雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電光源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組。兩個RC振蕩器共接電阻R11、電容C14同步振蕩，自振蕩芯片4及全橋逆變器A輸出功率變壓器T1與自振蕩芯片6及全橋逆變器B輸出功率變壓器T2反相饋入相加耦合器，功率合成、升壓經(jīng)磁環(huán)電感耦合至無極燈管組，基準晶振信號經(jīng)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，燈管異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩個自振蕩芯片振蕩器SD端，控制振蕩快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率管。本發(fā)明適用于會議室、客廳及居家照明。
【專利說明】雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種雙全橋注入鎖相功率合成無極燈 組。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)通常用LC或RC振蕩器作為無極燈組電光源，產(chǎn)生的振蕩頻率受溫度變 化穩(wěn)定性差影響功率不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致光強下降，雖然結(jié)構(gòu)簡單，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(dǎo)致振蕩頻率變化，結(jié)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(dǎo)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(fā)光不穩(wěn)定亮度 下降，重則燒壞器件縮短使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步、大功率照明的一種雙全橋注入鎖 相功率合成無極燈組。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決方案為：包括電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC、無 極燈管組、基準晶振、分頻器、兩個自振蕩芯片、全橋逆變器A、全橋逆變器B、相加耦合器、 燈管異常電流檢測器，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(lián)微調(diào)電 容的石英晶體諧振器，基準晶振輸出信號經(jīng)第二個反相器接入分頻器，自振蕩芯片內(nèi)含振 蕩器、全橋逆變驅(qū)動電路，兩個自振蕩芯片振蕩器共接電阻R n、電容C14同步振蕩，輸出分別 經(jīng)全橋逆變驅(qū)動電路連接均由四個功率M0S場效應(yīng)管兩組互補半橋構(gòu)成的全橋逆變器A、 全橋逆變器B，自振蕩芯片及全橋逆變器A輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片及全橋逆變器 Β輸出功率變壓器1~2反相饋入相加耦合器功率合成，經(jīng)磁環(huán)電感耦合無極燈管組，基準晶振 信號經(jīng)分頻器注入兩個自振蕩芯片ΕΧ0端鎖定相位，燈管異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接 入兩個自振蕩芯片SD端，控制振蕩快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率M0S場效應(yīng)管，電網(wǎng)電源 經(jīng)電源濾波器ΕΜΙ、整流橋堆至功率因數(shù)校正APFC接入基準晶振、分頻器、自振蕩芯片及全 橋逆變器Α、自振蕩芯片及全橋逆變器Β的電源端；
[0005] 其中，燈管異常電流檢測器由燈管諧振電感ΙΑ1、電容CBi 1、磁環(huán)電感LFi 1接 入相加耦合器T4電感Ln，并穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接地，磁環(huán)電感LFi 1耦合燈管DGi ~ n，電感L12接二極管VD13檢波，電容C19電阻R 15濾波經(jīng)電阻R13、R14分壓、三極管觸發(fā)兩個自 振湯芯片燈故障保護控制端SD ;
[0006] 功率因數(shù)校正APFC由芯片IC4、大功率M0S場效應(yīng)管％、升壓二極管VD 12、磁性變壓 器?\及電阻、電容組成，整流橋堆輸出經(jīng)磁性變壓器?\電感L3接Q5漏極、升壓二極管VD 12 至電容Cn作為APFC輸出，二極管VDn提供Cn預(yù)充電，電阻R 4接整流橋堆輸出引入芯片 IC4電源端，并與?\電感。經(jīng)二極管￥05檢波電壓為芯片IC4控制門限開啟，電阻R 2、馬接 整流橋堆輸出分壓取樣接入芯片IC4乘法器一端，乘法器另一端接電阻R8、R9分壓取樣輸出 電壓，乘法器輸出與Q5源極接地電阻點連接峰值電流檢測比較器，芯片IC4輸出接Q5柵極， ?\電感L5高頻電壓由二極管VD6~9整流、二極管VD1(I穩(wěn)壓、電容C 12濾波接基準晶振、分頻 器電源端。
[0007] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決雙全橋逆變振蕩高穩(wěn)頻、相位同步功率合成，達到單個 自振蕩全橋逆變器難以得到的大功率無極燈組照明，避免器件溫升高振蕩頻率變化功率失 衡，穩(wěn)定燈光延長使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1本發(fā)明技術(shù)方案原理框圖 [0009] 圖2基準晶振電路
[0010] 圖3雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組電路

【具體實施方式】
[0011] 參照圖1、2、3(圖3以自振蕩芯片及全橋逆變器A電路為例，自振蕩芯片及全橋逆 變器B相同），本發(fā)明【具體實施方式】和實施例：包括電源濾波器EMI與整流橋堆11、功率因 數(shù)校正APFC1、無極燈管組9、基準晶振2、分頻器3、兩個自振蕩芯片4、6、全橋逆變器A5、全 橋逆變器B7、相加耦合器8、燈管異常電流檢測器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&、電容組成，第一個反相器IQ輸入與輸出兩端跨 接偏置電阻&，并分別并接接地電容Cp C2，同時，還跨接串聯(lián)微調(diào)電容Q的石英晶體諧振 器JT，基準晶振2輸出信號經(jīng)第二個反相器IC2接入分頻器3,自振蕩芯片IC 5UBA2030T內(nèi) 含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動電路，兩個自振蕩芯片4、6振蕩器共接電阻Rn、電容C 14同步振蕩， 輸出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動電路連接均由四個功率M0S場效應(yīng)管％、Q2、Q 3、Q4兩組互補半橋 構(gòu)成的全橋逆變器A5、全橋逆變器B7，自振蕩芯片4及全橋逆變器A5輸出功率變壓器?\與 自振蕩芯片6及全橋逆變器Β7輸出功率變壓器Τ 2反相饋入相加耦合器8功率合成，經(jīng)磁 環(huán)電感耦合至無極燈管組9,基準晶振2信號經(jīng)分頻器3分頻+Ν基準信號&注入兩個自 振蕩芯片4、6的ΕΧ0端鎖定相位，燈管異常電流檢測器10信號經(jīng)三極管接入兩個自振蕩芯 片4、6的SD端，控制振蕩快速停振關(guān)斷全橋逆變器功率M0S場效應(yīng)管，電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾 波器ΕΜΙ與整流橋堆11至功率因數(shù)校正APFC1輸出電壓+15V接入基準晶振2、分頻器3， +560V接入自振蕩芯片4及全橋逆變器Α5、自振蕩芯片6及全橋逆變器Β7的電源端。
[0012] IC4引腳符號功能：V。。芯片邏輯控制低壓電源，IDET零電流檢測，MULT乘法器輸 入，INV誤差放大器輸入，EA誤差放大器輸出，CS脈寬調(diào)制比較器，OUT驅(qū)動器輸出，GND接 地。
[0013] IC5引腳符號功能：HV高壓電源，VDD低壓電源，RC振蕩器輸入，ΕΧ0外接振蕩器， GHL驅(qū)動％，GLL驅(qū)動Q2, GHR驅(qū)動Q3, GLR驅(qū)動Q4, SHL橋路輸出，SHR橋路輸出，BE橋路使 能控制，BER橋路使能參考，DTC死區(qū)時間控制，F(xiàn)SL浮置電源，F(xiàn)SR浮置電源，SD關(guān)閉振蕩， GND接地。
[0014] 自振蕩芯片IC5電源端HV接高壓電源，由芯片內(nèi)部生成低壓電源VDD供給產(chǎn)生振 蕩，電容C 13濾除紋波，振蕩啟動自舉電容C15充電浮置供電，全橋逆變器對角線功率M0S管 QpQ4導(dǎo)通，Q2、Q3截止，此時電容C16充電浮置供電，QpQ 4導(dǎo)通，Q2、Q3截止，輪流工作半個 周期，輸出電壓波形方波。全橋交替切換由RC振蕩器振蕩頻率的1/2頻率控制，電阻R1(l控 制振蕩波形死區(qū)時間。
[0015] 兩個全橋逆變器功率合成拖動大功率燈具，擴容可靠。但要求兩個自振蕩芯片振 蕩電壓驅(qū)動逆變器相位一致，以消除非線性互調(diào)功率不均衡，獲取穩(wěn)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(shù)。
[0016] 注入鎖相無須壓控調(diào)諧、鑒相器、環(huán)路濾波器，電路結(jié)構(gòu)簡單性能優(yōu)越，附加成本 低。注入鎖相本質(zhì)上與環(huán)路鎖相沒差別，適于功率合成燈具穩(wěn)定振蕩頻率相位同步，穩(wěn)定輸 出功率避免器件溫升過高功率失衡，穩(wěn)定燈光延長使用壽命。
[0017] 基準晶振石英諧振器頻率受溫度變化極小，高度穩(wěn)定?；鶞市盘柦?jīng)分頻器注入自 振蕩芯片ΕΧ0端鎖定相位。未注入基準信號自振蕩芯片RC振蕩器自由振蕩頻率，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，兩個自振蕩芯片共接電阻R n和電 容C14同步振蕩，鎖定時間快?；鶞市盘柗诸l注入選配較高頻率的高穩(wěn)頻特性石英諧振器， 鎖定數(shù)十至數(shù)百千赫LC或RC振蕩器。分頻器IC 3二進制或十進制計數(shù)器分頻。
[0018] 相加耦合器τ3電感L5將兩個全橋輸出功率變壓器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 12無功率損耗。
[0019] 燈異常檢測互感磁環(huán)電感L12電壓二極管VD13檢波、電容C 19、電阻R15濾波經(jīng)電阻 R13、R14分壓，三極管V'觸發(fā)兩個自振蕩芯片SD端，當觸發(fā)電壓4. 5V?VDD高電平信號時， 迅速停振快速關(guān)斷全橋逆變器功率管，以免受損。
[0020] 電子鎮(zhèn)流器接入交流電源呈阻抗性負載，輸入電壓和電流有較大相位差，功率因 數(shù)低，芯片IC 4L6562、功率M0S管Q5等組成APFC提高功率因數(shù)，減小電流總諧波失真，輸出 電壓恒定，保障振蕩幅值穩(wěn)定燈光不變。電源濾波器EMI抑制振蕩諧波干擾通過電網(wǎng)傳輸。
[0021] 實施例電源AC85?260V，功率因數(shù)校正APFC直流電壓560V，兩個全橋逆變電流 0. 66A，驅(qū)動4支80W無極燈組管DGi?DGn，效率81 %，逆變電流小功耗低，長時間照明燈光 穩(wěn)定。適用于會議室、客廳及居家照明。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組，包括電源濾波器EMI、整流橋堆、無極燈管 組，其特征在于：還包括功率因數(shù)校正APFC、基準晶振、分頻器、兩個自振蕩芯片、全橋逆變 器A、全橋逆變器B、相加耦合器、燈管異常電流檢測器，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(lián)微調(diào)電容的石英晶體諧振器，基準晶振輸出信號經(jīng)第二個反相器 接入分頻器，自振蕩芯片內(nèi)含振蕩器、全橋逆變驅(qū)動電路，兩個自振蕩芯片振蕩器共接電阻 Rn、電容C14同步振蕩，輸出分別經(jīng)全橋逆變驅(qū)動電路連接均由四個功率MOS場效應(yīng)管兩組 互補半橋合成的全橋逆變器A、全橋逆變器B，自振蕩芯片及全橋逆變器A輸出功率變壓器 ?\與自振蕩芯片及全橋逆變器B輸出功率變壓器T2反相饋入相加耦合器功率合成，經(jīng)磁環(huán) 電感耦合無極燈管組，基準晶振信號經(jīng)分頻器注入兩個自振蕩芯片ΕΧΟ端鎖定相位，燈管 異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩個自振蕩芯片SD端，控制振蕩快速停振關(guān)斷全橋逆 變器功率MOS場效應(yīng)管，電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器ΕΜΙ、整流橋堆至功率因數(shù)校正APFC接入基 準晶振、分頻器、自振蕩芯片及全橋逆變器Α、自振蕩芯片及全橋逆變器Β的電源端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組，其特征在于：燈管異常 電流檢測器由燈管諧振電感ΙΛ1、電容CBi 1、磁環(huán)電感LFi 1接入相加耦合器Τ4電感Ln， 并穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接地，磁環(huán)電感LFi 1耦合燈管DGi 1,電感L12接二極管VD13檢 波，電容C19電阻R 15濾波經(jīng)電阻R13、R14分壓、三極管觸發(fā)兩個自振蕩芯片燈故障保護控制 端SD。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙全橋注入鎖相功率合成無極燈組，其特征在于：功率因數(shù) 校正APFC由芯片IC4、大功率MOS場效應(yīng)管Q 5、升壓二極管VD12、磁性變壓器?\及電阻、電 容組成，整流橋堆輸出經(jīng)磁性變壓器?\電感L 3接Q5漏極、升壓二極管VD12至電容Cn作為 APFC輸出，二極管VDn提供Cn預(yù)充電，電阻R4接整流橋堆輸出引入芯片IC 4電源端，并與 ?\電感。經(jīng)二極管￥05檢波電壓為芯片IC4控制門限開啟，電阻R2、R 3接整流橋堆輸出分壓 取樣接入芯片IC4乘法器一端，乘法器另一端接電阻馬、R9分壓取樣輸出電壓，乘法器輸出 與Q 5源極接地電阻點連接峰值電流檢測比較器，芯片IC4輸出接Q5柵極，?\電感L 5高頻電 壓由二極管VD6~9整流、二極管VD1(I穩(wěn)壓、電容C 12濾波接基準晶振、分頻器電源端。
【文檔編號】H05B41/285GK104105296SQ201310155574
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】阮樹成, 梅玉剛 申請人:梅玉剛