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1、(10)申请公布号 CN 103338570 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103338570 A *CN103338570A* (21)申请号 201310155656.6 (22)申请日 2013.04.15 H05B 41/285(2006.01) (71)申请人 梅玉刚 地址 321100 浙江省兰溪市桃花坞 35 号 ( 甲 ) (72)发明人 阮树成 梅玉刚 (54) 发明名称 双全桥注入锁相功率合成霓虹灯 (57) 摘要 本发明涉及电光源照明技术领域， 具体是一 种双全桥注入锁相功率合成霓虹灯。两个 RC 振 荡器共接电阻 R11、 电容 C14同步振荡， 。
2、自振荡芯片 4 及全桥逆变器 A 输出功率变压器 T1与自振荡芯 片 6 及全桥逆变器 B 输出功率变压器 T2反相馈入 相加耦合器， 功率合成、 升压整流馈送灯管， 基准 晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片4、 6的RC 振荡器锁定相位， 获取大功率照明避免器件温升 过高振荡频率变化功率失衡灯光下降， 灯管异常 电流检测器信号经三极管接入两个自振荡芯片振 荡器 SD 端， 控制振荡快速停振关断全桥逆变器功 率管。本发明适用于商业装饰大功率霓虹灯广告 照明。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权。
3、利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103338570 A CN 103338570 A *CN103338570A* 1/1 页 2 1. 一种双全桥注入锁相功率合成霓虹灯， 包括电源滤波器 EMI、 整流桥堆、 霓虹灯管， 其特征在于 ： 还包括功率因数校正 APFC、 基准晶振、 分频器、 两个自振荡芯片、 全桥逆变器 A、 全桥逆变器 B、 相加耦合器、 整流电路、 灯管异常电流检测器， 其中， 基准晶振由石英晶体 谐振器、 两个反相器及电阻、 电容组成， 第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻， 并分 别并接接地电容， 同时， 还跨接串联微调电容的石英晶体谐。
4、振器， 基准晶振输出信号经第二 个反相器接入分频器， 自振荡芯片内含振荡器、 全桥逆变驱动电路， 两个自振荡芯片振荡器 共接电阻 R11、 电容 C14同步振荡， 输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个功率 MOS 场效 应管两组互补半桥合成的全桥逆变器 A、 全桥逆变器 B， 自振荡芯片及全桥逆变器 A 输出功 率变压器 T1与自振荡芯片及全桥逆变器 B 输出功率变压器 T2反相馈入相加耦合器功率合 成、 升压经整流电路接入霓虹灯管， 基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片 EXO 端锁 定相位， 灯管异常电流检测器信号经三极管接入两个自振荡芯片 SD 端， 控制振荡快速停振 关断全桥逆变器。
5、功率 MOS 场效应管， 电网电源经电源滤波器 EMI、 整流桥堆至功率因数校正 APFC接入基准晶振、 分频器、 自振荡芯片及全桥逆变器A和自振荡芯片及全桥逆变器B的电 源端。 2. 根据权利要求 1 所述的双全桥注入锁相功率合成霓虹灯， 其特征在于 ： 整流电路由 高频高压桥堆 VD14 VD17接入相加耦合器 T4电感 L11， 整流输出接入霓虹灯管一端， 霓虹灯 管另一端穿过灯电流检测互感磁环接地， 电感 L12接二极管 VD13检波， 电容 C19、 电阻 R15滤波 经电阻 R12、 R13分压、 三极管触发两个自振荡芯片灯故障保护控制端 SD。 3. 根据权利要求 1 所述的双全。
6、桥注入锁相功率合成霓虹灯， 其特征在于 ： 功率因数校 正APFC由芯片IC4、 大功率MOS场效应管Q5、 升压二极管VD12、 磁性变压器T1及电阻、 电容组 成， 整流桥堆输出经磁性变压器 T1电感 L3接 Q5漏极、 升压二极管 VD12至电容 C11作为 APFC 输出， 二极管 VD11供 C11预充电， 电阻 R4接整流桥堆输出引入芯片 IC4电源端， 并与磁性变 压器 T1电感 L4经二极管 VD5检波电压为芯片 IC4控制门限开启， 电阻 R2、 R3接整流桥堆输 出分压取样接入芯片 IC4乘法器一端， 乘法器另一端接电阻 R8、 R9分压取样输出电压， 乘法 器输出与 Q5。
7、源极接地电阻点连接峰值电流检测比较器， 芯片 IC4输出接 Q5栅极， 磁性变压 器 T1电感 L5高频电压由二极管 VD6 9整流、 二极管 VD10稳压、 电容 C12滤波接基准晶振、 分 频器电源端。 权 利 要 求 书 CN 103338570 A 2 1/3 页 3 双全桥注入锁相功率合成霓虹灯 技术领域 0001 本发明涉及电光源照明技术领域， 具体是一种双全桥注入锁相功率合成霓虹灯。 背景技术 0002 现有技术电子镇流器通常用 LC 或 RC 振荡器作为功率合成霓虹灯电光源， 产生的 振荡频率受温度变化稳定性差影响功率不够稳定， 导致光强下降， 虽然结构简单， 成本低。 要得到。
8、大功率照明势必增大电流， 致使振荡功率管功耗剧增温升过高导致振荡频率变化， 结果会使灯光随频率变化功率幅值失衡。 同时， 大电流通过线圈温升高磁性导磁率下降， 磁 饱和电感量变小阻抗趋向零， 灯具工作时间与温升正比， 温升高加速器件老化， 轻则灯管发 光不稳定亮度下降， 重则烧坏器件缩短使用寿命。 逆变器功率叠加拖动大功率灯， 解决器件 功率容量限制。但是， 要求功率合成振荡电压相位一致， 克服非线性互调功率不均衡。 发明内容 0003 本发明的目的是提供逆变振荡高稳频相位同步， 商业装饰广告照明的一种双全桥 注入锁相功率合成霓虹灯。 0004 本发明技术解决方案为 ： 包括电源滤波器 EMI。
9、、 整流桥堆、 霓虹灯管， 其特征在于 ： 还包括功率因数校正 APFC、 基准晶振、 分频器、 两个自振荡芯片、 全桥逆变器 A、 全桥逆变 器 B、 相加耦合器、 整流电路、 灯管异常电流检测器， 其中， 基准晶振由石英晶体谐振器、 两个 反相器及电阻、 电容组成， 第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻， 并分别并接接地电 容， 同时， 还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器， 基准晶振输出信号经第二个反相器接入 分频器， 自振荡芯片内含振荡器、 全桥逆变驱动电路， 两个自振荡芯片振荡器共接电阻 R11、 电容C14同步振荡， 输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由四个功率MOS场效应管两组互补。
10、 半桥构成的全桥逆变器 A、 全桥逆变器 B， 自振荡芯片及全桥逆变器 A 输出功率变压器 T2与 自振荡芯片及全桥逆变器 B 输出功率变压器 T3反相馈入相加耦合器功率合成、 升压经整流 电路接入霓虹灯管， 基准晶振信号经分频器注入两个自振荡芯片 EXO 端锁定相位， 灯管异 常电流检测器信号经三极管接入两个自振荡芯片 SD 端， 控制振荡快速停振关断全桥逆变 器功率MOS场效应管， 电网电源经电源滤波器EMI、 整流桥堆至功率因数校正APFC接入基准 晶振、 分频器、 自振荡芯片及全桥逆变器 A 和自振荡芯片及全桥逆变器 B 的电源端 ； 0005 其中， 整流电路由高频高压桥堆 VD14。
11、 VD17接入相加耦合器 T4电感 L11， 整流输出 接入霓虹灯管一端， 霓虹灯管另一端穿过灯电流检测互感磁环接地， 电感 L12接二极管 VD13 检波， 电容 C19、 电阻 R15滤波经电阻 R12、 R13分压、 三极管触发两个自振荡芯片灯故障保护控 制端 SD ； 0006 功率因数校正APFC由芯片IC4、 大功率MOS场效应管Q5、 升压二极管VD12、 磁性变压 器 T1及电阻、 电容组成， 整流桥堆输出经磁性变压器 T1电感 L3接 Q5漏极、 升压二极管 VD12 至电容 C11作为 APFC 输出， 二极管 VD11供 C11预充电， 电阻 R4接整流桥堆输出引入 IC。
12、4芯片 电源端， 并与磁性变压器 T1电感 L4经二极管 VD5检波电压为 IC4芯片控制门限开启， 电阻 说 明 书 CN 103338570 A 3 2/3 页 4 R2、 R3接整流桥堆输出分压取样接入 IC4芯片乘法器一端， 乘法器另一端接电阻 R8、 R9分压 取样输出电压， 乘法器输出与 Q5源极接地电阻点连接峰值电流检测比较器， IC4芯片输出接 Q5栅极， 磁性变压器 T1电感 L5高频电压由二极管 VD6 9整流、 二极管 VD10稳压、 电容 C12滤 波接基准晶振、 分频器电源端。 0007 本发明产生积极效果 ： 解决双全桥逆变振荡高稳频、 相位同步功率合成， 达到单 。
13、个自振荡全桥逆变器难以得到的大功率霓虹灯照明， 避免器件温升高振荡频率变化功率失 衡， 稳定灯光延长使用寿命。 附图说明 0008 图 1 本发明技术方案原理框图 0009 图 2 基准晶振电路 0010 图 3 双全桥注入锁相功率合成霓虹灯电路 具体实施方式 0011 参照图 1、 2、 3( 图 3 以自振荡芯片及全桥逆变器 A 电路为例， 自振荡芯片及全桥 逆变器 B 相同 )， 本发明具体实施方式和实施例 ： 包括电源滤波器 EMI 与整流桥堆 12、 功率 因数校正 APFC1、 霓虹灯管 10、 基准晶振 2、 分频器 3、 两个自振荡芯片 4、 6、 全桥逆变器 A5、 全桥逆变。
14、器 B7、 相加耦合器 8、 整流电路 9、 灯管异常电流检测器 11， 其中， 基准晶振 2 由石 英晶体谐振器 JT、 两个反相器 IC1、 IC2及电阻 R1、 电容 C0、 C1、 C2组成， 第一个反相器 IC1输 入与输出两端跨接偏置电阻 R1， 并分别并接接地电容 C1、 C2， 同时， 还跨接串联微调电容 C0 的石英晶体谐振器 JT， 基准晶振 2 输出信号经第二个反相器 IC2接入分频器 3， 自振荡芯片 IC5UBA2030T 内含振荡器、 全桥逆变驱动电路， 两个自振荡芯片 4、 6 振荡器共接电阻 R11、 电 容 C14同步振荡， 输出分别经全桥逆变驱动电路连接均由。
15、四个功率 MOS 场效应管 Q1、 Q2、 Q3、 Q4两组互补半桥构成的全桥逆变器 A5、 全桥逆变器 B7， 自振荡芯片 4 及全桥逆变器 A5 输出 功率变压器 T2与自振荡芯片 6 及全桥逆变器 B7 输出功率变压器 T3反相馈入相加耦合器 8 功率合成、 升压经整流电路9接入霓虹灯管10， 基准晶振2信号经分频器3分频N基准信 号 f0注入两个自振荡芯片 4、 6 的 EXO 端锁定相位， 灯管异常电流检测器 11 信号经三极管 接入两个自振荡芯片 4、 6 的 SD 端， 控制振荡快速停振关断全桥逆变器功率 MOS 场效应管， 电网电源经电源滤波器 EMI 与整流桥堆 12 至功率。
16、因数校正 APFC1 输出电压 +15V 接入基准 晶振 2、 分频器 3， +560V 接入自振荡芯片 4 及全桥逆变器 A5 和自振荡芯片 6 及全桥逆变器 B7 的电源端。 0012 IC4引脚符号功能 ： VCC低压电源， IDET 零电流检测， MULT 乘法器输入， INV 误差放 大器输入， EA 误差放大器输出， CS 脉宽调制比较器， OUT 驱动器输出， GND 接地。IC5引脚符 号功能 ： HV 高压电源， VDD低压电源， RC 振荡器输入， EXO 外接振荡器， GHL 驱动 Q1， GLL 驱动 Q2， GHR 驱动 Q3， GLR 驱动 Q4， SHL 桥路输出。
17、， SHR 桥路输出， BE 桥路使能控制， BER 桥路使能 参考， DTC 死区时间控制， FSL 浮置电源， FSR 浮置电源， SD 关闭振荡， GND 接地。 0013 自振荡芯片 IC5电源端 HV 接高压电源， 由芯片内部生成低压电源 VDD供给产生振 荡， 电容 C13滤除纹波， 振荡启动自举电容 C15充电浮置供电， 全桥逆变器对角线功率 MOS 管 Q1、 Q4导通， Q2、 Q3截止， 此时电容 C16充电浮置供电， Q1、 Q4导通， Q2、 Q3截止， 轮流工作半个 说 明 书 CN 103338570 A 4 3/3 页 5 周期， 输出电压波形方波。全桥交替切换由。
18、 RC 振荡器振荡频率的 1/2 频率控制， 电阻 R10控 制振荡波形死区时间。 0014 两个全桥逆变器功率合成拖动大功率灯具， 扩容可靠。但要求两个自振荡芯片振 荡电压驱动逆变器相位一致， 以消除非线性互调功率不均衡， 获取稳定的输出功率。为此， 引入注入锁相解决功率合成相位同步技术。 0015 注入锁相无须压控调谐、 鉴相、 环路滤波， 电路简单性能优越， 附加成本低。 注入锁 相本质上与环路锁相没差别， 适于功率合成大功率灯具稳定振荡频率相位同步， 避免器件 温升过高功率失衡， 稳定灯光延长使用寿命。 0016 基准晶振石英谐振器频率受温度变化极小， 高度稳定。基准信号经分频器注入自。
19、 振荡芯片 EXO 端锁定相位。未注入基准信号自振荡芯片 RC 振荡器自由振荡频率， 注入基准 信号 RC 振荡电压与其矢量合成， 通过自振荡芯片非线性变频锁定相位， 振荡信号与注入基 准信号仅有一个固定的相位差。 同步带宽与注入功率正比， 与RC振荡器有载Q值反比， 由于 基准信号注入 RC 振荡器的输入端， 增益高， 小功率锁定， 两个自振荡芯片共接电阻 R11和电 容 C14同步振荡， 锁定时间快。基准信号分频注入选配较高频率的高稳频特性石英谐振器， 锁定数十至数百千赫 LC 或 RC 振荡器。分频器 IC3二进制或十进制计数器分频。 0017 相加耦合器 T4电感 L10将两个全桥输出。
20、功率变压器 T2、 T3电感 L7、 L9反相激励电 流叠加， 相位差 180低次谐波相互抵消， 输出电流变换加倍总和送到灯负载， 输入电压、 频 率、 相位及负载相同， 电流相等均衡电阻 R14无功率损耗。 0018 灯异常检测互感磁环电感 L12电压二极管 VD13检波、 电容 C19、 电阻 R15滤波经电阻 R12、 R13分压， 三极管 VT1触发两个自振荡芯片 SD 端， 当触发电压 4.5V VDD高电平信号时， 迅速停振快速关断全桥逆变器功率管， 以免受损。 0019 整流电路高频高压二极管VD14VD17减小整流电阻降低损耗， 提高整流效率， 输出 直流电压纹波低， 霓虹灯发。
21、光稳定。 0020 电子镇流器接入交流电源呈阻抗性负载， 输入电压和电流有较大相位差， 功率因 数低， 由芯片 IC4L6562、 功率 MOS 管 Q5等组成 APFC 提高功率因数， 减小电流总谐波失真， 输 出电压恒定， 保障振荡幅值稳定灯光不变。电源滤波器 EMI 抑制振荡谐波干扰通过电网传 输。 0021 实施例电源 AC85 260V， 功率因数校正 APFC 输出 DC560V， 双全桥逆变电流 0.62A， 点燃 250W 霓虹灯管 G， 效率 86， 逆变电流小功耗低， 灯光稳定。 说 明 书 CN 103338570 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103338570 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103338570 A 7 。