專利名稱：太陽能電源橋式振蕩金鹵燈的制作方法
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橋式振蕩金鹵燈。
背景技術(shù)：
汽車、火車、船只太陽能直流低電壓電源供電的金鹵燈HID，光電轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生強(qiáng)光照明，適于車船內(nèi)外照明，如汽車前燈照明。金鹵燈是一種高強(qiáng)度氣體放電發(fā)光，工作電壓在數(shù)百伏，點火啟動電壓通常在3KV以上才能引燃。太陽能直流低電壓電源供電金鹵燈電子核心是一個DC-AC逆變器。燈負(fù)載功率在25W左右時，采用大功率三極管或MOS場效應(yīng)管推挽振蕩方式工作，獲取較好的效果。但是，金鹵燈功率都較大，驅(qū)動電流相應(yīng)要求較大，這時逆變器功率器件功耗急劇增大，由于車船內(nèi)部空間所限散熱器體積不能做大發(fā)熱升溫很高會燒壞元器件，不能正常工作。此外，金鹵燈高頻電源供電極易產(chǎn)生“聲共振”， 燈管內(nèi)壓力波脈沖從管壁反射與高頻電流諧波相位相同時形成駐波，導(dǎo)致放電電弧不穩(wěn)定燈光抖動，對人眼產(chǎn)生暈眩。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動大功率燈負(fù)載的一種太陽能電源橋式振蕩金鹵燈。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金鹵燈管，還包括逆變器由橋式振蕩器、調(diào)頻信號發(fā)生器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，橋式振蕩器由鐵氧體磁性變壓器初級電感并聯(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)快恢二極管，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻， 發(fā)射極接地，兩個PNP大功率振蕩管基極并接調(diào)頻信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接電源正極，調(diào)頻信號發(fā)生器輸出經(jīng)電容和電阻接入接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率，橋式振蕩器輸出功率由鐵氧體磁性變壓器次級電感升壓接入燈管電路，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，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。而調(diào)頻信號發(fā)生器由集成電路與電阻、電容構(gòu)成低頻振蕩器，輸出信號經(jīng)達(dá)林頓三極管射極跟隨接入橋式振蕩器調(diào)頻信號接口管，調(diào)制橋式振蕩頻率抑制燈光閃爍；燈管電路由鐵氧體磁性變壓器次級電感輸出高壓，經(jīng)電容接入脈沖點火線圈初級和次級的連接點，并經(jīng)電容接入雙向觸發(fā)二極管，同時還并聯(lián)接地電阻，脈沖點火線圈初級與雙向觸發(fā)二極管相接，脈沖點火線圈次級與金鹵燈管相接，金鹵燈管一端接地；過壓檢測控制器由運放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，運放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放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，運放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電源供電橋式振蕩器，獲取大功率燈負(fù)載高光效，調(diào)頻抑制“聲共振”燈光閃爍。振蕩電路互補串饋供電，電源電壓高電流小，明顯降低功耗，振蕩十分強(qiáng)烈輸出功率是推挽振蕩的二倍。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，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)方案原理框圖圖2橋式振蕩器電路圖3調(diào)頻信號發(fā)生器電路圖4金鹵燈點火及過載檢測電路圖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、圖2，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和逆變器與金鹵燈管G，還包括逆變器由橋式振蕩器3、調(diào)頻信號發(fā)生器4、燈管電路5及過載檢測保護(hù)電路2組成，橋式振蕩器3由鐵氧體磁性變壓器Tl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Q3、Q4集電極和兩個NPN大功率振蕩管 Q5、Q6集電極，兩個PNP大功率振蕩管Q3、Q4發(fā)射極接太陽能電源1正極，兩個NPN大功率振蕩管Q5、Q6發(fā)射極接地，使兩種極性振蕩管互補串饋供電，四個大功率振蕩管Q3、Q4和 Q5、Q6集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)快恢二極管VD1、VD2和VD3、VD4，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻R5、R6和Rll、R12靜態(tài)偏置和電容Cl、C2和C3、C4正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管Q5、Q6基極并接控制信號接口管Q7、Q8集電極，接口管Q7、 Q8基極與集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R7、R8，發(fā)射極接地，兩個PNP大功率振蕩管Q3、Q4 基極并接調(diào)頻信號接口管Q1、Q2集電極，接口管Q1、Q2基極與集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R3、R4，發(fā)射極接太陽能電源正極，調(diào)頻信號發(fā)生器4輸出經(jīng)電容C6和電阻Rl、R2接入接口管Q1、Q2，由振蕩管Q3、Q4極間電容調(diào)制振蕩頻率，橋式振蕩器3輸出功率由鐵氧體磁性變壓器Tl次級電感L2升壓接入燈管電路5，過載檢測保護(hù)電路2由燈負(fù)載電流經(jīng)磁環(huán)電感L3感生電壓二極管VD5檢波，檢測電壓經(jīng)電阻R9、RlO接入接口管Q7、Q8控制振蕩管 Q5、Q6 和 Q3、Q4。橋式振蕩器由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，阻容交叉耦合推挽振蕩實際是輸出輸入直接相連兩級LC選頻放大器，大功率振蕩管 Q3、Q4和Q5、Q6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，使燈負(fù)載輸出為純正弦波，不僅高效，兩種極性振蕩管互補串饋供電，電源電壓高電流小，降低功耗輸出功率是推挽振蕩的二倍。圖3，調(diào)頻信號發(fā)生器集成電路ICl采用LM567，經(jīng)電阻R13對電容C8充電產(chǎn)生 150HZ低頻方波，由電阻R14、R15和電容C9積分為三角波經(jīng)達(dá)林頓三極管Q9射極跟隨阻抗變換，電阻R16調(diào)頻信號電壓接入橋式振蕩器控制信號接口管Q1、Q2，由振蕩管Q3、Q4極間電容頻率調(diào)制，低頻三角波圍繞振蕩中心頻率不斷變化，燈電弧無法形成駐波共振點，從而避免金鹵燈“聲共振”燈光閃爍。電容C7對地旁路。圖4，燈管電路5在啟動開燈瞬間橋式振蕩器輸出高壓經(jīng)電容C11、C12、電阻R17、 R18使雙向觸發(fā)二極管VD6導(dǎo)通，電流經(jīng)過脈沖點火線圈初級L4，感應(yīng)次級線圈L5升壓產(chǎn)生高壓脈沖，點火觸發(fā)金鹵燈G氣體擊穿導(dǎo)通，燈管啟動引燃發(fā)光。過載檢測保護(hù)電路2，當(dāng)燈管接觸不良或燈負(fù)載短路產(chǎn)生大電流，過載檢測電感 L3感生電壓二極管VD5檢波，檢測電壓經(jīng)電容ClO濾波輸出使接口管Q7、Q8飽和導(dǎo)通，振蕩管Q5、Q6和Q3、Q4截止停振，得到即時保護(hù)。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VD7基準(zhǔn)電壓時，Al輸出為低電平，三極管QlO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VD7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VDlO基準(zhǔn)電壓時，A2輸出為低電平，三極管Qll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VDlO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R19、R20、R21和R24、R25、似6及電位器RP1、RP2 分壓分別接入運算放大器同相和反相輸入端。調(diào)整運算放大器電壓負(fù)反饋電阻R22、R27和電位器RP1、RP2達(dá)到切換門限值。電阻R23、R28限流作用。圖中，二極管VD12防蓄電池反充電，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VD9防反接， 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VD8、 VDll吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護(hù)擊穿三極管Q10、Q11。電壓配接器Id內(nèi)置電源退耦濾波器連接橋式振蕩器3和調(diào)頻信號發(fā)生器4電源端。實施例太陽能電源電壓60V，橋式振蕩器頻率185KHZ，由150HZ低頻信號對橋式振蕩器調(diào)頻，輸出匹配56W金鹵燈。逆變效率82%，振蕩管散熱器溫度限制在低于40°C。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源橋式振蕩金鹵燈，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金鹵燈管，其特征在于還包括逆變器由橋式振蕩器、調(diào)頻信號發(fā)生器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，橋式振蕩器由鐵氧體磁性變壓器初級電感并聯(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)快恢二極管，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成橋式振蕩器，兩個NPN大功率振蕩管基極并接控制信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，兩個PNP大功率振蕩管基極并接調(diào)頻信號接口管集電極，接口管基極與集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接電源正極，調(diào)頻信號發(fā)生器輸出經(jīng)電容和電阻接入接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率，橋式振蕩器輸出功率由鐵氧體磁性變壓器次級電感升壓接入燈管電路，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，檢測電壓接入接口管控制振蕩管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩金鹵燈，其特征在于調(diào)頻信號發(fā)生器由集成電路與電阻、電容構(gòu)成低頻振蕩器，輸出信號經(jīng)達(dá)林頓三極管射極跟隨接入橋式振蕩器調(diào)頻信號接口管，調(diào)制橋式振蕩器頻率抑制燈光閃爍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩金鹵燈，其特征在于燈管電路由鐵氧體磁性變壓器次級電感輸出高壓，經(jīng)電容接入脈沖點火線圈初級和次級的連接點，并經(jīng)電容接入雙向觸發(fā)二極管，同時還并聯(lián)接地電阻，脈沖點火線圈初級與雙向觸發(fā)二極管相接， 脈沖點火線圈次級與金鹵燈管相接，金鹵燈管一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩金鹵燈，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，是一種太陽能電源橋式振蕩金鹵燈。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金鹵燈管，還包括逆變器由橋式振蕩器、調(diào)頻信號發(fā)生器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，橋式振蕩器經(jīng)調(diào)頻抑制“聲共振”燈光閃爍，輸出功率接入燈管電路產(chǎn)生高光效。本實用新型電路獨特、高效，廣泛用于汽車、火車、船只無交流市電或供電不便的場合要求較大功率的金鹵燈照明。
文檔編號H05B41/36GK201995192SQ20112011041
公開日2011年9月28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)明者梅玉剛, 阮樹成 申請人:梅玉剛