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1、(10)申请公布号 CN 103327718 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103327718 A *CN103327718A* (21)申请号 201310160078.5 (22)申请日 2013.04.15 H05B 41/292(2006.01) (71)申请人 张妙娟 地址 321100 浙江省兰溪市桃花坞 35 号 ( 甲 ) (72)发明人 阮树成 张妙娟 (54) 发明名称 太阳能电源注锁功率合成低压钠灯 (57) 摘要 本发明涉及电光源照明技术领域， 具体是一 种太阳能电源注锁功率合成低压钠灯。包括低压 钠灯管、 太阳能电源、 基准晶振、 振荡驱动芯片、。
2、 推 挽放大器、 推挽振荡器、 相加耦合器、 灯管异常电 流检测器， 振荡驱动芯片输出接推挽放大器， 经输 出功率变压器T1与推挽振荡器输出功率变压器T3 相加耦合器功率合成、 升压接灯管启辉， 基准晶振 信号经分频器注入振荡驱动芯片 RC 振荡器锁定 相位， 推挽放大器变压器 T1与推挽振荡器变压器 T3功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位 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。本发明适用于太阳能电源 低电压、 大电流供电的低压钠灯照明场合。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12。
3、)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103327718 A CN 103327718 A *CN103327718A* 1/1 页 2 1. 一种太阳能电源注锁功率合成低压钠灯， 包括太阳能电源、 低压钠灯管， 其特征在 于 ： 还包括基准晶振、 分频器、 振荡驱动芯片、 推挽放大器、 推挽振荡器、 相加耦合器、 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。
4、分频器， 振荡驱动芯片内含 RC 振荡 器、 推挽放大驱动电路、 电流检测 CS、 灯故障控制 SD， RC 振荡器外接电阻 R2、 电容 C4产生振 荡， 输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率 MOS 场效应管 Q1、 Q2栅极， Q1、 Q2漏 极并接变压器 T1电感 L1两端， 振荡驱动芯片电源端经电阻 R7降压电容 C8旁路和电感 L1中 心点经电感 L3、 电容 C7旁路接太阳能电源， Q2源极串联电阻 R6接地， 经电阻 R4、 电容 C6接振 荡驱动芯片停振端 SD， 推挽振荡器由两个大功率 MOS 场效应管 Q3、 Q4漏极接变压器 T3电感 L4两端， Q3、 Q4栅。
5、极接变压器 T2电感 L8两端， 电感 L8中点并联源极接地场效应管 Q5漏极及 电阻 R8、 R14， 电感 L7、 电阻 R10与变压器 T3电感 L5闭合， 电感 L4中心点经电感 L9和旁路电容 C9接太阳能电源， Q3、 Q4源极经接地电阻 R9压降取样电流连接电阻 R11， 电阻 R11和灯管异常 电流检测器信号接场效应管 Q5栅极， 灯管异常电流检测器信号接振荡驱动芯片灯故障控制 器 SD， 推挽放大器输出功率变压器 T1与推挽振荡器输出功率变压器 T3由相加耦合器功率 合成、 升压， 经谐振电容C11、 电感L12接低压钠灯管启辉， 基准晶振信号经分频器注入振荡驱 动芯片 RC。
6、 振荡器 CT端锁定相位， 由推挽放大器变压器 T1与推挽振荡器变压器 T3在相加耦 合器功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位， 太阳能电源接入基准晶振、 分频器电 源端。 2. 根据权利要求 1 所述的太阳能电源注锁功率合成低压钠灯， 其特征在于 ： 太阳能电 源由光伏电池板 E1输出串联阻塞二极管 VD2、 继电器触点 J-1 连接蓄电池 E2和接有开关 S 的低压钠灯 DW， 蓄电池 E2过压控制取样电阻 R17、 RP1、 R18接入时基芯片 IC5高电平触发端 TH， 欠压控制取样电阻 R19、 RP2、 R20接入低电平触发端 TL， 时基芯片 IC5输出接继电器， 蓄电 池串。
7、入快速熔丝 F， 并接防反接二极管 VD3。 权 利 要 求 书 CN 103327718 A 2 1/3 页 3 太阳能电源注锁功率合成低压钠灯 技术领域 0001 本发明涉及电光源照明技术领域， 具体是一种太阳能电源注锁功率合成低压钠 灯。 背景技术 0002 现有技术电子镇流器通常用 LC 或 RC 振荡器作为低压钠灯电光源， 产生的振荡频 率受温度变化稳定性差， 影响功率不稳定光强下降， 虽然结构简便， 成本低。由于电源电压 低， 要得到大功率照明势必增大器件电流， 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。
8、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。 逆变功率叠加拖动大功率灯， 解决 器件功率限制。但要求功率合成振荡相位一致， 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太阳能电源低电压、 大电流供电， 逆变振荡高稳频相位同步 的一种太阳能电源注锁功率合成低压钠灯。 0004 本发明技术解决方案为 ： 包括太阳能电源、 低压钠灯管、 基准晶振、 分频器、 振荡 驱动芯片、 推挽放大器、 推挽振荡器、 相加耦合器、 灯管异常电流检测器， 其中， 基准晶振由 石英晶体谐振。
9、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分频器， 振荡驱动芯片内含 RC 振荡器、 推挽放大驱动电路、 电流检测 CS、 灯故障控制器 SD， RC 振荡器外接电阻 R2、 电容 C4产生振荡， 输出经推挽放大驱动电路接 推挽放大器两个大功率 MOS 场效应管 Q1、 Q2栅极， Q1、 Q2漏极并接变压器 T1电感 L1两端， 振 荡驱动芯片电源端经电阻 R7降压电容 C8旁路和电感 L1中点经电感 L3、 电容 C7旁路接太阳 能电源， Q2源极串。
10、联电阻 R6接地， 经电阻 R4、 电容 C6接振荡驱动芯片 CS， 推挽振荡器由两个 大功率 MOS 场效应管 Q3、 Q4漏极接变压器 T3电感 L4两端， Q3、 Q4栅极接变压器 T2电感 L8两 端， 电感 L8中点并联源极接地场效应管 Q5漏极及电阻 R8、 R14， 电感 L7、 电阻 R10与变压器 T3 电感 L5闭合， 电感 L4中点经电感 L9和旁路电容 C9接太阳能电源， Q3、 Q4源极经接地电阻 R9 压降取样电流连接电阻R11， 电阻R11和灯管异常电流检测器信号经电阻R12接场效应管Q5栅 极， 灯管异常电流检测器信号接振荡驱动芯片灯故障控制 SD， 推挽放大器。
11、输出功率变压器 T1与推挽振荡器输出功率变压器 T3由相加耦合器功率合成、 升压， 经电容 C11、 电感 L12谐振 接低压钠灯管启辉， 基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片 RC 振荡器 CT端锁定相位， 由 推挽放大器变压器 T1与推挽振荡器变压器 T3在相加耦合器功率合成互耦注锁频率牵引相 干同步锁定相位， 太阳能电源接基准晶振、 分频器电源端 ； 0005 而太阳能电源由光伏电池板 E1输出串联阻塞二极管 VD2、 继电器触点 J-1 连接蓄 电池 E2和接有开关 S 的低压钠灯 DW， 蓄电池 E2过压控制取样电阻 R17、 RP1、 R18接入时基芯 说 明 书 CN 10332。
12、7718 A 3 2/3 页 4 片 IC5高电平触发端 TH， 欠压控制取样电阻 R19、 RP2、 R20接入低电平触发端 TL， 时基芯片 IC5 输出接继电器， 蓄电池串入快速熔丝 F， 并接防反接二极管 VD3。 0006 本发明产生积极效果 ： 解决太阳能电源低电压、 大电流供电自激和它激双推振荡 逆变振荡高稳频、 相位同步功率合成， 达到单个自激或它激双推振荡逆变器难以得到的大 功率低压钠灯照明， 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 0007 图 1 本发明技术方案原理框图 0008 图 2 基准晶振电路 0009 图 3 太阳能电源注锁功率合。
13、成低压钠灯电路 0010 图 4 太阳能电源电路 具体实施方式 0011 参照图 1、 2、 3、 4， 本发明具体实施方式和实施例 ： 包括太阳能电源 1、 低压钠灯管 8， 基准晶振 2、 分频器 3、 振荡驱动芯片 4、 推挽放大器 5、 推挽振荡器 6、 相加耦合器 7， 灯管 异常电流检测器 9， 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。
14、 输出信号经第二 个反相器 IC2接分频器 3， 振荡驱动芯片 4， 即 IC4型号 IR2156 内含 RC 振荡器、 推挽放大驱 动电路、 电流检测 CS、 灯故障控制 SD， RC 振荡器外接电阻 R2、 电容 C4产生振荡， 输出经推挽 放大驱动电路接推挽放大器 5 两个大功率 MOS 场效应管 Q1、 Q2栅极， Q1、 Q2漏极并接变压器 T1电感 L1两端， 振荡驱动芯片 4 电源端 VCC经电阻 R7降压电容 C8旁路和电感 L1中点经电 感 L3、 电容 C7旁路接太阳能电源 +V， Q2源极串联电阻 R6接地， 经电阻 R4、 电容 C6接振荡驱 动芯片 4 的 CS， 推。
15、挽振荡器 6 由两个大功率 MOS 场效应管 Q3、 Q4漏极并接变压器 T3电感 L4 两端， Q3、 Q4栅极接变压器 T2电感 L8两端， 电感 L8中点并联源极接地的场效应管 Q5漏极和 偏置电阻 R8、 R14， 电感 L7、 电阻 R10与变压器 T3电感 L5闭合， 电感 L4中点经电感 L9、 旁路电容 C9接太阳能电源 +V， Q3、 Q4源极经接地电阻 R9压降电流接电阻 R11， 电阻 R11和灯管异常电流 检测器 9 信号经电阻 R12接场效应管 Q5栅极， 推挽放大器 5 输出功率变压器 T1与推挽振荡 器 6 输出功率变压器 T3由相加耦合器 7 功率合成、 升压，。
16、 经电容 C11电感 L12谐振接低压钠 灯管 8 启辉， 基准晶振 2 接分频器 3 分频 N 基准信号 f0经电容 C3、 C4分压注入 RC 振荡器 CT端锁定相位， 由推挽放大器 5 输出功率变压器 T1与推挽振荡器 6 输出功率变压器 T3在相 加耦合器 7 功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位， 灯管异常电流检测器 9 信号接 振荡驱动芯片 4 灯故障控制 SD， 太阳能电源 1 接基准晶振 2、 分频器 3 电源端。 0012 IC4引脚符号功能 ： VCC电源端， CT接振荡定时电容 C4， RT接振荡定时电阻 R2， HO驱 动 Q1， LO驱动 Q2， CS 电流检测，。
17、 SD 灯故障保护控制， COM 接地。 0013 IC5引脚符号功能 ： VCC电源端， TL 低电平触发， TH 高电平触发， VMR复位， Vc 电压控 制， DIS放电端， V0输出端， GND 接地。 0014 振荡驱动芯片 IC4电源端 VCC由电阻 R7降压， 电容 C8滤波供给产生振荡， 它激振荡 驱动推挽放大器 Q1、 Q2， 轮流导通、 截止半周 ； 推挽振荡器自激振荡 Q3、 Q4轮流导通、 截止半 说 明 书 CN 103327718 A 4 3/3 页 5 周， 双推输出功率经相加耦合器叠加合成拖动大功率灯具， 扩容可靠， 但要求两个振荡电压 相位一致， 以消除非线性。
18、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 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振 荡驱动芯片锁定相位。 未注入基准信号振荡驱动芯片RC振荡器自由频率， 注入基准信号RC 振荡电压与其矢量合成， 通过 RC 振荡器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 号注入在输入端， 增益高， 小功率锁定。分频器 IC3二进制或十进制计数器分频。 0016 注入锁相无须压控调谐、 鉴相和环路滤波， 电路结构简单， 性能优。
19、越， 附加成本低。 注入锁相本质上与环路锁相没差别， 相加耦合器叠加推挽放大器和推挽振荡器输出功率合 成，“紧密捆绑” 互耦注锁效应推挽放大器牵引推挽振荡器频率相干同步锁定相位， 稳定灯 光延长使用寿命。 0017 相加耦合器 T4电感 L10将两个推挽输出功率变压器 T1、 T3电感 L2、 L6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 R16无功率损耗。 0018 灯异常电流磁环电感 L13电压二极管 VD1检波， 电阻 R15、 电容 C13滤波经电阻 R12， 电 容 C10使 Q。
20、5导通， 推挽振荡器功率管 Q3、 Q4截止 ； 振荡驱动芯片 IC4灯故障控制器 SD 控制停 振， 保护推挽放大器 Q1、 Q2。同时， 灯异常电流电阻 R6压降经电阻 R4、 电容 C6使芯片 IC4电 流检测 CS 开启保护 Q1、 Q2； 灯异常电流电阻 R9压降经电阻 R11、 电容 C10进而使 Q5导通， 双重 保护 Q3、 Q4。 0019 太阳能电源欠压控制， 蓄电池电压低于时基芯片 IC5555 低电平触发端 TL 取样 1/3VCC时， 时基芯片置位， 继电器 J 吸合， 触点 J-1 接通蓄电池充电， 当蓄电池电压充足， 过 压控制电压高于高电平触发端 HL 取样 2。
21、/3VCC， 时基芯片复位， 继电器释放触点 J-1， 切断太 阳能电池对蓄电池过压充电。随着灯 DW 照明消耗电能蓄电池电压降低到置位电压， 太阳能 电池恢复充电， 使蓄电池电压保持在照明所需值， 开关 S 控制灯照明。 0020 阻塞二极管VD2单向导电防止蓄电池对太阳能电池反充电， 二极管VD3当蓄电池反 接导通短路， 快速烧断熔丝 F 保护蓄电池。电容 C14、 C15去耦， 电阻 R21、 电容 C16、 稳压二极管 VD4供时基芯片电源。二极管 VD5抑制继电器 J 吸合、 释放产生的反向电压， 防护 IC5受损。 0021 实施例太阳能电源电压 30V， 双推电流 2.5A， 引燃 66W 低压钠灯管 G， 效率 88， 昼 夜照明， 功率 MOS 管温升在允许值内， 使用寿命长。 说 明 书 CN 103327718 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103327718 A 6 2/3 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103327718 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103327718 A 8 。