專利名稱：一種交直流通用的交流適配器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及涉及一種將交流供電或者直流供電轉換成穩(wěn)定的交流供電的適配裝置，尤其設計一種寬電壓交直流通用的交流適配器。
背景技術：
隨著對電源的品質要求提高的背景下，出現(xiàn)了直流不間斷供電技術，例如直流供電的軌道交通，直流供電的大型船舶，直流供電的數(shù)據(jù)中心。但是存在部分用電設備不能接受直流供電，例如交流馬達，放電燈，變壓器供電設備等。要使其能用在直流供電系統(tǒng)中，就需要用直流轉換成交流的適配器。隨著全球經(jīng)濟一體化的趨勢加強，同一款用電設備在不同供電網(wǎng)絡使用的需求越來越多，全球電網(wǎng)的電壓范圍覆蓋了交流85疒265V之間，頻率為50Hz或60Hz，而且各國的供電質量各不相同。解決通用性的方法可以用一種將不同的電壓，不同的頻率供電轉換成穩(wěn)定交流的適配器。現(xiàn)有UPS技術是交流轉換交流的設備，但是UPS不能完成直流電轉化成交流電。同時UPS主要面向不間斷電源，系統(tǒng)中含有后備電池。綜合以上問題，UPS在體積、成本、便攜以及直流輸入等方面不能適應適配器的需求。對于用電設備用在不適用的供電環(huán)境下錯誤使用不僅不能正常工作，甚至將設備損毀。對于不能兼容當前供電的用電設備可以采取插入一種可以轉換成適合用電設備的交流適配器。
發(fā)明內容本實用新型的目的在 于針對現(xiàn)有用電設備不能適用不同的供電模式等問題，提供一種可以適用各種交流供電范圍與不同直流供電電壓的交流適配器。將各種不同的供電轉換成用與電設備匹配的標稱交流電。本實用新型可以適用各個國家的不同交流供電網(wǎng)絡，也適用各種電壓的直流供電模式。為實現(xiàn)以上實用新型目的，本實用新型采用以下技術方案:一種交直流通用的交流適配器，包括整流變換電路、DC/DC變換電路、升壓控制電路、DC/AC變換電路、逆變控制電路。整流變換電路輸入端接電網(wǎng)交流電壓或者直流電壓，DC/DC變換電路輸入端接整流變換電路輸出端，DC/DC變換電路控制輸入端接升壓控制電路輸出端，升壓控制電路電壓反饋輸入端接DC/DC變換電路的電壓采樣電路輸出端，升壓控制電路電流反饋輸入端接DC/DC變換電路的電流采樣電路輸出端，DC/AC變換電路輸入端接DC/DC變換電路輸出端，DC/AC變換電路的控制輸入端接逆變控制電路的逆變控制輸出端，逆變控制電路的DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的輸出端，逆變控制電路交流反饋輸入端接DC/AC變換電路的交流電壓采樣輸出端，逆變控制電路交流電流反饋輸入端接DC/AC變換電路的交流電流采樣輸出端。[0009]整流變換電路包括防雷電路、濾波電路、整流電路。防雷電路輸入端外接85疒265V，50Hz/60Hz的交流電或70疒400V的直流電，濾波電路輸入接防雷電路輸出，整流電路輸入端接濾波電路輸出。整流變換電路對于交流輸入時，使交流電轉換為單向電，防雷電路提高防雷能力濾波電路降低EMI ;整流變換電路對于直流輸入時直流電經(jīng)過整流電路得到單向電。DC/DC變換電路包括升壓電路、相位反饋電路、電流取樣電路、電壓取樣電路。升壓電路輸入端接整流變換電路輸出端，相位反饋電路為用于感應升壓電路的電感上磁通量變化的感應線圈。電流取樣電路用于檢測升壓電路的開關電流，電壓取樣電路通過電阻分壓獲取DC/DC變換電路輸出端電壓值和DC/AC變換電路的輸出端電壓值，DC/DC變換電路將電流轉換成較高的直流電壓。升壓控制電路具有相位監(jiān)測輸入端、DC電流輸入端、電壓反饋輸入端、DC/DC變換輸出端。相位監(jiān)測輸入端接DC/DC變換電路的相位反饋電路輸出端，DC電流輸入端接DC/DC變換電路的電流取樣電路輸出端，DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的電壓取樣電路輸出端，升壓控制電路根據(jù)電壓反饋輸入端的電壓與預設基準電壓進行比較得出差值確定升壓電壓補償值。升壓控制電路根據(jù)相位檢測輸入端的零點電壓和DC電流輸入端的當前電流，得出升壓控制電路的DC/DC變換輸出端的控制信號的脈沖寬度，控制DC/DC變換電路的升壓電路，進行電壓和PFC (功率因數(shù)校正)控制。DC/AC變換電路包括驅動電路、H橋逆變電路、輸出濾波電路、交流電壓采樣電路、交流電流采樣電路。驅動電路輸入端接逆變控制電路輸逆變控制輸出端，H橋逆變電路輸入端接驅動電路輸出端，輸出濾波電路輸入端接H橋逆變電路輸出端，交流電壓采樣電路輸入端接輸出濾波電路輸出端，交流電流采樣電路一端接地，另一端接H橋逆變電路的輸入端。DC/AC變換電路將直流電逆變成穩(wěn)定的交流電。逆變控制電路具有DC電壓輸入端、AC電壓輸入端、AC電流輸入端、逆變控制輸出端。DC電壓輸入端 接DC/DC變換電路的輸出端，AC電壓輸入端接DC/AC變換電路的交流采樣電路輸出端，AC電流輸入端接DC/AC變換電路的交流電壓采樣電路輸出端，逆變控制輸出端對DC電壓輸入端和逆變控制電路基準電壓進行比較，若高于基準電壓則輸出SPWM控制信號起到欠壓保護作用。若低于基準電壓則停止輸出SPWM控制信號。逆變控制輸出端對AC電壓輸入端的電壓和逆變控制電路的基準電壓進行比較得出差值，確定輸出SPWM控制信號的脈沖寬度，驅動DC/AC變換電路的H橋逆變電路使DC/AC變換電路的交流輸出電壓達到目標值。與現(xiàn)有的UPS變換器僅能將交流電源輸入轉換成交流輸出不同，本實用新型能同時適用交流和直流電源輸入轉換成交流輸出。適配對象是交流用電設備，對交流用電設備的用電適應性進行擴展。插入適配器可以使交流用電設備適應交流電壓范圍為85疒265V，頻率50Hz或60Hz ;直流電輸入范圍擴展致70疒400V。適配器在交流輸入時，輸入功率因素較高，輸出交流電壓穩(wěn)定度較高，頻率穩(wěn)定性較高。輸出的穩(wěn)定的交流電更加穩(wěn)定潔凈。適配器在交直輸入時，適配器將直流電轉化成穩(wěn)定的交流電?，F(xiàn)有技術中，DC/DC變換電路和DC/AC電路的反饋網(wǎng)絡中AC端電壓不反饋至升壓控制電路，而本實用新型DC/DC變換電路的目標電壓，來自DC/DC變換電路的電壓取樣電路和DC/AC變換電路的交流采樣電路共同作用的反饋電路。DC/DC變換電路的電壓取樣電路和DC/AC變換電路的交流采樣電路通過一個電阻連接實現(xiàn)兩個采樣電路的電壓相加。增加輸出的交流電壓反饋至DC/DC變換電路的效果是:若DC/AC變換電路輸出交流電壓下降，則通過DC/AC變換電路的交流采樣電路反饋至升壓控制電路使DC/DC變換電路的輸出直流電壓升高，從而使得DC/AC變換電路的交流輸出電壓升高；若DC/AC變換電路輸出交流電壓上升，則通過DC/AC變換電路的交流采樣電路反饋至升壓控制電路使DC/DC變換電路的輸出直流電壓降低，從而使得DC/AC變換電路的交流輸出電壓降低。使得交流輸出電壓更加穩(wěn)定。本實用新型的有益效果在于:同時適用交流和直流電源輸入并轉換成穩(wěn)定的交流輸出；適配器在交流輸入時，輸入的功率因素較高，輸出交流電壓穩(wěn)定度較高，頻率穩(wěn)定性較高，適配器在直流輸入時，適配器將直流電轉化成穩(wěn)定的交流電。

圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為本實用新型的整流變換電路原理圖。圖3為本實用新型的DC/DC變換電路和升壓控制電路原理圖。圖4為本實用新型的DC/AC變換電路和逆變電路原理圖。
具體實施方式以下結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明:參照圖1，一種交直流通用的交流適配器，包括整流變換電路、DC/DC變換電路、升壓控制電路、DC/AC變換電路、逆變控制電路。整流變換電路I輸入端接電網(wǎng)交流電壓或者直流電壓，交流電壓適用85疒 265V，直流電壓適用70疒400V。DC/DC變換電路2輸入端接整流變換電路I輸出端，DC/DC變換電路2控制輸入端接升壓控制電路OTC/DC變換輸出端，升壓控制電路5電壓反饋輸入端接DC/DC變換電路2的電壓采樣電路輸出端，升壓控制電路OTC電流反饋輸入端接DC/DC變換電路2的電流采樣電路輸出端，升壓控制電路5電壓反饋輸入端接DC/DC變換電路2交流采樣電路輸出端，DC/AC變換電3路輸入端接DC/DC變換電路2輸出端，DC/AC變換電路3的控制輸入端接逆變控制電路4的逆變控制輸出端，逆變控制電路4DC電壓輸入端接DC/DC變換電路2的電壓采樣輸出端，逆變控制電路4的AC電壓反饋輸入接DC/AC變換電路3的交流電壓采樣輸出端，逆變控制電路4的AC電壓反饋輸入接DC/AC變換電路3的交流電流采樣輸出端。參照圖2，整流變換電路包括防雷電路，濾波電路，整流電路。防雷電路輸入端外接85疒265V，50Hz或60Hz的交流電或70疒400V的直流電，防雷電路由壓敏電阻RlOl和壓敏電阻R102組成，壓敏電阻RlOl—端接大地另一端接整流變換電路的一個輸入端，壓敏電阻R102—端接大地，另一端接整流變換電路的另一個輸入端。濾波電路輸入接防雷電路輸出，濾波電路由電容ClOl，共模電感LlOl，電容C102組成π型濾波電路，電容ClOl兩端接整流變換電路的輸入電源兩端，共模電感LlOl輸入端連接電容ClOl兩端，電容C102兩端連接共模電感LlOl輸出兩端。整流電路輸入端接濾波電路輸出端，整流電路由一個整流橋DlOl構成，整流橋DlOl的輸入兩端連接電容C102。整流變換電路對于交流輸入時，使交流電轉換為單向電，防雷電路提高防雷能力濾波電路降低EMI ;整流變換電路對于直流輸Λ時直流電經(jīng)過整流電路得到單向電。參照圖3，DC/DC變換電路包括升壓電路、相位反饋電路、電流取樣電路、電壓取樣電路。升壓電路包括電感L201、二極管D201、大功率開關管Q201、電容C201組成boost升壓電路。電感L201 —端連接整流電路正端，電感L201另一端為同名端，同名端接二極管D201的正端，電容C201的正端連接二極管D201的負端，電容C201的負端連接地端，大功率開關管Q201的漏極連接二極管D201的正端，大功率開關管Q201的柵極連接升壓控制電路的DC/DC變換輸出端，大功率開關管Q201的源極連接電阻R201的一端。升壓電路輸入端接整流變換電路輸出端，相位反饋電路是用于感應升壓電路的電感上磁通量變化的感應線圈，感應線圈的同名端連接升壓控制電路的相位檢測輸入端，感應線圈的另一端與接地端相連。電流取樣電路用于檢測升壓電路的開關電流，電流取樣電路包括電阻R201實現(xiàn)，電阻R201的一端接大功率開關管Q201的源級另一端與接地端相連。電壓取樣電路通過電阻分壓獲取參考電壓值，電壓取樣電路包括電阻R202、電阻R203、電阻R204組成，其中電阻R202 —端連接二極管D201負端，電阻R202的另一端連接電阻R204的一端以及升壓控制電路的電壓反饋輸入端，電阻R203的一端與升壓控制電路的電壓反饋輸入端相連，電阻R203的另一端接地。電阻R204的另一端接交流反饋端。DC/DC變換電路將電流轉換成較高的直流電壓。參照圖3，升壓控制電路具有相位監(jiān)測輸入端、DC電流輸入端、電壓反饋輸入端、DC/DC變換輸出端。相位監(jiān)測輸入端接DC/DC變換電路的相位反饋電路輸出端，DC電流輸入端接DC/DC變換電路的電流取樣電路輸出端，DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的電壓取樣電路輸出端，升壓控制電路根據(jù)電壓反饋輸入端的電壓與升壓控制器內的預設基準電壓進行比較得出差值，確定升壓電壓補償值。升壓控制電路根據(jù)相位檢測輸入端的零點電壓和DC電流輸入端的當前電流，得出升壓控制電路的DC/DC變換輸出端的控制信號的脈沖寬度，控制DC/DC變換電路的升壓電路，進行電壓和PFC控制。升壓控制電路優(yōu)選現(xiàn)有DC/DC控制芯片加上必要的外圍電路組成，本例采用L6562電源控制芯片，完成目標電壓控制與PFC控制。參照圖4，DC/AC變換電`路包括驅動電路、H橋逆變電路、輸出濾波電路、交流電壓采樣電路、交流電流采樣電路。驅動電路輸入端接逆變控制電路輸出端，驅動電路將逆變控制輸出端的信號轉換成可以驅動H橋逆變電路的電信號，本例驅動電路采用IR2110集成驅動芯片及相應外圍電路。H橋逆變電路輸入端接驅動電路輸出端，本例中H橋逆變電路的功率開關元件采用MOS開關管，型號為IRF840，H橋逆變電路直流輸入端接DC/DC變換電路的輸出端。輸出濾波電路輸入端接H橋逆變電路輸出端，濾波電路由電感L301、電感L302、電容C301組成，電感L301連接H橋逆變電路的一個輸出端，電感L301的另一端連接AC220V一端，電感L302連接H橋逆變電路的另一個輸出端，電感L301的另一端連接AC220V另一端，電容C301的兩端分別連接AC220V的兩端。交流電壓采樣電路輸入端接輸出濾波電路輸出端，交流采樣電路由二極管D301，電阻R301，電容C302，電阻R302組成，二極管D301正端接AC220V的一端，二極管D301的負端接電阻R301的一端，電阻R301的另一端接電容C301的一端以及電阻R302的一端，電容C302的另一端接地，電阻R302的另一端接地。交流電流采樣電路包括電阻R303，電阻R303 —端接地，另一端接H橋逆變電路的輸入端，交流電流采樣。DC/AC變換電路將直流電逆變成穩(wěn)定的交流電。[0028]參照圖4，逆變控制電路具有DC電壓輸入端，AC電壓輸入端，AC電流輸入端，逆變控制輸出端。DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的輸出端，AC電壓輸入端接DC/AC變換電路的交流采樣電路輸出端，AC電流輸入端接DC/AC變換電路的交流電壓采樣電路輸出端，逆變控制輸出端對DC電壓輸入端和逆變控制電路基準電壓進行比較，若高于基準電壓則輸出SPWM控制信號起到欠壓保護作用，若低于基準電壓則停止輸出SPWM控制信號。逆變控制輸出端對AC電壓輸入端的電壓和逆變控制電路的基準電壓進行比較得出差值，確定輸出SPWM控制信號的脈沖寬度，驅動DC/AC變換電路的H橋逆變電路使DC/AC變換電路的交流輸出電壓達到目標值。逆變控制電路可以采用分立元件，或者微處理器，或者專用集成電路及相關外圍電路組成。本例逆變控制電路采用SPWM逆變控制芯片EG8010。與現(xiàn)有的UPS變換器僅能將交流電源輸入轉換成交流輸出不同，本實用新型能同時適用交流和直流電源輸入轉換成交流輸出。UPS的工作模式是經(jīng)AC/DC轉換后給電池充電，再經(jīng)過DC/AC轉換后給供電設備提供電源。UPS應用背景主要是作為不間斷電源，輸入電只能接收交流電，不能應用與直流供電，UPS系統(tǒng)通常帶有后備電池。綜合以上問題，UPS在體積、成本、便攜以及直流輸入等方面不能適應適配器的需求。本實用新型解決了交流用電設備的供電適配，對交流用電設備的用電適應性進行擴展。加裝適配器可以使交流用電設備適應交流電壓范圍為85疒265V、頻率50Hz或60Hz ;直流電輸入范圍擴展致70疒400V。適配器在交流輸入時，輸入功率因素較高，輸出交流電壓穩(wěn)定度較高，頻率穩(wěn)定性較高。適配器在直流輸入時，適配器將直流電轉化成穩(wěn)定的交流電?，F(xiàn)有技術中，DC/DC變換電路和DC/AC電路的反饋網(wǎng)絡中AC端電壓不反饋至升壓控制電路，而本實用新型DC/DC變換電路的目標電壓，來自DC/DC變換電路的電壓取樣電路和DC/AC變換電路的交流采樣電路共同作用的反饋電路。反饋電路的結構為:DC/DC變換電路的電壓取樣電路和DC/AC變換電路的交流采樣電路通過一個電阻連接，將兩個采樣電壓相加得到反饋電壓。升壓控制電路的電壓反饋輸入端連接電阻R202和電阻R203的連接點，這一點的電壓值是DC/DC變換的輸出電壓和交流反饋電壓的分壓值。升壓控制電路的反饋電壓的定量表達式:
權利要求1.一種交直流通用的交流適配器，其特征在于:包括整流變換電路、DC/DC變換電路、升壓控制電路、DC/AC變換電路、逆變控制電路；整流變換電路輸入端接電網(wǎng)交流電壓或者直流電壓，DC/DC變換電路輸入端接整流變換電路輸出端，DC/DC變換電路控制輸入端接升壓控制電路輸出端，升壓控制電路電壓反饋輸入端接DC/DC變換電路的電壓采樣電路輸出端，升壓控制電路電流反饋輸入端接DC/DC變換電路的電流采樣電路輸出端，DC/AC變換電路輸入端接DC/DC變換電路輸出端，DC/AC變換電路的控制輸入端接逆變控制電路的逆變控制輸出端，逆變控制電路的DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的輸出端，逆變控制電路交流反饋輸入端接DC/AC變換電路的交流電壓采樣輸出端，逆變控制電路交流電流反饋輸入端接DC/AC變換電路的交流電流采樣輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述整流變換電路包括防雷電路、濾波電路和整流電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述DC/DC變換電路包括升壓電路、相位反饋電路、電流取樣電路、電壓取樣電路；升壓電路輸入端接整流變換電路輸出端，相位反饋電路為用于感應升壓電路的電感上磁通量變化的感應線圈；電流取樣電路用于檢測升壓電路的開關電流，電壓取樣電路通過電阻分壓獲取DC/DC變換電路輸出端電壓值和DC/AC變換電路的輸出端電壓值，DC/DC變換電路將電流轉換成較高的直流電壓。
4.根據(jù)權利要求1所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述升壓控制電路具有相位監(jiān)測輸入端、DC電流輸入端、電壓反饋輸入端、DC/DC變換輸出端；相位監(jiān)測輸入端接DC/DC變換電路的相位反饋電路輸出端，DC電流輸入端接DC/DC變換電路的電流取樣電路輸出端，DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的電壓取樣電路輸出端，升壓控制電路根據(jù)電壓反饋輸入端的電壓與預設基準電壓進行比較得出差值確定升壓電壓補償值；升壓控制電路根據(jù)相位檢測輸入端的零點電壓和DC電流輸入端的當前電流，得出升壓控制電路的DC/DC變換輸出端的控制信號的脈沖寬度，控制DC/DC變換電路的升壓電路，進行電壓和PFC控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述DC/AC變換電路包括驅動電路、H橋逆變電路、輸出濾波電路、交流電壓采樣電路、交流電流采樣電路；驅動電路輸入端接逆變控制電路輸逆變控制輸出端，H橋逆變電路輸入端接驅動電路輸出端，輸出濾波電路輸入端接H橋逆變電路輸出端，交流電壓采樣電路輸入端接輸出濾波電路輸出端，交流電流采樣電路一端接地，另一端接H橋逆變電路的輸入端。
6.根據(jù)權利要求1所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述逆變控制電路具有DC電壓輸入端、AC電壓輸入端、AC電流輸入端、逆變控制輸出端；DC電壓輸入端接DC/DC變換電路的輸出端，AC電壓輸入端接DC/AC變換電路的交流采樣電路輸出端，AC電流輸入端接DC/AC變換電路的交流電壓采樣電路輸出端；逆變控制輸出端對AC電壓輸入端的電壓和逆變控制電路的基準電壓進行比較得出差值，確定輸出SPWM控制信號的脈沖寬度，驅動DC/AC變換電路的H橋逆變電路使DC/AC變換電路的交流輸出電壓達到目標值。
7.根據(jù)權利要求1所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述升壓電路包擴電感L201、二極管D201，大功率開關管Q201，電容C201，電感L201 —端連接整流電路正端，電感L201另一端為同名端，同名端接二極管D201的正端，電容C201的正端連接二極管D201的負端，電容C201的負端連接地端，大功率開關管Q201的漏極連接二極管D201的正端，大功率開關管Q201的柵極連接升壓控制電路的DC/DC變換輸出端，大功率開關管Q201的源極連接電阻R201的一端。
8.根據(jù)權利要求2至6任一項所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述防雷電路輸入端外接交流電或直流電，濾波電路輸入接防雷電路輸出，整流電路輸入端接濾波電路輸出。
9.根據(jù)權利要求8所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述防雷電路包括壓敏電阻RlOl和壓敏電阻R102，壓敏電阻RlOl —端接大地另一端接整流變換電路的一個輸入端，壓敏電阻R102 —端接大地另一端接整流變換電路的另一個輸入端；所述濾波電路輸入接防雷電路輸出，濾波電路由電容ClOl，共模電感LlOl，電容C102組成Ji型濾波電路，電容ClOl兩端接整流變換電路的輸入電源兩端，共模電感LlOl輸入端連接電容ClOl兩端，電容C102兩端連接共模電感LlOl輸出兩端。
10.根據(jù)權利要求2所述的交直流通用的交流適配器，其特征在于:所述整流電路輸入端接濾波電路輸出端，整流電路由一個整流橋DlOl構成，整流橋DlOl的輸入兩端連接電容 C102。
專利摘要本實用新型針對現(xiàn)有用電設備不能同時適用不同的供電模式等問題，提供一種可以適用各種交流供電范圍和不同直流供電電壓的交流適配器，包括整流變換電路、DC/DC變換電路、升壓控制電路、DC/AC變換電路、逆變控制電路。本實用新型的有益效果在于同時適用交流和直流電源輸入并轉換成穩(wěn)定的交流輸出；適配器在交流輸入時，輸入的功率因素較高，輸出交流電壓穩(wěn)定度較高，頻率穩(wěn)定性較高，適配器在直流輸入時，適配器將直流電轉化成穩(wěn)定的交流電。
文檔編號H02M11/00GK203104332SQ20132001381
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權日2013年1月10日
發(fā)明者沈亞斌 申請人:浙江中碳科技有限公司