太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈的制作方法
【專利摘要】本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈。包括太陽能電源、霓虹燈管、基準晶振、分頻器、兩個自振蕩芯片4、6、半橋逆變器A、半橋逆變器B、相加耦合器、燈管異常電流檢測器，兩個自振蕩芯片4、6的RC振蕩器共接電阻R3、電容C5同步振蕩，自振蕩芯片4及半橋逆變器A輸出功率變壓器T1與自振蕩芯片6及半橋逆變器B輸出功率變壓器T2反相饋入相加耦合器，功率合成升壓接入燈管啟輝，基準晶振信號經分頻器注入兩個自振蕩芯片4、6的RC振蕩器鎖定相位，獲取大功率照明避免器件溫升過高振蕩頻率變化功率失衡燈光下降。本發明適用于太陽能供電的大功率霓虹燈商業裝飾廣告照明場合。
【專利說明】太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓 虹燈。
【背景技術】
[0002] 現有技術電子鎮流器通用LC或RC振蕩器作為霓虹燈電光源，產生的振蕩頻率受 溫度變化穩定性差影響功率不夠穩定，導致光強下降，雖然結構簡便，成本低。要得到大功 率照明勢必增大器件電流，致使振蕩功率管功耗劇增溫升過高導致振蕩頻率變化，結果會 使燈光隨頻率變化功率幅值失衡。同時，大電流通過線圈溫升高磁性導磁率下降，磁飽和電 感量變小阻抗趨向零，燈具工作時間與溫升正比，溫升高加速器件老化，輕則燈管發光不穩 定亮度下降，重則燒壞器件縮短使用壽命。由兩個振蕩逆變功率疊加拖動大功率低壓鈉燈， 解決器件功率容量限制。但是，要求功率合成振蕩電壓相位一致，以克服非線性互調功率不 均衡。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供太陽能電源供電，逆變振蕩高穩頻相位同步的大功率照明太 陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈。
[0004] 本發明技術解決方案為：包括太陽能電源、霓虹燈管、基準晶振、分頻器、兩個自振 蕩芯片、半橋逆變器A、半橋逆變器B、相加耦合器，全波整流電路、燈管電路，其中，基準晶 振由石英晶體諧振器、兩個反相器及電阻、電容組成，第一個反相器輸入與輸出兩端跨接偏 置電阻，并分別并接接地電容，同時，還跨接串聯微調電容的石英晶體諧振器，基準晶振輸 出信號經第二個反相器接入分頻器，自振蕩芯片內含RC振蕩器、半橋逆變驅動電路，兩個 自振蕩芯片RC振蕩器共接電阻R 3、電容C5同步振蕩，輸出分別經半橋逆變驅動電路連接均 由兩個功率M0S場效應管互補組成的半橋逆變器A、半橋逆變器B，自振蕩芯片及半橋逆變 器A輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片及半橋逆變器B輸出功率變壓器T 2反相饋入相加耦 合器，功率合成、升壓接燈管電路霓虹燈管引燃起輝，基準晶振信號經分頻器注入兩個自振 蕩芯片RC振蕩器C T端鎖定相位，燈管電路異常電流檢測信號經電阻分壓、三極管放大接入 兩個自振蕩芯片RC振蕩器CT端控制振蕩快速關斷，太陽能電源接入基準晶振、分頻器、自 振蕩芯片及半橋逆變器A和自振蕩芯片及半橋逆變器B的電源端；
[0005] 其中，太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯阻塞二極管VD5、繼電器觸點J-1連接 蓄電池 E2和接有開關S的燈具DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻Rn、RPp R12接入時基芯片 IC5高電平觸發端TH，欠壓控制取樣電阻R13、RP2、R14接入低電平觸發端TL，時基芯片IC 5輸 出接繼電器，蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD6。
[0006] 本發明產生積極效果：解決太陽能電源雙半橋逆變振蕩高穩頻、相位同步功率合 成，達到單個自振蕩半橋逆變器難以得到的大功率霓虹燈裝飾照明，避免器件溫升高振蕩 頻率變化功率失衡，穩定燈光延長使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1本發明技術方案原理框圖
[0008] 圖2基準晶振電路
[0009] 圖3太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈電路
[0010] 圖4太陽能電源電路
【具體實施方式】
[0011] 參照圖1、2、3、4(圖3以自振蕩芯片及半橋逆變器A電路為例、自振蕩芯片及半橋 逆變器B相同），本發明【具體實施方式】和實施例：包括太陽能電源1、霓虹燈管9、基準晶振 2、分頻器3、自振蕩芯片4、6,半橋逆變器A5、半橋逆變器B7、相加耦合器8、燈管電路10,其 中，基準晶振2由石英晶體諧振器JT、兩個反相器及電阻&、電容CpCpQ組成，第 一個反相器輸入與輸出兩端跨接偏置電阻1^，并分別并接接地電容(^、(： 2，同時，還跨接 串聯微調電容Q的石英晶體諧振器JT，基準晶振2輸出信號經第二個反相器IC2接入分頻 器3,自振蕩芯片IC 4IR2153內含RC振蕩器、半橋逆變驅動電路，兩個自振蕩芯片4、6的RC 振蕩器共接電阻馬、電容(：5同步振蕩，輸出分別經半橋逆變驅動電路連接均由兩個功率M0S 場效應管％、Q2互補組成的半橋逆變器A5、半橋逆變器B7,自振蕩芯片4及半橋逆變器A5 輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片6及半橋逆變器B7輸出功率變壓器T 2反相饋入相加耦合 器8,功率合成、升壓接燈管電路10霓虹燈管9引燃起輝，基準晶振2經分頻器3分頻+Ν 基準信號Α電容C4、C5分壓注入兩個自振蕩芯片4、6的RC振蕩器CT端鎖定相位，燈管電 路10異常電流檢測信號經電阻R 7、R8分壓、三極管放大接入兩個自振蕩芯片4、6的RC 振蕩器CT端控制振蕩快速關斷，太陽能電源1接入基準晶振2、分頻器3、自振蕩芯片4及 半橋逆變器A5和自振蕩芯片6及半橋逆變器B7的電源端+V。
[0012] IC4引腳符號功能：VCC芯片低壓電源端，VB驅動器浮置電源，％驅動Qi柵極，L。驅 動Q 2柵極，Vs浮置電源回歸，RT接振蕩定時電阻，CT接振蕩定時電容，0CM功率信號接地。
[0013] IC5引腳符號功能：V。。電源端，TL低電平觸發，TH高電平觸發，VMK復位，Vc電壓控 制，D IS放電端，V。輸出端，GND接地。
[0014] 自振蕩芯片IC4由電阻R2、電容C3將太陽能電源降壓供給產生振蕩，驅動半橋功率 M0S管％、Q2，使之輪流導通/截止，此時逆變器中點輸出方波電壓經電阻R6、電容C 7、二極 管VD2、VD3整流對電容C3充電，供自振蕩芯片IC 4電源，轉換后電阻馬停止供電，降低功耗。 二極管VDi對電容C6自舉充電，浮置供電驅動半橋逆變器減少功耗。
[0015] 兩個逆變器功率合成拖動大功率燈具，擴容可靠，但兩個自振蕩芯片振蕩電壓相 位應一致，以消除非線性互調功率不均衡，獲取穩定的輸出功率。為此，引入注入鎖相解決 功率合成相位同步技術。
[0016] 注入鎖相不用壓控調諧、鑒相器、環路濾波器，電路簡單性能優越，附加成本低。注 入鎖相本質上與環路鎖相沒差別，只是結構和工作過程不同，適于功率合成大功率燈具穩 定振蕩頻率相位同步，穩定輸出功率避免器件溫升過高功率失衡，延長使用壽命。
[0017] 基準晶振石英諧振器品質因數高，頻率受溫度變化極小，高度穩定作基準參考精 確。基準信號經分頻注入自振蕩芯片C T端鎖定相位。未注入基準信號自振蕩芯片RC振蕩 器產生自由振蕩頻率，注入基準信號RC振蕩電壓與其矢量合成，通過自振蕩芯片非線性變 頻鎖定相位，振蕩信號與注入基準信號僅有一個固定的相位差。同步帶寬與注入功率正比， 與RC振蕩器有載Q值反比，由于基準信號注入RC振蕩器的輸入端，增益高，小功率鎖定。兩 個自振蕩芯片RC振蕩器共接電阻民、電容C 5同步振蕩，鎖定時間快。
[0018] 基于注入基準頻率是跟蹤鎖定振蕩頻率的整數倍，或振蕩頻率是基準頻率的整數 倍，基準信號分頻注入選配較高頻率的高穩頻特性石英諧振器，易于鎖定數十至數百千赫 LC或RC振蕩器。分頻器IC3二進制或十進制計數分頻。
[0019] 相加耦合器τ3電感L5將兩個推挽輸出功率變壓器1\、T 2電感L2、L4反相激勵電 流疊加，相位差180°低次諧波相互抵消，輸出電流變換加倍總和送到燈負載，輸入電壓、頻 率、相位及負載相同，電流相等均衡電阻r 9無功率損耗。
[0020] 燈異常檢測由燈電流互感磁環電感L7電壓二極管VD4檢波、電容C 1(l、電阻R1(l濾 波，經電阻R7、R8分壓，三極管VI\放大觸發兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端，芯片內部的比 較器電壓降低到Vrc/6以下，迅速停振快速關斷逆變器功率管，免受損壞。
[0021] 太陽能電源欠壓控制，蓄電池電壓低于時基芯片ICS555低電平觸發端TL取樣 1/3^。時，時基芯片置位，繼電器J吸合，觸點J-1接通蓄電池充電，當蓄電池電壓充足，過 壓控制電壓高于高電平觸發端HL取樣2/3V。。，時基芯片復位，繼電器釋放觸點J-1，切斷太 陽能電池對蓄電池過壓充電。隨著燈具DW照明消耗電能蓄電池電壓降低到置位電壓，太陽 能電池恢復充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開關S控制燈具照明。
[0022] 阻塞二極管VD5單向導電防止蓄電池對太陽能電池反充電，二極管VD6當蓄電池反 接導通短路，快速燒斷熔絲F保護蓄電池。電容C n、C12去耦，電阻R15、電容C13、穩壓二極管 VD8供時基芯片電源。二極管VD7抑制繼電器J吸合、釋放產生的反向電壓，防護時基芯片 IC5受損。
[0023] 實施例太陽能電源285V，兩個半橋逆變器總電流0. 6A，驅動150W的霓虹燈管D，效 率88%，逆變電流小功耗低，燈光穩定。適于太陽能電源大功率霓虹燈商業裝飾廣告照明。
【權利要求】
1. 一種太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈，包括太陽能電源、霓虹燈管，其特征在 于：還包括基準晶振、分頻器、兩個自振蕩芯片、半橋逆變器A、半橋逆變器B、相加耦合器、 燈管電路，其中，基準晶振由石英晶體諧振器、兩個反相器及電阻、電容組成，第一個反相器 輸入與輸出兩端跨接偏置電阻，并分別并接接地電容，同時，還跨接串聯微調電容的石英晶 體諧振器，基準晶振輸出信號經第二個反相器接入分頻器，自振蕩芯片內含RC振蕩器、半 橋逆變驅動電路，兩個自振蕩芯片RC振蕩器共接電阻R 3、電容C5同步振蕩，輸出分別經半 橋逆變驅動電路連接均由兩個功率MOS場效應管互補組成的半橋逆變器A、半橋逆變器B， 自振蕩芯片及半橋逆變器A輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片及半橋逆變器B輸出功率變 壓器Τ 2反相饋入相加耦合器，功率合成、升壓接燈管電路霓虹燈管引燃起輝，基準晶振信號 經分頻器注入兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端鎖定相位，燈管電路異常電流檢測信號經三 極管接入兩個自振蕩芯片RC振蕩器CT端控制振蕩快速關斷，太陽能電源接入基準晶振、分 頻器、自振蕩芯片及半橋逆變器A和自振蕩芯片及半橋逆變器B的電源端。
2. 根據權利要求1所述的太陽能電源雙半橋注鎖功率合成霓虹燈，其特征在于：太陽 能電源由光伏電池板Ei輸出串聯阻塞二極管VD 5、繼電器觸點J-1連接蓄電池 E2和接有開 關S的燈具DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻Rn、RPp R12接入時基芯片IC5高電平觸發端 TH，欠壓控制取樣電阻R13、RP2、R14接入低電平觸發端TL，時基芯片IC 5輸出接繼電器，蓄電 池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD6。
【文檔編號】H05B41/285GK104105300SQ201310160034
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】阮樹成, 張根清 申請人:張根清