專利名稱：太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈。
背景技術(shù)：
在汽車、火車和船只沒交流電源或野外露營休閑供電不便的場合，采用太陽能電源的無極燈可產(chǎn)生較強的光照亮度，高頻能量耦合線圈激發(fā)管壁等離子體通過熒光粉光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光射，光電轉(zhuǎn)換效率較高，光線柔和宜人，使用壽命長。然而，無極燈是一種氣體放電產(chǎn)生光亮，引燃后穩(wěn)定工作電壓為90V-140V，燈管電流至少在數(shù)百毫安。要求振蕩輸出功率足夠大，電源電壓較低時電流就必須增大。而且，大電流振蕩三極管功耗溫升引起管子電壓、電流變化，同時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。甚至燒壞器件。此外， 增設(shè)調(diào)光功能可適合不同照明需要，在不需要強光照明時，降低光射強度以節(jié)約耗電量，減小光污染。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供太陽能低壓電源供電，拖動大功率燈負(fù)載的一種太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈。本實用新型技術(shù)解決方案為包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與無極燈管，還包括逆變器由四個全橋振蕩器和可調(diào)脈沖發(fā)生器、三個相加耦合器、燈管電路、過載檢測保護(hù)電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器，四個全橋振蕩器分為全橋振蕩器6a、全橋振蕩器6b和全橋振蕩器6c、全橋振蕩器6d，分別由鐵氧體磁性變壓器 Tl、T2和T3、T4初級電感并聯(lián)電容為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個PNP大功率振蕩管集電極和兩個NPN大功率振蕩管集電極，兩個PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽能電源正極，兩個NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，四個大功率振蕩管集電極與發(fā)射極之間均并聯(lián)快速恢復(fù)二極管，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，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，可調(diào)脈沖發(fā)生器輸出信號經(jīng)電阻接入四橋振蕩器接口管控制調(diào)光，全橋振蕩器6a和全橋振蕩器6b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2 次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，全橋振蕩器6c和全橋振蕩器 6d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，其燈管電路輸入并接吸收尖峰脈沖串聯(lián)的電阻、電容，然后接串聯(lián)諧振電路電感、電容，再連接兩個耦合線圈，其兩個耦合線圈磁環(huán)套在閉合的無極燈管上，過載檢測保護(hù)電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管峰值檢波，檢測電壓接入四橋振蕩器接口管控制振蕩管，可調(diào)脈沖發(fā)生器電源端接入太陽能電源；而可調(diào)脈沖發(fā)生器由時基集成電路、電位器與電阻、充電電容及二極管組成，電位器一端串聯(lián)二極管，另一端接時基集成電路的第二和第六腳，并在時基集成電路第七腳并接串聯(lián)的二極管與電阻，在第七腳經(jīng)另一個電阻接入電源，電位器中點滑動端接充電電容， 滑動電位器構(gòu)成連續(xù)可調(diào)的脈沖發(fā)生器，經(jīng)三極管功率放大輸出信號接入四橋振蕩器的接口管控制調(diào)光；過壓檢測控制器由運算放大器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，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器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， 常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實用新型產(chǎn)生有益的積極效果是太陽能低壓電源供電四橋振蕩二階功率合成，獲取大功率燈負(fù)載高光效，脈沖大范圍調(diào)光，振蕩電路互補串饋供電，電源電壓高，電流小，顯著降低功耗，輸出功率大。阻容交叉耦合全橋振蕩功率合成不僅高效，偶次諧波相互抵消，負(fù)載輸出為純正弦波，廣泛用于沒交流電源或供電不便的場合照明。

圖1本實用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2全橋振蕩器電路圖3四橋振蕩功率合成與燈管及過載檢測保護(hù)電路圖4可調(diào)脈沖發(fā)生器電路圖5太陽能電源過壓和欠壓檢測控制器電路具體實施方法參照圖1、2(圖2以全橋振蕩器6a電路為例，其余全橋振蕩器電路均相同)和圖 3、5，本實用新型具體實施方法和實施例包括由太陽能電池陣列l(wèi)a、過壓檢測控制器lb、 欠壓檢測控制器lc、電壓配接器Id、蓄電池El組成太陽能電源1和逆變器與無極燈管G，逆變器由四個全橋振蕩器6和可調(diào)脈沖發(fā)生器4、三個相加耦合器5、燈管電路3、過載檢測保護(hù)電路2組成，三個相加耦合器5分為第一相加耦合器5a、第二相加耦合器恥、第三相加耦合器5c，四個全橋振蕩器6分為全橋振蕩器6a、全橋振蕩器6b和全橋振蕩器6c、全橋振蕩器6d，分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2和T3、T4初級電感Ll并聯(lián)電容C5為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個PNP大功率振蕩管Q1、Q2集電極和兩個NPN大功率振蕩管Q3、Q4 集電極，兩個PNP大功率振蕩管Q1、Q2發(fā)射極接太陽能電源1正極互補串饋供電，兩個NPN 大功率振蕩管Q3、Q4發(fā)射極接地，四個大功率振蕩管Q1、Q2和Q3、Q4集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快速恢復(fù)二極管VD1、VD2和VD3、VD4，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管到基極電阻 Rl、R2和R3、R4靜態(tài)偏置和電容Cl、C2和C3、C4正反饋構(gòu)成橋振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管Q3、Q4基極并接控制信號接口管Q5、Q6集電極，接口管Q5、Q6基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R5、R6，發(fā)射極接地，可調(diào)脈沖發(fā)生器4輸出信號經(jīng)電阻R7、R8電容C6接入四橋振蕩器6接口管Q5、Q6控制調(diào)光，全橋振蕩器6a和全橋振蕩器6b輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T1、T2次級電感反相接入第一相加耦合器fe初級電感一階功率合成，全橋振蕩器6c與全橋振蕩器6d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器恥初級電感一階功率合成，第一相加耦合器fe和第二相加耦合器恥次級電感反相接入第三相加耦合器5c初級電感二階功率合成，第三相加耦合器5c次級電感升壓接入燈管電路3，其燈管電路3輸入并接吸收尖峰脈沖串聯(lián)的電阻R14、電容C8，然后接串聯(lián)諧振電路電感L3、電容C7，再連接兩個耦合線圈L4、L5，其兩個耦合線圈磁環(huán)套在閉合的無極燈管G上，過載檢測保護(hù)電路2由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L6感生電壓二極管VD5峰值檢波電壓經(jīng)電容C9電阻R15濾波，接入電阻R9、RlO控制接口管Q6至振蕩管Q3、Q4和Ql、Q2， 當(dāng)燈負(fù)載短路或燈管接觸不良產(chǎn)生大電流，過載檢測電壓使Q5、Q6飽和導(dǎo)通，振蕩管Q3、Q4 和Q1、Q2截止停振，起保護(hù)作用?？焖倩謴?fù)二極管VD1、VD2和VD1、VD2保護(hù)振蕩管免受高反壓擊穿，可調(diào)脈沖發(fā)生器4電源端接入太陽能電源1。全橋振蕩器由PNP、NPN三極管兩個互補對稱阻容交叉耦合推挽振蕩相互耦合而成，大功率振蕩管Q1、Q2和Q3、Q4導(dǎo)通角為90度交替工作，輸出電流為半余弦波脈沖，經(jīng)諧振回路衰減諧波，集電極電流相位相反三階和高階奇次諧波為零，偶次諧波相互抵消，使燈負(fù)載輸出為純正弦波，不僅高效，互補串饋供電，電源電壓高，電流小，顯著降低功耗，輸出功率大。通用大功率三極管構(gòu)成橋振蕩要求更大輸出功率，例如匹配MOW燈負(fù)載時，僅幾只器件直接并聯(lián)運用不能令人滿意，采用四個橋振蕩功率合成效果明顯，輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過兩個相加耦合器分別將四橋振蕩輸出功率相互反相激勵功率合成，又將兩個相加耦合器輸出電流變換加倍總和送到第三個相加耦合器功率合成，升壓引燃大功率燈管發(fā)光。三個平衡電阻Rll、R12和R13在功率合成的兩個電流相等時，無功率損耗。圖4，調(diào)光脈沖發(fā)生器電位器RPl兩端分別串聯(lián)二極管VD6和VD7，并在VD7 —端還串聯(lián)一個電阻R17，然后并接在時基集成電路ICl的第七腳，電位器RPl中點滑動端接充電電容C10，由此構(gòu)成時基集成電路ICl占空比大范圍連續(xù)可調(diào)的脈沖發(fā)生器，經(jīng)三極管Q7 功率放大輸出接入四橋振蕩器6的接口管Q5、Q6，低電平時接口管Q5、Q6截止，振蕩管Q3、 Q4與Ql、Q2導(dǎo)通，燈點亮，高電平時Q5導(dǎo)通，振蕩管Q3、Q4與Ql、Q2截止，燈熄滅，從而控制脈沖占空比即控制四橋振蕩輸出平均功率，實現(xiàn)調(diào)光。由于電位器RPl阻值遠(yuǎn)大于電阻R16、R17充電時VD6導(dǎo)通，放電時VD7導(dǎo)通，占空比可調(diào)范圍極大。電容Cll、C12對地旁路。電阻R18、R20限流，R19為三極管Q7負(fù)載電阻。圖5，過壓檢測控制器Ib當(dāng)蓄電池El電壓高于穩(wěn)壓二極管VD9基準(zhǔn)電壓時，Al輸出為低電平，三極管Q8驅(qū)動繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點切斷充電回路，保護(hù)蓄電池El過壓充電，蓄電池El電壓隨著照明耗電下降低于VD9基準(zhǔn)電壓時，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常閉觸點接通充電回路。欠壓檢測控制器Ic 當(dāng)蓄電池El電壓低于穩(wěn)壓二極管VD12基準(zhǔn)電壓時，A2輸出為低電平，三極管Q9驅(qū)動繼電器J2釋放J2-1常開觸點切斷放電回路，保護(hù)蓄電池El欠壓放電，蓄電池El隨著充電電壓上升高于VD12基準(zhǔn)電壓時，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常開觸點接通放電回路。電阻R21、R22、R23和R26、R27、R28及電位器RP2、RP3 分壓分別接入運算放大器A1、A2同相和反相輸入端。調(diào)整運算放大器電壓負(fù)反饋電阻R24、R29和電位器RP2、RP3達(dá)到切換門限值。電阻R25、R30限流作用。圖中，二極管VD8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)電時或出現(xiàn)短路時蓄電池El向太陽能電池陣列Ia放電。二極管VDll防蓄電池反接， 當(dāng)蓄電池El極性接反時導(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VD10、 VD13吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護(hù)擊穿三極管Q8、Q9。電壓配接器Id內(nèi)置電源退耦濾波器連接四橋蕩器6、可調(diào)脈沖發(fā)生器4電源端。本實施例太陽能電源電壓60V，四橋振蕩器頻率176KHZ，調(diào)光脈沖最小占空比輸出平均功率匹配255W無極燈管，調(diào)光脈沖最大占空比平均功率60W，調(diào)光明顯改變照明光強，在降低光射強度時可節(jié)約耗電。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈，包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成太陽能電源和逆變器與無極燈管，其特征在于還包括逆變器由四個全橋振蕩器、可調(diào)脈沖發(fā)生器、三個相加耦合器、燈管電路和過載檢測保護(hù)電路組成，三個相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器，四個全橋振蕩器分為全橋振蕩器(6a)、全橋振蕩器(6b)和全橋振蕩器(6c)、全橋振蕩器(6d)，分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)和(T3)、(T4)初級電感并聯(lián)電容為諧振回路， 諧振回路兩端分別并接兩個PNP大功率振蕩管集電極和兩個NPN大功率振蕩管集電極，兩個PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽能電源正極，兩個NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，四個大功率振蕩管集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快速恢復(fù)二極管，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管到基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，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，可調(diào)脈沖發(fā)生器輸出信號接入四橋振蕩器接口管控制調(diào)光，全橋振蕩器(6a)和全橋振蕩器(6b)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，全橋振蕩器(6c)和全橋振蕩器(6d)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(T3)、 (T4)次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器次級電感升壓接入燈管電路，其燈管電路輸入并接吸收尖峰脈沖串聯(lián)的電阻、電容，然后接串聯(lián)諧振電路電感、電容，再連接兩個耦合線圈，其兩個耦合線圈磁環(huán)套在閉合的無極燈管上， 過載檢測保護(hù)電路由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管峰值檢波，檢測電壓接入四橋振蕩器接口管控制振蕩管，可調(diào)脈沖發(fā)生器電源端接入太陽能電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈，其特征在于可調(diào)脈沖發(fā)生器由時基集成電路、電位器與電阻、充電電容及二極管組成，電位器一端串聯(lián)二極管，另一端接時基集成電路的第二和第六腳，并在時基集成電路第七腳并接串聯(lián)的二極管與電阻，在第七腳經(jīng)另一個電阻接入電源，電位器中點滑動端接充電電容，滑動電位器構(gòu)成連續(xù)可調(diào)的脈沖發(fā)生器，經(jīng)三極管功率放大輸出信號接入四橋振蕩器的接口管控制調(diào)光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈，其特征在于過壓檢測控制器由運算放大器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，常閉觸點切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運算放大器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，常開觸點切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。
專利摘要本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種太陽能電源四橋振蕩功率合成無極燈。包括由太陽能電池陣列、過壓檢測控制器、欠壓檢測控制器、電壓配接器、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與無極燈管，逆變器由四個橋式振蕩器，三個相加耦合器和可調(diào)脈沖發(fā)生器、燈管電路、過載檢測保護(hù)電路組成，脈沖大范圍調(diào)光，四橋振蕩功率合成產(chǎn)生高光效。本實用新型電路獨特、高效，廣泛用于汽車、火車、船只無交流電源或供電不便的場合大功率無極燈照明。
文檔編號H05B41/38GK201976331SQ201120101388
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者阮樹成, 阮雪芬 申請人:阮雪芬