專利名稱：低壓推挽逆變的直接dc-ac變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直接DC-AC變換電路，特別涉及一種低壓推挽逆變的直接 DC-AC變換電路。
背景技術(shù)：
在蓄電池和太陽電池供電的應(yīng)用場合，由于輸入的直流電壓等級較低，常為 +12VDC、+24VDC等等，與常用的電器設(shè)備的供電等級不符，因此，往往需要采用升壓的 DC-AC變換器將輸入的低壓直流電壓轉(zhuǎn)換為有效值為220V的交流正弦波電壓或交流方波 電壓。輸出電壓較高的DC-AC變換器一般都需要升壓的隔離高頻變壓器，都會有一個有整 流橋和電解電容構(gòu)成的直流環(huán)節(jié)，而且輸出端需要高頻斬波的逆變器，因而存在設(shè)計(jì)復(fù)雜， 整機(jī)龐大和效率較低等不足。如何改進(jìn)現(xiàn)有DC-AC變換器的不足，實(shí)已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單的低壓推挽逆變的直接DC-AC變 換電路。為了達(dá)到上述目的及其他目的，本實(shí)用新型的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電 路，包括兩組分別產(chǎn)生基波為工頻的正弦正向半波和負(fù)相半波的半波形成電路，其中，兩 組半波形成電路的輸出端串聯(lián)以便輸出全波，而每一組半波形成電路包括用于將輸入的 低壓直流電壓轉(zhuǎn)換為基波為工頻的高頻低壓的PWM電壓脈沖的包含功率MOSFET管的逆變 電路；連接在逆變電路輸出端且通過與逆變電路的功率MOSFET的漏源之間寄生電容產(chǎn)生 諧振來將接入的高頻低壓的PWM電壓脈沖電磁耦合成基波為工頻的高壓高頻電壓的變壓 器電路；以及連接在變壓電路的輸出端且包含高速二極管和第一電解電容，以便將接入的 高壓高頻電壓整流和濾波后得到基波為工頻的半波的濾波電路，其中，半波為正弦波或方 波。其中，逆變電路都包括并接在輸入端的第二電解電容、及連接在所述第二電解電 容一端的兩MOSFET管。其中，變壓器電路包括一變壓器和連接在變壓器次級繞組一端的電感，其中，所述 變壓器初級繞組的兩端分別與一 MOSFET管連接，其中間抽頭連接所述第二電解電容的另一端。其中，濾波電路包括輸入端分別與相應(yīng)變壓器次級繞組另一端及電感連接且由 4個高速二極管構(gòu)成的整流橋、并聯(lián)在所述整流橋輸出端的RC濾波電路，其中，所述RC濾波 電路由電容、第一電解電容和電阻并聯(lián)而成。綜上所述，本實(shí)用新型的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路使逆變電路中功率 MOSFET工作在準(zhǔn)諧振軟開關(guān)狀態(tài)，由此將輸入的低壓直流轉(zhuǎn)換為低壓交流脈沖電壓，再通過變壓電路轉(zhuǎn)換為高壓交流脈沖電壓，并由濾波電路轉(zhuǎn)換為有效值為220V的正弦半波電 壓或方波電壓，此電路設(shè)計(jì)根據(jù)諧振軟開關(guān)和工頻逆變工作原理，設(shè)計(jì)了低壓推挽逆變的 直接DC-AC變換電路設(shè)計(jì)方案，具有結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)容易、通用性強(qiáng)、效率較高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖來對本實(shí)用新型的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路進(jìn)行詳 細(xì)闡述。請參閱圖1，本實(shí)用新型的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路主要包括逆變電 路1、變壓器電路2、以及濾波電路3。所述逆變電路1包括兩組，一組由電解電容El、功率MOSFET管Sl、S2組成，另一組 由電解電容E2、功率MOSFET管S3、S4組成；所述變壓器電路2也包括兩組，一組由變壓器 HFTl和電感Ll構(gòu)成，一組由變壓器HFT2和電感L2構(gòu)成；所述濾波電路3也包括兩組，一 組由高速二極管D1-D4、電容Cl、電解電容E3和電阻Rl組成，另一組由高速二極管D5-D8、 電容C2、電解電容E4組成。在逆變電路1中，功率MOSFET Sl的漏極與高頻變壓器HFTl初級繞組的一端相連， 功率MOSFET S2的漏極與高頻變壓器HFTl初級繞組的另一端相連，功率MOSFET S3的漏極 與高頻變壓器HFT2初級繞組的一端相連，功率MOSFET S4的漏極與變壓電路中高頻變壓器 HFT2初級繞組的另一端相連，電解電容El的陽極與高頻變壓器HFTl初級繞組的中心端相 連后與輸入電壓正極相連，電解電容E2的陽極與高頻變壓器HFT2初級繞組的中心端相連 后與輸入電壓正極相連，功率MOSFET Sl的源極與功率MOSFET S2的源極相連后與電解電 容El的陰極相連后與輸入電壓負(fù)極相連，功率MOSFET S3的源極與功率MOSFET S4的源極 相連后與電解電容E2的陰極相連后與輸入電壓負(fù)極相連。在變壓器電路中，平面變壓器HFTl次級繞組的一端與諧振電感Ll的一端相連，諧 振電感Ll的另一端與濾波電路中高速二極管Dl的陽極、高速二極管D3的陰極相連，平面 變壓器HFTl次級繞組的另一端與濾波電路中高速二極管D2的陽極、高速二極管D4的陰極 相連，平面變壓器HFT2次級繞組的一端與諧振電感L2的一端相連，諧振電感L2的另一端 與濾波電路中高速二極管D5的陰極、高速二極管D7的陽極相連，平面變壓器HFT2次級繞 組的另一端與濾波電路中高速二極管D6的陰極、高速二極管D4的陽極相連。在濾波電路中，高速二極管Dl的陰極、高速二極管D2的陰極、電解電容E3的陽 極、交流電容Cl的一端、電阻Rl的一端相連后與一個交流輸出端L相連，高速二極管D7的 陰極、高速二極管D8的陰極、電解電容E4的陽極、交流電容C2的一端、電阻R2的一端相連 后與另一個交流輸出端一相連，高速二極管D3的陽極、高速二極管D4的陽極、高速二極管 D5的陽極、高速二極管D6的陽極、電解電容E3的陰極、電解電容E4的陰極、交流電容Cl的 另一端、電阻Rl的另一端相連。上述電路的工作原理為逆變電路中，采用傳統(tǒng)推挽PWM調(diào)制算 ，Sl與S2 —組，S3與S43 —組，可以將輸入的低壓直流電壓變換成基波為工頻的高頻低壓的PWM電壓脈沖，為后級變壓電路供電。 變壓器電路中，兩只參數(shù)一致的高頻平面變壓器，分別接收輸入的基波為工頻的高頻低壓 的PWM電壓脈沖，經(jīng)過獨(dú)立的電磁耦合，各自輸出基波為工頻的高壓高頻電壓。濾波電路 中，通過高速二極管以及電解電容整流和濾波作用，得到基波為工頻的正弦半波或方波。其 中，功率M0SFETS1 S2、高頻變壓器HFTl、諧振電感Ll、高速二極管Dl D4、電解電容E3 等構(gòu)成的獨(dú)立變換器工作，輸出正半周電壓波形，功率MOSFET S3 S4、高頻變壓器HFT2、 諧振電感L2、高速二極管D5 D8、電解電容E4等構(gòu)成的獨(dú)立變換器工作，輸出負(fù)半周電壓 波形，兩部分采取分時(shí)工作，周期為輸出周期，輸出電壓串聯(lián)構(gòu)成交流輸出電壓。整個裝置 完成由低壓直流電壓_高壓交流電壓的變換，無需直流環(huán)節(jié)。變壓電路中平面變壓器諧振電感折算到初級、等效初級漏感與功率MOSFET Sl S4的漏源之間的傳輸電容發(fā)生諧振作用，通過選擇合適諧振電感量大小，使得諧振頻率等 于開關(guān)頻率，可以實(shí)現(xiàn)功率MOSFET Sl S4的零電壓開通和滿載附近的零電流關(guān)斷，減少 開關(guān)損耗和降低EMI噪聲。為了進(jìn)一步提高效率和減少體積，高頻變壓器采用高性能的平 面變壓器。上述器件中各電阻、二極管、變壓器、電感均要求具有高性能；本實(shí)用新型一個實(shí) 施例的參數(shù)為輸入直流電壓12VDC，輸出交流電壓有效值為220VAC的交流正弦電壓或交 流方波電壓。電解電容El與E2分別取4x3300 μ F，16V，各自實(shí)際兩只并聯(lián)，分散就近布置。 電解電容Ε3與Ε4取lx47yF，400V。均壓電阻Rl與R2取5. Ik Ω，1W。高速二極管Dl D8為KSQ15A06B，快速反向恢復(fù)，實(shí)際兩只并聯(lián)，安裝于散熱器。功率MOSFET Sl S4取 IRF3205，各自實(shí)際三只并聯(lián)，安裝于散熱器。交流電容Cl C2取1x0. lyF，400V。平面變 壓器為EE43，初級2圈，次級44圈。諧振電感Ll取300 μ H，載流量5Α。綜上所述，本實(shí)用新型的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路由逆變電路、變壓 電路和濾波電路為三個密不可分的部分組成，其實(shí)質(zhì)就是逆變電路1完成直流低幅值電 壓到高頻低幅值交流電壓的變換，變壓電路負(fù)責(zé)將高頻低幅值交流電壓變換為高頻高幅 值交流電壓，并輸送到濾波電路，同時(shí)變壓電路中的諧振電感以及漏感與逆變電路中功率 MOSFET的漏源之間寄生電容產(chǎn)生諧振，能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓軟開關(guān)和滿載附近的零電流軟開 關(guān)，降低開關(guān)損耗。平面變壓器的使用能夠降低體積和提高效率，初級繞組的串聯(lián)可以簡化 變壓器的設(shè)計(jì)。顯然，此電路具有結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)容易、通用性強(qiáng)、效率較高等優(yōu)點(diǎn)。上述實(shí)施例僅列示性說明本實(shí)用新型的原理及功效，而非用于限制本實(shí)用新型。 任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本實(shí)用新型的精神及范圍下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修 改。因此，本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求一種低壓推挽逆變的直接DC AC變換電路，其特征在于包括兩組分別產(chǎn)生基波為工頻的正弦正向半波和負(fù)相半波的半波形成電路，其中，兩組半波形成電路的輸出端串聯(lián)以便輸出全波，而每一組半波形成電路包括包含功率MOSFET管的逆變電路，用于將輸入的低壓直流電壓轉(zhuǎn)換為基波為工頻的高頻低壓的PWM電壓脈沖；變壓器電路，連接在逆變電路輸出端，通過與逆變電路的功率MOSFET的漏源之間寄生電容產(chǎn)生諧振來將接入的高頻低壓的PWM電壓脈沖電磁耦合成基波為工頻的高壓高頻電壓；濾波電路，連接在變壓電路的輸出端，包含高速二極管和第一電解電容，將接入的高壓高頻電壓整流和濾波以便分別得到基波為工頻的半波半波，其中半波為正弦波或方波。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路，其特征在于逆變電路 包括并接在輸入端的第二電解電容、及連接在所述第二電解電容一端的兩M0SFET管。
3.如權(quán)利要求2所述的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路，其特征在于變壓器電 路包括一變壓器和連接在變壓器次級繞組一端的電感，其中，所述變壓器初級繞組的兩端 分別與一 M0SFET管連接，其中間抽頭連接所述第二電解電容的另一端。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路，其特征在于變壓器為 平面變壓器。
5.如權(quán)利要求3或4所述的低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路，其特征在于濾波 電路包括輸入端分別與相應(yīng)變壓器次級繞組另一端及電感連接且由4個高速二極管構(gòu)成 的整流橋、并聯(lián)在所述整流橋輸出端的RC濾波電路，其中，所述RC濾波電路由電容、第一電 解電容和電阻并聯(lián)而成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路，其包括逆變電路、變壓器電路、及濾波電路，通過使逆變電路中功率MOSFET工作在準(zhǔn)諧振軟開關(guān)狀態(tài)，由此將輸入的低壓直流轉(zhuǎn)換為低壓交流脈沖電壓，再通過變壓器電路轉(zhuǎn)換為高壓交流脈沖電壓，并由濾波電路轉(zhuǎn)換為有效值為220V的正弦半波電壓或方波電壓，此電路設(shè)計(jì)根據(jù)諧振軟開關(guān)和工頻逆變工作原理，設(shè)計(jì)了低壓推挽逆變的直接DC-AC變換電路設(shè)計(jì)方案，具有結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)容易、通用性強(qiáng)、效率較高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02M7/519GK201758366SQ20102027522
公開日2011年3月9日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者劉占軍, 張玉明, 朱俊, 管洪飛, 艾永寶 申請人:上海儒競電子科技有限公司