本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于MOS管全橋整流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，AC轉(zhuǎn)AC智能升降壓轉(zhuǎn)換裝置又被稱為旅行排插，電壓轉(zhuǎn)換電路是應(yīng)用到AC轉(zhuǎn)AC智能升降壓轉(zhuǎn)換裝置又被稱為旅行排插的關(guān)鍵電路，可以在AC/AC變換中實(shí)現(xiàn)降壓并穩(wěn)定電壓與頻率的功能。目前AC/AC便雋式設(shè)備中，整流部份大多使用二極管或整流橋來(lái)做整流元件，當(dāng)AC電壓達(dá)到90V時(shí)整流二極管或橋堆發(fā)熱嚴(yán)重，因此，在便攜式AC-AC設(shè)備中需要增加風(fēng)扇散熱，但是這種方式將帶來(lái)噪音問(wèn)題，同時(shí)輸入的PF值低。實(shí)際應(yīng)用中，由于電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在開(kāi)關(guān)管的高速切換，使得電路的輸出側(cè)會(huì)存在一定的高頻脈沖信號(hào)，進(jìn)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(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值、可濾除高頻串?dāng)_、減少噪音、降低產(chǎn)品成本、減少產(chǎn)品體積的基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有：一交流輸入單元，用于接入交流電；一MOS管全橋整流單元，包括有第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第一電容，所述第一MOS管的漏極和第三MOS管的源極均連接于交流輸入單元的第一輸出端，所述第二MOS管的漏極和第四MOS管的源極均連接于交流輸入單元的第二輸出端，所述第一MOS管的源極和第二MOS管的源極相互連接后作為MOS管全橋整流單元的輸出端正極，所述第三MOS管的漏極和第四MOS管的漏極相互連接后作為MOS管全橋整流單元的輸出端負(fù)極，所述第一MOS管的柵極、第二MOS管的柵極、第三MOS管的柵極和第四MOS管的柵極分別用于接入PWM脈沖信號(hào)，以令所述第一MOS管和第四MOS管同時(shí)導(dǎo)通，所述第二MOS管和第三MOS管同時(shí)導(dǎo)通，所述第一電容并聯(lián)于MOS管全橋整流單元的輸出端；一PFC升壓?jiǎn)卧B接于MOS管全橋整流單元的輸出端，所述PFC升壓?jiǎn)卧糜趯?duì)MOS管全橋整流單元的輸出電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；一CLC濾波單元，包括有濾波電感、第一濾波電容和第二濾波電容，所述濾波電感的前端連接于PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆?，所述濾波電感的后端作為CLC濾波單元的輸出端，所述第一濾波電容連接于濾波電感的前端與地之間，所述第二濾波電容連接于濾波電感的后端與地之間；一逆變倒相單元，連接于CLC濾波單元的輸出端，所述逆變倒相單元用于將CLC濾波單元的輸出電壓倒相為交流電。

優(yōu)選地，所述PFC升壓?jiǎn)卧ㄓ猩龎弘姼?、第一開(kāi)關(guān)管、第一整流二極管和電解電容，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一開(kāi)關(guān)管的漏極，所述第一開(kāi)關(guān)管的源極接地，所述第一開(kāi)關(guān)管的柵極用于接入一路PWM控制信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)管的漏極連接第一整流二極管的陽(yáng)極，所述第一整流二極管的陰極作為PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆?，且該第一整流二極管的陰極連接電解電容的正極，電解電容的負(fù)極接地。

優(yōu)選地，所述第一開(kāi)關(guān)管的柵極和源極之間連接有下拉電阻。

優(yōu)選地，還包括有一控制單元，所述第一MOS管的柵極、第二MOS管的柵極、第三MOS管的柵極、第四MOS管的柵極和第一開(kāi)關(guān)管的柵極分別電性連接于控制單元，藉由所述控制單元而控制第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第一開(kāi)關(guān)管的通斷狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述交流輸入單元的第一輸出端和第二輸出端分別通過(guò)限流電阻而連接于控制單元，以令控制單元獲取交流電電壓的相位。

優(yōu)選地，所述交流輸入單元包括有插座、第一保險(xiǎn)、防雷電阻、共模抑制電感和安規(guī)電容，所述第一保險(xiǎn)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)電容并聯(lián)于共模抑制電感的后端，且所述共模抑制電感的后端作為交流輸入單元的輸出端。

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CLC濾波單元的輸出端，所述第三采樣電阻的后端連接于控制單元，藉由所述第二采樣電阻和第三采樣電阻而令控制單元采集CLC濾波單元輸出的電信號(hào)。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元包括由第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管和第五開(kāi)關(guān)管組成的逆變橋，所述第二開(kāi)關(guān)管的柵極、第三開(kāi)關(guān)管的柵極、第四開(kāi)關(guān)管的柵極和第五開(kāi)關(guān)管的柵極分別連接于控制單元，藉由所述控制單元而控制第四開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管和第七開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或截止，以令所述逆變倒相單元輸出交流電壓。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元的輸出端串聯(lián)有第二保險(xiǎn)。

優(yōu)選地，所述控制單元包括單片機(jī)及其外圍電路。

本發(fā)明公開(kāi)的基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路中，將交流輸入單元連接交流電源，使得交流電傳輸至MOS管全橋整流單元，在MOS管全橋整流單元中,當(dāng)L為正弦半周時(shí)，令第二MOS管和第三MOS管導(dǎo)通，電流由火L線、第二MOS管、第一電容、第三MOS管形成回路，當(dāng)N線為正弦半周時(shí)，第一MOS管和第四MOS管導(dǎo)通，電流由N線、第一MOS管、第一電容、第四MOS管形成回路；通過(guò)上述過(guò)程，使得第一電容上形成直流電壓，該第一電容是為了濾除整流后的紋波，進(jìn)而得到平滑的直流電并傳輸至PFC升壓?jiǎn)卧M(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換，最后利用逆變倒相單元將PFC升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷旱瓜酁榻涣麟娨怨┦褂?。上述電壓轉(zhuǎn)換電路中，由于MOS管的導(dǎo)通內(nèi)阻很少，所以電流在MOS管上的消耗功率就很小，因此整流后的效率會(huì)很高，并能有效提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，同時(shí)無(wú)需風(fēng)扇散熱，進(jìn)而減少噪音、降低產(chǎn)品成本，以及減少產(chǎn)品體積。此外，在CLC濾波單元的作用下，可以將電路中含有高頻脈沖的包絡(luò)半波電平中的高頻分量濾除，只留下低頻分量傳輸至逆變倒相單元，使得逆變倒相單元轉(zhuǎn)換為更加優(yōu)質(zhì)的正弦交流電，進(jìn)而大大提高輸出電壓的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

圖2為控制單元的電路框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更加詳細(xì)的描述。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1和圖2所示，其包括有：

一交流輸入單元10，用于接入交流電；

一MOS管全橋整流單元20，包括有第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第一電容C1，所述第一MOS管Q1的漏極和第三MOS管Q3的源極均連接于交流輸入單元10的第一輸出端，所述第二MOS管Q2的漏極和第四MOS管Q4的源極均連接于交流輸入單元10的第二輸出端，所述第一MOS管Q1的源極和第二MOS管Q2的源極相互連接后作為MOS管全橋整流單元20的輸出端正極，所述第三MOS管Q3的漏極和第四MOS管Q4的漏極相互連接后作為MOS管全橋整流單元20的輸出端負(fù)極，所述第一MOS管Q1的柵極、第二MOS管Q2的柵極、第三MOS管Q3的柵極和第四MOS管Q4的柵極分別用于接入PWM脈沖信號(hào)，以令所述第一MOS管Q1和第四MOS管Q4同時(shí)導(dǎo)通，所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3同時(shí)導(dǎo)通，所述第一電容C1并聯(lián)于MOS管全橋整流單元20的輸出端；

一PFC升壓?jiǎn)卧?0，連接于MOS管全橋整流單元20的輸出端，所述PFC升壓?jiǎn)卧?0用于對(duì)MOS管全橋整流單元20的輸出電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；

一CLC濾波單元40，包括有濾波電感L3、第一濾波電容C2和第二濾波電容C3，所述濾波電感L3的前端連接于PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端，所述濾波電感L3的后端作為CLC濾波單元40的輸出端，所述第一濾波電容C2連接于濾波電感L3的前端與地之間，所述第二濾波電容C3連接于濾波電感L3的后端與地之間；

一逆變倒相單元60，連接于CLC濾波單元40的輸出端，所述逆變倒相單元60用于將CLC濾波單元40的輸出電壓倒相為交流電。

上述智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路中，將交流輸入單元10連接交流電源，使得交流電傳輸至MOS管全橋整流單元20，在MOS管全橋整流單元20中,當(dāng)L為正弦半周時(shí)，令第二MOS管Q2和第三MOS管Q3導(dǎo)通，電流由火L線、第二MOS管Q2、第一電容C1、第三MOS管Q3形成回路，當(dāng)N線為正弦半周時(shí)，第一MOS管Q1和第四MOS管Q4導(dǎo)通，電流由N線、第一MOS管Q1、第一電容C1、第四MOS管Q4形成回路；通過(guò)上述過(guò)程，使得第一電容C1上形成直流電壓，該第一電容C1是為了濾除整流后的紋波，進(jìn)而得到平滑的直流電并傳輸至PFC升壓?jiǎn)卧?0進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換，最后利用逆變倒相單元60將PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出正弦半波電壓倒相為正弦交流電以供使用。上述電壓轉(zhuǎn)換電路中，采用了MOS管作為整流器件，由于MOS管的導(dǎo)通內(nèi)阻很少，所以電流在MOS管上的消耗功率就很小，因此整流后的效率會(huì)很高，并能有效提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，同時(shí)無(wú)需風(fēng)扇散熱，進(jìn)而減少噪音、降低產(chǎn)品成本，以及減少產(chǎn)品體積。在CLC濾波單元40的作用下，可以將電路中含有高頻脈沖的包絡(luò)半波電平中的高頻分量濾除，只留下低頻分量傳輸至逆變倒相單元60，使得逆變倒相單元60轉(zhuǎn)換為更加優(yōu)質(zhì)的正弦交流電，進(jìn)而大大提高輸出電壓的質(zhì)量。

為使得第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4迅速響應(yīng)，本發(fā)明采用了四個(gè)電阻(R1、R2、R3、R4)，分別作為四個(gè)整流MOS管的下拉電阻以防止誤導(dǎo)通。

關(guān)于升壓部分，所述PFC升壓?jiǎn)卧?0包括有升壓電感L2、第一開(kāi)關(guān)管Q5、第一整流二極管D1和電解電容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的后端連接于第一開(kāi)關(guān)管Q5的漏極，所述第一開(kāi)關(guān)管Q5的源極接地，所述第一開(kāi)關(guān)管Q5的柵極用于接入一路PWM控制信號(hào)，所述第一開(kāi)關(guān)管Q5的漏極連接第一整流二極管D1的陽(yáng)極，所述第一整流二極管D1的陰極作為PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端，且該第一整流二極管D1的陰極連接電解電容C2的正極，電解電容C2的負(fù)極接地。

進(jìn)一步地，所述第一開(kāi)關(guān)管Q5的柵極和源極之間連接有下拉電阻R5。

上述PFC升壓?jiǎn)卧?0中，如果輸入電網(wǎng)電壓低于230V，控制單元輸出高頻控制信號(hào)PWM5給第一開(kāi)關(guān)管Q5的GATE，四個(gè)MOS管組成的全橋整流后的半波交流電壓被第一開(kāi)關(guān)管Q5以PFC升壓方式進(jìn)行升壓，具體的升壓原理是：第一開(kāi)關(guān)管Q5導(dǎo)通時(shí)，第一電容C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、第一開(kāi)關(guān)管Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量；當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Q5關(guān)斷時(shí)，升壓電感上會(huì)形成比輸入電壓高得多的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)續(xù)流管第一整流二極管D1進(jìn)行整流后形成單向脈動(dòng)電壓再送給高頻濾波電路濾波。并且第一開(kāi)關(guān)管Q5是根據(jù)交流采樣電路采得的輸入電網(wǎng)電壓的為調(diào)制基波來(lái)控制PWM1的占空比變化，經(jīng)第一整流二極管D1整流后的電平是按正弦變化卻含有高頻脈沖的包絡(luò)半波電平。當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓等于或大于230V電壓時(shí)單片機(jī)U1將高頻調(diào)制電路關(guān)閉，第一開(kāi)關(guān)管Q5不工作；MOS全橋整流濾波后的電壓直接經(jīng)L2、第一整流二極管D1輸出。

為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，本實(shí)施例還包括有一控制單元70，所述第一MOS管Q1的柵極、第二MOS管Q2的柵極、第三MOS管Q3的柵極、第四MOS管Q4的柵極和第一開(kāi)關(guān)管Q5的柵極分別電性連接于控制單元70，藉由所述控制單元70而控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第一開(kāi)關(guān)管Q5的通斷狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述控制單元70包括單片機(jī)U1及其外圍電路。

進(jìn)一步地，關(guān)于對(duì)交流信號(hào)的采樣，所述交流輸入單元10的第一輸出端和第二輸出端分別通過(guò)限流電阻而連接于控制單元70，以令控制單元70獲取交流電電壓的相位。具體是指，控制單元通過(guò)采樣電阻(R10、R11、R12、R14、R17、R18、R19、R20)采樣交流電壓的幅值與相位，進(jìn)而控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4的導(dǎo)通相位與時(shí)間。

本實(shí)施例中，所述交流輸入單元10包括有插座、第一保險(xiǎn)F2、防雷電阻RV1、共模抑制電感L1和安規(guī)電容CX1，所述第一保險(xiǎn)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并聯(lián)于共模抑制電感L1的后端，且所述共模抑制電感L1的后端作為交流輸入單元10的輸出端。

作為一種優(yōu)選方式，本實(shí)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CLC濾波單元40的輸出端，所述第三采樣電阻R15的后端連接于控制單元70，藉由所述第二采樣電阻R13和第三采樣電阻R15而令控制單元70采集CLC濾波單元40輸出的電信號(hào)。上述電壓采樣部分由R13、R15組成，用于將采得的電壓送給控制單元，進(jìn)而確定逆變倒相單元的相位和導(dǎo)通時(shí)間。

關(guān)于逆變部分，所述逆變倒相單元60包括由第二開(kāi)關(guān)管Q6、第三開(kāi)關(guān)管Q7、第四開(kāi)關(guān)管Q8和第五開(kāi)關(guān)管Q9組成的逆變橋，所述第二開(kāi)關(guān)管Q6的柵極、第三開(kāi)關(guān)管Q7的柵極、第四開(kāi)關(guān)管Q8的柵極和第五開(kāi)關(guān)管Q9的柵極分別連接于控制單元70，藉由所述控制單元70而控制第四開(kāi)關(guān)管Q1、第五開(kāi)關(guān)管Q2、第六開(kāi)關(guān)管Q3和第七開(kāi)關(guān)管Q4導(dǎo)通或截止，以令所述逆變倒相單元60輸出交流電壓。進(jìn)一步地，所述逆變倒相單元60的輸出端串聯(lián)有第二保險(xiǎn)F1。

上述逆變倒相單元50由第二開(kāi)關(guān)管Q6、第三開(kāi)關(guān)管Q7、第四開(kāi)關(guān)管Q8和第五開(kāi)關(guān)管Q9組成，經(jīng)過(guò)濾波后的直流電壓由第二開(kāi)關(guān)管Q6、負(fù)載、第五開(kāi)關(guān)管Q9形成回路給負(fù)載供電，形成第一個(gè)半周期工頻電平；第二個(gè)半周期工頻電平通過(guò)第四開(kāi)關(guān)管Q8、負(fù)載、第三開(kāi)關(guān)管Q7形成回路，這樣在負(fù)載上就形成了一個(gè)完整的工頻修正波交流電壓?？刂茊卧敵龅腜WM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后分別送出PWM6、PWM7L、PWM8、PWM9L給第二開(kāi)關(guān)管Q6、第三開(kāi)關(guān)管Q7、第四開(kāi)關(guān)管Q8和第五開(kāi)關(guān)管Q9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(jìn)行工作。

本發(fā)明公開(kāi)的基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，具有高效率、高PF值等特點(diǎn)，同時(shí)無(wú)需風(fēng)扇，其采用自然冷確方式，可消除噪聲。本發(fā)明在輸入全電壓范圍內(nèi)能夠能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，并且固定輸出頻率，并且輸出電壓是以正弦波輸出，對(duì)交流電壓有自動(dòng)整形功能，此外本發(fā)明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(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。