本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于PFC交錯反激全橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，由AC轉(zhuǎn)AC的智能升降壓轉(zhuǎn)換裝置又被稱為旅行插排，該裝置中，電壓轉(zhuǎn)換電路是其關(guān)鍵電路，是一種能實現(xiàn)AC-AC變換的電路，可以在AC-AC變換中實現(xiàn)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(shè)備市場大多數(shù)為非隔離型的拓撲電路，且PF值低、輸出電壓質(zhì)量低、安全可靠性差。特別是在電壓轉(zhuǎn)換過程中，會產(chǎn)生較多的紋波干擾，進而影響電壓質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可降低電路中的紋波、可提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值、可提高輸出電壓質(zhì)量，并且安全可靠的基于PFC交錯反激全橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于PFC交錯反激全橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有：一輸入單元，用于提供直流電壓；一PFC升壓單元，連接于輸入單元的輸出端，用于對輸入單元的輸出電壓進行升壓轉(zhuǎn)換；一交錯反激隔離變換單元，包括有第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一變壓器、第二變壓器、第二整流二極管和第三整流二極管，所述第一變壓器初級繞組的第一端和第二變壓器初級繞組的第一端均連接于PFC升壓單元的輸出端，所述第一變壓器初級繞組的第二端連接于第一開關(guān)管的漏極，所述第二變壓器初級繞組的第二端連接于第二開關(guān)管的漏極，所述第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的源極均連接于前端地，所述第一開關(guān)管的柵極和第二開關(guān)管的柵極用于接入兩路相位相反的PWM脈沖信號，所述第一變壓器次級繞組的第一端連接于第二整流二極管的陽極，所述第二變壓器次級繞組的第一端連接于第三整流二極管的陽極，所述第一變壓器次級繞組的第二端和第二變壓器次級繞組的第二端均連接于后端地，所述第二整流二極管的陰極和第三整流二極管的陰極相連接后作為交錯反激隔離變換單元的輸出端；一DC濾波單元，包括有第一電解電容，所述第一電解電容的正極連接于交錯反激隔離變換單元的輸出端，所述第一電解電容的負極連接于后端地；一逆變倒相單元，連接于交錯反激隔離變換單元的輸出端，所述逆變倒相單元用于對交錯反激隔離變換單元的輸出電壓進行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電。

優(yōu)選地，所述交錯反激隔離變換單元還包括有第一續(xù)流二極管、第一電阻和第一電容，所述第一續(xù)流二極管的陽極連接于第一開關(guān)管的漏極，所述第一續(xù)流二極管的陰極通過第一電阻連接于PFC升壓單元的輸出端，所述第一電容并聯(lián)于第一電阻。

優(yōu)選地，所述交錯反激隔離變換單元還包括有第二續(xù)流二極管、第二電阻和第二電容，所述第二續(xù)流二極管的陽極連接于第二開關(guān)管的漏極，所述第二續(xù)流二極管的陰極通過第二電阻連接于PFC升壓單元的輸出端，所述第二電容并聯(lián)于第二電阻。

優(yōu)選地，所述輸入單元包括有插座、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(guān)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單元的輸出端，所述升壓電感的后端連接于第三開關(guān)管的漏極，所述第三開關(guān)管的源極接前端地，所述第三開關(guān)管的柵極用于接入一路PWM控制信號，所述第三開關(guān)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(guān)管的柵極、第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)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(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管，以控制第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)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單元交流側(cè)的電壓并反饋至MCU控制單元。

優(yōu)選地，所述第三開關(guān)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(guān)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(guān)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交錯反激隔離變換單元的輸出端，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控制單元采集交錯反激隔離變換單元輸出的電信號。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元包括由第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管和第七開關(guān)管組成的逆變橋，所述第四開關(guān)管的柵極、第五開關(guān)管的柵極、第六開關(guān)管的柵極和第七開關(guān)管的柵極分別連接于MCU控制單元，藉由所述MCU控制單元而控制第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管和第七開關(guān)管導通或截止，以令所述逆變倒相單元輸出交流電壓。

本發(fā)明公開的基于PFC交錯反激全橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用PFC升壓單元對輸入單元輸出的直流電壓進行升壓處理，之后輸出至交錯反激隔離變換單元，其中第一開關(guān)管、第二開關(guān)管是交錯導通的，當?shù)谝婚_關(guān)管導通時第二開關(guān)管截止，電流由第一變壓器初級繞組、第一開關(guān)管到前端地形成回路，第一變壓器初級繞組開始儲量；當?shù)诙_關(guān)管導通時，第一開關(guān)管截止，電流由第二變壓器初級繞組、第二開關(guān)管、前端地構(gòu)成回路，第二變壓器初級繞組開始儲能，同時第一變壓器初級繞組的電能通過其磁芯藕合至次級繞組后，經(jīng)第二整流二極管向負載供電；然后第一開關(guān)管再次導通，第二開關(guān)管截止，第一變壓器儲能，第二變壓器次級繞組通過第三整流二極管向負載供電。上述交錯反激隔離變換單元中，由于采用了交互導通的方式，使得電路中的電流紋波較小、應用比較靈活，特別是當負載較小時，只需啟動一個反激變電路即可，同時，上述電路的EMI、EMC干擾較小、電路工作頻率較高能夠提高功率密度，此外，通過改變第一變壓器和第二變壓器的匝數(shù)比可以改變輸出電壓，進而實現(xiàn)升壓或降壓。

附圖說明

圖1為修正波電壓轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例中交流采樣單元的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例中MCU控制單元的電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)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交錯反激全橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖3所示，其包括有：

一輸入單元10，用于提供直流電壓；

一PFC升壓單元20，連接于輸入單元10的輸出端，用于對輸入單元10的輸出電壓進行升壓轉(zhuǎn)換；

一交錯反激隔離變換單元30，包括有第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7、第一變壓器T1、第二變壓器T2、第二整流二極管D7和第三整流二極管D8，所述第一變壓器T1初級繞組的第一端和第二變壓器T2初級繞組的第一端均連接于PFC升壓單元20的輸出端，所述第一變壓器T1初級繞組的第二端連接于第一開關(guān)管Q6的漏極，所述第二變壓器T2初級繞組的第二端連接于第二開關(guān)管Q7的漏極，所述第一開關(guān)管Q6的源極和第二開關(guān)管Q7的源極均連接于前端地，所述第一開關(guān)管Q6的柵極和第二開關(guān)管Q7的柵極用于接入兩路相位相反的PWM脈沖信號，所述第一變壓器T1次級繞組的第一端連接于第二整流二極管D7的陽極，所述第二變壓器T2次級繞組的第一端連接于第三整流二極管D8的陽極，所述第一變壓器T1次級繞組的第二端和第二變壓器T2次級繞組的第二端均連接于后端地，所述第二整流二極管D7的陰極和第三整流二極管D8的陰極相連接后作為交錯反激隔離變換單元30的輸出端；

一DC濾波單元40，包括有第一電解電容C3，所述第一電解電容C3的正極連接于交錯反激隔離變換單元30的輸出端，所述第一電解電容C3的負極連接于后端地；

一逆變倒相單元60，連接于交錯反激隔離變換單元30的輸出端，所述逆變倒相單元60用于對交錯反激隔離變換單元30的輸出電壓進行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電。

上述修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用PFC升壓單元20對輸入單元10輸出的直流電壓進行升壓處理，之后輸出至交錯反激隔離變換單元30，其中第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7是交錯導通的，當?shù)谝婚_關(guān)管Q6導通時第二開關(guān)管Q7截止，電流由第一變壓器T1初級繞組、第一開關(guān)管Q6到前端地形成回路，第一變壓器T1初級繞組開始儲量；當?shù)诙_關(guān)管Q7導通時，第一開關(guān)管Q6截止，電流由第二變壓器T2初級繞組、第二開關(guān)管Q7、前端地構(gòu)成回路，第二變壓器T2初級繞組開始儲能，同時第一變壓器T1初級繞組的電能通過其磁芯藕合至次級繞組后，經(jīng)第二整流二極管D7向負載供電；然后第一開關(guān)管Q6再次導通，第二開關(guān)管Q7截止，第一變壓器T1儲能，第二變壓器T2次級繞組通過第三整流二極管D8向負載供電。上述交錯反激隔離變換單元30中，由于采用了交互導通的方式，使得電路中的電流紋波較小、應用比較靈活，特別是當負載較小時，只需啟動一個反激變電路即可，同時，上述電路的EMI、EMC干擾較小、電路工作頻率較高能夠提高功率密度，此外，通過改變第一變壓器T1和第二變壓器T2的匝數(shù)比可以改變輸出電壓，進而實現(xiàn)升壓或降壓。本實施例中的第一開關(guān)管Q6和第二開關(guān)管Q7是以工頻調(diào)制高頻PWM信號，并且令第一開關(guān)管Q6和第二開關(guān)管Q7按照正弦的變化特性來調(diào)節(jié)輸出電壓。

作為一種優(yōu)選方式，如圖1所示，所述交錯反激隔離變換單元30還包括有第一續(xù)流二極管D6、第一電阻R26和第一電容C5，所述第一續(xù)流二極管D6的陽極連接于第一開關(guān)管Q6的漏極，所述第一續(xù)流二極管D6的陰極通過第一電阻R26連接于PFC升壓單元20的輸出端，所述第一電容C5并聯(lián)于第一電阻R26。所述交錯反激隔離變換單元30還包括有第二續(xù)流二極管D5、第二電阻R27和第二電容C6，所述第二續(xù)流二極管D5的陽極連接于第二開關(guān)管Q7的漏極，所述第二續(xù)流二極管D5的陰極通過第二電阻R27連接于PFC升壓單元20的輸出端，所述第二電容C6并聯(lián)于第二電阻R27。

上述電路中，第二續(xù)流二極管D5、第一續(xù)流二極管D6、第一電阻R26、第二電阻R27、第一電容C5、第二電容C6分別為第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7的吸引電路，用來吸收第一變壓器T1、第二變壓器T1的漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，以減開關(guān)管的電壓應力。

本實施例在輸入部分，是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓以供后續(xù)電路使用的，具體是指，所述輸入單元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。

關(guān)于升壓部分，所述PFC升壓單元20包括有升壓電感L2、第三開關(guān)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的前端連接于輸入單元10的輸出端，所述升壓電感L2的后端連接于第三開關(guān)管Q5的漏極，所述第三開關(guān)管Q5的源極接前端地，所述第三開關(guān)管Q5的柵極用于接入一路PWM控制信號，所述第三開關(guān)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，當采樣到濾波電容C1輸出半波交流電壓時，PFC進入升壓模式，以提高AC轉(zhuǎn)AC智能降壓轉(zhuǎn)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(guān)管Q5導通時，濾波電容C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、第三開關(guān)管Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲存能量；當?shù)谌_關(guān)管Q5關(guān)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(jīng)第一整流二極管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(guān)管Q5是根據(jù)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(guān)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，本實施例還包括有一MCU控制單元80，所述第一開關(guān)管Q6的柵極、第二開關(guān)管Q7的柵極和第三開關(guān)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(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7和第三開關(guān)管Q5，以控制第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7和第三開關(guān)管Q5通斷狀態(tài)。進一步地，所述MCU控制單元80包括有單片機U1及其外圍電路。

為了便于監(jiān)測交流側(cè)的電信號，如圖2所示，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用于采集輸入單元10交流側(cè)的電壓并反饋至MCU控制單元80。關(guān)于該交流采樣單元70的具體組成，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(guān)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(guān)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(guān)管Q5源極的電信號。

作為一種優(yōu)選方式，為了對直流側(cè)電信號進行采集，本實施例還包括有一DC電壓采樣單元50，所述DC電壓采樣單元50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的前端連接于交錯反激隔離變換單元30的輸出端，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采集交錯反激隔離變換單元30輸出的電信號。

關(guān)于逆變部分，請參照圖3，所述逆變倒相單元60包括由第四開關(guān)管Q1、第五開關(guān)管Q2、第六開關(guān)管Q3和第七開關(guān)管Q4組成的逆變橋，所述第四開關(guān)管Q1的柵極、第五開關(guān)管Q2的柵極、第六開關(guān)管Q3的柵極和第七開關(guān)管Q4的柵極分別連接于MCU控制單元80，藉由所述MCU控制單元80而控制第四開關(guān)管Q1、第五開關(guān)管Q2、第六開關(guān)管Q3和第七開關(guān)管Q4導通或截止，以令所述逆變倒相單元60輸出交流電壓。

上述逆變倒相單元60中，經(jīng)過第一電解電容C3濾波后的直流電壓經(jīng)第四開關(guān)管Q1、負載、第七開關(guān)管Q4形成回路給負載供電形成第一個半周期工頻電平；第二個半周期工頻電平通過第五開關(guān)管Q2、負載、第六開關(guān)管Q3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。單片機U1輸出的PWM信號經(jīng)驅(qū)動電路后分別送出PWM1H、PWM1L、PWM2H、PWM2L給第四開關(guān)管Q1、第五開關(guān)管Q2、第六開關(guān)管Q3、第七開關(guān)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(nèi)部設(shè)定的模式進行工作。

本發(fā)明公開的基于PFC交錯反激全橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其相比現(xiàn)有技術(shù)而言具有高PF值、電網(wǎng)與輸出端隔離、安全性非常高，DC與DC單元采用交互工作模式EMC、EMI干擾小、功率應用靈活。在輸入全電壓范圍內(nèi)能夠能自動調(diào)節(jié)輸出電壓，并且固定輸出頻率，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)明含有電壓與電流采樣電路，能有效防浪涌電壓與電流。

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(shù)范圍內(nèi)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(nèi)。