专利名称：太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯。
背景技术：
在汽车、火车和船只没交流市电可供或野外露营休闲供电不便的场合，采用太阳能电源的荧光灯可产生较强的光照亮度，光电转换效率较高，光线柔和宜人，使用方便。然而，荧光灯是一种气体放电产生光亮，点火启动电压通常在500V以上才能激发管壁荧光粉涂层汞蒸，引燃后稳定工作电压为40V-110V，灯管电流至少在数百毫安。而且，要求振荡输出功率大，工作电压较低时电流就必须增大，因此，大电流振荡三极管功耗温升引起管子电压电流变化，同时大电流温升也使线圈磁性导磁率下降电感量减小，严重的发生磁饱和电感变得很小，进而影响灯管电压和电流改变，灯管发光亮度不稳定。甚至烧坏器件。随着灯负载功率要求更大时，驱动电流相应增大，逆变器功率器件功耗急剧增大，通常，振荡三极管散热器不能做得过大，制约正常工作。
发明内容本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率灯负载的一种太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯。本实用新型技术解决方案为包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，还包括逆变器由两个桥式振荡器、相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，两个桥式振荡器分为桥式振荡器fe和桥式振荡器恥，分别由铁氧体磁性变压器T1、T2初级电感并联电容为谐振回路， 谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，互补串馈供电，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接过载检测信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，桥式振荡器fe与桥式振荡器恥输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl和T2次级电感反相接入相加耦合器次级电感电感功率合成，相加耦合器次级电感升压接入灯管电路， 过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管峰值检波，检测电压接入接口管控制振荡管；其中，灯管电路接相加耦合器次级电感，在电感两端并接串联的阻容RC元件，然后接灯管串联谐振电路电感、电容至灯管灯丝的一端，灯丝另一端并接预热启动电容和串联相接的热敏电阻及双向触发二极管；过压检测控制器由运算放大器Al同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，运算放大器Al输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈， 常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。本实用新型产生有益的积极效果是太阳能电源供电双桥振荡功率合成，获取大功率灯负载高光效，阻容交叉耦合双桥振荡功率合成不仅高效，振荡电路互补串馈供电，电源电压高电流小，显著降低功耗输出功率大。集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，输出为纯正弦波频谱纯净低噪声，广泛用于没交流电源或供电不便的场合照明。
图1本实用新型技术方案原理方框图图2桥式振荡器电路图3双桥振荡器功率合成及过载检测保护电路图4灯管电路图5太阳能电源过压和欠压检测控制器电路具体实施方法参照图1、2、3及图5(图2以桥式振荡器fe电路为例，桥式振荡器恥电路相同)， 本实用新型具体实施方法和实施例包括由太阳能电池阵列la、过压检测控制器lb、欠压检测控制器lc、电压配接器Id、蓄电池El组成的太阳能电源1和逆变器与荧光灯管G，还包括逆变器由两个桥式振荡器5、相加耦合器4、灯管电路3及过载检测保护电路2组成，两个桥式振荡器5分为桥式振荡器fe和桥式振荡器恥，分别由铁氧体磁性变压器Tl、T2初级电感Ll并联电容CO为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管Ql、Q2集电极和两个NPN大功率振荡管Q3、Q4集电极，两个PNP大功率振荡管Ql、Q2补串馈供电，四个大功率振荡管Ql、Q2和Q3、Q4集电极与发射极之间并联快速恢复二极管VD1、VD2和VD3、 VD4,谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻R1、R2和R3、R4静态偏置和电容C1、C2 和C3、C4正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4基极并接过检测信号接口管Q5、Q6集电极，接口管Q5、Q6基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R5、R6，发射极接地，桥式振荡器fe与桥式振荡器恥输出功率分别由铁氧体磁性变压器Tl和T2次级电感L2反相接入相加耦合器4初级电感功率合成，相加耦合器4次级电感升压接入灯管电路3，过载检测保护电路2由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD5峰值检波，检测电压经电容C6滤波、电阻R7、R8限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4及Ql、Q2，当灯负载短路或灯管接触不良产生大电流，检测电压使Q3、Q4饱和导通，振荡管Q3、Q4及Ql、Q2截止停振，即时起保护作用。快速恢复二极管VD1、VD2和VD3、VD4保护振荡管免受高反压击穿。桥式振荡器PNP、NPN三极管两个互补对称阻容交叉耦合推挽振荡相互耦合而成， 阻容交叉耦合推挽振荡实际是输出输入直接相连的两级LC选频放大器，大功率振荡管Q1、 Q2和Q3、Q4导通角为90度交替工作，输出电流为半余弦波脉冲，振荡十分强烈，经谐振回路衰减谐波，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，使灯负载输出为纯正弦波，不仅高效，互补串馈供电，电源电压高，电流小，显著降低功耗增大输出功率。图3，通用大功率三极管构成桥振荡，输出功率匹配60W左右的灯管，当要求更大功率输出匹配例如120W灯负载时，仅几只器件直接并联运用不能令人满意，双桥振荡功率合成叠加输出功率效果显著，通过相加耦合器4将双桥振荡输出功率相互反相激励，两个输出电流变换加倍总和送到灯负载，当两个电流相等时平衡电阻Rll无功率损耗。图4，灯管电路是两支灯管并接，在相加耦合器4功率合成输出高压并接阻容元件 RU Cl吸收反峰脉冲，抑制噪声辐射平滑灯光亮度。灯管串联谐振电路Li、C2与L2、C4接至灯管G1、G2，谐振频率接近双桥振荡频率灯管光效最高，灯管并接启动电容C3、C5和热敏电阻RT1、RT2串联双向触发二极管VD1、VD2，启辉时灯管电压很高双向触发二极管导通，电流经热敏电阻对灯丝通电预热，灯启辉后灯管电压降低双向触发管截止，使其无耗预热。图5，过压检测控制器Ib当蓄电池El电压高于稳压二极管VD7基准电压时，Al输出为低电平，三极管Q7驱动继电器Jl释放Jl-I常闭触点切断充电回路，保护蓄电池El过压充电，蓄电池El电压随着照明耗电下降低于VD7基准电压时，Al反相输入电位低于同相基准电压，输出为高电平，继电器Jl吸合Jl-I常闭触点接通充电回路。欠压检测控制器Ic 当蓄电池El电压低于稳压二极管VDlO基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q8驱动继电器J2释放J2-1常开触点切断放电回路，保护蓄电池El欠压放电，蓄电池El随着充电电压上升高于VDlO基准电压时，A2同相输入电位高于反相基准电压，输出为高电平，继电器J2 吸合J2-1常开触点接通放电回路。电阻R16、R17、R18和R21、R22、R23及电位器RP1、RP2 分压分别接入运算放大器同相和反相输入端。调整运算放大器电压负反馈电阻R19、RM和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R20、R25起限流作用。图中，二极管VD6防反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列Ia晚间或下雨天不发电时或出现短路时蓄电池El向太阳能电池阵列Ia放电。二极管VD9防蓄电池反接， 当蓄电池El极性接反时导通，产生大电流将熔丝Fl快速熔断，起到防护作用。二极管VD8、 VDll吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q7、Q8。电压配接器Id连接双桥振荡器5电源端。本实施例太阳能电源电压60V，双桥振荡器频率76KHZ，输出匹配两支功率56W荧光灯管，逆变效率85%，振荡管散热器温度限制在40°C左右。
权利要求1.一种太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯，包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，其特征在于还包括逆变器由两个桥式振荡器、相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成， 两个桥式振荡器分为桥式振荡器(5a)和桥式振荡器( )，分别由铁氧体磁性变压器(Tl)、 (T2)初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个 NPN大功率振荡管发射极接地，互补串馈供电，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接过载检测信号控制接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，桥式振荡器(6a)与桥式振荡器(5b)输出功率分别由铁氧体磁性变压器(Tl)和(1 次级电感反相接入相加耦合器初级电感功率合成，相加耦合器次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管峰值检波，检测电压接入接口管控制振荡管。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯，其特征在于灯管电路接相加耦合器次级电感，在电感两端并接串联的阻容RC元件，然后接灯管串联谐振电路电感、电容至灯管灯丝的一端，灯丝另一端并接预热启动电容和串联相接的热敏电阻及双向触发二极管。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯，其特征在于过压检测控制器由运算放大器Al同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压， 运算放大器Al输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。
专利摘要本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源双桥振荡功率合成荧光灯。包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，还包括逆变器由两个桥式振荡器、相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，双桥注锁振荡器功率合成接入灯管电路产生高光效，本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、火车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率荧光灯照明。
文档编号H05B41/36GK201976315SQ20112010137
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者张根清, 阮树成 申请人:张根清