本實用新型涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于維也納PFC的智能型半橋正弦波電壓轉(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，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便攜式設(shè)備市場大多數(shù)采用復(fù)雜的拓撲電路結(jié)構(gòu)，所涉及的單元模塊較多，不僅成本較高，而且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，提供一種可簡化電路結(jié)構(gòu)、可濾除高頻串擾、提高PF值、提高輸出電壓質(zhì)量，并且節(jié)約成本的基于維也納PFC的智能型半橋正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案。

一種基于維也納PFC的智能型半橋正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有：一輸入單元，用于接入電網(wǎng)交流電；一維也納PFC升壓單元，包括有升壓電感、第一開關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、第一電解電容和第二電解電容，所述升壓電感的前端連接于輸入單元的第一輸出端，所述升壓電感的后端連接于第一二極管的陽極和第二二極管的陰極，所述第一開關(guān)管的漏極和第三二極管的陰極均連接于第一二極管的陰極，所述第一開關(guān)管的源極和第四二極管的陽極均連接于第二二極管的陽極，所述第一開關(guān)管的柵極用于接入PWM脈沖信號，所述第五二極管的陽極連接于第三二極管的陰極，所述第五二極管的陰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第二電解電容的正極，所述第六二極管的陰極連接于第四二極管的陽極，所述第六二極管的陽極連接于第二電解電容負極，所述第四二極管的陰極、第二電解電容的正極和輸入單元的第二輸出端相連接且該連接點作為共地端，所述第一電解電容的正極作為維也納PFC升壓單元的輸出端正極，所述第二電解電容的負極作為維也納PFC升壓單元的輸出端負極；一半橋逆變單元，包括有第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第三電解電容、第四電解電容和濾波電感，所述第二開關(guān)管的漏極和第三電解電容的正極均連接于維也納PFC升壓單元的輸出端正極，所述第二開關(guān)管的源極連接于第三開關(guān)管的漏極，所述第三開關(guān)管的源極和第四電解電容的負極均連接于維也納PFC升壓單元的輸出端負極，所述第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)管的柵極分別用于接入PWM控制信號，以令所述第二開關(guān)管和第三開關(guān)管交替導(dǎo)通，所述第三電解電容的負極和第四電解電容的正極均連接于共地端，且該第四電解電容的正極作為半橋逆變單元的第一輸出端，所述第二開關(guān)管的源極連接于濾波電感的前端，所述濾波電感的后端作為半橋逆變單元的第二輸出端。

優(yōu)選地，所述輸入單元包括有插座、第一保險、防雷電阻、共模抑制電感和安規(guī)電容，所述第一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輸入單元的輸出端。

優(yōu)選地，還包括有一控制單元，所述第一開關(guān)管的柵極連接于控制單元，所述控制單元用于向第一開關(guān)管的柵極加載PWM脈沖信號。

優(yōu)選地，所述控制單元包括有單片機及其外圍電路。

優(yōu)選地，所述第三開關(guān)管的源極串接有限流電阻，所述第三開關(guān)管的源極連接于控制單元，以令所述控制單元采集第三開關(guān)管源極的電信號。

優(yōu)選地，還包括有第二保險，所述第二保險串接于半橋逆變單元的第一輸出端。

優(yōu)選地，還包括有一電壓采樣單元，所述電壓采樣單元包括有依次串聯(lián)的第一采樣電阻和第二采樣電阻，所述第一采樣電阻的前端連接于第二開關(guān)管的漏極，所述第二采樣電阻的后端連接于控制單元，以令所述控制單元采集第二開關(guān)管漏極的電信號。

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單元的輸入端與控制單元之間，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單元的輸入端，所述運放的輸出端連接于控制單元。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)管的柵極與源極之間連接有下拉電阻。

本實用新型公開的基于維也納PFC的智能型半橋正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路中，當輸入單元將交流電傳輸至維也納PFC升壓單元時，維也納PFC升壓單元進入升壓模式，并通過調(diào)整第一開關(guān)管柵極的PWM信號的占空比來調(diào)整其導(dǎo)通時間，使得電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的交流電與輸入側(cè)的電流、電壓相位一致，以提高轉(zhuǎn)換拓撲電路的PF值。基于上述結(jié)構(gòu)，本實用新型不僅提高了電壓轉(zhuǎn)換電路的PF值，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。同時本實用新型電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)簡單，所涉及的單元模塊較少，不僅降低了產(chǎn)品的故障率，而且節(jié)省了產(chǎn)品體積，降低了產(chǎn)品成本。在此基礎(chǔ)上，利用濾波電感可濾除半橋逆變單元輸出信號中的高頻脈沖，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維也納PFC的智能型半橋正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖3所示，其包括有：

一輸入單元10，用于接入電網(wǎng)交流電；

一維也納PFC升壓單元20，包括有升壓電感L2、第一開關(guān)管Q3、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第一電解電容C1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的第一輸出端，所述升壓電感L2的后端連接于第一二極管D1的陽極和第二二極管D2的陰極，所述第一開關(guān)管Q3的漏極和第三二極管D3的陰極均連接于第一二極管D1的陰極，所述第一開關(guān)管Q3的源極和第四二極管D4的陽極均連接于第二二極管D2的陽極，所述第一開關(guān)管Q3的柵極用于接入PWM脈沖信號，所述第五二極管D5的陽極連接于第三二極管D3的陰極，所述第五二極管D5的陰極連接于第一電解電容C1的正極，所述第一電解電容C1的負極連接于第二電解電容C2的正極，所述第六二極管D6的陰極連接于第四二極管D4的陽極，所述第六二極管D6的陽極連接于第二電解電容C2負極，所述第四二極管D4的陰極、第二電解電容C2的正極和輸入單元10的第二輸出端相連接且該連接點作為共地端，所述第一電解電容C1的正極作為維也納PFC升壓單元20的輸出端正極，所述第二電解電容C2的負極作為維也納PFC升壓單元20的輸出端負極；

一半橋逆變單元30，包括有第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2、第三電解電容C3、第四電解電容C4和濾波電感L3，所述第二開關(guān)管Q1的漏極和第三電解電容C3的正極均連接于維也納PFC升壓單元20的輸出端正極，所述第二開關(guān)管Q1的源極連接于第三開關(guān)管Q2的漏極，所述第三開關(guān)管Q2的源極和第四電解電容C4的負極均連接于維也納PFC升壓單元20的輸出端負極，所述第二開關(guān)管Q1的柵極和第三開關(guān)管Q2的柵極分別用于接入PWM控制信號，以令所述第二開關(guān)管Q1和第三開關(guān)管Q2交替導(dǎo)通，所述第三電解電容C3的負極和第四電解電容C4的正極均連接于共地端，且該第四電解電容C4的正極作為半橋逆變單元30的第一輸出端，所述第二開關(guān)管Q1的源極連接于濾波電感L3的前端，所述濾波電感L3的后端作為半橋逆變單元30的第二輸出端。

上述正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路中，當輸入單元10將交流電傳輸至維也納PFC升壓單元20時，維也納PFC升壓單元進入升壓模式，以提高轉(zhuǎn)換拓撲電路的PF值，升壓后通過第一電解電容C1和第二電解電容C2濾波后的電壓為正負母線電壓，具體的升壓原理如下：當輸入單元10輸出的交流電壓為上正下負時，第一開關(guān)管Q3導(dǎo)通時，輸入單元10第一輸出端輸出的電流經(jīng)升壓電感L2、第一二極管D1、第一開關(guān)管Q3、第四二極管D4、輸入單元10的第二輸出端形成回路，升壓電感L2儲存能量；當?shù)谝婚_關(guān)管Q3關(guān)斷時，升壓電感L2釋放的能量經(jīng)第一二極管D1、第五二極管D5、第一電解電容C1、輸入單元10再回到升壓電感L2的前端，這樣升壓電感L2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)第一二極管D1、第五二極管D5整流后會在第一電解電容C1上形成上正下負的直流電壓。當輸入單元10輸出的交流電壓為上負下正時，第一開關(guān)管Q3導(dǎo)通，輸入單元10輸出的電流經(jīng)升壓電感L2、第二二極管D2、第一開關(guān)管Q3、第三二極管D3、輸入單元10形成回路，升壓電感L2儲存能量；當?shù)谝婚_關(guān)管Q3關(guān)斷時，升壓電感L2釋放的能量經(jīng)續(xù)流管第二二極管D2、第六二極管D6、第二電解電容C2、輸入單元10再回到升壓電感L2，這樣升壓電感L2將產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)第二二極管D2、第六二極管D6整流后會在第二電解電容C2上形成上正下負的直流電壓。由于第一電解電容C1和第二電解電容C2串聯(lián)，所以在第一電解電容C1的正極形成的電壓是相對于第一電解電容C1和第二電解電容C2的中間點為正的電壓，在第二電解電容C2的負極形成的電壓是相對于第一電解電容C1和第二電解電容C2的中間點為負的電壓。通過調(diào)整第一開關(guān)管Q3柵極的PWM信號的占空比來調(diào)整其導(dǎo)通時間，使得電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的交流電與輸入側(cè)的電流、電壓相位一致來提高PF值。基于上述結(jié)構(gòu)，本實用新型不僅提高了電壓轉(zhuǎn)換電路的PF值，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。同時本實用新型電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)簡單，所涉及的單元模塊較少，不僅降低了產(chǎn)品的故障率，而且節(jié)省了產(chǎn)品體積，降低了產(chǎn)品成本。在此基礎(chǔ)上，利用濾波電感L3可濾除半橋逆變單元輸出信號中的高頻脈沖，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。進一步地，所述第一開關(guān)管Q3的柵極與源極之間連接有下拉電阻R22。

上述半橋逆變單元30中，當?shù)诙_關(guān)管Q1導(dǎo)通時，第二開關(guān)管Q1、濾波電感L3、負載、第三電解電容C3形成回路，產(chǎn)生第一個高頻脈沖電平給負載，當?shù)诙_關(guān)管Q1關(guān)閉時，通過第四電解電容C4、第三開關(guān)管Q2的體二極管、濾波電感L3形成續(xù)流回路；當?shù)谌_關(guān)管Q2導(dǎo)通時通過第三開關(guān)管Q2、第四電解電容C4、負載、濾波電感L3形成回路，在負載上就形成了第二個高頻脈沖電平，當?shù)谌_關(guān)管Q2關(guān)斷時，第二開關(guān)管Q1的體二極管、第三電解電容C3、負載、濾波電感L3形成續(xù)流回路。第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2的高頻驅(qū)動PWM信號是經(jīng)工頻調(diào)制變化后再送給第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2的GATE極。由于第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2是工頻調(diào)制后的驅(qū)動信號，所以經(jīng)濾波電感L3濾除逆變后的高頻脈沖電平只留下工頻正弦交流電壓，給負載供電。同時第三電解電容C3、第四電解電容C4還有濾波的作用。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。本逆變電路控制簡單，電路只用兩個MOS管，成本低廉。

關(guān)于輸入部分，所述輸入單元10包括有插座、第一保險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的后端作為輸入單元10的輸出端。

作為一種優(yōu)選方式，請參照圖3，本實施例還包括有一控制單元60，所述第一開關(guān)管Q3的柵極連接于控制單元60，所述控制單元60用于向第一開關(guān)管Q3的柵極加載PWM脈沖信號。進一步地，所述控制單元60包括有單片機U1及其外圍電路。

本實施例中，為了便于對逆變電路中電信號進行采集，所述第三開關(guān)管Q2的源極串接有限流電阻(R3、R4、R5)，所述第三開關(guān)管Q2的源極連接于控制單元60，以令所述控制單元60采集第三開關(guān)管Q2源極的電信號。

進一步地，該半橋逆變單元30還包括有第二保險F1，所述第二保險F1串接于半橋逆變單元30的第一輸出端。

本實施例中，還包括有一電壓采樣單元40，所述電壓采樣單元40包括有依次串聯(lián)的第一采樣電阻13和第二采樣電阻R15，所述第一采樣電阻13的前端連接于第二開關(guān)管Q1的漏極，所述第二采樣電阻R15的后端連接于控制單元60，以令所述控制單元60采集第二開關(guān)管Q1漏極的電信號。

為了便于對交流側(cè)電信號進行檢測，請參照圖2，本實施例還包括有一交流采樣單元50，所述交流采樣單元50連接于輸入單元10的輸入端與控制單元60之間，所述交流采樣單元50用于采集輸入單元10交流側(cè)的電壓并反饋至控制單元60。

進一步地，所述交流采樣單元50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的輸出端連接于控制單元60。其中，第一開關(guān)管Q3是根據(jù)控制單元采到的輸入交流正弦波變化來加大或減少第一開關(guān)管Q3的導(dǎo)通時間，以使電流與電壓相位變一致來提高PF值。

本實用新型公開的基于維也納PFC的智能型半橋正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其具有高PF值、電網(wǎng)與輸出端隔離，安全性非常高。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，并且輸出電壓是以正弦波輸出，對交流電壓有自動整形功能，此外本實用新型含有電壓與電流采樣電路，能防浪涌電壓與電流，并且控制簡單，特別是逆變部分只用兩個開關(guān)管，具有成本較低等優(yōu)勢。

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)。