專利名稱：太陽(yáng)能電源四橋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(yáng)能電源四橋振蕩電子變壓器。
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(yáng)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(yáng)能電源供電，拖動(dòng)大功率負(fù)載的一種太陽(yáng)能電源四橋振蕩電子變壓器。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案為包括由太陽(yáng)能電池陣列、過(guò)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(yáng)能電源和逆變器，還包括逆變器由四個(gè)全橋振蕩器、三個(gè)相加耦合器、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路及過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路組成，三個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器，四個(gè)全橋振蕩器分為全橋振蕩器fe、全橋振蕩器恥和全橋振蕩器5c、全橋振蕩器5d，分別由鐵氧體磁性變壓器 Tl、T2和T3、T4初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)PNP大功率振蕩管集電極和兩個(gè)NPN大功率振蕩管集電極，兩個(gè)PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽(yáng)能電源正極，兩個(gè)NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，互補(bǔ)串饋供電，四個(gè)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)交叉耦合到對(duì)管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成全橋振蕩器，兩個(gè)NPN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，全橋振蕩器fe和全橋振蕩器恥輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，全橋振蕩器5c和全橋振蕩器5d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器初級(jí)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(jí)電感反相接入第三相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器次級(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(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路由負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測(cè)電壓接入接口管控制振蕩管；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)管源極分別接第三相加耦合器次級(jí)電感的兩端，第三相加耦合器次級(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)電阻交叉接入第三相加耦合器次級(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(guò)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(yáng)能電池陣列充電過(guò)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(yáng)能電池陣列放電欠壓控制。本實(shí)用新型產(chǎn)生積極效果是太陽(yáng)能電源供電四橋振蕩功率合成高效輸出，振蕩十分強(qiáng)烈，振蕩電路互補(bǔ)串饋供電，電源電壓高，電流小，降低功耗增大輸出功率。不僅高效，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，輸出為純正弦波， 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，廣泛適用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)發(fā)光二極管LED陣列燈。

圖1本實(shí)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電路圖4大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流及過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路圖5太陽(yáng)能電源過(guò)壓和欠壓檢測(cè)控制器電路具體實(shí)施方法參照?qǐng)D1、2、3及圖5(圖2以全橋振蕩器如電路為例，其余全橋振蕩器電路相同)， 本實(shí)用新型具體實(shí)施方法和實(shí)施例包括由太陽(yáng)能電池陣列l(wèi)a、過(guò)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(yáng)能電源1和逆變器，還包括逆變器由四個(gè)全橋振蕩器5、三個(gè)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(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路2組成，三個(gè)相加耦合器4分為第一相加耦合器如、第二相加耦合器4b及第三相加耦合器4c，四個(gè)全橋振蕩器5分為全橋振蕩器fe、全橋振蕩器恥和全橋振蕩器5c、全橋振蕩器5d，分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2和T3、T4初級(jí)電感Ll并聯(lián)電容CO為諧振回路，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)PNP大功率振蕩管Q1、Q2集電極和兩個(gè)NPN大功率振蕩管Q3、Q4 集電極，兩個(gè)PNP大功率振蕩管Q1、Q2發(fā)射極接太陽(yáng)能電源1正極，兩個(gè)NPN大功率振蕩管 Q3、Q4發(fā)射極接地，互補(bǔ)串饋供電，四個(gè)大功率振蕩管Q1、Q2和Q3、4Q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)交叉耦合到對(duì)管基極電阻 Rl、R2和R3、R4靜態(tài)偏置和電容Cl、C2和C3、C4正反饋構(gòu)成全橋振蕩器，Q3、Q4基極并接控制信號(hào)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，全橋振蕩器如和全橋振蕩器恥輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級(jí)電感L2反相接入第一相加耦合器如初級(jí)電感一階功率合成，全橋振蕩器5c和全橋振蕩器5d輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級(jí)電感L2反相接入第二相加耦合器4b 初級(jí)電感一階功率合成，第一相加耦合器如和第二相加耦合器4b次級(jí)電感反相接入第三相加耦合器4c初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器4c次級(jí)電感接入大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路3，輸出直流電壓供負(fù)載?？焖倩謴?fù)二極管VD1、VD2和VD3、VD4是保護(hù)振蕩管，免受振蕩高反壓擊穿。[0015]全橋振蕩器由PNP、NPN三極管兩個(gè)互補(bǔ)對(duì)稱阻容交叉耦合推挽振蕩互耦而成，阻容交叉耦合推挽振蕩實(shí)際是輸出輸入直接相連兩級(jí)LC選頻放大器，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，振蕩十分強(qiáng)烈，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，負(fù)載輸出為純正弦波，不僅高效，振蕩電路互補(bǔ)串饋供電，電源電壓高電流小，輸出功率是推挽振蕩的二倍。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負(fù)載時(shí)，僅幾只器件直接并聯(lián)運(yùn)用不能令人滿意，采用四個(gè)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(guò)兩個(gè)相加耦合器分別將四橋振蕩輸出功率相互反相激勵(lì)功率合成，又將兩個(gè)相加耦合器輸出電流變換加倍總和送到第三個(gè)相加耦合器功率合成，經(jīng)大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流為直流電壓提供給負(fù)載。三個(gè)平衡電阻R9、RlO和Rll在功率合成的兩個(gè)電流相等時(shí)，無(wú)功率損耗。圖4，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Q7、Q8全波整流，源極分別接入第三相加耦合器4c次級(jí)電感的兩端，電感中心抽頭接地，柵極經(jīng)電阻 R13、R15并聯(lián)開關(guān)二極管VD5、VD6交叉接入相加耦合器6c次級(jí)電感的兩端，并與電阻R12、 R14提供柵偏壓，開關(guān)二極管VD5、VD6使柵極加速翻轉(zhuǎn)，漏極并接成全波整流輸出直流電壓供給負(fù)載RL，整流電路不用電解電容濾波，高速響應(yīng)。本電子變壓器輸出直流電壓、功率由四個(gè)全橋振蕩器和相加耦合器初、次級(jí)電感比值及電源電壓、電流確定。適于驅(qū)動(dòng)大功率發(fā)光二極管LED陣列燈或驅(qū)動(dòng)其它直流電器。圖中，過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路2由負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD5檢波， 檢測(cè)電壓經(jīng)電容C5、電阻R16濾波，電阻R7、R8限流接入接口管Q5、Q6控制振蕩管Q3、Q4及 QU Q2。當(dāng)負(fù)載短路或接觸不良產(chǎn)生大電流，過(guò)載檢測(cè)電壓使Q5、Q6飽和導(dǎo)通，振蕩管Q3、 Q4及Ql、Q2截止停振，即時(shí)保護(hù)。圖5，過(guò)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(guò)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R17、R18、R19和R22、R23、RM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R20、R25和電位器RP1、RP2達(dá)到切換門限值。電阻R2UR26起限流作用。二極管VD6防反充電，利用單向?qū)щ姳苊馓?yáng)能電池陣列Ia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(yáng)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接四橋振蕩器5電源端。 實(shí)施例太陽(yáng)能電源電壓60V，四橋振蕩器工作電流4A，頻率47KHZ，輸出直流電壓 14V,電流15A，匹配功率200W發(fā)光二極管LED陣列燈，逆變效率85%，振蕩管散熱器溫升在 30°C以下。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能電源四橋振蕩電子變壓器，包括由太陽(yáng)能電池陣列、過(guò)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(yáng)能電源和逆變器，其特征在于還包括逆變器由四個(gè)全橋振蕩器、三個(gè)相加耦合器、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路及過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路組成，三個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器和第三相加耦合器， 四個(gè)全橋振蕩器分為全橋振蕩器( )、全橋振蕩器( )、全橋振蕩器(5c)和全橋振蕩器 (5d)，分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)和(T3)、(T4)初級(jí)電感并聯(lián)電容為諧振回路， 諧振回路兩端分別并接兩個(gè)PNP大功率振蕩管集電極和兩個(gè)NPN大功率振蕩管集電極，兩個(gè)PNP大功率振蕩管發(fā)射極接太陽(yáng)能電源正極，兩個(gè)NPN大功率振蕩管發(fā)射極接地，互補(bǔ)串饋供電，四個(gè)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)交叉耦合到對(duì)管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成全橋振蕩器，兩個(gè)NPN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，全橋振蕩器(5a)和全橋振蕩器(5b)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級(jí)電感反相接入第一相加耦合器初級(jí)電感一階功率合成，全橋振蕩器(5c)和全橋振蕩器 (5d)輸出功率分別由鐵氧體磁性變壓器CH)、(T4)次級(jí)電感反相接入第二相加耦合器初級(jí)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(jí)電感反相接入第三相加耦合器初級(jí)電感二階功率合成，第三相加耦合器次級(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(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路由負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波， 檢測(cè)電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電源四橋振蕩電子變壓器，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)管源極分別接第三相加耦合器次級(jí)電感的兩端，第三相加耦合器次級(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)電阻交叉接入第三相加耦合器次級(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(yáng)能電源四橋振蕩電子變壓器，其特征在于過(guò)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(yáng)能電池陣列充電過(guò)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(yáng)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(yáng)能電源四橋振蕩電子變壓器。包括由太陽(yáng)能電池陣列、過(guò)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(yáng)能電源和逆變器，還包括逆變器由四個(gè)橋式振蕩器，三個(gè)相加耦合器、大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路及過(guò)載檢測(cè)保護(hù)電路組成，四橋振蕩功率合成接入大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管全波整流電路為直流電壓供負(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(wú)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)H02M3/338GK201994854SQ20112011066
公開日2011年9月28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)明者阮小青, 阮樹成 申請(qǐng)人:阮小青