雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈。包括電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC、霓虹燈管、基準晶振、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、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R4、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T2與自振蕩芯片6及半橋逆變器B輸出功率變壓器T3反相饋入相加耦合器功率合成、升壓接入燈管啟輝，基準晶振信號經(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)明適用于大功率商業(yè)廣告裝飾照明場合。
【專利說明】雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電光源照明【技術領域】，具體是一種雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術電子鎮(zhèn)流器通用LC或RC振蕩器作為霓虹燈電光源，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，導致光強下降，雖然這種電子鎮(zhèn)流器結構簡便，成本 低。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致振蕩頻 率變化，結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)定亮度下降，重則燒壞器件縮短使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供逆變振蕩高穩(wěn)頻相位同步，商業(yè)廣告裝飾大功率照明的一種 雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈。
[0004] 本發(fā)明技術解決方案為：包括電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC、基 準晶振、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、燈管異常電流 檢測器，其中，基準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R n和電容C15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場效應管互補組成的半橋逆變器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T 2與自振蕩芯片及半橋逆變器B輸出功率變壓 器1反相饋入相加耦合器功率合成、升壓接入霓虹燈管引燃起輝，基準晶振信號經(jīng)分頻器 注入兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端鎖定相位，燈管異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩 個自振蕩芯片RC振蕩器輸CT端控制振蕩快速停振，電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器EMI、整流橋堆、 功率因數(shù)校正APFC輸出電壓接入基準晶振、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，功率因數(shù)校正APFC由芯片IC4、功率M0S場效應管％、升壓二極管VD n、磁性 變壓器?\及電阻、電容組成，整流橋堆輸出經(jīng)磁性變壓器?\電感L3接％漏極、升壓二極管 VDn至電容Cn為功率因數(shù)校正APFC輸出，電阻R4接整流橋堆輸出引入芯片IC 4電源端，并 與磁性變壓器?\電感L4經(jīng)二極管VD5檢波電壓為芯片IC 4控制門限開啟，電阻R2、R3接整 流橋堆輸出分壓取樣接入芯片IC 4乘法器一端，乘法器另一端接電阻R8、R9分壓取樣輸出電 壓，乘法器輸出與％源極接地電阻點連接峰值電流檢測比較器，芯片IC 4輸出接％柵極，磁 性變壓器?\電感L5高頻電壓由二極管VD6~ 9整流、二極管VD1(I穩(wěn)壓、電容C12濾波接基準晶 振、分頻器電源端。
[0006] 本發(fā)明產(chǎn)生積極效果：解決雙半橋逆變振蕩高穩(wěn)頻、相位同步功率合成，達到單個 自振蕩半橋逆變器難以得到的大功率霓虹燈商業(yè)廣告裝飾照明，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】
[0007] 圖1本發(fā)明技術方案原理框圖
[0008] 圖2基準晶振電路
[0009] 圖3雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈電路

【具體實施方式】
[0010] 參照圖1、2、3(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：包括電源濾波器EMI與整流橋堆10、功率因 數(shù)校正APFC1、霓虹燈管9、基準晶振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、燈管異常電流檢測器11，其中，基準晶振2由石英晶體諧振器JT、兩個 反相器ICi、IC 2及電阻&、電容〇!、Q、C2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Ci、C 2，同時，還跨接串聯(lián)微調(diào)電容Q的石英晶體諧振器JT，基 準晶振2輸出信號經(jīng)第二個反相器IC2接入分頻器IC 3，自振蕩芯片IC5IR2153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R n、電容C15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場效應管Q 2、Q3互補組成的半橋逆變器A、半 橋逆變器B，自振蕩芯片4及半橋逆變器A5輸出功率變壓器T 2與自振蕩芯片6及半橋逆變 器Β7輸出功率變壓器Τ3反相饋入相加耦合器8功率合成、升壓接入霓虹燈管9引燃起輝， 基準晶振2經(jīng)分頻器3分頻+Ν基準信號&電容C 14、C15分壓注入兩個自振蕩芯片RC振蕩 器CT端鎖定相位，燈管異常電流檢測器11信號經(jīng)三極管VI\接入兩個自振蕩芯片RC振蕩 器輸入端(^控制振蕩快速停振，電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器EMI與整流橋堆10、功率因數(shù)校正 APFC1輸出電壓+15V接入基準晶振2、分頻器3,+400V接入自振蕩芯片4及半橋逆變器A5、 自振蕩芯片6及半橋逆變器B7的電源端。
[0011] ic4引腳符號功能：V。。芯片邏輯控制低壓電源，IDET零電流檢測，MULT乘法器輸 入，INV誤差放大器輸入，EA誤差放大器輸出，CS脈寬調(diào)制比較器，OUT驅(qū)動器輸出，GND接 地。
[0012] IC5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Q 2柵極，L0驅(qū) 動Q3柵極，vs浮置電源回歸，RT接振蕩定時電阻，C T接振蕩定時電容，0CM功率信號接地。
[0013] 自振蕩芯片IC5由電阻R1(l、電容C13降壓供給啟動產(chǎn)生振蕩，驅(qū)動半橋功率M0S管 q2、q3，使之輪流導通/截止，此時逆變器中點輸出方波電壓經(jīng)電阻r14、電容c 17、二極管vd12、 VD13整流對電容C13充電，供自振蕩芯片IC5電源，轉(zhuǎn)換后電阻R 1(l停止供電，降低功耗。二 極管vd14對電容c16自舉充電，浮置供電驅(qū)動半橋逆變器減少功耗。
[0014] 兩個逆變器功率合成拖動大功率燈具，擴容可靠，但兩個自振蕩芯片振蕩電壓相 位應一致，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。
[0015] 基準晶振石英諧振器頻率受溫度變化極小，高度穩(wěn)定?；鶞市盘柦?jīng)分頻器注入自 振蕩芯片RC振蕩器鎖定相位。未注入基準信號RC振蕩器產(chǎn)生自由振蕩頻率，注入基準信 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 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 基準信號注入RC振蕩器的輸入端，增益高，小功率即可鎖定，兩個自振蕩芯片共接定時電 阻R n、電容C15同步振蕩鎖定時間快。基準信號分頻注入選配較高頻率的高穩(wěn)頻特性諧振 器，鎖定數(shù)十至數(shù)百千赫LC或RC振蕩器。分頻器IC 3二進制或十進制計數(shù)器分頻。
[0016] 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，適合功率合成燈具穩(wěn)定振蕩頻率相位同步，避免器件溫升過 高功率失衡，穩(wěn)定燈光延長使用壽命。
[0017] 相加耦合器T4電感L1(l將兩個半橋輸出功率變壓器T 2、T3電感L7、L9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載，兩個電流相 等平衡電阻R17無功率損耗。
[0018] 燈異常檢測由燈電流互感磁環(huán)電感L12電壓二極管VD15檢波、電容C 2(l、電阻R18濾 波經(jīng)電阻R15、R16分壓，三極管VI\觸發(fā)兩個自振蕩芯片RC振蕩器C T端，芯片內(nèi)部的比較器 電壓降低到Vrc/6以下，迅速停振快速關斷逆變器功率管，免受損壞。
[0019] 電子鎮(zhèn)流器接入交流電源呈阻抗性負載，輸入電壓和電流有較大相位差，功率因 數(shù)低，由芯片IC 4L6562、功率冊3管％等組成功率因數(shù)校正APFC提高功率因數(shù)，減小電流 總諧波失真，輸出電壓恒定，保障振蕩幅值穩(wěn)定使燈光不變。電源濾波器EMI抑制振蕩諧波 干擾通過電網(wǎng)傳輸。
[0020] 實施例電源交流市電AC90?250V，功率因數(shù)校正APFC輸出電壓DC400V，功率因 數(shù)0. 98,雙半橋逆變電流0. 72A，點燃一支250W或兩支125W霓虹燈管Gi、Gn，效率86%。適 用于商業(yè)廣告裝飾照明。
【權利要求】
1. 一種雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈，包括電源濾波器EMI、整流橋堆，其特征在 于：還包括功率因數(shù)校正APFC、基準晶振、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、燈管異常電流檢測器，其中，基準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R n 和電容C15產(chǎn)生同步振蕩，輸出分別經(jīng)半橋逆變驅(qū)動電路連接均由兩個功率MOS場效應管互 補組成的半橋逆變器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T 2與自 振蕩芯片及半橋逆變器Β輸出功率變壓器Τ3反相饋入相加耦合器功率合成、升壓接入霓虹 燈管引燃起輝，基準晶振信號經(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 異常電流檢測器信號經(jīng)三極管接入兩個自振蕩芯片RC振蕩器輸CT端控制振蕩快速停振， 電網(wǎng)電源經(jīng)電源濾波器EMI、整流橋堆、功率因數(shù)校正APFC輸出電壓接入基準晶振、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。
2. 根據(jù)權利要求1所述的雙半橋注入鎖相功率合成霓虹燈，其特征在于：功率因數(shù)校 正APFC由芯片IC4、功率MOS場效應管％、升壓二極管VD n、磁性變壓器?\及電阻、電容組 成，整流橋堆輸出經(jīng)磁性變壓器?\電感L3接％漏極、升壓二極管VD n至電容Cn為功率因 數(shù)校正APFC輸出，電阻R4接整流橋堆輸出引入芯片IC 4電源端，并與磁性變壓器?\電感L4 經(jīng)二極管VD5檢波電壓為芯片IC4控制門限開啟，電阻R2、R 3接整流橋堆輸出分壓取樣接入 芯片IC4乘法器一端，乘法器另一端接電阻R8、R 9分壓取樣輸出電壓，乘法器輸出與％源極 接地電阻點連接峰值電流檢測比較器，芯片IC4輸出接％柵極，磁性變壓器?\電感L 5高頻 電壓由二極管VD6~9整流、二極管VD1(I穩(wěn)壓、電容C 12濾波接基準晶振、分頻器電源端。
【文檔編號】H05B41/285GK104105298SQ201310156034
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權日:2013年4月15日
【發(fā)明者】阮樹成, 阮雪芬 申請人:阮雪芬