交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，屬于電力電子領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，全球化進(jìn)程在不斷加快，隨之也產(chǎn)生了一系列問(wèn)題。國(guó)際上民用交流電主要有110V/60HZ和220V/50HZ兩種，因而存在著兩種供電制式的民用電器。
[0003]目前，部分高值電器的電源適配器采用了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，可以在AC85V?240V的寬電壓范圍內(nèi)工作，但大多民用電器仍對(duì)交流電源的供電制式有著嚴(yán)格的限定，在供電電源不匹配時(shí)，須要額外配置升壓或降壓的交流電源轉(zhuǎn)換器。常規(guī)的轉(zhuǎn)換器采用的是手動(dòng)選擇2:1或1:2變比的工頻變壓器，這種轉(zhuǎn)換器雖然簡(jiǎn)單可靠，但因重量大、體積大，不便于旅行攜帶。而且，在使用過(guò)程中還存在以下問(wèn)題:變壓器的輸出頻率與輸入頻率相同，不能完全滿(mǎn)足電源供電參數(shù)要求；轉(zhuǎn)換器的輸出電壓隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)而波動(dòng)，輸出電壓的穩(wěn)定性差；一旦出現(xiàn)電壓變比的手動(dòng)選擇錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致變換器及其負(fù)載電器損毀；在接入非阻性電器負(fù)載時(shí)，其功率因數(shù)較低，變換器實(shí)際可輸出功率小于變換器標(biāo)稱(chēng)容量；如果電器負(fù)載是非線性的，會(huì)在電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生電流諧波，造成電網(wǎng)的諧波污染和環(huán)境的電磁污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器不能完全滿(mǎn)足電源供電參數(shù)的要求，輸出電壓的穩(wěn)定性差，電壓變比手動(dòng)操作存在安全隱患，容易造成電網(wǎng)的諧波污染和環(huán)境的電磁污染的問(wèn)題，提供了一種交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。
[0005]本發(fā)明所述交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，它包含兩級(jí)電路，前級(jí)為具有APFC功能的Boost升壓電路；后級(jí)為能夠根據(jù)輸入電壓等級(jí)自動(dòng)切換輸出的全橋逆變電路，具體包括二極管橋式整流電路、PWM控制電路、輔助電源、SPffM控制電路、全橋逆變電路和Boost升壓電路；
[0006]市電輸入通過(guò)二極管橋式整流電路整流后輸出，Boost升壓電路的兩個(gè)輸入端分別連接二極管橋式整流電路的輸出端A和輸出端B，二極管橋式整流電路輸出端A和輸出端B之間并聯(lián)有濾波電容CyB00St升壓電路的輸出端C和輸出端D分別連接全橋逆變電路的兩個(gè)輸入端，Boost升壓電路的輸出端C和輸出端D之間并聯(lián)有電解電容Cb，全橋逆變電路的輸出端E和輸出端F同時(shí)連接負(fù)載，PffM控制電路用于驅(qū)動(dòng)Boost升壓電路，SPffM控制電路用于驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路，輔助電源用于為交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置提供低壓直流電；
[0007]Boost升壓電路能夠接收寬范圍的交流電，Boost升壓電路在PffM控制電路驅(qū)動(dòng)下，能夠?qū)挿秶涣麟娚龎簽?00V直流輸出；所述寬范圍交流電為AC85V?240V ;
[0008]全橋逆變電路在SPffM控制電路驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)輸入電壓自動(dòng)切換輸出電壓和頻率:當(dāng)輸入為AC85V?150V時(shí)，逆變輸出220V/50HZ的正弦交流電壓，當(dāng)輸入為AC160V?240V時(shí)，逆變輸出110V/60HZ的正弦交流電壓。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提出一種能夠自動(dòng)切換電壓和頻率，并具有功率因數(shù)校正(PFC)功能的便攜式交流電源轉(zhuǎn)換裝置。該電源轉(zhuǎn)換裝置的主電路為兩級(jí)結(jié)構(gòu):前級(jí)為具有APFC功能的Boost升壓電路；后級(jí)為能夠根據(jù)輸入電壓等級(jí)自動(dòng)切換輸出的全橋逆變電路。前級(jí)Boost升壓電路采用PffM控制，將經(jīng)過(guò)整流的寬范圍民用電(AC85V?240V)變換成400V直流電。Boost電路根據(jù)輸入電壓、輸入電流及輸出直流電壓控制開(kāi)關(guān)管通斷，使輸入電流跟隨輸入電壓波形呈正弦規(guī)律變化，從而提高功率因數(shù)、降低諧波含量，減小對(duì)電網(wǎng)造成的污染；同時(shí)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管電流，限制轉(zhuǎn)換器的輸入功率，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。后級(jí)全橋逆變電路采用SPffM控制，能夠根據(jù)輸入電壓的大小自動(dòng)切換輸出。當(dāng)輸入電壓為AC85V?150V時(shí)，逆變輸出220V/50Hz交流電；當(dāng)輸入電壓為AC160V?240V時(shí)，逆變輸出110V/60Hz交流電；同時(shí)通過(guò)限制逆變電路的輸出電流，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)。
[0010]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在現(xiàn)行常見(jiàn)市電110V/60HZ和220V/50Hz之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并通過(guò)在輸入側(cè)加入有源功率因數(shù)校正(APFC)技術(shù)，減小對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染。本發(fā)明具有輸入范圍廣、電壓調(diào)整率低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保護(hù)功能完備，安全易用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明所述交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明所述Boost升壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是Boost升壓電路正常工作時(shí)輸入電壓U、電流i的波形示意圖；
[0014]圖4是Boost升壓電路功率限制動(dòng)作時(shí)輸入電壓U、電流i的波形示意圖；
[0015]圖5是本發(fā)明所述全橋逆變電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是SPffM控制電路輸入信號(hào)原理圖；
[0017]圖7是單極性SPffM調(diào)制原理圖；
[0018]圖8是雙極性SPffM調(diào)制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，它包含兩級(jí)電路，前級(jí)為具有APFC功能的Boost升壓電路；后級(jí)為能夠根據(jù)輸入電壓等級(jí)自動(dòng)切換輸出的全橋逆變電路，具體包括二極管橋式整流電路1、PWM控制電路2、輔助電源3、SPffM控制電路4、全橋逆變電路5和Boost升壓電路6 ；
[0020]市電輸入通過(guò)二極管橋式整流電路I整流后輸出，Boost升壓電路6的兩個(gè)輸入端分別連接二極管橋式整流電路I的輸出端A和輸出端B，二極管橋式整流電路I輸出端A和輸出端B之間并聯(lián)有濾波電容C。，Boost升壓電路6的輸出端C和輸出端D分別連接全橋逆變電路5的兩個(gè)輸入端，Boost升壓電路6的輸出端C和輸出端D之間并聯(lián)有電解電容Cb,全橋逆變電路5的輸出端E和輸出端F同時(shí)連接負(fù)載，PffM控制電路2用于驅(qū)動(dòng)Boost升壓電路6，SPffM控制電路4用于驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路5，輔助電源3用于為交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置提供低壓直流電；
[0021]Boost升壓電路6能夠接收寬范圍的交流電，Boost升壓電路6在PffM控制電路2驅(qū)動(dòng)下，能夠?qū)挿秶涣麟娚龎簽?00V直流輸出；所述寬范圍交流電為AC85V?240V ;
[0022]全橋逆變電路5在SPffM控制電路4驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)輸入電壓自動(dòng)切換輸出電壓和頻率:當(dāng)輸入為AC85V?150V時(shí)，逆變輸出220V/50HZ的正弦交流電壓，當(dāng)輸入為AC160V?240V時(shí)，逆變輸出110V/60Hz的正弦交流電壓。
[0023]本實(shí)施方式中，Boost升壓電路6還具有APFC功能，能夠減小輸入側(cè)諧波含量，提高功率因數(shù)，同時(shí)能夠?qū)斎腚娏鬟M(jìn)行控制，限制變換器輸入功率，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。
[0024]本實(shí)施方式中，全橋逆變電路5還能夠?qū)δ孀冚敵鲭娏鬟M(jìn)行控制，限制變換器輸出電流的大小，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)與短路保護(hù)；并且能夠?qū)敵鲭妷哼M(jìn)行檢測(cè)判斷，實(shí)現(xiàn)過(guò)欠壓保護(hù)。
[0025]【具體實(shí)施方式】二:下面結(jié)合圖2-圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說(shuō)明，Boost升壓電路6包括電阻&、電阻R2、電感Lb、開(kāi)關(guān)管Q、電阻R3、二極管VD、電阻R4和電阻R5;
[0026]電阻R1的一端連接二極管橋式整流電路I的輸出端A，電阻R2的一端連接二極管橋式整流電路I的輸出端B，電阻&的另一端和電阻1?2的另一端連接為采樣點(diǎn)M ;
[0027]電感Lb的一端連接二極管橋式整流電路I的輸出端A，電感L B的另一端連接開(kāi)關(guān)管Q的漏極，電阻R3的一端連接二極管橋式整流電路I的輸出端B，電阻R3的另一端和開(kāi)關(guān)管Q的源極連接為采樣點(diǎn)N ;
[0028]二極管VD的陽(yáng)極連接在電感Lb的另一端上，二極管VD的陰極連接電阻1?4的一端，電阻R5的一端連接二極管橋式整流電路I的輸出端B，電阻R4的另一端和電阻R5的另一端連接為采樣點(diǎn)P ;
[0029]PffM控制電路2根據(jù)采樣點(diǎn)M的輸入電壓、采樣點(diǎn)N的輸入電流和采樣點(diǎn)P的輸出電壓產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至開(kāi)關(guān)管Q的柵極。
[0030]本實(shí)施方式中，電阻R1和電阻R2用于對(duì)輸入電壓波形采樣；采樣電阻R#P開(kāi)關(guān)管Q串聯(lián)連接檢測(cè)電流；分壓電阻&和R JtBoost升壓電路6輸出電壓采樣；PWM控制電路2根據(jù)三路采樣信號(hào)調(diào)整輸出控制Boost升壓電路6。
[0031]本實(shí)施方式中，Boost升壓電路6在PffM控制電路2的驅(qū)動(dòng)下，將二極管橋式整流電路I的輸出電壓IU是高到400V(U J，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正(APFC)功能，降低輸入電流的諧波含量，減小對(duì)電網(wǎng)污染。
[0032]本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)N的電流的采樣控制，限制輸入電流大小，從輸入側(cè)限制電源轉(zhuǎn)換器的功率，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。
[0033]本實(shí)施方式中，結(jié)合圖3和圖4對(duì)Boost升壓電路6的APFC功能及功率限制功能進(jìn)行具體說(shuō)明:本發(fā)明所述的交流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置正常工作時(shí)，在Boost升壓電路6的控制下，輸入電壓U、輸入電流i同頻同相，均為正弦波，具有極高的功率因數(shù)和低的THD，輸入電壓U、輸入電流i波形如圖3所示。當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器過(guò)載時(shí)，所述Boost升壓電路6便會(huì)限制輸入電流大小，輸入電流i頂部變平，輸入功率得到限制；此時(shí)輸入電壓u與輸入電流i保持同相，但輸入電流THD升高，輸入電壓U、電流i波形如圖4所示。
[0034]【具體實(shí)施方式】三:下面結(jié)合圖