專利名稱：太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器。
背景技術(shù)：
在汽車、火車和船只沒交流市電可供或野外露營(yíng)休閑供電不便的場(chǎng)合，采用太陽能電源LED發(fā)光二極管陣列燈可產(chǎn)生明亮的光射，光電轉(zhuǎn)換效率高，光線柔和宜人，使用方便，使用壽命長(zhǎng)，廣泛適用于景觀和廣告。然而，驅(qū)動(dòng)大功率發(fā)光二極管LED陣列燈逆變器電流大，要求振蕩輸出大功率，工作電壓較低時(shí)電流就必須增大，因此，大電流振蕩三極管功耗溫升引起管子電壓電流變化，同時(shí)大電流溫升也使線圈磁性導(dǎo)磁率下降電感量減小， 嚴(yán)重的發(fā)生磁飽和電感變得很小，進(jìn)而影響燈管電壓和電流改變，燈管發(fā)光亮度不穩(wěn)定。極易燒壞器件。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動(dòng)大功率燈負(fù)載的一種太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案為包括由太陽能電池陣列、過壓檢測(cè)控制器、欠壓檢測(cè)控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器，還包括逆變器由兩個(gè)推挽振蕩器、相加耦合器、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路及過載檢測(cè)保護(hù)電路組成，兩個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器fe、推挽振蕩器恥，推挽振蕩器fe和推挽振蕩器恥分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，初級(jí)電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對(duì)管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管基極并接信號(hào)控制接口管集電極，接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器fe與推挽振蕩器恥輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器 Tl和T2次級(jí)電感反相接入相加耦合器初級(jí)電感功率合成，相加耦合器次級(jí)電感接入大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路輸出直流電壓供負(fù)載，過載檢測(cè)保護(hù)電路由全波整流電路輸出電流總線上穿磁環(huán)，磁環(huán)線圈感生電壓經(jīng)二極管檢波控制振蕩管；其中，大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路由兩個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管、開關(guān)二極管和電阻構(gòu)成，兩個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管源極分別接相加耦合器次級(jí)電感的兩端，相加耦合器次級(jí)電感中心抽頭接地，兩個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵偏置電阻接在柵、漏兩端，柵極由開關(guān)二極管并聯(lián)電阻交叉接入相加耦合器次級(jí)電感的兩端，兩管漏極并接成全波整流輸出直流電壓供負(fù)載；過壓檢測(cè)控制器由運(yùn)算放大器Al同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運(yùn)算放大器Al輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常閉觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測(cè)控制器由運(yùn)算放大器A2反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運(yùn)算放大器A2輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常開觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實(shí)用新型產(chǎn)生有益的積極效果是太陽能電源供電雙推挽振蕩功率合成獲取大功率負(fù)載能力，阻容交叉耦合推挽振蕩輸出輸入直接相連LC選頻兩級(jí)放大器，振蕩十分強(qiáng)烈，雙推功率合成功效很高。不僅高效，偶次諧波相互抵消，降低功耗，頻譜純凈低噪聲，大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流不用電解電容濾波，內(nèi)阻低，響應(yīng)快。廣泛適于沒交流市電或供電不便的場(chǎng)合DC-DC變換，尤其適合驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管陣列照明、景觀和廣告。

圖1本實(shí)用新型技術(shù)方案原理方框圖。圖2雙推挽振蕩器功率合成和過載檢測(cè)保護(hù)電路。圖3大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路。圖4太陽能電源過壓和欠壓檢測(cè)控制器電路。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1、2及圖3、4(圖2以推挽振蕩器fe電路為例，推挽振蕩器恥電路相同)， 本實(shí)用新型具體實(shí)施方法和實(shí)施例包括由太陽能電池陣列l(wèi)a、過壓檢測(cè)控制器lb、欠壓檢測(cè)控制器lc、電壓配接器Id、蓄電池E組成的太陽能電源1和逆變器，還包括逆變器由兩個(gè)推挽振蕩器5、相加耦合器4、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路3及過載檢測(cè)保護(hù)電路2 組成，兩個(gè)推挽振蕩器5分為推挽振蕩器fe、推挽振蕩器恥，推挽振蕩器fe和推挽振蕩器恥分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2初級(jí)電感LO并聯(lián)電容C4為諧振回路，初級(jí)電感LO中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感L5旁路電容C5接入太陽能電源1，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管Q1、Q2集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻R3、R6接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對(duì)管基極電阻Rl、R2靜態(tài)偏置和電容Cl、C2正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2基極并接控制信號(hào)接口管Q3、Q4集電極，接口管Q3、Q4基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻 R4、R5，發(fā)射極接地，推挽振蕩器fe與推挽振蕩器恥輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl 和T2次級(jí)電感Ll反相接入相加耦合器4初級(jí)電感L2功率合成，相加耦合器4次級(jí)電感L3 接入大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路3輸出直流電壓供給負(fù)載RL。過載檢測(cè)保護(hù)電路2由全波整流電路3輸出電流總線上穿入磁環(huán)，磁環(huán)線圈L4感生電壓經(jīng)二極管VD3檢波控制振蕩管Ql、Q2。VD3檢波電壓經(jīng)電容C3濾波，電阻R9和電阻R7、R8限流接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Ql、Q2，當(dāng)負(fù)載短路或接觸不良產(chǎn)生大電流，檢測(cè)電壓使Q3、Q4飽和導(dǎo)通，振蕩管Ql、 Q2截止停振，起保護(hù)作用。二極管VD1、VD2保護(hù)振蕩管免受高反壓擊穿。阻容交叉耦合推挽振蕩器實(shí)際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級(jí)放大器，振蕩十分強(qiáng)烈，兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2輪流處于飽和與截止，以零靜態(tài)電流半個(gè)周期導(dǎo)通，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，不僅高效，并具有偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件熱功耗，更低抑制在諧振電感中心抽頭饋接電源串接高頻扼流電感L5與旁路電容C5，抑制偶次諧波功耗，輸出為純正弦波。通用大功率三極管構(gòu)成推挽振蕩輸出功率，一般只能匹配功率30W左右的負(fù)載， 當(dāng)要求更大功率輸出匹配，例如60W負(fù)載時(shí)，僅幾只器件直接并聯(lián)運(yùn)用不能令人滿意，雙推挽振蕩功率合成疊加輸出功率效果明顯，通過相加耦合器將雙推振蕩輸出功率相互反相激勵(lì)，兩個(gè)輸出電流變換加倍總和送到負(fù)載，當(dāng)兩個(gè)電流相等時(shí)平衡電阻RlO無功率損耗。圖3，大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路，兩個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q6源極分別接入相加耦合器4次級(jí)電感L3兩端，次級(jí)電感L3中心抽頭接地，柵極經(jīng)開關(guān)二極管VD4、 VD5并聯(lián)電阻R12、R14交叉接入相加耦合器次級(jí)電感的兩端，并與電阻Rll、R13提供柵偏壓，開關(guān)二極管VD4、VD5使柵極加速翻轉(zhuǎn)，漏極并接成全波整流為直流電壓輸出供給負(fù)載 RL，本電子變壓器輸出電壓、功率由雙推挽振蕩器及相加耦合器4初、次級(jí)電感比值和電源電壓、電流確定。整流電路不用電解電容濾波，內(nèi)阻低，響應(yīng)快。適于驅(qū)動(dòng)大功率發(fā)光二極管LED陣列燈或其它直流電器。圖4，過壓檢測(cè)控制器Ib當(dāng)蓄電池E電壓高于穩(wěn)壓二極管VD8基準(zhǔn)電壓時(shí)，Al輸出為低電平，三極管Q7驅(qū)動(dòng)繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點(diǎn)切斷充電回路，保護(hù)蓄電池E過壓充電，蓄電池E電壓隨著照明耗電下降低于VD8基準(zhǔn)電壓時(shí)，Al反相輸入電位低于同相基準(zhǔn)電壓，輸出為高電平，繼電器Jl吸合Jl-I常閉觸點(diǎn)接通充電回路。欠壓檢測(cè)控制器 Ic當(dāng)蓄電池E電壓低于穩(wěn)壓二極管VDlO基準(zhǔn)電壓時(shí)，A2輸出為低電平，三極管Q8驅(qū)動(dòng)繼電器J2釋放J2-1常開觸點(diǎn)切斷放電回路，保護(hù)蓄電池E欠壓放電，蓄電池E隨著充電電壓上升高于VDlO基準(zhǔn)電壓時(shí)，A2同相輸入電位高于反相基準(zhǔn)電壓，輸出為高電平，繼電器J2 吸合J2-1常開觸點(diǎn)接通放電回路。電阻R15、R16、R17和R20、R2UR22及電位器RP1、RP2 分壓分別接入運(yùn)算放大器同相和反相輸入端。調(diào)整運(yùn)算放大器電壓負(fù)反饋電阻R18、R23和電位器RP1、RP2達(dá)到切換門限值。電阻R19、R24起限流作用。二極管VD6防反充電，利用單向?qū)щ姳苊馓柲茈姵仃嚵蠭a晚間或下雨天不發(fā)電時(shí)或出現(xiàn)短路時(shí)蓄電池E向太陽能電池陣列Ia放電。二極管VD7防蓄電池反接，當(dāng)蓄電池 E極性接反時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生大電流將熔絲Fl快速熔斷，起到防護(hù)作用。二極管VD9、VD11吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢(shì)，防護(hù)擊穿三極管Q7、Q8。電壓配接器Id連接雙推振蕩器5電源端。本實(shí)施例太陽能電源電壓30V，雙推振蕩器工作電流2. 6A，振蕩頻率47KHZ，大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路輸出直流電壓12V，電流5. 4A，匹配兩塊32W發(fā)光二極管LED 陣列燈，效率83%，振蕩管散熱器溫度限制在低于40°C。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器，包括由太陽能電池陣列、過壓檢測(cè)控制器、 欠壓檢測(cè)控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器，其特征在于還包括逆變器由兩個(gè)推挽振蕩器、相加耦合器、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路及過載檢測(cè)保護(hù)電路組成，兩個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器( )、推挽振蕩器( )，推挽振蕩器(5a)和推挽振蕩器(5b)分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(1 初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，初級(jí)電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對(duì)管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管基極并接控制信號(hào)接口管集電極， 接口管基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器(5a)與推挽振蕩器 (5b)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)和(1 次級(jí)電感反相接入相加耦合器初級(jí)電感功率合成，相加耦合器次級(jí)電感接入大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路輸出直流電壓供負(fù)載，過載檢測(cè)保護(hù)電路由全波整流電路輸出電流總線上穿磁環(huán)，磁環(huán)線圈感生電壓經(jīng)二極管檢波控制振蕩管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器，其特征在于大功率MOS 場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路由兩個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管、開關(guān)二極管和電阻構(gòu)成，兩個(gè)大功率 MOS場(chǎng)效應(yīng)管源極分別接相加耦合器次級(jí)電感的兩端，相加耦合器次級(jí)電感中心抽頭接地， 兩個(gè)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵偏置電阻接在柵、漏兩端，柵極由開關(guān)二極管并聯(lián)電阻交叉接入相加耦合器次級(jí)電感的兩端，兩管漏極并接成全波整流輸出直流電壓供負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器，其特征在于過壓檢測(cè)控制器由運(yùn)算放大器Al同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，運(yùn)算放大器Al輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常閉觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測(cè)控制器由運(yùn)算放大器A2反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準(zhǔn)電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，運(yùn)算放大器A2輸出經(jīng)三極管電流放大接繼電器線圈，常開觸點(diǎn)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種太陽能電源雙推挽振蕩電子變壓器。包括由太陽能電池陣列、過壓檢測(cè)控制器、欠壓檢測(cè)控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器，還包括逆變器由雙推挽振蕩器、相加耦合器、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路及過載檢測(cè)保護(hù)電路組成，雙推挽振蕩功率合成接入大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流為直流電壓供給負(fù)載。本實(shí)用新型電路獨(dú)特、高效，廣泛用于汽車、火車、船只無交流市電或供電不便的場(chǎng)合大功率LED發(fā)光二極管陣列燈照明、景觀和廣告或驅(qū)動(dòng)其它直流電器。
文檔編號(hào)H02M3/337GK201976007SQ20112011105
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者張妙娟, 阮樹成 申請(qǐng)人:張妙娟