本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉(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，修正波電壓轉(zhuǎn)換電路是其關(guān)鍵電路，是一種能實(shí)現(xiàn)AC-AC變換的電路，可以在AC-AC變換中實(shí)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(chǎng)大多數(shù)為非隔離型的拓?fù)潆娐罚襊F值低、輸出電壓質(zhì)量低、安全可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，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、可提高輸出電壓質(zhì)量，并且安全可靠的基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有：一輸入整流濾波單元，其輸入端連接電網(wǎng)，用于對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流和濾波；一PFC升壓單元，連接于輸入整流濾波單元的輸出端，用于對(duì)輸入整流濾波單元的輸出電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；一隔離型雙管正激變換器，包括有第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、變壓器和濾波電感，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(jí)繞組的第一端，所述變壓器初級(jí)繞組的第二端連接第二開關(guān)管的漏極，所述第二開關(guān)管的源極連接前端地，所述第一二極管的陰極連接于第一開關(guān)管的漏極，所述第一二極管的陽極連接于變壓器初級(jí)繞組的第二端，所述第二二極管的陰極連接于變壓器初級(jí)繞組的第一端，所述第二二極管的陽極連接于第二開關(guān)管的源極，所述第一開關(guān)管的柵極和第二開關(guān)管的柵極用于接入相同的PWM信號(hào)，所述變壓器初級(jí)繞組的中間抽頭連接于后端地，所述變壓器初級(jí)繞組的第一端連接于第三二極管的陽極，所述第三二極管的陰極連接于濾波電感的前端，所述濾波電感的后端作為隔離型雙管正激變換器的輸出端正極，所述變壓器初級(jí)繞組的第二端連接于第四二極管的陰極，所述第四二極管的陽極作為隔離型雙管正激變換器的輸出端負(fù)極；一逆變倒相單元，連接于隔離型雙管正激變換器的輸出端，所述逆變倒相單元用于對(duì)隔離型雙管正激變換器的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電。

優(yōu)選地，所述輸入整流濾波單元包括有插座、保險(xiǎn)、防雷電阻、共模抑制電感、安規(guī)電容和整流橋，所述保險(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(hào)，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(fù)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(hào)至第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管，以控制第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管通斷狀態(tài)。

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(yùn)放，所述運(yùn)放的兩個(gè)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(yùn)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(hào)。

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濾波電感的后端，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控制單元采集濾波電感后端的電信號(hào)。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元包括有第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第三電解電容和第四電解電容，所述第四開關(guān)管的漏極連接于隔離型雙管正激變換器的輸出端正極，所述第四開關(guān)管的源極連接于第五開關(guān)管的漏極，所述第五開關(guān)管的源極連接于隔離型雙管正激變換器的輸出端負(fù)極，所述第四開關(guān)管的柵極和第五開關(guān)管的柵極分別用于接入兩路相位相反的PWM脈沖信號(hào)，所述第三電解電容的正極連接于第四開關(guān)管的漏極，所述第三電解電容的負(fù)極連接后端地，所述第三電解電容的負(fù)極還連接于第四電解電容的正極，所述第四電解電容的負(fù)極連接于第五開關(guān)管的源極，所述第四開關(guān)管的源極和第三電解電容的負(fù)極作為逆變倒相單元的輸出端。

優(yōu)選地，所述第四開關(guān)管的柵極和源極之間連接有第一電阻，所述第五開關(guān)管的柵極和源極之間連接有第二電阻。

本發(fā)明公開的基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用輸入整流濾波單元對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流和濾波后輸出脈動(dòng)直流電壓，之后利用PFC升壓單元對(duì)脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行升壓處理，在隔離型雙管正激變換器中，第一開關(guān)管的柵極和第二開關(guān)管的柵極用于接入相同的PWM信號(hào)，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管與第二開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，變壓器的初級(jí)線圈經(jīng)過磁芯藕合至次級(jí)兩個(gè)線圈，次級(jí)兩個(gè)線圈中的一個(gè)同名端與另一個(gè)線圈的異端連在一起，通過第三二極管、第四二極管整流后形成正負(fù)母線電壓，送給濾波電感濾波成直流輸出給逆變倒相單元；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管與第二開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，為了保持變壓器的初級(jí)線圈電流方向相同，此時(shí)第一二極管和第二二極管開始工作，并對(duì)磁芯進(jìn)行磁復(fù)位，通過改變變壓器初次級(jí)的匝比可以使次級(jí)電壓低于或高于初級(jí)輸入電壓，達(dá)到降壓或升壓目的。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，有效提高升壓/降壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，同時(shí)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。

附圖說明

圖1為輸入整流濾波單元和PFC升壓單元的電路原理圖。

圖2為隔離型雙管正激變換器和DC電壓采樣單元的電路原理圖。

圖3為逆變倒相單元的電路原理圖。

圖4為交流采樣單元的電路原理圖。

圖5為MCU控制單元的電路原理圖。

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)明公開了一種基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖5所示，其包括有：

一輸入整流濾波單元10，其輸入端連接電網(wǎng)，用于對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流和濾波；

一PFC升壓單元20，連接于輸入整流濾波單元10的輸出端，用于對(duì)輸入整流濾波單元10的輸出電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；

一隔離型雙管正激變換器30，包括有第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7、第一二極管D3、第二二極管D2、第三二極管D5、第四二極管D8、變壓器T1和濾波電感L3，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(jí)繞組的第一端，所述變壓器T1初級(jí)繞組的第二端連接第二開關(guān)管Q7的漏極，所述第二開關(guān)管Q7的源極連接前端地，所述第一二極管D3的陰極連接于第一開關(guān)管Q6的漏極，所述第一二極管D3的陽極連接于變壓器T1初級(jí)繞組的第二端，所述第二二極管D2的陰極連接于變壓器T1初級(jí)繞組的第一端，所述第二二極管D2的陽極連接于第二開關(guān)管Q7的源極，所述第一開關(guān)管Q6的柵極和第二開關(guān)管Q7的柵極用于接入相同的PWM信號(hào)，所述變壓器T1初級(jí)繞組的中間抽頭連接于后端地，所述變壓器T1初級(jí)繞組的第一端連接于第三二極管D5的陽極，所述第三二極管D5的陰極連接于濾波電感L3的前端，所述濾波電感L3的后端作為隔離型雙管正激變換器30的輸出端正極，所述變壓器T1初級(jí)繞組的第二端連接于第四二極管D8的陰極，所述第四二極管D8的陽極作為隔離型雙管正激變換器30的輸出端負(fù)極；

一逆變倒相單元60，連接于隔離型雙管正激變換器30的輸出端，所述逆變倒相單元60用于對(duì)隔離型雙管正激變換器30的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電。

上述修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用輸入整流濾波單元10對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流和濾波后輸出脈動(dòng)直流電壓，之后利用PFC升壓單元20對(duì)脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行升壓處理，在隔離型雙管正激變換器30中，第一開關(guān)管Q6的柵極和第二開關(guān)管Q7的柵極用于接入相同的PWM信號(hào)，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q6與第二開關(guān)管Q7同時(shí)導(dǎo)通，變壓器T1的初級(jí)線圈經(jīng)過磁芯藕合至次級(jí)兩個(gè)線圈，次級(jí)兩個(gè)線圈中的一個(gè)同名端與另一個(gè)線圈的異端連在一起，通過第三二極管D5、第四二極管D8整流后形成正負(fù)母線電壓，送給濾波電感L3濾波成直流輸出給逆變倒相單元60；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q6與第二開關(guān)管Q7關(guān)斷時(shí)，為了保持變壓器T1的初級(jí)線圈電流方向相同，此時(shí)第一二極管D3和第二二極管D2開始工作，并對(duì)磁芯進(jìn)行磁復(fù)位，通過改變變壓器T1初次級(jí)的匝比可以使次級(jí)電壓低于或高于初級(jí)輸入電壓，達(dá)到降壓或升壓目的。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，有效提高升壓/降壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，同時(shí)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。

作為一種優(yōu)選方式，請(qǐng)參照?qǐng)D1，所述輸入整流濾波單元10包括有插座、保險(xiǎn)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(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(shí)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(hào)，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(fù)極接前端地。

上述PFC升壓單元20中，若濾波電容C1輸出半波交流電壓，PFC進(jìn)入升壓模式，以提高AC轉(zhuǎn)AC智能降壓轉(zhuǎn)換拓?fù)潆娐返腜F值，升壓后通過第二電解電容C2濾波后的電壓為400V，具體的升壓原理如下：第三開關(guān)管Q5導(dǎo)通時(shí)，濾波電容C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、第三開關(guān)管Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量；當(dāng)?shù)谌_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D1進(jìn)行整流后形成單向脈沖電壓再送給第二電解電容C2電容進(jìn)濾波，濾波成400V的直流電壓。并且第三開關(guān)管Q5是根據(jù)控制芯片采到的輸入交流正弦波變化來加大或減少第三開關(guān)管Q5的導(dǎo)通時(shí)間，以使電流與電壓相位變一致來提高PF值。

作為一種優(yōu)選方式，請(qǐng)參照?qǐng)D5，本實(shí)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(hào)至第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7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和第三開關(guān)管Q5通斷狀態(tài)。

為了便于監(jiān)測(cè)交流側(cè)的電信號(hào)，請(qǐng)參照?qǐng)D4，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(jìn)一步地，所述交流采樣單元70包括有運(yùn)放U9B，所述運(yùn)放U9B的兩個(gè)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(yùn)放U9B的輸出端連接于MCU控制單元80。

為了便于對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)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(hào)。

作為一種優(yōu)選方式，為了對(duì)直流側(cè)電信號(hào)進(jìn)行采集，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的前端連接于濾波電感L3的后端，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采集濾波電感L3后端的電信號(hào)。

關(guān)于逆變部分，請(qǐng)參照?qǐng)D3，所述逆變倒相單元60包括有第四開關(guān)管Q2、第五開關(guān)管Q4、第三電解電容C3和第四電解電容C4，所述第四開關(guān)管Q2的漏極連接于隔離型雙管正激變換器30的輸出端正極，所述第四開關(guān)管Q2的源極連接于第五開關(guān)管Q4的漏極，所述第五開關(guān)管Q4的源極連接于隔離型雙管正激變換器30的輸出端負(fù)極，所述第四開關(guān)管Q2的柵極和第五開關(guān)管Q4的柵極分別用于接入兩路相位相反的PWM脈沖信號(hào)，所述第三電解電容C3的正極連接于第四開關(guān)管Q2的漏極，所述第三電解電容C3的負(fù)極連接后端地，所述第三電解電容C3的負(fù)極還連接于第四電解電容C4的正極，所述第四電解電容C4的負(fù)極連接于第五開關(guān)管Q4的源極，所述第四開關(guān)管Q2的源極和第三電解電容C3的負(fù)極作為逆變倒相單元60的輸出端。

進(jìn)一步地，所述第四開關(guān)管Q2的柵極和源極之間連接有第一電阻R17，所述第五開關(guān)管Q4的柵極和源極之間連接有第二電阻R23。

上述逆變電路中，經(jīng)過濾波電感L3濾波電感濾成直流電壓經(jīng)第四開關(guān)管Q2、負(fù)載、第四電解電容C4形成回路給負(fù)載供電形成第一個(gè)半周期修正波電平；第二個(gè)半周期修正弦電平通過第五開關(guān)管Q4、負(fù)載、第三電解電容C3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?？刂菩酒敵龅腜WM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后分別送出PWM2H、PWM2L給第四開關(guān)管Q2、第五開關(guān)管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(jìn)行工作。同時(shí)第三電解電容C3、第四電解電容C4還有濾波的作用，可以與濾波電感L3組成濾波電路。本逆變電路控制簡單，電路只用兩個(gè)MOS管，成本低廉。

本發(fā)明公開的基于PFC正激半橋的智能型修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其具有高PF值，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與輸出端隔離，且安全性非常高。在輸入全電壓范圍內(nèi)能夠能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，可固定輸出頻率，并且輸出電壓是以修正波輸出，對(duì)交流電壓有自動(dòng)整形功能，此外，本發(fā)明電路簡單，控制方便，并且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)。