本發(fā)明涉及電壓轉換電路，尤其涉及一種基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉換電路。

背景技術：

現(xiàn)有技術中，AC轉AC智能升降壓轉換裝置又被稱為旅行排插，電壓轉換電路是應用到AC轉AC智能升降壓轉換裝置又被稱為旅行排插的關鍵電路，可以在AC/AC變換中實現(xiàn)降壓并穩(wěn)定電壓與頻率的功能。目前AC/AC便雋式設備中，整流部份大多使用二極管或整流橋來做整流元件，當AC電壓達到90V時整流二極管或橋堆發(fā)熱嚴重，因此，在便攜式AC-AC設備中需要增加風扇散熱，但是這種方式將帶來噪音問題，同時輸入的PF值低。實際應用中，由于電壓轉換過程中存在開關管的高速切換，使得電路的輸出側會存在一定的高頻脈沖信號，進而影響輸出電壓的質量，因而難以滿足轉換要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種可提高電壓轉換裝置的PF值、可濾除高頻串擾、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換電路。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。

一種基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉換電路，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，以令所述第一MOS管和第四MOS管同時導通，所述第二MOS管和第三MOS管同時導通，所述第一電容并聯(lián)于MOS管全橋整流單元的輸出端；一PFC升壓單元，連接于MOS管全橋整流單元的輸出端，所述PFC升壓單元用于對MOS管全橋整流單元的輸出電壓進行升壓轉換；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升壓單元的輸出端，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升壓單元包括有升壓電感、第一開關管、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關管的漏極，所述第一開關管的源極接地，所述第一開關管的柵極用于接入一路PWM控制信號，所述第一開關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電解電容的正極，電解電容的負極接地。

優(yōu)選地，所述第一開關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管的柵極和第一開關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管和第一開關管的通斷狀態(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、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。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元包括由第二開關管、第三開關管、第四開關管和第五開關管組成的逆變橋，所述第二開關管的柵極、第三開關管的柵極、第四開關管的柵極和第五開關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關管、第五開關管、第六開關管和第七開關管導通或截止，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。

優(yōu)選地，所述控制單元包括單片機及其外圍電路。

本發(fā)明公開的基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉換電路中，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L為正弦半周時，令第二MOS管和第三MOS管導通，電流由火L線、第二MOS管、第一電容、第三MOS管形成回路，當N線為正弦半周時，第一MOS管和第四MOS管導通，電流由N線、第一MOS管、第一電容、第四MOS管形成回路；通過上述過程，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，進而得到平滑的直流電并傳輸至PFC升壓單元進行升壓轉換，最后利用逆變倒相單元將PFC升壓單元的輸出電壓倒相為交流電以供使用。上述電壓轉換電路中，由于MOS管的導通內(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很高，并能有效提高電壓轉換裝置的PF值，同時無需風扇散熱，進而減少噪音、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換為更加優(yōu)質的正弦交流電，進而大大提高輸出電壓的質量。

附圖說明

圖1為正弦波電壓轉換電路的電路原理圖。

圖2為控制單元的電路框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作更加詳細的描述。

本發(fā)明公開了一種基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉換電路，結合圖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，以令所述第一MOS管Q1和第四MOS管Q4同時導通，所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3同時導通，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升壓單元30，連接于MOS管全橋整流單元20的輸出端，所述PFC升壓單元30用于對MOS管全橋整流單元20的輸出電壓進行升壓轉換；

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升壓單元30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L為正弦半周時，令第二MOS管Q2和第三MOS管Q3導通，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N線為正弦半周時，第一MOS管Q1和第四MOS管Q4導通，電流由N線、第一MOS管Q1、第一電容C1、第四MOS管Q4形成回路；通過上述過程，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，進而得到平滑的直流電并傳輸至PFC升壓單元30進行升壓轉換，最后利用逆變倒相單元60將PFC升壓單元30的輸出正弦半波電壓倒相為正弦交流電以供使用。上述電壓轉換電路中，采用了MOS管作為整流器件，由于MOS管的導通內(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很高，并能有效提高電壓轉換裝置的PF值，同時無需風扇散熱，進而減少噪音、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轉換為更加優(yōu)質的正弦交流電，進而大大提高輸出電壓的質量。

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，本發(fā)明采用了四個電阻(R1、R2、R3、R4)，分別作為四個整流MOS管的下拉電阻以防止誤導通。

關于升壓部分，所述PFC升壓單元30包括有升壓電感L2、第一開關管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關管Q5的漏極，所述第一開關管Q5的源極接地，所述第一開關管Q5的柵極用于接入一路PWM控制信號，所述第一開關管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30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的負極接地。

進一步地，所述第一開關管Q5的柵極和源極之間連接有下拉電阻R5。

上述PFC升壓單元30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PWM5給第一開關管Q5的GATE，四個MOS管組成的全橋整流后的半波交流電壓被第一開關管Q5以PFC升壓方式進行升壓，具體的升壓原理是：第一開關管Q5導通時，第一電容C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、第一開關管Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲存能量；當?shù)谝婚_關管Q5關斷時，升壓電感上會形成比輸入電壓高得多的感應電動勢，感應電動勢經(jīng)續(xù)流管第一整流二極管D1進行整流后形成單向脈動電壓再送給高頻濾波電路濾波。并且第一開關管Q5是根據(jù)交流采樣電路采得的輸入電網(wǎng)電壓的為調制基波來控制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半波電平。當輸入電網(wǎng)電壓等于或大于230V電壓時單片機U1將高頻調制電路關閉，第一開關管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。

為了實現(xiàn)閉環(huán)控制，本實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的柵極和第一開關管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和第一開關管Q5的通斷狀態(tài)。進一步地，所述控制單元70包括單片機U1及其外圍電路。

進一步地，關于對交流信號的采樣，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的導通相位與時間。

本實施例中，所述交流輸入單元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的后端作為交流輸入單元10的輸出端。

作為一種優(yōu)選方式，本實施例還包括有一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。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，進而確定逆變倒相單元的相位和導通時間。

關于逆變部分，所述逆變倒相單元60包括由第二開關管Q6、第三開關管Q7、第四開關管Q8和第五開關管Q9組成的逆變橋，所述第二開關管Q6的柵極、第三開關管Q7的柵極、第四開關管Q8的柵極和第五開關管Q9的柵極分別連接于控制單元70，藉由所述控制單元70而控制第四開關管Q1、第五開關管Q2、第六開關管Q3和第七開關管Q4導通或截止，以令所述逆變倒相單元60輸出交流電壓。進一步地，所述逆變倒相單元60的輸出端串聯(lián)有第二保險F1。

上述逆變倒相單元50由第二開關管Q6、第三開關管Q7、第四開關管Q8和第五開關管Q9組成，經(jīng)過濾波后的直流電壓由第二開關管Q6、負載、第五開關管Q9形成回路給負載供電，形成第一個半周期工頻電平；第二個半周期工頻電平通過第四開關管Q8、負載、第三開關管Q7形成回路，這樣在負載上就形成了一個完整的工頻修正波交流電壓?？刂茊卧敵龅腜WM信號經(jīng)驅動電路后分別送出PWM6、PWM7L、PWM8、PWM9L給第二開關管Q6、第三開關管Q7、第四開關管Q8和第五開關管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)部設定的模式進行工作。

本發(fā)明公開的基于MOS管全橋整流的智能型正弦波電壓轉換電路，具有高效率、高PF值等特點，同時無需風扇，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)能夠能自動調節(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)明較佳的實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發(fā)明所保護的范圍內(nèi)。