本實用新型涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(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，正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路拓撲是其關(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。實際應(yīng)用中，由于電壓轉(zhuǎn)換過程中存在開關(guān)管的高速切換，使得電路的輸出側(cè)會存在一定的高頻脈沖信號，進而影響輸出電壓的質(zhì)量，因而難以滿足轉(zhuǎn)換要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，用以提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值、提高輸出電壓質(zhì)量，并且能夠濾除輸出側(cè)的高頻脈沖，進而為負載提供優(yōu)質(zhì)工頻正弦交流電。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案。

一種基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有用于對電網(wǎng)電壓進行整流和濾波的輸入整流濾波單元、用于對輸入整流濾波單元的輸出電壓進行升壓轉(zhuǎn)換的PFC升壓單元，以及：一全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元，包括有第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、變壓器、第一整流橋、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管和第一電解電容，所述第一開關(guān)管的漏極連接于PFC升壓單元的輸出端，所述第一開關(guān)管的源極連接于變壓器初級繞組的第一端，所述第二開關(guān)管的漏極連接于第一開關(guān)管的源極，所述第二開關(guān)管的源極接前端地，所述第八開關(guān)管的漏極連接于PFC升壓單元的輸出端，所述第八開關(guān)管的源極連接于變壓器初級繞組的第二端，所述第九開關(guān)管的漏極連接于第八開關(guān)管的源極，所述第九開關(guān)管的源極連接前端地，所述第一開關(guān)管的柵極、第二開關(guān)管的柵極、第八開關(guān)管的柵極和第九開關(guān)管的柵極分別用于接入PWM脈沖信號，以控制所述第一開關(guān)管與第九開關(guān)管同時通斷，且所述第二開關(guān)管與第八開關(guān)管同時通斷，所述變壓器副邊繞組的兩端與第一整流橋輸入側(cè)的兩端相并聯(lián)，所述第一整流橋輸出側(cè)的負極連接于后端地，所述第一整流橋輸出側(cè)的正極連接于第一電解電容的正極，所述第一電解電容的負極連接于后端地，所述第一整流橋輸出側(cè)的正極作為全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元的輸出端；一逆變倒相單元，連接于全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元的輸出端，所述逆變倒相單元用于對全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元的輸出電壓進行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電；一濾波電感，所述濾波電感的前端連接于逆變倒相單元的輸出端，所述濾波電感的后端連接負載，所述濾波電感用于濾除高頻脈沖，并為負載提供工頻正弦交流電。

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(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、第八開關(guān)管的柵極、第九開關(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、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管和第三開關(guān)管，以控制第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管和第三開關(guān)管的通斷狀態(tài)。

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。

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，所述全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元還包括有依次串聯(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第一整流橋輸出側(cè)的正極，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控制單元采集全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元輸出的電信號。

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(cè)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(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，所述MCU控制單元包括有單片機及其外圍電路。

本實用新型公開的基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用輸入整流濾波單元對電網(wǎng)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，在全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元中，當?shù)谝婚_關(guān)管和第九開關(guān)管時導通；電流由第一開關(guān)管、變壓器原邊線圈、第九開關(guān)管到前端地形成回路，然后通過變壓器磁芯藕合至變壓器副邊，這時第一整流橋的兩個二極管開始工作，將交流電整流成單向脈動電給第一電解電容，并濾波而形成直流。當?shù)诙_關(guān)管和第八開關(guān)管導通時，電流由第二開關(guān)管原邊線圈、第八開關(guān)管到前端地形成回路，然后通過變壓器磁芯藕合至變壓器副邊，這時第一整流橋的另兩個二極管開始工作，將交流電整流成單向脈動電給第一電解電容，并濾波而形成直流。通過改變變壓器原副邊的匝數(shù)比可以調(diào)整輸出電壓的高低，進而實現(xiàn)升壓或降壓?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本實用新型采用全橋隔離的方式，實現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，可有效提高升壓/降壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，同時還提高了輸出電壓質(zhì)量，使得電壓轉(zhuǎn)換過程更加安全可靠。在此基礎(chǔ)上，本實用新型在逆變倒相單元的輸出端設(shè)置了濾波電感，利用濾波電感可濾除交流電中的高頻脈沖，使得負載能夠獲得優(yōu)質(zhì)的工頻正弦交流電，進而提高輸出電壓質(zhì)量，以滿足供電需求。

附圖說明

圖1為本實用新型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路的原理圖。

圖2為本實用新型優(yōu)選實施例中交流采樣單元的電路原理圖。

圖3為本實用新型優(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實用新型作更加詳細的描述。

本實用新型公開了一種基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖3所示，其包括有用于對電網(wǎng)電壓進行整流和濾波的輸入整流濾波單元10、用于對輸入整流濾波單元10的輸出電壓進行升壓轉(zhuǎn)換的PFC升壓單元20，以及：

一全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30，包括有第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7、變壓器T1、第一整流橋(D5、D6、D7、D8)、第八開關(guān)管Q8、第九開關(guān)管Q9和第一電解電容C3，所述第一開關(guān)管Q6的漏極連接于PFC升壓單元20的輸出端，所述第一開關(guān)管Q6的源極連接于變壓器T1初級繞組的第一端，所述第二開關(guān)管Q7的漏極連接于第一開關(guān)管Q6的源極，所述第二開關(guān)管Q7的源極接前端地，所述第八開關(guān)管Q8的漏極連接于PFC升壓單元20的輸出端，所述第八開關(guān)管Q8的源極連接于變壓器T1初級繞組的第二端，所述第九開關(guān)管Q9的漏極連接于第八開關(guān)管Q8的源極，所述第九開關(guān)管Q9的源極連接前端地，所述第一開關(guān)管Q6的柵極、第二開關(guān)管Q7的柵極、第八開關(guān)管Q8的柵極和第九開關(guān)管Q9的柵極分別用于接入PWM脈沖信號，以控制所述第一開關(guān)管Q6與第九開關(guān)管Q9同時通斷，且所述第二開關(guān)管Q7與第八開關(guān)管Q8同時通斷，所述變壓器T1副邊繞組的兩端與第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸入側(cè)的兩端相并聯(lián)，所述第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的負極連接于后端地，所述第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的正極連接于第一電解電容C3的正極，所述第一電解電容C3的負極連接于后端地，所述第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的正極作為全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30的輸出端；

一逆變倒相單元40，連接于全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30的輸出端，所述逆變倒相單元40用于對全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30的輸出電壓進行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電；

一濾波電感L3，所述濾波電感L3的前端連接于逆變倒相單元40的輸出端，所述濾波電感L3的后端連接負載，所述濾波電感L3用于濾除高頻脈沖，并為負載提供工頻正弦交流電。

上述基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用輸入整流濾波單元10對電網(wǎng)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，在全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30中，當?shù)谝婚_關(guān)管Q6和第九開關(guān)管Q9時導通；電流由第一開關(guān)管Q6、變壓器T1原邊線圈、第九開關(guān)管Q9到前端地形成回路，然后通過變壓器T1磁芯藕合至變壓器副邊，這時第一整流橋的兩個二極管(D6、D7)開始工作，將交流電整流成單向脈動電給第一電解電容C3，并濾波而形成直流。當?shù)诙_關(guān)管Q7和第八開關(guān)管Q8導通時，電流由第二開關(guān)管Q7、變壓器T1原邊線圈、第八開關(guān)管Q8到前端地形成回路，然后通過變壓器T1磁芯藕合至變壓器副邊，這時第一整流橋的另兩個二極管(D5、D8)開始工作，將交流電整流成單向脈動電給第一電解電容C3，并濾波而形成直流。通過改變變壓器T1原副邊的匝數(shù)比可以調(diào)整輸出電壓的高低，進而實現(xiàn)升壓或降壓。基于上述結(jié)構(gòu)，本實用新型采用全橋隔離的方式，實現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，可有效提高升壓/降壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，同時還提高了輸出電壓質(zhì)量，使得電壓轉(zhuǎn)換過程更加安全可靠。在此基礎(chǔ)上，本實用新型在逆變倒相單元70的輸出端設(shè)置了濾波電感L3，利用濾波電感L3可濾除交流電中的高頻脈沖，使得負載能夠獲得優(yōu)質(zhì)的工頻正弦交流電，進而提高輸出電壓質(zhì)量，以滿足供電需求。

關(guān)于升壓部分，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(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(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中，當監(jiān)測到輸入整流濾波單元10輸出半波交流電壓是，PFC升壓單元20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C2濾波后的電壓為400V，具體的升壓原理如下：Q5導通時，C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲存能量；當Q5關(guān)斷時，升壓電感上會形成比輸入電壓高得多的感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢經(jīng)續(xù)流管D1進行整流后形成單向脈沖電壓再送給C2電容進濾波，濾波成400V的直流電壓。并且Q5是根據(jù)控制芯片采到的輸入交流電變化來加大或減少Q(mào)5的導通時間，以使電流與電壓相位變一致來提高PF值。

關(guān)于本實用新型的控制部分，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、第八開關(guān)管Q8的柵極、第九開關(guān)管Q9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、第八開關(guān)管Q8、第九開關(guān)管Q9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、第八開關(guān)管Q8、第九開關(guān)管Q9和第三開關(guān)管Q5的通斷狀態(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。

作為一種優(yōu)選方式，所述逆變倒相單元40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40輸出交流電壓。進一步地，濾波電感L3的前端連接于逆變倒相單元40的輸出端，進而濾除該交流電壓中的高頻脈沖，使得負載獲得優(yōu)質(zhì)的工頻正弦交流電。

上述逆變倒相單元40中，經(jīng)過C3濾波電容的直流電壓經(jīng)Q1、L4、負載、Q4形成回路給負載供電形成第一個高頻脈電平；第二個高頻脈沖電平通過Q2、L3、負載、Q3形成回路，通過L3對高頻脈沖電平的阻礙作用進行濾波，在負載上就形成了一個完整的工頻正弦波交流電壓。單片機U1輸出的PWM信號經(jīng)驅(qū)動電路后分別送出四路PWM信號給Q1、Q2、Q3、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，且Q1、Q2、Q3、Q4是通過工頻調(diào)制高頻PWM模式進行工作，電感L3將高頻脈沖電平濾除，留下工頻正弦交流電對負載供電。

關(guān)于交流輸入部分，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，為了實現(xiàn)對全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30輸出的直流電進行采樣，所述全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30還包括有依次串聯(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的前端連接于第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的正極，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采集全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30輸出的電信號。

為了監(jiān)測輸入整流濾波單元10的輸出信號，本實施例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(cè)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PFC升壓單元20中的電流進行實時采集，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。

本實用新型公開的基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其相比現(xiàn)有技術(shù)而言，首先，本實用新型具有高PF值，實現(xiàn)了電網(wǎng)與輸出端隔離，安全性非常高，同時，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，再次，輸出電壓是以正弦波輸出，對交流電壓有自動整形功能，此外，本實用新型方案含有電壓與電流采樣電路，能防浪涌電壓與電流。

以上所述只是本實用新型較佳的實施例，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進等，均應(yīng)包含在本實用新型所保護的范圍內(nèi)。