專利名稱：太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈。
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休閑供電不便的場合，采用太陽能電源的熒光燈可產(chǎn)生較強(qiáng)的光照亮度，光電轉(zhuǎn)換效率較高，光線柔和宜人，使用方便。然而，熒光燈是一種氣體放電產(chǎn)生光亮，點(diǎn)火啟動(dòng)電壓通常在500V以上才能激發(fā)管壁熒光粉涂層汞蒸，引燃后穩(wěn)定工作電壓為40V-110V，燈管電流至少在數(shù)百毫安。因此，要求振蕩輸出功率大，尤其工作電壓較低時(shí)電流就必須增大，而大電流振蕩管功耗溫升引起電流劇增， 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)重時(shí)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)光亮度下降不穩(wěn)定。甚至燒壞器件。隨著燈負(fù)載功率要求更大時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流相應(yīng)增大，逆變器功率器件功耗急劇增大，通常，振蕩管散熱器不能做得過大，制約正常工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供太陽能電源供電，拖動(dòng)大功率燈負(fù)載的一種太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈。本實(shí)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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，還包括逆變器由八個(gè)推挽振蕩器、七個(gè)相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，七個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器3a、推挽振蕩器北、推挽振蕩器3c、推挽振蕩器3d、推挽振蕩器!Be、推挽振蕩器3f和推挽振蕩器3g、推挽振蕩器池，分別由八個(gè)鐵氧體磁性變壓器T1、T2、T3、T4、和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8初級電感并聯(lián)電容為諧振回路， 其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)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、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器3a和推挽振蕩器 3b輸出功率由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器3c和推挽振蕩器3d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器3e和推挽振蕩器3f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感一階功率合成， 推挽振蕩器3g和推挽振蕩器池輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級電感反相接入第四相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第五相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級電感反相接入第六相加耦合器初級電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級電感反相接入第七相加耦合器初級電感三階功率合成，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。其中，燈管電路接第七相加耦合器次級電感，在電感兩端并接串聯(lián)的阻容RC元件，然后接串聯(lián)諧振電路電感、電容至燈管燈絲的一端，燈管燈絲另一端并接預(yù)熱啟動(dòng)電容和串聯(lián)相接的熱敏電阻與雙向觸發(fā)二極管；過壓檢測控制器由運(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)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運(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)切換太陽能電池陣列放電欠壓控制。本實(shí)用新型產(chǎn)生有益的積極效果是太陽能電源供電八推挽振蕩器三階功率合成，獲取大功率燈負(fù)載高光效，阻容交叉耦合推挽振蕩是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級放大器，振蕩十分強(qiáng)烈，不僅高效，偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件功耗，廣泛用于沒交流電或供電不便的場合照明。

圖1本實(shí)用新型技術(shù)方案原理方框圖圖2推挽振蕩器電路圖3八推振蕩功率合成及過載檢測保護(hù)電路圖4燈管電路圖5太陽能電源過壓和欠壓檢測控制器電路具體實(shí)施方法參照圖1、2、3及圖5，(圖2以推挽振蕩器3a電路為例，其余推挽振蕩器電路均相同)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組成的太陽能電源1和逆變器與熒光燈管G，還包括逆變器由八個(gè)推挽振蕩器3、七個(gè)相加耦合器4、燈管電路5及過載檢測保護(hù)電路2組成，七個(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、第三相加耦合器如、第四相加耦合器4d、第五相加耦合器如、第六相加耦合器4f、第七相加耦合器4g，八個(gè)推挽振蕩器3分為推挽振蕩器3a、推挽振蕩器北、推挽振蕩器3c、推挽振蕩器3d、推挽振蕩器；^、 推挽振蕩器3f和推挽振蕩器3g、推挽振蕩器池，分別由八個(gè)鐵氧體磁性變壓器T1、T2、T3、 Τ4和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8初級電感Ll并聯(lián)電容C3為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感 L3和旁路電容C4接入太陽能電源1，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管Q1、Q2集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻R3、R6接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合到對管基極電阻Rl、R2靜態(tài)偏置和電容Cl、C2正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2基極并接控制信號接口管Q3、Q4集電極，基極、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻R4、R5，發(fā)射極接地，推挽振蕩器 3a和推挽振蕩器北輸出功率由鐵氧體磁性變壓器Tl、T2次級電感L2反相接入第一相加耦合器如初級電感一階功率合成，推挽振蕩器3c和推挽振蕩器3d輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T3、T4次級電感L2反相接入第二相加耦合器4b初級電感一階功率合成，推挽振蕩器3e和推挽振蕩器3f輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T5、T6次級電感L2反相接入第三相加耦合器4c初級電感一階功率合成，推挽振蕩器3g和推挽振蕩器池輸出功率由鐵氧體磁性變壓器T7、T8次級電感L2反相接入第四相加耦合器4d初級電感一階功率合成，第一相加耦合器如和第二相加耦合器4b次級電感反相接入第五相加耦合器如初級電感二階功率合成，第三相加耦合器如和第四相加耦合器4d次級電感反相接入第六相加耦合器4f初級電感二階功率合成，第五相加耦合器4e和第六相加耦合器4f次級電感反相接入第七相加耦合器4g初級電感三階功率合成，次級電感升壓接入燈管電路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L4感生電壓二極管VD3峰值檢波， 檢測電壓經(jīng)電容C5、電阻R16濾波，電阻R7、R8限流接入接口管Q3、Q4控制振蕩管Ql、Q， 當(dāng)燈負(fù)載短路或燈管接觸不良產(chǎn)生大電流，過載檢測電壓使Q3、Q4飽和導(dǎo)通，Q1、Q2截止停振，起到保護(hù)作用。二極管VD1、VD2防止高反壓擊穿振蕩管。阻容交叉耦合推挽振蕩器實(shí)際是輸出直接連到輸入的LC選頻兩級放大器，振蕩十分強(qiáng)烈，兩個(gè)大功率振蕩管Ql、Q2輪流處于飽和與截止，以零靜態(tài)電流半個(gè)周期導(dǎo)通，集電極電流相位相反三階以上奇次諧波為零，不僅高效，并具有偶次諧波相互抵消，降低逆變功率器件熱功耗，為此，更低的抑制在諧振電感中心抽頭饋接電源串入高頻扼流電感與旁路電容，抑制偶次諧波功耗使燈負(fù)載輸出為純正弦波。通用大功率三極管構(gòu)成推挽振蕩輸出功率匹配30W左右的燈管，當(dāng)要求更大輸出功率，例如匹配200W燈負(fù)載時(shí)，僅幾只器件直接并聯(lián)運(yùn)用不能令人滿意，采用八推挽振蕩功率合成效果顯著，其輸出功率疊加能滿足技術(shù)要求，通過七個(gè)相加耦合器分別將八推振蕩輸出功率相互反相激勵(lì)功率合成，升壓引燃大功率燈管發(fā)光。平衡電阻R9、R10、R11、R12、 R13和R14、R15在功率合成的兩個(gè)電流相等時(shí)，無功率損耗。圖4，燈管電路兩支燈管并接，在第七相加耦合器4g功率合成高壓輸出并接阻容元件R17、C6吸收反峰高壓，抑制噪聲輻射平滑燈光亮度。燈管串聯(lián)諧振電路L5、C7和L6、 C8接至燈管G1、G2，諧振頻率接近八推振蕩頻率燈管光效最高，燈管并接啟動(dòng)電容C9、ClO 和熱敏電阻RT1、RT2串聯(lián)雙向觸發(fā)二極管VD4、VD5，啟輝時(shí)燈管電壓很高雙向觸發(fā)二極管導(dǎo)通，電流經(jīng)熱敏電阻使燈絲通電預(yù)熱，燈啟輝后燈管電壓降低雙向觸發(fā)管截止，實(shí)現(xiàn)無耗預(yù)熱。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(shí)，Al輸出為低電平，三極管Q5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(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(shí)，A2輸出為低電平，三極管Q6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(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R18、R19、R20和R23、似4、R25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R21、M6和電位器RP1、RP2達(dá)到切換門限值。電阻R22、R27起限流作用。圖中，二極管VD6防反充電，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(shí)或出現(xiàn)短路時(shí)蓄電池El向太陽能電池陣列Ia放電。二極管VD9防蓄電池反接， 當(dāng)蓄電池El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VD8、 VDll吸收繼電器J1、J2線圈反向電勢，防護(hù)擊穿三極管Q5、Q6。電壓配接器Id連接八推挽振蕩器3電源端。 本實(shí)施例太陽能電源電壓30V，八推挽振蕩器頻率57KHZ，輸出匹配兩支100W熒光燈管，逆變效率達(dá)82%，振蕩管散熱器溫升低于40°C。
權(quán)利要求1.一種太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈，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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，其特征在于還包括逆變器由八個(gè)推挽振蕩器、七個(gè)相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，七個(gè)相加耦合器分為第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八個(gè)推挽振蕩器分為推挽振蕩器(3a)、推挽振蕩器C3b)、推挽振蕩器(3c)、推挽振蕩器(3d)、推挽振蕩器C3e)、推挽振蕩器(3f)和推挽振蕩器(3g)、推挽振蕩器( )，分別由八個(gè)鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)、 (T3)、(T4)、和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初級電感并聯(lián)電容為諧振回路，其電感中心抽頭經(jīng)高頻扼流電感和旁路電容接入太陽能電源，諧振回路兩端分別并接兩個(gè)大功率振蕩管集電極，發(fā)射極串聯(lián)電阻接地，諧振回路兩端還并聯(lián)交叉耦合對管基極電阻靜態(tài)偏置和電容正反饋構(gòu)成推挽振蕩器，兩個(gè)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、集電極接電壓負(fù)反饋偏置電阻，發(fā)射極接地，推挽振蕩器(3a)和推挽振蕩器(3b)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(Tl)、(T2)次級電感反相接入第一相加耦合器初級電感一階功率合成， 推挽振蕩器(3c)和推挽振蕩器(3d)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T3)、(T4)次級電感反相接入第二相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器(3e)和推挽振蕩器(3f)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(仍)、(T6)次級電感反相接入第三相加耦合器初級電感一階功率合成，推挽振蕩器(3g)和推挽振蕩器(3h)輸出功率由鐵氧體磁性變壓器(T7)、(T8)次級電感反相接入第四相加耦合器初級電感一階功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次級電感反相接入第五相加耦合器初級電感二階功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次級電感反相接入第六相加耦合器初級電感二階功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次級電感反相接入第七相加耦合器初級電感三階功率合成，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所述的太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈，其特征在于燈管電路接第七相加耦合器次級電感，在電感兩端并接串聯(lián)的阻容RC元件，然后接燈管串聯(lián)諧振電路電感、電容至燈管燈絲的一端，燈絲另一端并接預(yù)熱啟動(dòng)電容和串聯(lián)相接的熱敏電阻及雙向觸發(fā)二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈，其特征在于過壓檢測控制器由運(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)切換太陽能電池陣列充電過壓控制；欠壓檢測控制器由運(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，是一種太陽能電源八推挽振蕩功率合成熒光燈。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、蓄電池組成的太陽能電源和逆變器與熒光燈管，還包括逆變器由八個(gè)推挽振蕩器，七個(gè)相加耦合器、燈管電路及過載檢測保護(hù)電路組成，八個(gè)推挽振蕩器功率合成接入燈管電路產(chǎn)生高光效。本實(shí)用新型電路獨(dú)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大功率熒光燈照明。
文檔編號H05B41/36GK201976316SQ20112010137
公開日2011年9月14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)明者張根清, 阮樹成 申請人:張根清