本發(fā)明涉及電壓轉換電路，尤其涉及一種基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉換電路。

背景技術：

現有技術中，由AC轉AC的智能升降壓轉換裝置又被稱為旅行插排，該裝置中，修正波電壓轉換電路是其關鍵電路，是一種能實現AC-AC變換的電路，可以在AC-AC變換中實現升降壓并穩(wěn)定電壓與頻率的功能。然而目前的AC-AC便雋式設備市場大多數為非隔離型的拓撲電路，且PF值低、輸出電壓質量低、安全可靠性差。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種可提高電壓轉換裝置的PF值、可提高輸出電壓質量，并且安全可靠的基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉換電路。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。

一種基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉換電路，其包括有：一輸入整流濾波單元，其輸入端連接電網，用于對電網電壓進行整流和濾波；一PFC升壓單元，連接于輸入整流濾波單元的輸出端，用于對輸入整流濾波單元的輸出電壓進行升壓轉換；一隔離型雙管正激變換器，包括有第一開關管、第二開關管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、變壓器和濾波電感，所述第一開關管的漏極連接于PFC升壓單元的輸出端，所述第一開關管的源極連接于變壓器初級繞組的第一端，所述變壓器初級繞組的第二端連接第二開關管的漏極，所述第二開關管的源極連接前端地，所述第一二極管的陰極連接于第一開關管的漏極，所述第一二極管的陽極連接于變壓器初級繞組的第二端，所述第二二極管的陰極連接于變壓器初級繞組的第一端，所述第二二極管的陽極連接于第二開關管的源極，所述第一開關管的柵極和第二開關管的柵極用于接入相同的PWM信號，所述變壓器初級繞組的中間抽頭連接于后端地，所述變壓器初級繞組的第一端連接于第三二極管的陽極，所述第三二極管的陰極連接于濾波電感的前端，所述濾波電感的后端作為隔離型雙管正激變換器的輸出端正極，所述變壓器初級繞組的第二端連接于第四二極管的陰極，所述第四二極管的陽極作為隔離型雙管正激變換器的輸出端負極；一逆變倒相單元，連接于隔離型雙管正激變換器的輸出端，所述逆變倒相單元用于對隔離型雙管正激變換器的輸出電壓進行逆變轉換后輸出交流電。

優(yōu)選地，所述輸入整流濾波單元包括有插座、保險、防雷電阻、共模抑制電感、安規(guī)電容和整流橋，所述保險串接于插座的零線或火線上，所述共模抑制電感的前端并聯(lián)于插座，所述防雷電阻并聯(lián)于共模抑制電感的前端，所述安規(guī)電容和整流橋的輸入端均并聯(lián)于共模抑制電感的后端，所述整流橋的輸出端并聯(lián)有濾波電容。

優(yōu)選地，所述PFC升壓單元包括有升壓電感、第三開關管、第一整流二極管和第二電解電容，所述升壓電感的前端連接于輸入整流濾波單元的輸出端，所述升壓電感的后端連接于第三開關管的漏極，所述第三開關管的源極接前端地，所述第三開關管的柵極用于接入一路PWM控制信號，所述第三開關管的漏極連接第一整流二極管的陽極，所述第一整流二極管的陰極作為PFC升壓單元的輸出端，且該第一整流二極管的陰極連接第二電解電容的正極，第二電解電容的負極接前端地。

優(yōu)選地，還包括有一MCU控制單元，所述第一開關管的柵極、第二開關管的柵極和第三開關管的柵極分別連接于MCU控制單元，所述MCU控制單元用于分別輸出PWM信號至第一開關管、第二開關管和第三開關管，以控制第一開關管、第二開關管和第三開關管通斷狀態(tài)。

優(yōu)選地，還包括有一交流采樣單元，所述交流采樣單元連接于輸入整流濾波單元的輸入端與MCU控制單元之間，所述交流采樣單元用于采集輸入整流濾波單元交流側的電壓并反饋至MCU控制單元。

優(yōu)選地，所述交流采樣單元包括有運放，所述運放的兩個輸入端分別通過限流電阻而連接于輸入整流濾波單元的輸入端，所述運放的輸出端連接于MCU控制單元。

優(yōu)選地，所述第三開關管的源極與前端地之間連接有第一采樣電阻，所述第三開關管的源極連接于MCU控制單元，藉由所述第一采樣電阻而令MCU控制單元采集第三開關管源極的電信號。

優(yōu)選地，還包括有一DC電壓采樣單元，所述DC電壓采樣單元包括有依次串聯(lián)的第二采樣電阻和第三采樣電阻，所述第二采樣電阻的前端連接于濾波電感的后端，所述第三采樣電阻的后端連接于MCU控制單元，藉由所述第二采樣電阻和第三采樣電阻而令MCU控制單元采集濾波電感后端的電信號。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元包括有第四開關管、第五開關管、第三電解電容和第四電解電容，所述第四開關管的漏極連接于隔離型雙管正激變換器的輸出端正極，所述第四開關管的源極連接于第五開關管的漏極，所述第五開關管的源極連接于隔離型雙管正激變換器的輸出端負極，所述第四開關管的柵極和第五開關管的柵極分別用于接入兩路相位相反的PWM脈沖信號，所述第三電解電容的正極連接于第四開關管的漏極，所述第三電解電容的負極連接后端地，所述第三電解電容的負極還連接于第四電解電容的正極，所述第四電解電容的負極連接于第五開關管的源極，所述第四開關管的源極和第三電解電容的負極作為逆變倒相單元的輸出端。

優(yōu)選地，所述第四開關管的柵極和源極之間連接有第一電阻，所述第五開關管的柵極和源極之間連接有第二電阻。

本發(fā)明公開的基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉換電路中，利用輸入整流濾波單元對電網電壓進行整流和濾波后輸出脈動直流電壓，之后利用PFC升壓單元對脈動直流電壓進行升壓處理，在隔離型雙管正激變換器中，第一開關管的柵極和第二開關管的柵極用于接入相同的PWM信號，當第一開關管與第二開關管同時導通，變壓器的初級線圈經過磁芯藕合至次級兩個線圈，次級兩個線圈中的一個同名端與另一個線圈的異端連在一起，通過第三二極管、第四二極管整流后形成正負母線電壓，送給濾波電感濾波成直流輸出給逆變倒相單元；當第一開關管與第二開關管關斷時，為了保持變壓器的初級線圈電流方向相同，此時第一二極管和第二二極管開始工作，并對磁芯進行磁復位，通過改變變壓器初次級的匝比可以使次級電壓低于或高于初級輸入電壓，達到降壓或升壓目的。本發(fā)明不僅實現了電壓的隔離傳輸，有效提高升壓/降壓轉換裝置的PF值，同時還提高了輸出電壓質量，使得電壓轉換過程更加安全可靠。

附圖說明

圖1為輸入整流濾波單元和PFC升壓單元的電路原理圖。

圖2為隔離型雙管正激變換器和DC電壓采樣單元的電路原理圖。

圖3為逆變倒相單元的電路原理圖。

圖4為交流采樣單元的電路原理圖。

圖5為MCU控制單元的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作更加詳細的描述。

本發(fā)明公開了一種基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉換電路，結合圖1至圖5所示，其包括有：

一輸入整流濾波單元10，其輸入端連接電網，用于對電網電壓進行整流和濾波；

一PFC升壓單元20，連接于輸入整流濾波單元10的輸出端，用于對輸入整流濾波單元10的輸出電壓進行升壓轉換；

一隔離型雙管正激變換器30，包括有第一開關管Q6、第二開關管Q7、第一二極管D3、第二二極管D2、第三二極管D5、第四二極管D8、變壓器T1和濾波電感L3，所述第一開關管Q6的漏極連接于PFC升壓單元20的輸出端，所述第一開關管Q6的源極連接于變壓器T1初級繞組的第一端，所述變壓器T1初級繞組的第二端連接第二開關管Q7的漏極，所述第二開關管Q7的源極連接前端地，所述第一二極管D3的陰極連接于第一開關管Q6的漏極，所述第一二極管D3的陽極連接于變壓器T1初級繞組的第二端，所述第二二極管D2的陰極連接于變壓器T1初級繞組的第一端，所述第二二極管D2的陽極連接于第二開關管Q7的源極，所述第一開關管Q6的柵極和第二開關管Q7的柵極用于接入相同的PWM信號，所述變壓器T1初級繞組的中間抽頭連接于后端地，所述變壓器T1初級繞組的第一端連接于第三二極管D5的陽極，所述第三二極管D5的陰極連接于濾波電感L3的前端，所述濾波電感L3的后端作為隔離型雙管正激變換器30的輸出端正極，所述變壓器T1初級繞組的第二端連接于第四二極管D8的陰極，所述第四二極管D8的陽極作為隔離型雙管正激變換器30的輸出端負極；

一逆變倒相單元60，連接于隔離型雙管正激變換器30的輸出端，所述逆變倒相單元60用于對隔離型雙管正激變換器30的輸出電壓進行逆變轉換后輸出交流電。

上述修正波電壓轉換電路中，利用輸入整流濾波單元10對電網電壓進行整流和濾波后輸出脈動直流電壓，之后利用PFC升壓單元20對脈動直流電壓進行升壓處理，在隔離型雙管正激變換器30中，第一開關管Q6的柵極和第二開關管Q7的柵極用于接入相同的PWM信號，當第一開關管Q6與第二開關管Q7同時導通，變壓器T1的初級線圈經過磁芯藕合至次級兩個線圈，次級兩個線圈中的一個同名端與另一個線圈的異端連在一起，通過第三二極管D5、第四二極管D8整流后形成正負母線電壓，送給濾波電感L3濾波成直流輸出給逆變倒相單元60；當第一開關管Q6與第二開關管Q7關斷時，為了保持變壓器T1的初級線圈電流方向相同，此時第一二極管D3和第二二極管D2開始工作，并對磁芯進行磁復位，通過改變變壓器T1初次級的匝比可以使次級電壓低于或高于初級輸入電壓，達到降壓或升壓目的。本發(fā)明不僅實現了電壓的隔離傳輸，有效提高升壓/降壓轉換裝置的PF值，同時還提高了輸出電壓質量，使得電壓轉換過程更加安全可靠。

作為一種優(yōu)選方式，請參照圖1，所述輸入整流濾波單元10包括有插座、保險F2、防雷電阻RV1、共模抑制電感L1、安規(guī)電容CX1和整流橋DB1，所述保險F2串接于插座的零線或火線上，所述共模抑制電感L1的前端并聯(lián)于插座，所述防雷電阻RV1并聯(lián)于共模抑制電感L1的前端，所述安規(guī)電容CX1和整流橋DB1的輸入端均并聯(lián)于共模抑制電感L1的后端，所述整流橋DB1的輸出端并聯(lián)有濾波電容C1。

本實施例中，所述PFC升壓單元20包括有升壓電感L2、第三開關管Q5、第一整流二極管D1和第二電解電容C2，所述升壓電感L2的前端連接于輸入整流濾波單元10的輸出端，所述升壓電感L2的后端連接于第三開關管Q5的漏極，所述第三開關管Q5的源極接前端地，所述第三開關管Q5的柵極用于接入一路PWM控制信號，所述第三開關管Q5的漏極連接第一整流二極管D1的陽極，所述第一整流二極管D1的陰極作為PFC升壓單元20的輸出端，且該第一整流二極管D1的陰極連接第二電解電容C2的正極，第二電解電容C2的負極接前端地。

上述PFC升壓單元20中，若濾波電容C1輸出半波交流電壓，PFC進入升壓模式，以提高AC轉AC智能降壓轉換拓撲電路的PF值，升壓后通過第二電解電容C2濾波后的電壓為400V，具體的升壓原理如下：第三開關管Q5導通時，濾波電容C1上的電流經升壓電感L2、第三開關管Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲存能量；當第三開關管Q5關斷時，升壓電感上會形成比輸入電壓高得多的感應電動勢，感應電動勢經續(xù)流管D1進行整流后形成單向脈沖電壓再送給第二電解電容C2電容進濾波，濾波成400V的直流電壓。并且第三開關管Q5是根據控制芯片采到的輸入交流正弦波變化來加大或減少第三開關管Q5的導通時間，以使電流與電壓相位變一致來提高PF值。

作為一種優(yōu)選方式，請參照圖5，本實施例還包括有一MCU控制單元80，所述第一開關管Q6的柵極、第二開關管Q7的柵極和第三開關管Q5的柵極分別連接于MCU控制單元80，所述MCU控制單元80用于分別輸出PWM信號至第一開關管Q6、第二開關管Q7和第三開關管Q5，以控制第一開關管Q6、第二開關管Q7和第三開關管Q5通斷狀態(tài)。

為了便于監(jiān)測交流側的電信號，請參照圖4，還包括有一交流采樣單元70，所述交流采樣單元70連接于輸入整流濾波單元10的輸入端與MCU控制單元80之間，所述交流采樣單元70用于采集輸入整流濾波單元10交流側的電壓并反饋至MCU控制單元80。

進一步地，所述交流采樣單元70包括有運放U9B，所述運放U9B的兩個輸入端分別通過限流電阻而連接于輸入整流濾波單元10的輸入端，所述運放U9B的輸出端連接于MCU控制單元80。

為了便于對電流進行實時采集，所述第三開關管Q5的源極與前端地之間連接有第一采樣電阻R2A，所述第三開關管Q5的源極連接于MCU控制單元80，藉由所述第一采樣電阻R2A而令MCU控制單元80采集第三開關管Q5源極的電信號。

作為一種優(yōu)選方式，為了對直流側電信號進行采集，本實施例還包括有一DC電壓采樣單元40，所述DC電壓采樣單元40包括有依次串聯(lián)的第二采樣電阻R13和第三采樣電阻R15，所述第二采樣電阻R13的前端連接于濾波電感L3的后端，所述第三采樣電阻R15的后端連接于MCU控制單元80，藉由所述第二采樣電阻R13和第三采樣電阻R15而令MCU控制單元80采集濾波電感L3后端的電信號。

關于逆變部分，請參照圖3，所述逆變倒相單元60包括有第四開關管Q2、第五開關管Q4、第三電解電容C3和第四電解電容C4，所述第四開關管Q2的漏極連接于隔離型雙管正激變換器30的輸出端正極，所述第四開關管Q2的源極連接于第五開關管Q4的漏極，所述第五開關管Q4的源極連接于隔離型雙管正激變換器30的輸出端負極，所述第四開關管Q2的柵極和第五開關管Q4的柵極分別用于接入兩路相位相反的PWM脈沖信號，所述第三電解電容C3的正極連接于第四開關管Q2的漏極，所述第三電解電容C3的負極連接后端地，所述第三電解電容C3的負極還連接于第四電解電容C4的正極，所述第四電解電容C4的負極連接于第五開關管Q4的源極，所述第四開關管Q2的源極和第三電解電容C3的負極作為逆變倒相單元60的輸出端。

進一步地，所述第四開關管Q2的柵極和源極之間連接有第一電阻R17，所述第五開關管Q4的柵極和源極之間連接有第二電阻R23。

上述逆變電路中，經過濾波電感L3濾波電感濾成直流電壓經第四開關管Q2、負載、第四電解電容C4形成回路給負載供電形成第一個半周期修正波電平；第二個半周期修正弦電平通過第五開關管Q4、負載、第三電解電容C3形成回路，這樣在負載上就形成了一個完整的工頻修正波交流電壓。控制芯片輸出的PWM信號經驅動電路后分別送出PWM2H、PWM2L給第四開關管Q2、第五開關管Q4的GATE極。逆變倒相電路中的相位與頻率按照控制芯片內部設定的模式進行工作。同時第三電解電容C3、第四電解電容C4還有濾波的作用，可以與濾波電感L3組成濾波電路。本逆變電路控制簡單，電路只用兩個MOS管，成本低廉。

本發(fā)明公開的基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉換電路，其具有高PF值，可實現電網與輸出端隔離，且安全性非常高。在輸入全電壓范圍內能夠能自動調節(jié)輸出電壓，可固定輸出頻率，并且輸出電壓是以修正波輸出，對交流電壓有自動整形功能，此外，本發(fā)明電路簡單，控制方便，并且含有電壓與電流采樣電路，能防浪涌電壓與電流。

以上所述只是本發(fā)明較佳的實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術范圍內所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發(fā)明所保護的范圍內。