CN203181346U

CN203181346U - 太阳能电源双推注锁功率合成金卤灯

Info

Publication number: CN203181346U
Application number: CN2013202274717U
Authority: CN
Inventors: 阮小青; 阮树成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2023-04-15

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金卤灯。两个自振荡芯片4、6共接定时阻容同步振荡，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反相馈入相加耦合器功率合成、升压馈送灯管电路触发启辉，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，调频信号发生器输出三角波低频信号接入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器调频抑制灯光闪烁。适用于太阳能电源、大电流供电的金卤灯照明场合。

Description

太阳能电源双推注锁功率合成金卤灯

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金卤灯。

背景技术

现有技术电子镇流器通用LC或RC振荡器作为金卤灯光源，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，尤其低压直流电源供电的金卤灯工作在低电压、大电流，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。授权公告号CN202068644U由两个振荡逆变功率叠加拖动大功率灯具，解决器件功率容量限制。但是，功率合成振荡电压相位应一致，克服非线性互调功率不均衡。

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金卤灯。

本实用新型技术解决方案为：包括太阳能电源、金卤灯管、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、灯管触发电路、调频信号发生器、灯管异常电流检测器，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反相馈入相加耦合器T₃电感L₆功率合成，电感L₇升压接灯管触发电路金卤灯管启辉，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，调频信号发生器输出三角波信号接入两个自振荡芯片RC振荡器R_T端防止灯闪，灯管异常电流检测器信号接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，关闭RC振荡器保护逆变器功率管，太阳能电源接基准晶振、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电源端；

其中，调频信号发生器由两个反相器IC_1-3、IC_1-4与电阻R₁₂、R₁₃、电容C₁₃组成低频方波振荡器，经反相器IC_1-5隔离由电阻R₁₄、R₁₅、C₁₄积分成三角波，接入两个自振荡芯片R_T端调频抑制灯光闪烁；

灯管触发电路由灯管一端经电容C₁₀接入相加耦合器T₃电感L₇，同时并接串联双向触发二极管VD₁、电感L₈的电容C₁₁，电感L₈并接脉冲点火变压器T₄电感L₉与稳压二极管VD₂、VD₃，脉冲点火变压器T₄电感L₉、L₁₀、稳压二极管VD₂、VD₃穿过灯异常检测磁环电感L₁₁接地，灯管另一端接脉冲点火变压器T₄电感L₉，灯异常检测磁环电感L₁₁电压经二极管VD₄检波，电容C₁₂电阻R₁₀滤波，经电阻R₈、R₉接入两个自振荡芯片SD端，关闭RC振荡器保护逆变器功率管；

太阳能电源光伏电池板E₁输出串联阻塞二极管VD₅、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R₁₆、RP₁、R₁₇接入时基芯片IC₄高电平触发端TH，欠压控制取样电阻R₁₈、RP₂、R₁₉接入低电平触发端TL，输出接继电器，蓄电池串入快速熔丝F，并接防反接二极管VD₆。

本实用新型产生积极效果：解决太阳能、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金卤灯照明，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金卤灯电路

图4太阳能电源电路

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)，本实用新型具体实施方式和实施例：包括太阳能电源1、金卤灯管11、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、灯管触发电路10、调频信号发生器9、灯管异常电流检测器12，其中，基准晶振2由石英晶体谐振器JT、两个反相器IC_1-1、IC_1-2及电阻R₁、电容C₀、C₁、C₂组成，第一个反相器IC_1-1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IC_1-2接入分频器3，自振荡芯片IC₃IR2157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振荡器共接电容C₄、电阻R₂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反相馈入相加耦合器T₃8电感L₆功率合成，电感L₇升压接灯管触发电路10金卤灯管11启辉，基准晶振2接分频器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，调频信号发生器9输出三角波信号经电容C₉接入两个自振荡芯片4、6的RC振荡器R_T端调频防止灯光闪烁，灯管异常电流检测器12信号接入两个自振荡芯片4、6灯故障保护控制器SD，关闭RC振荡器保护逆变器功率管，太阳能电源1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。

IC₃引脚符号功能：V_CC逻辑控制低压电源，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灯故障保护控制关闭振荡，COM接地。

IC₄引脚符号功能：V_CC电源端，TL低电平触发，TH高电平触发，V_MR复位，Vc电压控制，D_IS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V_CC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。

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IC₂二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。

调频信号发生器由两个反相器IC_1-3、IC_1-4产生低频方波信号，经反相器IC_1-5缓冲隔离电阻R₁₄、R₁₅电容C₁₄积分成三角波调制自振荡芯片RC振荡器振荡频率，低频三角波信号围绕基准晶振注锁中心频率周期变化，消除灯管电弧驻波声共振点，抑制闪烁稳定灯光。

灯管触发电路由高频电压通过电容C₁₀充电，当电压充至双向触发二极管VD₁导通，电流经电感L₈、脉冲点火变压器T₄电感L₉，电感L₁₀感生高压脉冲，触发金卤灯管G气体导通启辉。灯管启辉后，VD₁不再产生触发脉冲。稳压二极管VD₂、VD₃，限止点火电压。

灯异常由磁环电流互感电感L₁₁电压二极管VD₄检波、电容C₁₂、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SD，RC振荡器停振，保护双推挽逆变器功率管。灯异常功率管大电流电阻R₆压降经电阻R₄、电容C₇开启自振荡芯片CS端控制停振，双重保护逆变功率管。

图4，太阳能电源欠压控制，当蓄电池电压低于时基芯片IC₄555低电平触发端TL取样1/3V_CC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2/3V_CC，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VD₅单向导电防止蓄电池对太阳能电池反充电，二极管VD₆当蓄电池反接导通短路，快速烧断熔丝F保护蓄电池。电容C₁₅、C₁₆去耦，电阻R₂₀、电容C₁₇、稳压二极管VD₇供时基芯片电源，二极管VD₈抑制继电器线圈反向电压。

实施例太阳能电源36V，逆变电流2.4A，双推输出功率合成匹配70W金卤灯，效率81％，光效高，灯光稳定，使用寿命长。

Claims

1.一种太阳能电源双推注锁功率合成金卤灯，包括太阳能电源、金卤灯管，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、灯管触发电路、调频信号发生器、灯管异常电流检测器，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反相馈入相加耦合器T₃电感L₆功率合成，电感L₇升压接灯管触发电路金卤灯管启辉，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，调频信号发生器输出三角波信号接入两个自振荡芯片RC振荡器R_T端调频防止灯闪，灯管异常电流检测器信号接入两个自振荡芯片灯故障保护控制器SD，关闭RC振荡器保护逆变器功率管，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金卤灯，其特征在于：调频信号发生器由两个反相器IC_1-3、IC_1-4与电阻R₁₂、R₁₃、电容C₁₃组成低频方波振荡器，经反相器IC_1-5隔离由电阻R₁₄、R₁₅、C₁₄积分成三角波，接入两个自振荡芯片R_T端调频抑制灯光闪烁。

3.根据权利要求1所述的太阳能电源双推注锁功率合成金卤灯，其特征在于：灯管触发电路由灯管一端经电容C₁₀接入相加耦合器T₃电感L₇，同时并接串联双向触发二极管VD₁、电感L₈的电容C₁₁，电感L₈并接脉冲点火变压器T₄电感L₉与稳压二极管VD₂、VD₃，脉冲点火变压器T₄电感L₉、L₁₀、稳压二极管VD₂、VD₃穿过灯异常检测磁环电感L₁₁接地，灯管另一端接脉冲点火变压器T₄电感L₉，灯异常检测磁环电感L₁₁电压经二极管VD₄检波，电容C₁₂电阻R₁₀滤波，经电阻R₈、R₉接入两个自振荡芯片SD端，关闭RC振荡器保护逆变器功率管。

4.根据权利要求1所述的太阳能电源双推注锁功率合成金卤灯，其特征在于：太阳能电源光伏电池板E₁输出串联阻塞二极管VD₅、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R₁₆、RP₁、R₁₇接入时基芯片IC₄高电平触发端TH，欠压控制取样电阻R₁₈、RP₂、R₁₉接入低电平触发端TL，输出接继电器，蓄电池串入快速熔丝F，并接防反接二极管VD₆。