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      雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈的制作方法

      文檔序號:8070567閱讀:247來源:國知局
      雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明涉及電光源照明【技術領域】,具體是一種雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈。包括電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC、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R4、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T2與自振蕩芯片6及半橋逆變器B輸出功率變壓器T3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(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。本發(fā)明適用于大功率商業(yè)廣告裝飾照明場合。
      【專利說明】雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈

      【技術領域】
      [0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術領域】,具體是一種雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈。

      【背景技術】
      [0002] 現(xiàn)有技術電子鎮(zhèn)流器通用LC或RC振蕩器作為霓虹燈電光源,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,導致光強下降,雖然這種電子鎮(zhèn)流器結構簡便,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(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,商業(yè)廣告裝飾大功率照明的一種 雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈。
      [0004] 本發(fā)明技術解決方案為:包括電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC、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 n和電容C15同步振蕩,輸出分別經(jīng)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T 2與自振蕩芯片及半橋逆變器B輸出功率變壓 器1反相饋入相加耦合器功率合成、升壓接入霓虹燈管引燃起輝,基準晶振信號經(jīng)分頻器 注入兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端鎖定相位,燈管異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩 個自振蕩芯片RC振蕩器輸CT端控制振蕩快速停振,電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器EMI、整流橋堆、 功率因數(shù)校正APFC輸出電壓接入基準晶振、分頻器、自振蕩芯片及半橋逆變器A、自振蕩芯 片及半橋逆變器B的電源端;
      [0005] 其中,功率因數(shù)校正APFC由芯片IC4、功率M0S場效應管%、升壓二極管VD n、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%漏極、升壓二極管 VDn至電容Cn為功率因數(shù)校正APFC輸出,電阻R4接整流橋堆輸出引入芯片IC 4電源端,并 與磁性變壓器?\電感L4經(jīng)二極管VD5檢波電壓為芯片IC 4控制門限開啟,電阻R2、R3接整 流橋堆輸出分壓取樣接入芯片IC 4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%源極接地電阻點連接峰值電流檢測比較器,芯片IC 4輸出接%柵極,磁 性變壓器?\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C12濾波接基準晶 振、分頻器電源端。
      [0006] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果:解決雙半橋逆變振蕩高穩(wěn)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商業(yè)廣告裝飾照明,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】
      [0007] 圖1本發(fā)明技術方案原理框圖
      [0008] 圖2基準晶振電路
      [0009] 圖3雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈電路

      【具體實施方式】
      [0010] 參照圖1、2、3(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(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10、功率因 數(shù)校正APFC1、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、燈管異常電流檢測器11,其中,基準晶振2由石英晶體諧振器JT、兩個 反相器ICi、IC 2及電阻&、電容〇!、Q、C2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Ci、C 2,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IC 3,自振蕩芯片IC5IR2153內(nèi)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 n、電容C15同步振蕩,輸出分 別經(jīng)半橋逆變驅動電路連接均由兩個功率M0S場效應管Q 2、Q3互補組成的半橋逆變器A、半 橋逆變器B,自振蕩芯片4及半橋逆變器A5輸出功率變壓器T 2與自振蕩芯片6及半橋逆變 器Β7輸出功率變壓器Τ3反相饋入相加耦合器8功率合成、升壓接入霓虹燈管9引燃起輝, 基準晶振2經(jīng)分頻器3分頻+Ν基準信號&電容C 14、C15分壓注入兩個自振蕩芯片RC振蕩 器CT端鎖定相位,燈管異常電流檢測器11信號經(jīng)三極管VI\接入兩個自振蕩芯片RC振蕩 器輸入端(^控制振蕩快速停振,電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器EMI與整流橋堆10、功率因數(shù)校正 APFC1輸出電壓+15V接入基準晶振2、分頻器3,+400V接入自振蕩芯片4及半橋逆變器A5、 自振蕩芯片6及半橋逆變器B7的電源端。
      [0011] 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驅動器輸出,GND接 地。
      [0012] IC5引腳符號功能:Vrc芯片低壓電源端,VB驅動器浮置電源,H0驅動Q 2柵極,L0驅 動Q3柵極,vs浮置電源回歸,RT接振蕩定時電阻,C T接振蕩定時電容,0CM功率信號接地。
      [0013] 自振蕩芯片IC5由電阻R1(l、電容C13降壓供給啟動產(chǎn)生振蕩,驅動半橋功率M0S管 q2、q3,使之輪流導通/截止,此時逆變器中點輸出方波電壓經(jīng)電阻r14、電容c 17、二極管vd12、 VD13整流對電容C13充電,供自振蕩芯片IC5電源,轉換后電阻R 1(l停止供電,降低功耗。二 極管vd14對電容c16自舉充電,浮置供電驅動半橋逆變器減少功耗。
      [0014] 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(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。
      [0015] 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RC振蕩器鎖定相位。未注入基準信號RC振蕩器產(chǎn)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,小功率即可鎖定,兩個自振蕩芯片共接定時電 阻R n、電容C15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。
      [0016] 注入鎖相無須壓控調(diào)諧、鑒相、環(huán)路濾波,電路簡單性能優(yōu)越,附加成本低。注入鎖 相本質上與環(huán)路鎖相沒差別,適合功率合成燈具穩(wěn)定振蕩頻率相位同步,避免器件溫升過 高功率失衡,穩(wěn)定燈光延長使用壽命。
      [0017] 相加耦合器T4電感L1(l將兩個半橋輸出功率變壓器T 2、T3電感L7、L9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,兩個電流相 等平衡電阻R17無功率損耗。
      [0018] 燈異常檢測由燈電流互感磁環(huán)電感L12電壓二極管VD15檢波、電容C 2(l、電阻R18濾 波經(jīng)電阻R15、R16分壓,三極管VI\觸發(fā)兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端,芯片內(nèi)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。
      [0019] 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,由芯片IC 4L6562、功率冊3管%等組成功率因數(shù)校正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)定使燈光不變。電源濾波器EMI抑制振蕩諧波 干擾通過電網(wǎng)傳輸。
      [0020] 實施例電源交流市電AC90?250V,功率因數(shù)校正APFC輸出電壓DC400V,功率因 數(shù)0. 98,雙半橋逆變電流0. 72A,點燃一支250W或兩支125W霓虹燈管Gi、Gn,效率86%。適 用于商業(yè)廣告裝飾照明。
      【權利要求】
      1. 一種雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈,包括電源濾波器EMI、整流橋堆,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、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,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 n 和電容C15產(chǎn)生同步振蕩,輸出分別經(jīng)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T 2與自 振蕩芯片及半橋逆變器Β輸出功率變壓器Τ3反相饋入相加耦合器功率合成、升壓接入霓虹 燈管引燃起輝,基準晶振信號經(jīng)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 異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩個自振蕩芯片RC振蕩器輸CT端控制振蕩快速停振, 電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC輸出電壓接入基準晶振、分頻 器、自振蕩芯片及半橋逆變器A、自振蕩芯片及半橋逆變器B的電源端。
      2. 根據(jù)權利要求1所述的雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈,其特征在于:功率因數(shù)校 正APFC由芯片IC4、功率MOS場效應管%、升壓二極管VD n、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%漏極、升壓二極管VD n至電容Cn為功率因 數(shù)校正APFC輸出,電阻R4接整流橋堆輸出引入芯片IC 4電源端,并與磁性變壓器?\電感L4 經(jīng)二極管VD5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R8、R 9分壓取樣輸出電壓,乘法器輸出與%源極 接地電阻點連接峰值電流檢測比較器,芯片IC4輸出接%柵極,磁性變壓器?\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】H05B41/285GK104105298SQ201310156034
      【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權日:2013年4月15日
      【發(fā)明者】阮樹成, 阮雪芬 申請人:阮雪芬
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