CN201976001U - 太阳能电源桥式振荡电子变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源桥式振荡电子变压器。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，还包括逆变器由桥式振荡器、大功率MOS场效应全波整流电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器输出接入大功率MOS场效应管全波整流为直流电压供给负载。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发光二极管LED阵列灯或驱动其它直流电器。
Description
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桥式振荡电子变压器。
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LED发光二极管阵列灯可产生明亮的光射，光电转换效率高，光线柔和宜人，使用方便，寿命长，广泛适用于景观和广告。然而，驱动大功率发光二极管LED阵列灯逆变器电流大，要求振荡输出大功率，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。极易烧坏器件。
发明内容
本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率负载的一种太阳能电源桥式振荡电子变压器。
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，还包括逆变器由桥式振荡器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器由铁氧体磁性变压器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恢二极管，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控制信号的接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，桥式振荡器输出功率由铁氧体磁性变压器次级电感接入大功率MOS场效应管全波整流电路，其输出为直流电压供负载，过载检测保护电路由负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管；
其中，大功率MOS场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管、开关二极管和电阻构成，两个大功率MOS场效应管源极分别接铁氧体磁性变压 器次级电感的两端，次级电感中心抽头接地，两个大功率MOS场效应管栅偏置电阻接在栅、漏两端，栅极由开关二极管并联电阻交叉接入铁氧体磁性变压器次级电感的两端，两管漏极并接成全波整流输出直流电压供负载；
过压检测控制器由运放A1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，运放A1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放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，运放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：太阳能电源供电桥式振荡器，电路互补串馈供电，电源电压高电流小，功耗显著降低，振荡十分强烈，输出功率是推挽振荡的二倍。阻容交叉耦合全桥振荡功率合成不仅高效，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。大功率MOS场效应管全波整流不用电解电容滤波，响应快。广泛用于没交流市电或供电不便的场合DC-DC变换，尤其适合驱动大功率发光二极管LEC阵列灯。
附图说明
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大功率MOS场效应管全波整流和过载检测保护电路。
图4太阳能电源过压和欠压检测控制器电路。
具体实施方式
参照图1、2及图4，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1a、过压检测控制器1b、欠压检测控制器1c、电压配接器1d、蓄电池E组成的太阳能电源1和逆变器，还包括逆变器由桥式振荡器4、大功率MOS场效应管全波整流电路3及过载检测保护电路2组成，桥式振荡器4由铁氧体磁性变压器T1初级电感L1并联电容C0为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管Q1、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Q1、Q2发射极接太阳能电源1正极，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4发射极接地，互补串馈供电，四个大功率振荡管Q1、Q2和Q3、Q4集电极与发射极之间并联快恢二极管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及R3、R4静态偏置和电容C1、C2及C3、C4正反馈构成桥式振荡器，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4基极并接控制信号接口管Q5、Q6集电极，接口管Q5、Q6基极与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4输出功率由铁氧体磁性变压器 T1次级电感L2接入大功率MOS场效应管全波整流电路3，输出直流电压供负载。
桥式振荡器由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，振荡十分强烈，输出电流为半余弦波脉冲，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，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，功耗低输出功率大，是推挽振荡器的二倍。
图3，大功率MOS场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管Q7、Q8全波整流输出直流电压，Q7、Q8源极分别接入铁氧体磁性变压器T1次级电感L2的两端，其电感中心抽头接地，Q7、Q8栅极由开关二极管VD5、VD6并联电阻R12、R14交叉接入铁氧体磁性变压器T1次级电感的两端，与电阻R11、R13提供栅偏压，开关二极管VD5、VD6使栅极加速翻转，Q7、Q8两管漏极并接成全波整流输出直流电压供给负载，整流电路不用电解电容滤波，具有内阻低响应快，过载能力强。本电子变压器输出直流电压、功率由桥式振荡器和铁氧体磁性变压器T1初级L1、次级L2电感比值及电源电压、电流确定。
过载检测保护电路2由负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD7检波，检测电压经电容C5滤波，电阻R7、R8限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4及Q1、Q2。当负载短路或接触不良产生大电流，过载检测电压使Q5、Q6饱和导通，Q3、Q4及Q1、Q2截止停振，即时起保护作用。
图4，过压检测控制器1b当蓄电池E电压高于稳压二极管VD8基准电压时，A1输出为低电平，三极管Q9驱动继电器J1释放J1-1常闭触点切断充电回路，保护蓄电池E过压充电，蓄电池E电压随着照明耗电下降低于VD8基准电压时，A1反相输入电位低于同相基准电压，输出为高电平，继电器J1吸合J1-1常闭触点接通充电回路。欠压检测控制器1c当蓄电池E电压低于稳压二极管VD10基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q10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E欠压放电，蓄电池E随着充电电压上升高于VD10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R15、R16、R17和R20、R21、R22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R18、R23和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R19、R24起限流作用。二极管VD6防反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列1a晚间或下雨天不发电时或出现短路时蓄电池E向太阳能电池阵列1a放电。二极 管VD7防蓄电池反接，当蓄电池E极性接反时导通，产生大电流将熔丝F1快速熔断，起到防护作用。二极管VD9、VD11吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q9、Q10。电压配接器1d连接桥式振荡器4电源端。
实施例太阳能电源电压60V，桥式振荡器电流1.2A，频率56KHZ，输出直流电压12V，电流5A，匹配负载功率60W，效率85％，振荡管散热器温度限制在40℃左右。适于驱动大功率发光二极管LED阵列灯或驱动其它直流电器。
Claims (3)
1.一种太阳能电源桥式振荡电子变压器，其特征在于：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，还包括逆变器由桥式振荡器、大功率MOS场效应管全波整流电路及过载检测保护电路组成，桥式振荡器由铁氧体磁性变压器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恢二极管，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控制信号接口管集电极，接口管基极与集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，桥式振荡器输出功率由铁氧体磁性变压器次级电感接入大功率MOS场效应管全波整流电路，其输出为直流电压供负载，过载检测保护电路由负载电流经磁环电感感生电压二极管检波，检测电压接入接口管控制振荡管。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源桥式振荡电子变压器，其特征在于：大功率MOS场效应管全波整流电路由两个大功率MOS场效应管、开关二极管和电阻构成，两个大功率MOS场效应管源极分别接铁氧体磁性变压器次级电感的两端，次级电感中心抽头接地，两个大功率MOS场效应管栅偏置电阻接在栅、漏两端，栅极由开关二极管并联电阻交叉接入铁氧体磁性变压器次级电感的两端，两管漏极并接成全波整流输出直流电压供负载。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源桥式振荡电子变压器，其特征在于：过压检测控制器由运算放大器A1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A1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。
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