本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(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，正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路拓?fù)涫瞧潢P(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。實(shí)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(huì)存在一定的高頻脈沖信號(hào)，進(jìn)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(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，提供一種基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，用以提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值、提高輸出電壓質(zhì)量，并且能夠?yàn)V除輸出側(cè)的高頻脈沖，進(jìn)而為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)工頻正弦交流電。

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雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有用于對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流和濾波的輸入整流濾波單元、用于對(duì)輸入整流濾波單元的輸出電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換的PFC升壓?jiǎn)卧约埃阂蝗珮駾C轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元，包括有第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、變壓器、第一整流橋、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管和第一電解電容，所述第一開關(guān)管的漏極連接于PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆?，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，所述第二開關(guān)管的漏極連接于第一開關(guān)管的源極，所述第二開關(guān)管的源極接前端地，所述第八開關(guān)管的漏極連接于PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆耍龅诎碎_關(guān)管的源極連接于變壓器初級(jí)繞組的第二端，所述第九開關(guān)管的漏極連接于第八開關(guān)管的源極，所述第九開關(guān)管的源極連接前端地，所述第一開關(guān)管的柵極、第二開關(guān)管的柵極、第八開關(guān)管的柵極和第九開關(guān)管的柵極分別用于接入PWM脈沖信號(hào)，以控制所述第一開關(guān)管與第九開關(guān)管同時(shí)通斷，且所述第二開關(guān)管與第八開關(guān)管同時(shí)通斷，所述變壓器副邊繞組的兩端與第一整流橋輸入側(cè)的兩端相并聯(lián)，所述第一整流橋輸出側(cè)的負(fù)極連接于后端地，所述第一整流橋輸出側(cè)的正極連接于第一電解電容的正極，所述第一電解電容的負(fù)極連接于后端地，所述第一整流橋輸出側(cè)的正極作為全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元的輸出端；一逆變倒相單元，連接于全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元的輸出端，所述逆變倒相單元用于對(duì)全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電；一濾波電感，所述濾波電感的前端連接于逆變倒相單元的輸出端，所述濾波電感的后端連接負(fù)載，所述濾波電感用于濾除高頻脈沖，并為負(fù)載提供工頻正弦交流電。

優(yōu)選地，所述PFC升壓?jiǎn)卧ㄓ猩龎弘姼小⒌谌_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?jiǎn)卧妮敵龆耍以摰谝徽鞫O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、第八開關(guān)管的柵極、第九開關(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、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管和第三開關(guān)管，以控制第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管和第三開關(guān)管的通斷狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述逆變倒相單元包括由第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管和第七開關(guān)管組成的逆變橋，所述第四開關(guān)管的柵極、第五開關(guān)管的柵極、第六開關(guān)管的柵極和第七開關(guān)管的柵極分別連接于MCU控制單元，藉由所述MCU控制單元而控制第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管和第七開關(guān)管導(dǎo)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，所述全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元還包括有依次串聯(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第一整流橋輸出側(cè)的正極，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控制單元采集全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元輸出的電信號(hào)。

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，所述MCU控制單元包括有單片機(jī)及其外圍電路。

本發(fā)明公開的基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(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?jiǎn)卧獙?duì)脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行升壓處理，在全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元中，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管和第九開關(guān)管時(shí)導(dǎo)通；電流由第一開關(guān)管、變壓器原邊線圈、第九開關(guān)管到前端地形成回路，然后通過變壓器磁芯藕合至變壓器副邊，這時(shí)第一整流橋的兩個(gè)二極管開始工作，將交流電整流成單向脈動(dòng)電給第一電解電容，并濾波而形成直流。當(dāng)?shù)诙_關(guān)管和第八開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流由第二開關(guān)管原邊線圈、第八開關(guān)管到前端地形成回路，然后通過變壓器磁芯藕合至變壓器副邊，這時(shí)第一整流橋的另兩個(gè)二極管開始工作，將交流電整流成單向脈動(dòng)電給第一電解電容，并濾波而形成直流。通過改變變壓器原副邊的匝數(shù)比可以調(diào)整輸出電壓的高低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)升壓或降壓?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用全橋隔離的方式，實(shí)現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，可有效提高升壓/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。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明在逆變倒相單元的輸出端設(shè)置了濾波電感，利用濾波電感可濾除交流電中的高頻脈沖，使得負(fù)載能夠獲得優(yōu)質(zhì)的工頻正弦交流電，進(jìn)而提高輸出電壓質(zhì)量，以滿足供電需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路的原理圖。

圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中交流采樣單元的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中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雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖3所示，其包括有用于對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流和濾波的輸入整流濾波單元10、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)換的PFC升壓?jiǎn)卧?0，以及：

一全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30，包括有第一開關(guān)管Q6、第二開關(guān)管Q7、變壓器T1、第一整流橋(D5、D6、D7、D8)、第八開關(guān)管Q8、第九開關(guān)管Q9和第一電解電容C3，所述第一開關(guān)管Q6的漏極連接于PFC升壓?jiǎn)卧?0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，所述第二開關(guān)管Q7的漏極連接于第一開關(guān)管Q6的源極，所述第二開關(guān)管Q7的源極接前端地，所述第八開關(guān)管Q8的漏極連接于PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端，所述第八開關(guān)管Q8的源極連接于變壓器T1初級(jí)繞組的第二端，所述第九開關(guān)管Q9的漏極連接于第八開關(guān)管Q8的源極，所述第九開關(guān)管Q9的源極連接前端地，所述第一開關(guān)管Q6的柵極、第二開關(guān)管Q7的柵極、第八開關(guān)管Q8的柵極和第九開關(guān)管Q9的柵極分別用于接入PWM脈沖信號(hào)，以控制所述第一開關(guān)管Q6與第九開關(guān)管Q9同時(shí)通斷，且所述第二開關(guān)管Q7與第八開關(guān)管Q8同時(shí)通斷，所述變壓器T1副邊繞組的兩端與第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸入側(cè)的兩端相并聯(lián)，所述第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的負(fù)極連接于后端地，所述第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的正極連接于第一電解電容C3的正極，所述第一電解電容C3的負(fù)極連接于后端地，所述第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的正極作為全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30的輸出端；

一逆變倒相單元40，連接于全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30的輸出端，所述逆變倒相單元40用于對(duì)全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電；

一濾波電感L3，所述濾波電感L3的前端連接于逆變倒相單元40的輸出端，所述濾波電感L3的后端連接負(fù)載，所述濾波電感L3用于濾除高頻脈沖，并為負(fù)載提供工頻正弦交流電。

上述基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(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?jiǎn)卧?0對(duì)脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行升壓處理，在全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30中，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q6和第九開關(guān)管Q9時(shí)導(dǎo)通；電流由第一開關(guān)管Q6、變壓器T1原邊線圈、第九開關(guān)管Q9到前端地形成回路，然后通過變壓器T1磁芯藕合至變壓器副邊，這時(shí)第一整流橋的兩個(gè)二極管(D6、D7)開始工作，將交流電整流成單向脈動(dòng)電給第一電解電容C3，并濾波而形成直流。當(dāng)?shù)诙_關(guān)管Q7和第八開關(guān)管Q8導(dǎo)通時(shí)，電流由第二開關(guān)管Q7、變壓器T1原邊線圈、第八開關(guān)管Q8到前端地形成回路，然后通過變壓器T1磁芯藕合至變壓器副邊，這時(shí)第一整流橋的另兩個(gè)二極管(D5、D8)開始工作，將交流電整流成單向脈動(dòng)電給第一電解電容C3，并濾波而形成直流。通過改變變壓器T1原副邊的匝數(shù)比可以調(diào)整輸出電壓的高低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)升壓或降壓?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用全橋隔離的方式，實(shí)現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，可有效提高升壓/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。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明在逆變倒相單元70的輸出端設(shè)置了濾波電感L3，利用濾波電感L3可濾除交流電中的高頻脈沖，使得負(fù)載能夠獲得優(yōu)質(zhì)的工頻正弦交流電，進(jìn)而提高輸出電壓質(zhì)量，以滿足供電需求。

關(guān)于升壓部分，本實(shí)施例中，所述PFC升壓?jiǎn)卧?0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?jiǎn)卧?0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?jiǎn)卧?0中，當(dāng)監(jiān)測(cè)到輸入整流濾波單元10輸出半波交流電壓是，PFC升壓?jiǎn)卧?0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C2濾波后的電壓為400V，具體的升壓原理如下：Q5導(dǎo)通時(shí)，C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量；當(dāng)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C2電容進(jìn)濾波，濾波成400V的直流電壓。并且Q5是根據(jù)控制芯片采到的輸入交流電變化來加大或減少Q(mào)5的導(dǎo)通時(shí)間，以使電流與電壓相位變一致來提高PF值。

關(guān)于本發(fā)明的控制部分，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、第八開關(guān)管Q8的柵極、第九開關(guān)管Q9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、第八開關(guān)管Q8、第九開關(guān)管Q9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、第八開關(guān)管Q8、第九開關(guān)管Q9和第三開關(guān)管Q5的通斷狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述MCU控制單元80包括有單片機(jī)U1及其外圍電路。

作為一種優(yōu)選方式，所述逆變倒相單元40包括由第四開關(guān)管Q1、第五開關(guān)管Q2、第六開關(guān)管Q3和第七開關(guān)管Q4組成的逆變橋，所述第四開關(guān)管Q1的柵極、第五開關(guān)管Q2的柵極、第六開關(guān)管Q3的柵極和第七開關(guān)管Q4的柵極分別連接于MCU控制單元80，藉由所述MCU控制單元80而控制第四開關(guān)管Q1、第五開關(guān)管Q2、第六開關(guān)管Q3和第七開關(guān)管Q4導(dǎo)通或截止，以令所述逆變倒相單元40輸出交流電壓。進(jìn)一步地，濾波電感L3的前端連接于逆變倒相單元40的輸出端，進(jìn)而濾除該交流電壓中的高頻脈沖，使得負(fù)載獲得優(yōu)質(zhì)的工頻正弦交流電。

上述逆變倒相單元40中，經(jīng)過C3濾波電容的直流電壓經(jīng)Q1、L4、負(fù)載、Q4形成回路給負(fù)載供電形成第一個(gè)高頻脈電平；第二個(gè)高頻脈沖電平通過Q2、L3、負(fù)載、Q3形成回路，通過L3對(duì)高頻脈沖電平的阻礙作用進(jìn)行濾波，在負(fù)載上就形成了一個(gè)完整的工頻正弦波交流電壓。單片機(jī)U1輸出的PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后分別送出四路PWM信號(hào)給Q1、Q2、Q3、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，且Q1、Q2、Q3、Q4是通過工頻調(diào)制高頻PWM模式進(jìn)行工作，電感L3將高頻脈沖電平濾除，留下工頻正弦交流電對(duì)負(fù)載供電。

關(guān)于交流輸入部分，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，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30輸出的直流電進(jìn)行采樣，所述全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30還包括有依次串聯(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的前端連接于第一整流橋(D5、D6、D7、D8)輸出側(cè)的正極，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采集全橋DC轉(zhuǎn)DC隔離變換器單元30輸出的電信號(hào)。

為了監(jiān)測(cè)輸入整流濾波單元10的輸出信號(hào)，本實(shí)施例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)PFC升壓?jiǎn)卧?0中的電流進(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)。

本發(fā)明公開的基于PFC雙全橋的智能型正弦波電壓轉(zhuǎn)換電路，其相比現(xiàn)有技術(shù)而言，首先，本發(fā)明具有高PF值，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與輸出端隔離，安全性非常高，同時(shí)，在輸入全電壓范圍內(nèi)能夠能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，并且固定輸出頻率，再次，輸出電壓是以正弦波輸出，對(duì)交流電壓有自動(dòng)整形功能，此外，本發(fā)明方案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)。