專利名稱：太陽能電源橋式振蕩高壓鈉燈的制作方法
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高壓鈉燈。
背景技術(shù)：
汽車、火車、船只太陽能直流低電壓電源供電的高壓鈉燈HID，光電轉(zhuǎn)換效率高，可產(chǎn)生強光照明，適于車船內(nèi)外照明，如汽車前燈照明。高壓鈉燈是一種高強度氣體放電發(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。直流低電壓電源供電高壓鈉燈電子核心是一個DC-AC逆變器。燈負載功率在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，高壓鈉燈功率都較大，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，高壓鈉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，拖動大功率燈負載的一種太陽能電源橋式振蕩高壓鈉燈。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反饋偏置電阻，發(fā)射極接太陽能電源正極，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)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，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，過載檢測保護電路由燈負載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管，調(diào)頻信號發(fā)生器電源端接入太陽能電源；其中，調(diào)頻信號發(fā)生器由運算放大器Al、A2與電阻、電容構(gòu)成自激多諧振蕩器和有源帶通濾波器，Al偏置電阻和反饋電阻取值相同，電容充放電時間相同，構(gòu)成對稱翻轉(zhuǎn)的自激多諧振蕩器，A2由電阻、電容RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成負反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號經(jīng)A2有源帶通濾波接入橋式振蕩器接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍；[0006]燈管電路由電容串接燈管接入鐵氧體磁性變壓器次級電感，并經(jīng)限流電阻接雙向可控硅陽極，另由電阻對電容充電連接雙向觸發(fā)二極管觸發(fā)雙向可控硅門極，雙向可控硅陽極和陰極并接在與放電電容串聯(lián)的脈沖點火變壓器初級線圈，脈沖點火次級線圈接燈管，雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點火線圈初級、次級連接點接入鐵氧體磁性變壓器次級電感接地端；過壓檢測控制器由運算放大器A3同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，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A4反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，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)生積極效果是太陽能電源供電橋式振蕩獲取大功率燈負載高光效，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，降低功耗， 振蕩十分強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燈管電路及過載檢測保護電路圖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、2及圖5，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 2a、過壓檢測控制器2b、欠壓檢測控制器2c、電壓配接器2d、蓄電池E組成太陽能電源2和逆變器與燈管，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1及過載檢測保護電路5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2正極，兩個NPN大功率振蕩管Q5、Q6發(fā)射極接地，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R11、 R 12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反饋偏置電阻R3、R4，發(fā)射極接太陽能電源2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Ql、Q2，由振蕩管Q3、Q4極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍，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1。過載檢測保護電路5由燈負載電流經(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。調(diào)頻信號發(fā)生器4電源端接入太陽能電源。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)生器由運算放大器Al為多諧振蕩器，偏置電阻R13、R14和負反饋 Rl5、R16取值相同，電容C7充、放電時間相同，輸出對稱方波，經(jīng)運算放大器A2與電阻Rl7、 R18、R19和電容C8、C9組成負反饋RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)有源帶通濾波器濾除高次諧波，輸出低頻正弦波接入橋式振蕩器接口管Q1、Q2，由振蕩管Q3、Q4極間電容調(diào)制振蕩頻率，低頻正弦波圍繞橋式振蕩中心頻率不斷變化，燈電弧無法形成駐波共振點，避免“聲共振”燈光閃爍。圖4，燈管電路在啟動開燈的瞬間鐵氧體磁性變壓器Tl初級電感Ll高頻電壓經(jīng)次級電感L2升壓，由電容C10、電阻R20對電容Cll充電使雙向觸發(fā)二極管VD6導(dǎo)通，進而觸發(fā)雙向可控硅VSl門極使其導(dǎo)通，電流經(jīng)限流電阻R21、放電電容C12和脈沖點火初級線圈 L4,感應(yīng)到次級線圈L5升壓成高壓脈沖，點火觸發(fā)高壓鈉燈G氣體擊穿導(dǎo)通，使高壓鈉燈啟動引燃發(fā)光。過載檢測保護電路5，當燈管接觸不良或燈負載短路產(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C13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。圖5，過壓檢測控制器2b當蓄電池E電壓高于穩(wěn)壓二極管VD7基準電壓時，A3輸出為低電平，三極管Q9驅(qū)動繼電器Jl釋放Jl-I常閉觸點切斷充電回路，保護蓄電池E過壓充電，蓄電池E電壓隨著照明耗電下降低于VD7基準電壓時，A3反相輸入電位低于同相基準電壓，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2c 當蓄電池E電壓低于穩(wěn)壓二極管VD9基準電壓時，A4輸出為低電平，三極管QlO驅(qū)動繼電器J2釋放J2-1常開觸點切斷放電回路，保護蓄電池E欠壓放電，蓄電池E隨著充電電壓上升高于VD9基準電壓時，A4同相輸入電位高于反相基準電壓，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R22、R23、RM和R27、R28、I^9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反饋電阻R25、R30和電位器RP1、RP2達到切換門限值。電阻R26、R31限流作用。二極管VDll防蓄電池反充電，利用單向?qū)щ姳苊馓柲茈姵仃嚵屑油黹g或下雨天不發(fā)電時或出現(xiàn)短路時蓄電池E向太陽能電池陣列加放電。二極管VD12防反接，當蓄電池E極性接反時導(dǎo)通，產(chǎn)生大電流將熔絲F快速熔斷，起到防護作用。二極管VD8、VDlO 吸收繼電器Jl、J2線圈反向電勢，防護擊穿三極管Q9、QlO0電壓配接器2d內(nèi)置電源退耦濾波器連接雙橋振蕩器3、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56KHZ，低頻信號180HZ頻偏2. 5KHZ 對其調(diào)頻，輸出匹配50W高壓鈉燈產(chǎn)生穩(wěn)定的燈光。逆變效率85%，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高壓鈉燈，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高壓鈉燈管，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反饋偏置電阻，發(fā)射極接太陽能電源正極，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)制振蕩頻率抑制燈光閃爍， 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，過載檢測保護電路由燈負載電流經(jīng)磁環(huán)電感感生電壓二極管檢波，檢測電壓接入接口管控制振蕩管，調(diào)頻信號發(fā)生器電源端接入太陽能電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩高壓鈉燈，其特征在于調(diào)頻信號發(fā)生器由運算放大器Al、A2與電阻、電容構(gòu)成自激多諧振蕩器和有源帶通濾波器，Al偏置電阻和反饋電阻取值相同，電容充放電時間相同，構(gòu)成對稱翻轉(zhuǎn)的自激多諧振蕩器，A2由電阻、 電容RC單T選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成負反饋式有源帶通濾波器，Al輸出信號經(jīng)A2有源帶通濾波接入橋式振蕩器接口管，由振蕩管極間電容調(diào)制振蕩頻率抑制燈光閃爍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩高壓鈉燈，其特征在于燈管電路由電容串接燈管接入鐵氧體磁性變壓器次級電感，并經(jīng)限流電阻接雙向可控硅陽極，另由電阻對電容充電連接雙向觸發(fā)二極管觸發(fā)雙向可控硅門極，雙向可控硅陽極和陰極并接在與放電電容串聯(lián)的脈沖點火變壓器初級線圈，脈沖點火次級線圈接燈管，雙向可控硅陰極、充電電容和脈沖點火線圈初級、次級連接點接入鐵氧體磁性變壓器次級電感接地端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源橋式振蕩高壓鈉燈，其特征在于過壓檢測控制器由運算放大器A3同相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，反相輸入端接蓄電池電壓，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A4反相輸入端接穩(wěn)壓二極管基準電壓，同相輸入端接蓄電池電壓，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高壓鈉燈。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電路組成，橋式振蕩器調(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較大功率高壓鈉燈照明。
文檔編號H05B41/36GK202005055SQ20112011018
公開日2011年10月5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)明者阮樹成 申請人:阮樹成