CN203181349U

CN203181349U - 直流低压电源注锁功率合成金卤灯

Info

Publication number: CN203181349U
Application number: CN 201320227491
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，具体是一种直流低压电源注锁功率合成金卤灯。包括金卤灯管、直流低压电源、基准晶振、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、相加耦合器、灯管触发电路、调频信号发生器、灯管异常电流检测器，振荡驱动芯片接推挽放大器，输出功率变压器T₁与推挽振荡器输出功率变压器T₃由相加耦合器功率合成、升压馈送灯管触发电路引燃金卤灯启辉，基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片锁定相位，推挽放大器输出功率变压器T₁与推挽振荡器输出功率变压器T₃功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，获取大功率照明避免器件温升过高振荡频率变化功率失衡灯光下降。适用于直流低电压、大电流供电的金卤灯照明场合。

Description

直流低压电源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，具体是一种直流低压电源注锁功率合成金卤灯。

背景技术

现有技术电子镇流器通常用LC或RC振荡器作为金卤灯电光源，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，尤其直流低压电源供电的金卤灯工作在低电压、大电流，虽然这种电子镇流器，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。授权公告号CN201957323U双推振荡逆变功率叠加拖动大功率灯，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，以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直流低电压大电流供电，逆变振荡高稳频相位同步的一种直流低压电源注锁功率合成金卤灯。

本实用新型技术解决方案为：包括直流低压电源、金卤灯管、基准晶振、分频器、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、相加耦合器、灯管触发电路、调频信号发生器，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偏置电阻，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，振荡驱动芯片内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD，RC振荡器外接电阻R₂、电容C₄产生振荡，输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率MOS场效应管Q₁、Q₂栅极，Q₁、Q₂漏极并接变压器T₁电感L₁两端，振荡驱动芯片电源端经电阻R₇降压电容C₈旁路和电感L₁中点经电感L₃、电容C₇旁路接直流低压电源，Q₂源极串联电阻R₆接地，经电阻R₄、电容C₆接振荡驱动芯片CS，推挽振荡器由两个大功率MOS场效应管Q₃、Q₄漏极接变压器T₃电感L₄两端，Q₃、Q₄栅极接变压器T₂电感L₈两端，电感L₈中点并联源极接地场效应管Q₅漏极及电阻R₈、R₁₄，电感L₇、电阻R₁₀与变压器T₃电感L₅闭合，电感L₄中点经电感L₉和旁路电容C₉接直流低压电源，调频信号发生器输出三角波信号接振荡驱动芯片调频抑制灯光闪烁，Q₃、Q₄源极经接地电阻R₉压降取样电流连接电阻R₁₁，电阻R₁₁和灯管异常电流检测器信号经电阻R₁₂接场效应管Q₅栅极，灯管异常电流检测器信号接振荡驱动芯片灯故障控制SD，推挽放大器输出功率变压器T₁与推挽振荡器输出功率变压器T₃由相加耦合器功率合成、升压经灯管触发电路引燃金卤灯启辉，基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器C_T端锁定相位，由推挽放大器变压器T₁与推挽振荡器变压器T₃在相加耦合器功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，直流低压电源接基准晶振、分频器、调频信号发生器电源端；

其中，调频信号发生器由两个反相器IC_1-3、IC_1-4与电阻R₁₇、R₁₈、电容C₁₄组成低频方波振荡器，经反相器IC_1-5隔离由电阻R₁₉、R₂₀、C₁₅积分成三角波，经电容C₁₆接入振荡驱动芯片R_T端频率调制振荡波形抑制灯光闪烁；

灯管触发电路由灯管一端经电容C₁₁接入相加耦合器T₄电感L₁₁，同时并接串联双向触发二极管VD₁、电感L₁₂的电容C₁₂，电感L₁₂并接脉冲点火变压器T₅电感L₁₃与稳压二极管VD₂、VD₃，脉冲点火变压器T₅电感L₁₃、L₁₄、稳压二极管VD₂、VD₃穿过灯异常检测磁环电感L₁₅接地，灯管另一端接脉冲点火变压器T₅电感L₁₄。

本实用新型产生积极效果：解决直流低电压、大电流供电自激和它激双推双推逆变振荡高稳频相位同步功率合成，达到单个自激或它激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直流低压电源注锁功率合成金卤灯电路

具体实施方式

参照图1、2、3，本实用新型具体实施方式和实施例：包括直流低压电源1、金卤灯10，基准晶振2、分频器3、振荡驱动芯片4、推挽放大器5、推挽振荡器6、相加耦合器7、灯管触发电路8、调频信号发生器9、灯管异常电流检测器11，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IC₁输入与输出两端跨接偏置电阻R₁，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，振荡驱动芯片4，即IC₃IR2156内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD，RC振荡器外接电阻R₂、电容C₄产生振荡，输出经推挽放大驱动电路接入推挽放大器5大功率MOS场效应管Q₁、Q₂栅极，Q₁、Q₂漏极并接变压器T₁电感L₁两端，振荡驱动芯片4电源端V_CC经电阻R₇降压电容C₈旁路和电感L₁中点经电感L₃、电容C₇旁路接直流低压电源+V，Q₂源极串联电阻R₆接地，经电阻R₄、电容C₆接振荡驱动芯片4的CS，推挽振荡器6由两个大功率MOS场效应管Q₃、Q₄漏极接变压器T₃电感L₄两端，Q₃、Q₄栅极接变压器T₂电感L₈两端，电感L₈中点并联源极接地场效应管Q₅漏极及偏置电阻R₈、R₁₄，电感L₇、电阻R₁₀与变压器T₃电感L₅闭合，电感L₄中点经电感L₉和旁路电容C₉接直流低压电源+V，调频信号发生器9输出三角波信号接振荡驱动芯片4调频抑制灯光闪烁，Q₃、Q₄源极经接地电阻R₉压降取样电流连接电阻R₁₁，电阻R₁₁和灯管异常电流检测器11信号经电阻R₁₂接场效应管Q₅栅极，灯管异常电流检测器11信号接入振荡驱动芯片4灯故障控制SD，推挽放大器5输出功率变压器T₁与推挽振荡器6输出功率变压器T₃由相加耦合器7功率合成，升压经灯管触发电路8金卤灯10启辉，基准晶振2信号经分频器3注入振荡驱动芯片4的RC振荡器C_T端锁定相位，由推挽放大器5变压器T₁与推挽振荡器6变压器T₃在相加耦合器7功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，直流低压电源1接基准晶振2、分频器3、调频信号发生器9电源端。

IC₃引脚符号功能：V_CC电源端，C_T接振荡定时电容C₄，R_T接振荡定时电阻R₂，H_O驱动Q₁，L_O驱动Q₂，CS电流检测，SD灯故障保护控制，COM接地。

振荡驱动芯片IC₃电源端V_CC由电阻R₇降压，电容C₈滤波供给产生振荡，它激振荡驱动推挽放大器Q₁、Q₂，轮流导通、截止半周；推挽振荡器自激振荡Q₃、Q₄轮流导通、截止半周，双推输出功率经相加耦合器叠加合成拖动大功率灯具，扩容可靠，但要求两个振荡电压相位一致，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。

基准晶振石英谐振器频率受温度变化极小，高度稳定。基准信号经分频器注入振荡驱动芯片锁定相位。未注入基准信号振荡驱动芯片RC振荡器自由频率，注入基准信号RC振荡电压与其矢量合成，通过RC振荡器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，由于基准信号注入在输入端，增益高，小功率锁定。分频器IC₂二进制或十进制计数器分频。

注入锁相无需压控调谐、鉴相和环路滤波，因此电路结构简单，附加成本低。注入锁相本质上与环路锁相没差别，性能优越，相加耦合器叠加推挽放大器和推挽振荡器输出功率合成，“紧密捆绑”互耦注锁效应推挽放大器牵引推挽振荡器频率相干同步锁定相位，适于功率合成灯具稳定振荡频率相位同步，避免器件温升过高功率失衡，稳定灯光延长使用寿命。

相加耦合器T₄电感L₁₀将两个推挽输出功率变压器T₁、T₃电感L₂、L₆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，输入电压、频率、相位及负载相同，电流相等均衡电阻R₁₆无功率损耗。

推挽振荡器T₂、T₃双变压器振荡，输出变压器T₃不饱和，功效高。谐振频率调L₄，振荡反馈调电阻R₁₀或电感L₅，调整频率和反馈互不牵连。

调频信号发生器由两个反相器IC_1-3、产生低频方波信号，经反相器IC_1-5缓冲隔离电阻R₁₉、R₂₀电容C₁₅积分成三角波调制振荡驱动芯片RC振荡器的频率，低频三角波信号围绕注锁基准信号中心频率周期变化，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C₁₂充电，当电压充至双向触发二极管VD₁导通，电流经电感L₁₂、脉冲点火变压器T₅电感L₁₃，电感L₁₄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。二极管VD₂、VD₃限止脉冲点火电压。

灯异常电流磁环电感L₁₅电压二极管VD₄检波，电阻R₁₅、电容C₁₃滤波经电阻R₁₂，电容C₁₀使Q₅导通，推挽振荡器功率管Q₃、Q₄截止；振荡驱动芯片IC₃灯故障控制器SD控制停振，保护推挽放大器Q₁、Q₂。同时，灯异常电流电阻R₆压降经电阻R₄、电容C₆使芯片IC₃电流检测CS开启保护Q₁、Q₂；灯异常电流电阻R₉压降经电阻R₁₁、电容C₁₀滤波进而使Q₅导通，双重保护Q₃、Q₄。

实施例直流低压电源电压30V，灯电流2.8A，匹配70W金卤灯管G，逆变效率83％，长期昼夜开灯照明，功率管温升在允许值范围内，灯光稳定。

Claims

1.一种直流低压电源注锁功率合成金卤灯，包括直流低压电源、金卤灯管，其特征在于：还包括基准晶振、分频器、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、相加耦合器、灯管触发电路、调频信号发生器，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偏置电阻，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，振荡驱动芯片内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD，RC振荡器外接电阻R₂、电容C₄产生振荡，输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率MOS场效应管Q₁、Q₂栅极，Q₁、Q₂漏极并接变压器T₁电感L₁两端，振荡驱动芯片电源端经电阻R₇降压电容C₈旁路和电感L₁中点经电感L₃、电容C₇旁路接直流低压电源，Q₂源极串联电阻R₆接地，经电阻R₄、电容C₆接振荡驱动芯片CS，推挽振荡器由两个大功率MOS场效应管Q₃、Q₄漏极接变压器T₃电感L₄两端，Q₃、Q₄栅极接变压器T₂电感L₈两端，电感L₈中点并联源极接地场效应管Q₅漏极及电阻R₈、R₁₄，电感L₇、电阻R₁₀与变压器T₃电感L₅闭合，电感L₄中点经电感L₉和旁路电容C₉接直流低压电源，调频信号发生器输出三角波信号接振荡驱动芯片R_T端调频抑制灯光闪烁，Q₃、Q₄源极经接地电阻R₉压降取样电流连接电阻R₁₁，电阻R₁₁和灯管异常电流检测器信号经电阻R₁₂接场效应管Q₅栅极，灯管异常电流检测器信号接振荡驱动芯片灯故障控制SD，推挽放大器输出功率变压器T₁与推挽振荡器输出功率变压器T₃由相加耦合器功率合成、升压经灯管触发电路金卤灯启辉，基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器C_T端锁定相位，由推挽放大器变压器T₁与推挽振荡器变压器T₃在相加耦合器功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位，直流低压电源接基准晶振、分频器、调频信号发生器电源端。

2.根据权利要求1所述的直流低压电源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R₁₇、R₁₈、电容C₁₄组成低频方波振荡器，经反相器IC_1-5隔离由电阻R₁₉、R₂₀、C₁₅积分成三角波，接入振荡驱动芯片R_T端频率调制高频振荡波形抑制灯光闪烁。

3.根据权利要求1所述的直流低压电源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C₁₁接入相加耦合器T₄电感L₁₁，同时并接串联双向触发二极管VD₁、电感L₁₂的电容C₁₂，电感L₁₂并接脉冲点火变压器T₅电感L₁₃与稳压二极管VD₂、VD₃，脉冲点火变压器T₅电感L₁₃、L₁₄、稳压二极管VD₂、VD₃穿过灯异常检测磁环电感L₁₅接地，灯管另一端接脉冲点火变压器T₅电感L₁₄。