專利名稱：數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器適用于直流到交流轉(zhuǎn)換器的控制、產(chǎn)生及保護(hù)電路中。
例如，砂輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的功率只為200瓦(W)，而在啟動(dòng)時(shí)瞬間的功率則超過(guò)1000W，因此在使用這項(xiàng)機(jī)具時(shí)必須采購(gòu)1000W以上的電源轉(zhuǎn)換器。造成這種結(jié)果的原因是傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換器當(dāng)在其輸出端接上重負(fù)載時(shí)會(huì)依據(jù)檢測(cè)回路的檢測(cè)信號(hào)來(lái)觸發(fā)保護(hù)回路關(guān)閉輸出，以保護(hù)內(nèi)部的電子元件，而傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)是必須根據(jù)輸出功率輸出狀態(tài)的檢測(cè)來(lái)觸發(fā)保護(hù)線路，從而使系統(tǒng)關(guān)閉以保護(hù)產(chǎn)品。
另，傳統(tǒng)型的電源轉(zhuǎn)換器，當(dāng)在其輸出端接上電感性負(fù)載或啟動(dòng)電流較大的負(fù)載時(shí)，會(huì)使其內(nèi)部的檢測(cè)回路誤以為是負(fù)載短路，從而觸發(fā)保護(hù)回路關(guān)閉輸出，導(dǎo)致設(shè)備不能使用，這也是傳統(tǒng)型電源轉(zhuǎn)換器不可解決的難題。
因此，如何將上述已公開(kāi)使用的傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器所存在的缺點(diǎn)加以改進(jìn)，并提供一種數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器，以充分應(yīng)用微電腦(CPU)的控制特性，當(dāng)輸出功率趨近于元件崩潰前，CPU便適時(shí)關(guān)閉輸出，使元件得以復(fù)元，經(jīng)短時(shí)間復(fù)原后，CPU再度開(kāi)啟輸出，直到元件崩潰前再關(guān)閉，如此周而復(fù)始，利用CPU可精確地判斷出輸出端是否為短路還是假性短路，并可根據(jù)電流的變化做出適當(dāng)?shù)奶幹?。同時(shí)，利用多次低功率輸出的累加，以達(dá)到滿足啟動(dòng)時(shí)能給負(fù)載一高輸出功率，為本實(shí)用新型所創(chuàng)作的動(dòng)機(jī)所在。
本實(shí)用新型中的數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器，主要包括一用于檢測(cè)輸出究竟為短路還是假性短路的電流檢測(cè)電路，其一端與直/交流轉(zhuǎn)換電路相連，另一端與CPU相連接；一用以測(cè)出是否超出負(fù)載及輸入直流電壓是否過(guò)高或太低的過(guò)載檢測(cè)電路，其一端與直/交流轉(zhuǎn)換電路相連，另一端與CPU相連接一與各個(gè)檢測(cè)電路相接、并能為交流驅(qū)動(dòng)電路及PWM驅(qū)動(dòng)電路提供信號(hào)的CPU；一用于檢測(cè)電壓狀態(tài)的電壓檢測(cè)電路，其一端與整流電路連接，另一端與CPU相連接；一在檢測(cè)電路出現(xiàn)異常時(shí)能夠提供警告鳴響的警示電路(ALA RM)，其直接與CPU相連接；一能夠?qū)PU輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行放大整形的PWM驅(qū)動(dòng)電路，其一端與CPU相連接，另一端連接至PWM轉(zhuǎn)換電路；一能夠?qū)PU輸出的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大的交流驅(qū)動(dòng)電路，其一端與CPU連接，另一端與直/交流轉(zhuǎn)換電路連接；一能夠提供整個(gè)電路正常運(yùn)作所需電源的穩(wěn)壓電路；一能夠?qū)WM驅(qū)動(dòng)電路提供的放大整形驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)變壓器升壓后產(chǎn)生高頻交流信號(hào)并送入整流電路的PWM轉(zhuǎn)換電路，其一端與PWM驅(qū)動(dòng)電路相連，另一端接至整流電路；一能夠?qū)WM轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的高頻交流信號(hào)進(jìn)行整流而產(chǎn)生高壓直流的整流電路，其一端與PWM轉(zhuǎn)換電路連接，另一端接至直/交流轉(zhuǎn)換電路，并具有一高壓直流輸出接點(diǎn)；以及一能夠?qū)⒔涣黩?qū)動(dòng)電路所提供的高壓直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成高壓交流輸出的直/交流轉(zhuǎn)換電路，其與交流驅(qū)動(dòng)電路及整流電路相連接，并分別接至前述的過(guò)載檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路。
本實(shí)用新型中的數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器借助于上述電路，利用CPU來(lái)控制各個(gè)電路工作，當(dāng)輸出功率趨近于元件崩潰之前，CPU便適時(shí)關(guān)閉輸出，經(jīng)短時(shí)間復(fù)原后，CPU又再度開(kāi)啟；以反復(fù)間斷動(dòng)作保護(hù)元件不致毀損，以及采用足夠供負(fù)載設(shè)備正常工作的功率，從而可提供其啟動(dòng)時(shí)所需的較大功率。
另，本實(shí)用新型中的電源轉(zhuǎn)換器可以利用CPU、過(guò)載檢測(cè)電路精確地分辨出負(fù)載為短路還是假性短路，使電路輸出得到精確控制。


圖1是傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器在瞬間供電時(shí)電流與時(shí)間的坐標(biāo)圖；圖2是傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器與本實(shí)用新型中電源轉(zhuǎn)換器輸出功率的對(duì)比圖；圖3是本實(shí)用新型中電源轉(zhuǎn)換器的電路方塊圖；圖4是本實(shí)用新型中電源轉(zhuǎn)換器的完整電路圖；圖5是本實(shí)用新型中電源轉(zhuǎn)換器輸出電流的曲線圖；圖6是本實(shí)用新型中電流的輸出模式圖。
借助于上述電路，利用CPU4進(jìn)行控制，并配合過(guò)載檢測(cè)電路2工作，即當(dāng)輸出功率趨近于元件崩潰之前，CPU4適時(shí)關(guān)閉輸出，經(jīng)短時(shí)間復(fù)原后，CPU4再度開(kāi)啟；以反復(fù)間斷動(dòng)作來(lái)保護(hù)元件不致毀損，以及具有足夠供負(fù)載正常工作的功率，從而可為負(fù)載提供啟動(dòng)時(shí)所需的較大功率。
如圖5所示，本實(shí)用新型中的電源轉(zhuǎn)換器在連續(xù)ON/OFF的輸出模式下，CPU4可根據(jù)電流始終為一固定值或逐漸變小來(lái)明確分辨出負(fù)載究竟是短路還是假性短路，從而做出適當(dāng)?shù)奶幹谩?br> 本實(shí)用新型中各電路更詳細(xì)的組成部分及功能如下電流檢測(cè)電路1由一只OPA運(yùn)算放大器、與該運(yùn)算放大器相連的齊納二極管及電阻組成，利用該電流檢測(cè)電路1可以測(cè)出輸出究竟是短路還是假性短路；過(guò)載檢測(cè)電路2由一只OPA運(yùn)算放大器、二極管、電阻及電容組成，利用該過(guò)載檢測(cè)電路2可以測(cè)出是否超出負(fù)載及輸入的直流(DC)電壓是否過(guò)高或太低；CPU4搭配晶體管、電阻、電容、二極管、OPA運(yùn)算放大器及液晶顯示器(LED)41共同組成微電腦控制回路，該CPU4可以給交流驅(qū)動(dòng)電路8及PWM驅(qū)動(dòng)電路7提供信號(hào)；電壓檢測(cè)電路5由晶體管、齊納二極管、電阻、可變電阻及電容組成，該電壓檢測(cè)電路5可以檢測(cè)出高壓電壓狀態(tài)；警示電路6(ALARM)由晶體管、二極管、電阻及蜂鳴器61組成，該警示電路6可以在各檢測(cè)電路出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出警告鳴響；該P(yáng)WM驅(qū)動(dòng)電路7由晶體管、二極管、電阻及電容組成，該P(yáng)WM驅(qū)動(dòng)電路7可以對(duì)由CPU4輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行放大整形；交流驅(qū)動(dòng)電路8由晶體管、電阻構(gòu)成，該交流驅(qū)動(dòng)電路8可以對(duì)由CPU4輸出的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大；穩(wěn)壓電路9由一穩(wěn)壓集成電路(IC)91、二極管及電容構(gòu)成；PWM轉(zhuǎn)換電路10由FET功率晶體管、電阻、電容及變壓器101、102組成，并直接與直流電連接，該P(yáng)WM轉(zhuǎn)換電路10可以對(duì)由PWM驅(qū)動(dòng)電路7所提供的放大整形后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)變壓器進(jìn)行升壓，并產(chǎn)生高頻交流信號(hào)；整流電路11由二極管、電容及電阻組成，其直接與直流電連接，該整流電路11可以對(duì)由PWM轉(zhuǎn)換電路10產(chǎn)生的高頻交流信號(hào)進(jìn)行整流從而產(chǎn)生高壓直流；直/交流轉(zhuǎn)換電路12直接輸入直流電，由晶體管、EET功率晶體管、二極管、齊納二極管、數(shù)個(gè)電阻、電容及一個(gè)熱敏電阻組成，該直/交流轉(zhuǎn)換電路12可以對(duì)由交流驅(qū)動(dòng)電路8所提供的高壓直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成高壓交流輸出。
本實(shí)用新型中的電源轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開(kāi)關(guān)13閉合使CPU4啟動(dòng)后，可執(zhí)行以下動(dòng)作1.CPU4命令PWM(pulse width modulation)驅(qū)動(dòng)電路7產(chǎn)生信號(hào)，并將該信號(hào)進(jìn)行放大整形，經(jīng)放大整形后的信號(hào)再經(jīng)PWM轉(zhuǎn)換電路10的變壓器101、102提升電壓，經(jīng)升壓后的高頻交流信號(hào)經(jīng)整流電路11整流后會(huì)產(chǎn)生高壓直流。
2.CPU4命令交流驅(qū)動(dòng)電路8產(chǎn)生信號(hào)，并將其所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)放大后的信號(hào)可以使直/交流轉(zhuǎn)換電路12將高壓直流轉(zhuǎn)換成高壓交流，產(chǎn)生交流輸出。
3.直/交流轉(zhuǎn)換電路12提供一個(gè)電流信號(hào)，此信號(hào)被送至過(guò)載檢測(cè)電路2，并將檢測(cè)狀態(tài)送回至CPU4進(jìn)行分析判定，如判定有異常，CPU4立即調(diào)整PWM驅(qū)動(dòng)電路7以及交流驅(qū)動(dòng)電路8，以保護(hù)各個(gè)零件不致?lián)p壞。
4.電壓檢測(cè)電路5檢測(cè)出高壓電壓的狀態(tài)，并將該狀態(tài)送回至CPU4，使CPU4對(duì)異常的電位狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使供電狀態(tài)保持正常。
5.在連續(xù)ON/OFF輸出模式下，CPU4可根據(jù)電流始終為一固定值或逐漸變小來(lái)明確分辨出負(fù)載究竟是短路還是假性短路，從而做出適當(dāng)?shù)奶幹谩?br> 如圖2和圖4所示，由于本實(shí)用新型中的數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器可充分應(yīng)用CPU4的控制特性，當(dāng)欲啟動(dòng)需求功率200W的設(shè)備時(shí)(如砂輪機(jī)，因其啟動(dòng)的瞬間功率超過(guò)1000W)，本實(shí)用新型中的電源轉(zhuǎn)換器同樣可提供輸出功率至負(fù)載，當(dāng)輸出功率趨近于元件崩潰之前仍在容許安全范圍內(nèi)時(shí)，CPU4便適時(shí)的關(guān)閉輸出，使元件得以復(fù)原，經(jīng)短時(shí)間復(fù)原后，CPU4再度開(kāi)啟輸出，直到元件崩潰前再度關(guān)閉，如此周而復(fù)始及在一開(kāi)一關(guān)之間，既可保護(hù)各元件不致毀損，同時(shí)，可提供設(shè)備所需的啟動(dòng)功率，因此，雖不能在瞬間供應(yīng)設(shè)備所須的全部功率卻可逐步提供設(shè)備所需的啟動(dòng)功率，因此運(yùn)用此方法可以利用200W的電源轉(zhuǎn)換器來(lái)啟動(dòng)200W的砂輪機(jī)，而不必像傳統(tǒng)電路需用1000W的電源轉(zhuǎn)換器才能啟動(dòng)。
由于電源轉(zhuǎn)換器在使用中，為了避免后級(jí)負(fù)載在短路時(shí)造成輸出端發(fā)生極大的電流，從而使電源轉(zhuǎn)換器燒毀；如很多電感性設(shè)備再啟動(dòng)時(shí)所需的電流遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的電流，從而會(huì)造成類(lèi)似短路(假性短路)，而這樣往往卻無(wú)法辨別，因此，如圖5和圖6圖所示，本實(shí)用新型中的電源轉(zhuǎn)換器在輸出模式中提供連續(xù)ON/OFF，即在初次的檢測(cè)中雖很難分辨出負(fù)載究竟是短路還是假性短路，但經(jīng)連續(xù)ON/OFF后，CPU4即可根據(jù)電流始終為一固定值或逐次變小而輕易判斷出是假性短路還是短路，如果所測(cè)定的結(jié)果是逐漸減小，則繼續(xù)輸出直到負(fù)載啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常工作，但反之，即每次ON/OFF的電流都異常大而又沒(méi)有變小的趨勢(shì)，則CPU4便會(huì)做出適當(dāng)?shù)奶幹?，關(guān)閉輸出以保護(hù)電源轉(zhuǎn)換器。
綜上所述，本實(shí)用新型中的數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器確實(shí)可達(dá)到創(chuàng)作時(shí)所預(yù)期的目的，具有實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于其主要包括一用于檢測(cè)輸出究竟為短路還是假性短路的電流檢測(cè)電路，其一端與直/交流轉(zhuǎn)換電路相連，另一端接至CPU內(nèi)；一用以測(cè)出是否超出負(fù)載及輸入直流電壓是否過(guò)高或太低的過(guò)載檢測(cè)電路，其一端與直/交流轉(zhuǎn)換電路相連，另一端接至CPU內(nèi)一與各個(gè)檢測(cè)電路相接、并能為交流驅(qū)動(dòng)電路及PWM驅(qū)動(dòng)電路提供信號(hào)的CPU；一用于檢測(cè)電壓狀態(tài)的電壓檢測(cè)電路，其一端與整流電路連接，另一端接至CPU中；一在檢測(cè)電路出現(xiàn)異常時(shí)能夠提供警告鳴響的警示電路，其直接連接至CPU；一能夠?qū)PU輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行放大整形的PWM驅(qū)動(dòng)電路，其一端與CPU相連接，另一端連接至PWM轉(zhuǎn)換電路；一能夠?qū)PU輸出的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大的交流驅(qū)動(dòng)電路，其一端與CPU連接，另一端與直/交流轉(zhuǎn)換電路連接；一能夠提供整個(gè)電路正常運(yùn)作所需電源的穩(wěn)壓電路；一能夠?qū)WM驅(qū)動(dòng)電路提供的放大整形驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)變壓器升壓后產(chǎn)生高頻交流信號(hào)并送入整流電路的PWM轉(zhuǎn)換電路，其一端與PWM驅(qū)動(dòng)電路相連，另一端接至整流電路；一能夠?qū)WM轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的高頻交流信號(hào)進(jìn)行整流而產(chǎn)生高壓直流的整流電路，其一端與PWM轉(zhuǎn)換電路連接，另一端接至直/交流轉(zhuǎn)換電路，并具有一高壓直流輸出接點(diǎn)；以及一能夠?qū)⒔涣黩?qū)動(dòng)電路所提供的高壓直流信號(hào)轉(zhuǎn)換成高壓交流輸出的直/交流轉(zhuǎn)換電路，其與交流驅(qū)動(dòng)電路及整流電路相連接，并分別接至前述的過(guò)載檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電流檢測(cè)電路由一只OPA運(yùn)算放大器、與該運(yùn)算放大器相連的齊納二極管及電阻組成；所述過(guò)載檢測(cè)電路由一只OPA運(yùn)算放大器、二極管、電阻及電容組成；所述CPU搭配有晶體管、電阻、電容、二極管、OPA運(yùn)算放大器及液晶顯示器組成；所述電壓檢測(cè)電路由晶體管、齊納二極管、電阻、可變電阻及電容組成；所述警示電路由晶體管、二極管、電阻及蜂鳴器組成；所述PWM驅(qū)動(dòng)電路由晶體管、二極管、電阻及電容組成；所述交流驅(qū)動(dòng)電路由晶體管和電阻構(gòu)成；所述穩(wěn)壓電路由一穩(wěn)壓集成電路、二極管及電容構(gòu)成；所述PWM轉(zhuǎn)換電路由FET功率晶體管、電阻、電容及變壓器組成；所述整流電路由二極管、電容及電阻組成；以及所述直/交流轉(zhuǎn)換電路由晶體管、FET功率晶體管、二極管、齊納二極管、數(shù)個(gè)電阻電容及一個(gè)熱敏電阻組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器，其由電流檢測(cè)電路、過(guò)載檢測(cè)電路、CPU、電壓檢測(cè)電路、警示電路、PWM驅(qū)動(dòng)電路、交流驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電路(5V)、PWM轉(zhuǎn)換電路、整流電路、直/交流轉(zhuǎn)換電路及開(kāi)關(guān)13構(gòu)成。該數(shù)字式電源轉(zhuǎn)換器利用CPU做整體控制，并借助于CPU、過(guò)載檢測(cè)電路而具有電感性負(fù)載辨別能力，使電路輸出可以得到精確控制。
文檔編號(hào)H02M7/48GK2559165SQ02231548
公開(kāi)日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2002年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
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