本發(fā)明涉及交流信號生成領(lǐng)域，尤其是一種交流信號生成電路和生成方法。

背景技術(shù)：

pdlcfilm:polymerdispersedliquidcrystalfilm，聚合物分散液晶膜

pwm:pulse-widthmodulation,脈沖寬度調(diào)制

spwm:sinusoidalpulsewidthmodulation，正弦脈沖寬度調(diào)制

dc:directcurrent，直流電

hv:highvoltage，高壓

l,c:電感，電容

ic:integratedcircuit，集成電路

mcu:microcontrolunit，單片機

電信號的兩個基本狀態(tài)：dc(直流),ac(交流)。不改變電信號dc狀態(tài)，只改變電信號波形的形狀和幅值可以通過pwm脈寬調(diào)制得以實現(xiàn)，pwm是通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來獲取所需要的波形形狀和幅值。

而將電信號的狀態(tài)由dc變成ac的過程，是spwm的調(diào)制思想，spwm又稱之為正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，它通過對一系列寬窄不一的脈沖進行調(diào)制，得到等效正弦波形(幅值，相位，頻率)，能實現(xiàn)這一過程，主要依賴于spwm的基本原理，即面積等效原理，也就是在具有慣性的環(huán)節(jié)上加上沖量相等而形狀不同的窄脈沖，其環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同，這邊沖量指的是窄脈沖的面積，參考圖1，圖1是spwm面積等效示意圖。基于這一原理，可以將正弦半波的信號按面積等分為若干份，它們就等效于若干個幅度一樣，寬度不一的脈沖信號。

聚合物分散液晶膜(pdlcfilm),又稱之為智能調(diào)光膜，是在兩塊透明的薄膜材料之間將小分子液晶分散于透明的聚合物基體當中，并形成微米尺寸或納米尺寸的液晶微滴，并且聚合物為這些液晶微滴提供了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，介于液晶微滴有強的光學各向異性和介電各向異性，使得這種材料具備顯著的電光特性。其中液晶微滴的光軸處于自由取向的狀態(tài)，它的折射率與聚合物基體并不匹配，當光通過基體時，液晶微滴強烈散射，呈不透明的乳白狀態(tài)或半透明狀態(tài)，施加電場可以改變液晶微滴的光軸取向，將無序的液晶材料變換成有序的排列狀態(tài)，當液晶微滴的折射率和基體的折射率匹配時，呈現(xiàn)透明狀態(tài)，撤去電場，液晶微滴恢復(fù)最初的散光不透明狀態(tài)，進而達到顯示的效果，該材料目前的商業(yè)用途主要是調(diào)光玻璃。

當前的常見液晶顯示面板驅(qū)動電源，一般是采用液晶驅(qū)動ic集成的電容電荷泵技術(shù)，生成正負15v。當需要的驅(qū)動電壓高于40v時，現(xiàn)在的半導(dǎo)體工藝很難實現(xiàn)，成本高昂。如果需要一個100v/10ma的微功率正弦波交流電源，商用成熟的只有正弦波逆變電源可以配套。采用商用車載車載正弦波逆變器進行驅(qū)動，該方法通過單片機mcu控制全橋逆變開關(guān)的開啟和斷開，使dc/dc升壓變換器的高電壓直流輸出通過全橋后，輸出變?yōu)檎胰?，進而驅(qū)動液晶顯示。

現(xiàn)有市場上驅(qū)動液晶的方案采用純正的正弦波車載逆變器，通過單片機mcu發(fā)出的時序來控制全橋電路開關(guān)的開啟和斷開，進而將spwm等效的正弦半波轉(zhuǎn)換為低頻的正弦全波交流信號，這種方案主要服務(wù)于市電220v的設(shè)備，并且其功耗大，體積大，電源模塊設(shè)計復(fù)雜，成本高，配套使用不經(jīng)濟。如圖2所示。圖2為一個車載正弦波逆變器成熟商用設(shè)計方案示意圖?，F(xiàn)有的驅(qū)動液晶的成熟方案是商用成熟車載正弦波逆變器方案，它的主要思想是將單片機mcu輸出的spwm信號通過全橋驅(qū)動電路去控制全橋逆變電路，將dc直流電壓變換成ac正弦波交流電壓。整體分為前級和后級兩部分；前級電路由直流電源、高頻變壓器、整流橋、直流高壓濾波電路組成，在圖2中對應(yīng)dc/dc升壓模塊，將12v的直流dc輸入轉(zhuǎn)換到至少310v的輸出，后級電路由全橋逆變和lc低通濾波器組成，實現(xiàn)將直流高壓轉(zhuǎn)換成50hz/220v的低頻正弦信號。其中，spwm信號由單片機mcu產(chǎn)生，由單片機的pwm口輸出，再經(jīng)過全橋驅(qū)動電路，直接驅(qū)動全橋逆變電路，實現(xiàn)直流交流逆變和正弦波轉(zhuǎn)換的功能，全橋逆變的輸出再經(jīng)過末路的lc低通濾波器，輸出為50hz/220v的正弦波交流信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種功耗低的交流信號生成電路和生成方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種交流信號生成電路，包括直流電源電路、mcu控制電路、dc-dc升壓變換電路和全橋逆變電路，所述直流電源電路的輸出端分別與dc-dc升壓變換電路的電源輸入端、mcu控制電路的電源輸入端連接；所述mcu控制電路的spwm信號輸出端與dc-dc升壓變換電路的控制端連接；所述dc-dc升壓變換電路的輸出端與全橋逆變電路的輸入端連接；所述mcu控制電路的pwm信號輸出端與全橋逆變電路的控制端連接；所述全橋逆變電路的輸出端作為交流信號生成電路的輸出端輸出正弦全波交流信號。

進一步地，所述dc-dc升壓變換電路包括dc-dc升壓變換芯片、升壓變壓器、第一電壓調(diào)節(jié)電阻和第二電壓調(diào)節(jié)電阻，所述直流電源電路的輸出端分別與dc-dc升壓變換芯片的電源端、升壓變壓器的第一輸入端連接；所述dc-dc升壓變換芯片的控制端為dc-dc升壓變換電路的控制端，所述mcu控制電路的spwm信號輸出端與dc-dc升壓變換芯片的控制端連接；所述dc-dc升壓變換芯片的第一輸出端與升壓變壓器的第二輸入端連接，所述升壓變壓器的第一輸出端與第二電壓調(diào)節(jié)電阻的一端連接，所述升壓變壓器的第二輸入端與第二輸出端連接；所述第二電壓調(diào)節(jié)電阻的一端與全橋逆變電路的輸入端連接；所述第二電壓調(diào)節(jié)電阻的另一端與第一電壓調(diào)節(jié)電阻的一端連接；所述第一電壓調(diào)節(jié)電阻的另一端與dc-dc升壓變換芯片的第二輸出端連接；所述第一電壓調(diào)節(jié)電阻的另一端接地。

進一步地，所述全橋逆變電路包括第一光耦、第二光耦、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電容；所述第一光耦的第一輸入端、第二光耦的第一輸入端、第一開關(guān)管的控制端、第二開關(guān)管的控制端為全橋逆變電路的控制端，所述mcu控制電路的pwm信號輸出端分別與第一光耦的第一輸入端、第二光耦的第一輸入端、第一開關(guān)管的控制端、第二開關(guān)管的控制端連接；所述第一光耦的第二輸入端、第二光耦的第二輸入端接地；所述dc-dc升壓變換電路的輸出端與第一光耦的第一輸出端、第二光耦的第一輸出端連接；所述第一光耦的第二輸出端與第一電容的一端連接；所述第一電容的另一端與第二光耦的第二輸出端連接；所述第一光耦的第二輸出端與第一開關(guān)管的正輸出端連接；所述第一開關(guān)管的負輸出端接地；所述第二光耦的第二輸出端與第二開關(guān)管的正輸出端連接；所述第二開關(guān)管的負輸出端接地；所述第一開關(guān)管的正輸出端、第二開關(guān)管的正輸出端分別作為全橋逆變電路的輸出端。

進一步地，所述交流信號生成電路還包括lc濾波電路，所述全橋逆變電路的輸出端與lc濾波電路的輸入端連接。

進一步地，所述mcu控制電路包括stm8s003f3型號的單片機及其外圍電路。

進一步地，所述dc-dc升壓變換芯片包括eta1617型號的dc-dc升壓變換芯片。

進一步地，所述升壓變壓器為自抽頭變壓器。

進一步地，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管為nmos管，所述nmos管的柵極為開關(guān)管的控制端，所述nmos管的漏極為開關(guān)管的正輸出端，所述nmos管的源極為開關(guān)管的負輸出端。

進一步地，所述lc濾波電路包括第一電感和第二電容，所述全橋逆變電路的輸出端與第一電感的一端連接，所述第一電感的另一端與第二電容的一端連接，所述第二電容的另一端與全橋逆變電路的輸出端連接，所述第二電容的兩端作為交流信號生成電路的輸出端。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：一種交流信號生成方法，包括以下步驟：

mcu控制電路輸入spwm信號至dc-dc升壓變換電路以控制其生成正弦半波信號；

mcu控制電路輸入pwm信號至全橋逆變電路以控制其將所述正弦半波信號轉(zhuǎn)換成正弦全波交流信號。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種交流信號生成電路和生成方法直接將mcu控制電路的spwm信號傳入到dc-dc升壓轉(zhuǎn)換電路當中對其進行調(diào)制，可大大地簡化正弦波電源設(shè)計，縮小電路體積，降低電源功耗，通過mcu控制電路的spwm信號控制dc-dc升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出為正弦半波，再結(jié)合后面的全橋逆變電路實現(xiàn)正弦全波交流信號輸出。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：

圖1是spwm面積等效示意圖；

圖2是車載正弦波逆變器成熟商用設(shè)計方案示意圖；

圖3是本發(fā)明一種交流信號生成電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一種交流信號生成電路的直流電源電路的一具體實施例示意圖；

圖5是本發(fā)明一種交流信號生成電路的mcu控制電路的一具體實施例示意圖；

圖6是本發(fā)明一種交流信號生成電路的dc-dc升壓變換電路的一具體實施例示意圖；

圖7是本發(fā)明一種交流信號生成電路的全橋逆變電路的一具體實施例示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

一種交流信號生成方法，包括以下步驟：

mcu控制電路輸入spwm信號至dc-dc升壓變換電路以控制其生成正弦半波信號；

mcu控制電路輸入pwm信號至全橋逆變電路以控制其將所述正弦半波信號轉(zhuǎn)換成正弦全波交流信號。

一種交流信號生成電路，參考圖3，圖3是本發(fā)明一種交流信號生成電路的結(jié)構(gòu)示意圖，包括直流電源電路、mcu控制電路、dc-dc升壓變換電路和全橋逆變電路，直流電源電路的輸出端分別與dc-dc升壓變換電路的電源輸入端、mcu控制電路的電源輸入端連接；mcu控制電路的spwm信號輸出端與dc-dc升壓變換電路的控制端連接；dc-dc升壓變換電路的輸出端與全橋逆變電路的輸入端連接；mcu控制電路的pwm信號輸出端與全橋逆變電路的控制端連接；全橋逆變電路的輸出端作為交流信號生成電路的輸出端輸出正弦全波交流信號。

一種交流信號生成電路和生成方法直接將mcu控制電路的spwm信號傳入到dc-dc升壓轉(zhuǎn)換電路當中對其進行調(diào)制，可大大地簡化正弦波電源設(shè)計，縮小電路體積，降低電源功耗，通過mcu控制電路的spwm信號控制dc-dc升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出為正弦半波，再結(jié)合后面的全橋逆變電路實現(xiàn)正弦全波交流信號輸出。

進一步地，參考圖4，圖4是本發(fā)明一種交流信號生成電路的直流電源電路的一具體實施例示意圖，直流電源電路包括直流電源和電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路用于將電源電壓轉(zhuǎn)換成其他電壓，本實施例中，直流電源采用5v的直流電源，電源轉(zhuǎn)換電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片u5及其外圍電路，電源轉(zhuǎn)換芯片u5采用me6206a33m3型號的，將5v直流電轉(zhuǎn)換成3.3v直流電，為mcu控制電路、dc-dc升壓變換電路供電。參考圖5，圖5是本發(fā)明一種交流信號生成電路的mcu控制電路的一具體實施例示意圖，mcu控制電路包括stm8s003f3型號的單片機u3及其外圍電路；其中，單片機u3還包括輸出spwm信號的spwm信號輸出端spwm1以及輸出pwm信號的pwm信號輸出端pwm_hb1a、pwm_hb1b、pwm_hb2a、pwm_hb2b；另外，單片機選取的晶振的頻率為100khz，并選用單極性調(diào)制法，使得dc-dc升壓變換電路輸出等效于幅值為3.3v正弦半波的一系列寬度不一的窄帶脈沖。

作為技術(shù)方案的進一步改進，參考圖4、圖5和圖6，圖4是本發(fā)明一種交流信號生成電路的直流電源電路的一具體實施例示意圖，圖5是本發(fā)明一種交流信號生成電路的mcu控制電路的一具體實施例示意圖，圖6是本發(fā)明一種交流信號生成電路的dc-dc升壓變換電路的一具體實施例示意圖，dc-dc升壓變換電路包括dc-dc升壓變換芯片u1、升壓變壓器t1、第一電壓調(diào)節(jié)電阻r1和第二電壓調(diào)節(jié)電阻r2，本實施例中，dc-dc升壓變換芯片u1采用eta1617型號的dc-dc升壓變換芯片，升壓變壓器t1為自抽頭變壓器，本實施例選擇了鈺泰科技(上海)有限公司研發(fā)的eta1617芯片；eta1617是一款40v異步升壓，可驅(qū)動單串10顆led，主要用于智能手機和7-10寸平板電腦的tft屏背光led驅(qū)動。eta1617采用了內(nèi)部補償構(gòu)架，輸出ovp保護則采用了內(nèi)部控制，與其他廠商類似芯片比較省去了一個引腳。eta1617在3.6v輸入時驅(qū)動6顆led，效率可達91％，同時，其en腳可直接實現(xiàn)pwm調(diào)光，無需外圍電路。eta1617采用sot23-6封裝，800khz開關(guān)頻率，200mv反饋電壓，恒流精度3％。直流電源電路的輸出端分別與dc-dc升壓變換芯片u1的電源端vin、升壓變壓器t1的第一輸入端1連接；dc-dc升壓變換芯片u1的控制端即使能端en為dc-dc升壓變換電路的控制端，mcu控制電路的spwm信號輸出端spwm1與dc-dc升壓變換芯片的控制端en連接；dc-dc升壓變換芯片u1的第一輸出端sw與升壓變壓器t1的第二輸入端2連接，升壓變壓器t1的第一輸出端3與第二電壓調(diào)節(jié)電阻r2的一端連接，升壓變壓器t1的第二輸入端2與第二輸出端4連接；第二電壓調(diào)節(jié)電阻r2的一端與全橋逆變電路的輸入端連接；第二電壓調(diào)節(jié)電阻r2的另一端與第一電壓調(diào)節(jié)電阻r1的一端連接；第一電壓調(diào)節(jié)電阻r1的另一端與dc-dc升壓變換芯片u1的第二輸出端fb連接，dc-dc升壓變換芯片u1的接地端接地；第一電壓調(diào)節(jié)電阻r1的另一端接地。單片機輸出的spwm信號直接連接dc-dc升壓轉(zhuǎn)換電路，其可以實現(xiàn)高壓正弦波輸出，在dc-dc升壓變換電路里，選取了eta1617芯片，它里面的en引腳可直接實現(xiàn)pwm調(diào)光，同樣可以實現(xiàn)pwm調(diào)壓。在該例子中，將eta1617芯片作為開關(guān)升壓輸出轉(zhuǎn)換器，通過spwm1信號來控制en腳，使之得到高壓交流信號(正弦半波，并且含直流信號)。

作為技術(shù)方案的進一步改進，參考圖3，圖3是本發(fā)明一種交流信號生成電路的結(jié)構(gòu)示意圖，交流信號生成電路還包括第三電容c3，第三電容c3的一端與dc-dc升壓變換電路的輸出端連接，第三電容c3的另一端接地；本實施例中，第三電容c3采用極性電容實現(xiàn)，起通交流，隔直流的作用。

作為技術(shù)方案的進一步改進，參考圖5、圖6和圖7，圖5是本發(fā)明一種交流信號生成電路的mcu控制電路的一具體實施例示意圖，圖6是本發(fā)明一種交流信號生成電路的dc-dc升壓變換電路的一具體實施例示意圖，圖7是本發(fā)明一種交流信號生成電路的全橋逆變電路的一具體實施例示意圖，全橋逆變電路包括第一光耦q1-a、第二光耦q1-b、第一開關(guān)管q2、第二開關(guān)管q3、第一電容c14；第一光耦q1-a的第一輸入端1、第二光耦q1-b的第一輸入端3、第一開關(guān)管q2的控制端、第二開關(guān)管q3的控制端為全橋逆變電路的控制端，本實施例中，第一開關(guān)管q2、第二開關(guān)管q3為nmos管，nmos管的柵極為開關(guān)管的控制端，nmos管的漏極為開關(guān)管的正輸出端，nmos管的源極為開關(guān)管的負輸出端；mcu控制電路的pwm信號輸出端分別與第一光耦q1-a的第一輸入端1、第二光耦q1-b的第一輸入端3、第一開關(guān)管q2的控制端、第二開關(guān)管q3的控制端連接，即pwm_hb1a端與第一光耦q1-a的第一輸入端1連接，pwm_hb2a端與第二光耦q1-b的第一輸入端3連接，pwm_hb2b端與第一開關(guān)管q2的控制端連接，pwm_hb1b端與第二開關(guān)管q3的控制端連接；第一光耦q1-a的第二輸入端2、第二光耦q1-b的第二輸入端4接地；dc-dc升壓變換電路的輸出端v_pos與第一光耦q1-a的第一輸出端8、第二光耦q1-b的第一輸出端6連接；第一光耦q1-a的第二輸出端7與第一電容c14的一端連接；第一電容c14的另一端與第二光耦q1-b的第二輸出端5連接；第一光耦q1-a的第二輸出端7與第一開關(guān)管q2的正輸出端連接；第一開關(guān)管q2的負輸出端接地；第二光耦q1-b的第二輸出端5與第二開關(guān)管q3的正輸出端連接；第二開關(guān)管q3的負輸出端接地；第一開關(guān)管q2的正輸出端、第二開關(guān)管q3的正輸出端分別作為全橋逆變電路的輸出端load+、load-連接負載。

將低頻高壓的正弦半波信號(含直流信號)轉(zhuǎn)換為正弦全波信號使用的是全橋逆變電路，參考圖3和圖7，圖3是本發(fā)明一種交流信號生成電路的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是本發(fā)明一種交流信號生成電路的全橋逆變電路的一具體實施例示意圖，全橋逆變電路包括四個開關(guān)k1、k2、k3、k4，全橋逆變電路中k1和k2采用兩個光控開關(guān)來實現(xiàn)，本發(fā)明采用光耦，控制輸出為純正的正弦波，分別為第一光耦q1-a和第二光耦q1-b，它們由內(nèi)部的發(fā)光二極管對輸出端實現(xiàn)隔離的斷開和閉合；k3和k4采用mos開關(guān)，分別為第一開關(guān)管q2和第二開關(guān)管q3，通過控制mos管柵極的電壓，可以調(diào)控這兩個開關(guān)的關(guān)斷，使用這種方法，可以精確的控制全橋逆變電路的輸出，并且全橋逆變電路的四個開關(guān)間的電容起到了通交流，阻直流的效果，最后可以得到純正的低頻正弦全波電壓(50hz/60v)。全橋逆變電路里面的四個開關(guān)分別由之前由單片機mcu產(chǎn)生的pwm_hb1a、pwm_hb1b、pwm_hb2a、pwm_hb2b四個pwm信號進行調(diào)制，其中pwm_hb1a和pwm_hb2a通過控制發(fā)光二極管進而控制k1，k2開關(guān)的開啟和斷開(即第一光耦q1-a和第二光耦q1-b的通斷)；pwm_hb1b和pwm_hb2b通過調(diào)節(jié)mos管柵極的電壓，進而控制k3,k4開關(guān)的開啟和關(guān)斷(即第一開關(guān)管q2和第二開關(guān)管q3的通斷)，通過調(diào)節(jié)單片機的時序，使開關(guān)k1、k4同時開啟，使開關(guān)k2、k3同時開啟，在正弦半波的第一個周期內(nèi)，控制pwm_hb1a和pwm_hb1b的輸出電平為高電平，即使發(fā)光二極管點亮，第一光耦q1-a合上，同時第二開關(guān)管q3開啟，等效于開關(guān)k4合上，此時v0＝v_pos,而在正弦半波的第二個周期內(nèi)，控制pwm_hb2a和pwm_hb2b的輸出電平為高電平，即使發(fā)光二極管點亮，第二光耦q1-b合上，同時第一開關(guān)管q2開啟，等效于開關(guān)k3合上，此時v0＝-v_pos。其中電容c14的作用是通交流，隔直流，用以去除在dc/dc模塊中生成的直流信號，最后輸出的是50hz/60v的全波正弦波交流信號。

作為技術(shù)方案的進一步改進，參考圖3，圖3是本發(fā)明一種交流信號生成電路的結(jié)構(gòu)示意圖，交流信號生成電路還包括lc濾波電路，全橋逆變電路的輸出端與lc濾波電路的輸入端連接；具體地，lc濾波電路包括第一電感l(wèi)1和第二電容c2，全橋逆變電路的輸出端與第一電感l(wèi)1的一端連接，第一電感l(wèi)1的另一端與第二電容c2的一端連接，第二電容c2的另一端與全橋逆變電路的輸出端連接，第二電容c2的兩端作為交流信號生成電路的輸出端。

以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。