太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管led陣列燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈。包括太陽能電源、發(fā)光二極管LED陣列燈管、基準(zhǔn)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、全波整流電路、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R3、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T1與自振蕩芯片6及半橋逆變器B輸出功率變壓器T2饋入相加耦合器，功率合成全波整流驅(qū)動發(fā)光二極管LED陣列燈，基準(zhǔn)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)明適用于太陽能電源供電的大功率發(fā)光二極管LED陣列燈照明。
【專利說明】太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管 LED陣列燈。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)電子變壓器通用LC或RC振蕩器作為發(fā)光二極管LED陣列燈光源，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(qiáng)下降，雖然結(jié)構(gòu)簡便，成本 低。但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，重則燒壞器件縮短使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供太陽能電源供電，逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步大功率照明的一 種太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決方案為：包括太陽能電源、發(fā)光二極管LED陣列燈、基準(zhǔn)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，全波整流電路、燈管電 路，其中，基準(zhǔn)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(zhǔn)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(qū)動電路，兩個自振蕩芯片RC振蕩器共接電阻馬、電容(： 5同步振蕩，輸出分別經(jīng)半橋逆變驅(qū) 動電路連接均由兩個功率M0S場效應(yīng)管互補(bǔ)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?\與自振蕩芯片及半橋逆變器B輸出功率變壓器T 2相 加耦合器功率合成，經(jīng)全波整流電路接燈管電路發(fā)光二極管LED陣列燈，基準(zhǔn)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，燈管電路異常電流檢測信號經(jīng)電阻 分壓、三極管放大接兩個自振蕩芯片RC振蕩器CT端控制振蕩快速關(guān)斷，太陽能電源接入基 準(zhǔn)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，全波整流電路由功率M0S場效應(yīng)管％、〇4源極接相加合耦器T3電感L 6兩端， 柵極接分壓電阻偏置，源極、漏極并聯(lián)整流二極管，Q3、Q4漏極并接為全波整流輸出端，相加 耦合器T 3電感L6中心點穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接地，電感。接二極管VD6檢波，電容C 1Q、 電阻R1(l濾波經(jīng)電阻R7、R8分壓、三極管觸發(fā)兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端；
[0006] 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯(lián)阻塞二極管VD7、繼電器觸點J-1連接蓄電池 E2和接有開關(guān)S的燈具DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻RpRPi、!^接入時基芯片IC5高電 平觸發(fā)端TH，欠壓控制取樣電阻R 17、RP2、R18接入低電平觸發(fā)端TL，時基芯片IC5輸出接繼 電器，蓄電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD 8。
[0007] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決太陽能電源雙半橋逆變振蕩高穩(wěn)頻、相位同步功率合 成，達(dá)到單個自振蕩半橋逆變器難以得到的大功率發(fā)光二極管LED陣列燈照明，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(zhǔn)晶振電路
[0010] 圖3太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈電路
[0011] 圖4太陽能電源電路

【具體實施方式】
[0012] 參照圖1、2、3、4(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：包括太陽能電源1、發(fā)光二極管LED陣列燈 10、基準(zhǔn)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、全 波整流電路9、燈管電路11，其中，基準(zhǔn)晶振2由石英晶體諧振器JT、兩個反相器1(；、1(：2及 電阻&、電容Q、Q、C 2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(zhǔn)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 4IR2153內(nèi)含RC振蕩器、半橋逆變驅(qū)動 電路，兩個自振蕩芯片4、6的RC振蕩器共接電阻R3、電容C 5同步振蕩，輸出分別經(jīng)半橋逆 變驅(qū)動電路連接均由兩個功率M0S場效應(yīng)管(^、Q2互補(bǔ)組成的半橋逆變器A5、半橋逆變器 B7,自振蕩芯片4及半橋逆變器A5輸出功率變壓器?\與自振蕩芯片6及半橋逆變器B7輸 出功率變壓器Τ2反相饋入相加耦合器8,功率合成經(jīng)全波整流電路9接燈管電路發(fā)光二極 管LED陣列燈10,基準(zhǔn)晶振2經(jīng)分頻器3分頻+Ν基準(zhǔn)信號&電容C 4、C5分壓注入兩個自 振蕩芯片4、6的RC振蕩器CT端鎖定相位，燈管電路11異常電流檢測信號經(jīng)電阻R 7、R8分 壓、三極管直流放大接入兩個自振蕩芯片4、6的RC振蕩器CT端控制振蕩快速關(guān)斷，太 陽能電源1接入基準(zhǔn)晶振2、分頻器3、自振蕩芯片4及半橋逆變器A5和自振蕩芯片6及半 橋逆變器B7的電源端+V。
[0013] IC4引腳符號功能：Vrc芯片低壓電源端，VB驅(qū)動器浮置電源，H0驅(qū)動Qi柵極，L0驅(qū) 動％柵極，V s浮置電源回歸，RT接振蕩定時電阻，CT接振蕩定時電容，0CM功率信號接地。 IC5引腳符號功能：V。。電源端，TL低電平觸發(fā)，TH高電平觸發(fā)，Vm復(fù)位，Vc電壓控制，D IS放 電端，％輸出端，GND接地。
[0014] 自振蕩芯片IC4由電阻R2、電容C3將太陽能電源降壓供給產(chǎn)生振蕩，驅(qū)動半橋功率 M0S管％、Q2，使之輪流導(dǎo)通/截止，此時逆變器中點輸出方波電壓經(jīng)電阻R6、電容C 7、二極 管VD2、VD3整流對電容C3充電，供自振蕩芯片IC 4電源，轉(zhuǎn)換后電阻馬停止供電，降低功耗。 二極管VDi對電容C6自舉充電，浮置供電驅(qū)動半橋逆變器減少功耗。兩個逆變器功率合成 拖動大功率燈具，擴(kuò)容可靠，但兩個自振蕩芯片振蕩電壓相位應(yīng)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)。
[0015] 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(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，延長使用壽命。
[0016] 基準(zhǔn)晶振石英諧振器品質(zhì)因數(shù)高，頻率受溫度變化極小，高度穩(wěn)定作基準(zhǔn)參考精 確?；鶞?zhǔn)信號經(jīng)分頻注入自振蕩芯片C T端鎖定相位。未注入基準(zhǔn)信號自振蕩芯片RC振蕩 器產(chǎn)生自由振蕩頻率，注入基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)信號注入RC振蕩器的輸入端，增益高，小功率鎖定。兩 個自振蕩芯片的RC振蕩器共接電阻R 3、電容C5同步振蕩，鎖定時間快。
[0017] 注入基準(zhǔn)頻率是跟蹤鎖定振蕩頻率的整數(shù)倍，或振蕩頻率是基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍， 基準(zhǔn)信號分頻注入選配較高頻率的高穩(wěn)頻特性石英諧振器，易于鎖定數(shù)十至數(shù)百千赫LC 或RC振蕩器。分頻器IC3二進(jìn)制或十進(jìn)制計數(shù)分頻。
[0018] 相加耦合器τ3電感L5將兩個推挽輸出功率變壓器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(fù)載，輸入電壓、頻 率、相位及負(fù)載相同，電流相等均衡電阻r 9無功率損耗。
[0019] 全波整流電路功率M0S場效應(yīng)管Q3、Q4并聯(lián)二極管VD 4、VD5減小整流電阻降低損 耗，提高整流效率，輸出直流電壓紋波低，燈光穩(wěn)定。
[0020] 燈異常檢測由燈電流互感磁環(huán)電感l(wèi)7感生電壓，二極管vd6檢波、電容C 1(l、電阻R1(l 濾波經(jīng)電阻R7、R8分壓，三極管VI\直流放大觸發(fā)兩個自振蕩芯片RC振蕩器CT端，芯片內(nèi) 部的比較器電壓降低到V rc/6以下，迅速停振快速關(guān)斷逆變器功率管，免受損壞。
[0021] 太陽能電源欠壓控制，蓄電池電壓低于時基芯片ICS555低電平觸發(fā)端TL取樣 1/3^。時，時基芯片置位，繼電器J吸合，觸點J-1接通蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓充足，過 壓控制電壓高于高電平觸發(fā)端HL取樣2/3V。。，時基芯片復(fù)位，繼電器釋放觸點J-1，切斷太 陽能電池對蓄電池過壓充電。隨著燈具DW照明消耗電能蓄電池電壓降低到置位電壓，太陽 能電池恢復(fù)充電，使蓄電池電壓保持在照明所需值，開關(guān)S控制燈具照明。阻塞二極管VD 7 單向?qū)щ姺乐剐铍姵貙μ柲茈姵胤闯潆?，二極管VD8如當(dāng)蓄電池反接導(dǎo)通短路，快速燒斷 熔絲F保護(hù)蓄電池。電容C 12、C13去稱，電阻R19、電容C13、穩(wěn)壓二極管VD 9供時基芯片電源。 二極管VD1(I抑制繼電器J吸合、釋放產(chǎn)生的反向電壓，防護(hù)時基芯片IC 5受損。
[0022] 實施例太陽能電源285V，雙半橋逆變電流0. 5A，驅(qū)動125W的LED陣列燈管，效率 88 %，逆變電流小功耗低，燈光穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈，包括太陽能電源、發(fā)光二極管 LED陣列燈，其特征在于：還包括基準(zhǔn)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、全波整流電路、燈管電路，其中，基準(zhǔn)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(zhǔn)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(qū)動電路，兩個自振蕩芯片RC振蕩器共接電阻 R3、電容仏同步振蕩，輸出分別經(jīng)半橋逆變驅(qū)動電路連接均由兩個功率MOS場效應(yīng)管互補(bǔ)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?\與自振蕩 芯片及半橋逆變器Β輸出功率變壓器Τ 2反相饋入相加耦合器，功率合成經(jīng)全波整流電路接 燈管電路發(fā)光二極管LED陣列燈，基準(zhǔn)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，燈管電路異常電流檢測信號經(jīng)電阻分壓、三極管放大接入兩個自振蕩芯片RC 振蕩器CT端控制振蕩快速關(guān)斷，太陽能電源接入基準(zhǔn)晶振、分頻器、自振蕩芯片及半橋逆變 器A和自振蕩芯片及半橋逆變器B的電源端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈，其特征在于： 全波整流電路由功率MOS場效應(yīng)管Q3、Q4源極接相加合耦器T3電感L 6兩端，柵極接分壓電 阻偏置，源極、漏極并聯(lián)整流二極管，Q3、Q4漏極并接為全波整流輸出端，相加耦合器T 3電感 L6中心點穿過燈電流檢測互感磁環(huán)接地，電感L7接二極管VD6檢波，電容C 1(l、電阻R1(l濾波 經(jīng)電阻R7、R8分壓、三極管觸發(fā)兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電源雙半橋注鎖發(fā)光二極管LED陣列燈，其特征在于： 太陽能電源由光伏電池板Ei輸出串聯(lián)阻塞二極管VD7、繼電器觸點J-1連接蓄電池 E2和接 有開關(guān)S的燈具DW，蓄電池 E2過壓控制取樣電阻RyRPi、!^接入時基芯片IC5高電平觸發(fā) 端TH，欠壓控制取樣電阻R 17、RP2、R18接入低電平觸發(fā)端TL，時基芯片IC5輸出接繼電器，蓄 電池串入快速熔絲F，并接防反接二極管VD 8。
【文檔編號】H05B37/02GK104105255SQ201310160033
【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, 張根清 申請人:張根清