制，蓄电池电压低于时基芯片IC5555低电平触发端TL取样1/3VCC时，时基芯片置位，继电器J吸合，触点J-1接通蓄电池充电，当蓄电池电压充足，过压控制电压高于高电平触发端HL取样2/3VCC，时基芯片复位，继电器释放触点J-1，切断太阳能电池对蓄电池过压充电。随着灯具DW照明消耗电能蓄电池电压降低到置位电压，太阳能电池恢复充电，使蓄电池电压保持在照明所需值，开关S控制灯具照明。
阻塞二极管VD2单向导电防止蓄电池对太阳能电池反充电，二极管VD3当蓄电池反接导通短路，快速烧断熔丝F保护蓄电池。电容C10、C11去耦，电阻R16、电容C12、稳压二极管VD4供时基芯片电源，二极管VD5抑制继电器J线圈吸合、释放产生的反向电压。
实施例太阳能电源电压30V，工作电流2.5A，双推输出功率合成匹配65W卤钨灯D，逆变效率达86％，灯光稳定，使用寿命长。

Claims (3)

1.一种太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯，包括太阳能电源、卤钨灯管，其特征在于：还包括基准晶振、分频器、两个自振荡芯片、推挽放大器A、推挽放大器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、推挽放大驱动电路、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，输出分别经推挽放大驱动电路连接均由两个大功率MOS场效应管组成的推挽放大器A、推挽放大器B，自振荡芯片及推挽放大器A输出功率变压器T1电感L2与自振荡芯片及推挽放大器B输出功率变压器T2电感L5由相加耦合器T3电感L6功率成合，电感L7接灯管电路卤钨灯管点燃，基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片RC振荡器CT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，太阳能电源连接基准晶振、分频器、自振荡芯片及推挽放大器A、自振荡芯片及推挽放大器B的电源端。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯，其特征在于：灯管电路由卤钨灯管接相加耦合器T3电感L7的一端，电感L7另一端穿过灯异常电流互感磁环接地，电感L8电压经二极管VD1检波、电容C9、电阻R10滤波接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，快速停振关断逆变功率管。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源双推注锁功率合成卤钨灯，其特征在于：太阳能电源由光伏电池板E1输出串联阻塞二极管VD2，继电器触点连接蓄电池E2和接有照明开关的灯具，蓄电池E2过压控制取样电阻R12、RP1、R13接入时基芯片IC5高电平触发端TH，欠压控制取样电阻R14、RP2、R15接入低电平触发端TL，时基芯片IC5输出接继电器，蓄电池串入快速熔丝F，并接防反接二极管VD3。
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