專利名稱：一種用于小功率風機的整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種小功率風カ發(fā)電機，尤其是涉及ー種用于小功率風機的整流電路。
背景技術(shù)：
小功率風カ發(fā)電機發(fā)出的交流電儲存到蓄電池內(nèi)，交流電轉(zhuǎn)換到直流電，首先要經(jīng)過整流電路，目前的整流電路通常采用整流橋的方式，整流橋由6個ニ極管組成。每個ニ極管存在O. 7伏的壓降，假如電流值為10A，整流橋上會有7W的電能損耗。同時會產(chǎn)生大量的熱量，給控制器造成一定的損害
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電能損耗小的用于小功率風機的整流電路。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種用于小功率風機的整流電路，其特征在于包括DSP處理器、信號驅(qū)動模塊、MOS管開關(guān)組和波形檢測電路，風カ發(fā)電機的三相輸出端與MOS管開關(guān)組連接，MOS管開關(guān)組與整流輸出端連接，MOS管開關(guān)組與波形檢測電路連接，波形檢測電路與DSP處理器連接，DSP處理器與信號驅(qū)動模塊連接，信號驅(qū)動模塊與MOS管開關(guān)組連接。DSP處理器包括型號為DSPIC30F2010的第一芯片及外圍電路，信號驅(qū)動模塊包括型號為IR2130S的第二芯片及外圍電路，MOS管開關(guān)組包括第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，波形檢測電路包括型號為LM339的第一比較器、第二比較器和第三比較器，
第一芯片的第二十一引腳與第二芯片的第四引腳連接，第一芯片的第二十二引腳與第二芯片的第七引腳連接，第一芯片的第二十三引腳與第二芯片的第三引腳連接，第一芯片的第二十四引腳與第二芯片的第六引腳連接，第一芯片的第二十五引腳與第二芯片的第ニ引腳連接，第一芯片的第二十六引腳與第二芯片的第五引腳，第一芯片的第十四引腳分別通過第三十一電阻和第三十電阻與第二芯片的第八引腳連接，第一芯片的第三引腳與第ニ芯片的第八引腳連接，第一芯片的第四引腳通過第三十五電阻與第二芯片的第十引腳連接，第二芯片的第十引腳與第二芯片的第十一引腳之間設(shè)置有第三十六電阻，第二芯片的第十一引腳通過第三十七電阻與整流負極輸出端連接；
風カ發(fā)電機的U輸出端與第一 MOS管的源極連接,第二芯片的第二十七引腳通過第十電阻與第一 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十六引腳通過第四電阻與第一 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十六引腳與第一 MOS管的源極連接，第一 MOS管的漏極與整流正極輸出端連接；
風カ發(fā)電機的U輸出端與第四MOS管的漏極連接，第二芯片的第十六引腳通過第十一電阻與第四MOS管的柵極連接，第四MOS管的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第四MOS管的柵極與第四MOS管的源極之間設(shè)置有第五電阻；
風カ發(fā)電機的V輸出端與第二 MOS管的源極連接，第二芯片的第二十三引腳通過第十二電阻與第二 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十二引腳通過第六電阻與第二 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十二引腳與第二 MOS管的源極連接，第二 MOS管的漏極與整流正極輸出端連接；
風カ發(fā)電機的V輸出端與第五MOS管的漏極連接，第二芯片的第十五引腳通過第十三電阻與第五MOS管的柵極連接，第五MOS管的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第五MOS管的柵極與第五MOS管的源極之間設(shè)置有第七電阻；
風カ發(fā)電機的W輸出端與第三MOS管的源極連接，第二芯片的第十九引腳通過第九電阻與第三MOS管的柵極連接，第三MOS管的柵極與第三MOS管的源極之間設(shè)置有第三電阻，第三MOS管的漏極與整流正極輸出端連接；
風カ發(fā)電機的W輸出端與第六MOS管的漏極連接，第二芯片的第十四引腳通過第八電 阻與第六MOS管的柵極連接，第六MOS管的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第六MOS管的柵極與第六MOS管的源極之間設(shè)置有第二電阻；
第一比較器的負極輸入端、第二比較器的負極輸入端和第三比較器的負極輸入端相互連接，風カ發(fā)電機的U輸出端與第十八電阻連接，第十八電阻通過第二十五電阻與第一比較器的負極輸入端連接，第十八電阻通過第二十四電阻與第一比較器的正極輸入端連接，第一比較器的輸出端與第一芯片的第五引腳連接，
風カ發(fā)電機的V輸出端與第十四電阻連接，第十四電阻通過第二十一電阻與第二比較器的負極輸入端連接，第十四電阻通過第二十電阻與第二比較器的正極輸入端連接，第二比較器的輸出端與第一芯片的第六引腳連接，
風カ發(fā)電機的W輸出端與第十九電阻連接，第十九電阻通過第二十三電阻與第三比較器的負極輸入端連接，第十九電阻通過第二十二電阻與第三比較器的正極輸入端連接，第三比較器的輸出端與第一芯片的第七引腳連接
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是對風カ發(fā)電機的三相輸出端進行電壓采樣，以微控制器控制MOS管作為輸出控件，管理三相電的整流輸出，控制系統(tǒng)中設(shè)計有超低壓感應(yīng)處理技術(shù)，將風機輸出的交流電以同步整流的方式盡可能不失真地呈連續(xù)半波的形式輸出到蓄電池。避免了單純使用整流橋時ニ極管自身壓降對波形底部的消除，避免能量的大量損耗，從而實現(xiàn)電能利用率的提升；還可避免因壓降存在而造成的大量熱能損耗，提高風能的轉(zhuǎn)化效率。DSP處理器的功耗為1W，信號驅(qū)動模塊的功耗為I. 5W，比較器的功耗為O. 05W,六個MOS管的功耗為O. 9W，其他部分的功耗為O. Iff,總功耗大概為3. 35W，相比六個ニ極管的7W功耗，降低了 50%左右的功耗。
圖I為本發(fā)明的電路框圖2為本發(fā)明的電路原理圖3為本發(fā)明的MOS管同步整流控制程序流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進ー步詳細描述。一種用于小功率風機的整流電路，包括DSP處理器I、信號驅(qū)動模塊2、M0S管開關(guān)組3和波形檢測電路4，風カ發(fā)電機5的三相輸出端與MOS管開關(guān)組3連接，MOS管開關(guān)組3與整流輸出端連接，MOS管開關(guān)組3與波形檢測電路4連接，波形檢測電路4與DSP處理器I連接，DSP處理器I與信號驅(qū)動模塊2連接，信號驅(qū)動模塊2與MOS管開關(guān)組3連接。DSP處理器I包括型號為DSPIC30F2010的第一芯片及外圍電路，信號驅(qū)動模塊2包括型號為IR2130S的第二芯片及 外圍電路，MOS管開關(guān)組3包括第一 MOS管Ql、第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和第六MOS管Q6，波形檢測電路4包括型號為LM339的第一比較器U1B、第二比較器UlD和第三比較器U1C，
第一芯片的第二十一引腳與第二芯片的第四引腳連接，第一芯片的第二十二引腳與第二芯片的第七引腳連接，第一芯片的第二十三引腳與第二芯片的第三引腳連接，第一芯片的第二十四引腳與第二芯片的第六引腳連接，第一芯片的第二十五引腳與第二芯片的第ニ引腳連接，第一芯片的第二十六引腳與第二芯片的第五引腳，第一芯片的第十四引腳分別通過第三十一電阻R31和第三十電阻R30與第二芯片的第八引腳連接，第一芯片的第三引腳與第二芯片的第八引腳連接，第一芯片的第四引腳通過第三十五電阻R35與第二芯片的第十引腳連接，第二芯片的第十引腳與第二芯片的第十一引腳之間設(shè)置有第三十六電阻R36，第二芯片的第i^一引腳通過第三十七電阻R37與整流負極輸出端連接；
風カ發(fā)電機的U輸出端與第一 MOS管Ql的源極連接，第二芯片的第二十七引腳通過第十電阻Ri0與第一 M0s管Qi的柵極連接，第二芯片的第二十六引腳通過第四電阻R4與第一 MOS管Ql的柵極連接，第二芯片的第二十六引腳與第一 MOS管Ql的源極連接，第一 MOS管Ql的漏極與整流正極輸出端Vtjut連接；
風カ發(fā)電機的U輸出端與第四MOS管Q4的漏極連接，第二芯片的第十六引腳通過第十一電阻Rll與第四MOS管Q4的柵極連接，第四MOS管Q4的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第四MOS管Q4的柵極與第四MOS管Q4的源極之間設(shè)置有第五電阻R5 ；
風カ發(fā)電機的V輸出端與第二 MOS管Q2的源極連接，第二芯片的第二十三引腳通過第十二電阻R12與第二 MOS管Q2的柵極連接，第二芯片的第二十二引腳通過第六電阻R6與第二 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十二引腳與第二 MOS管Q2的源極連接，第二 MOS管Q2的漏極與整流正極輸出端Vtjut連接；
風カ發(fā)電機的V輸出端與第五MOS管Q5的漏極連接，第二芯片的第十五引腳通過第十三電阻R13與第五MOS管Q5的柵極連接，第五MOS管Q5的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第五MOS管Q5的柵極與第五MOS管Q5的源極之間設(shè)置有第七電阻R7 ；
風カ發(fā)電機的W輸出端與第三MOS管Q3的源極連接，第二芯片的第十九引腳通過第九電阻R9與第三MOS管Q3的柵極連接，第三MOS管Q3的柵極與第三MOS管Q3的源極之間設(shè)置有第三電阻R3，第三MOS管Q3的漏極與整流正極輸出端Vtjut連接；
風カ發(fā)電機的W輸出端與第六MOS管Q6的漏極連接，第二芯片的第十四引腳通過第八電阻R8與第六MOS管Q6的柵極連接，第六MOS管Q6的源極與第二芯片的第十三弓I腳連接，第六MOS管Q6的柵極與第六MOS管Q6的源極之間設(shè)置有第二電阻R2 ；
第一比較器UlB的負極輸入端、第二比較器UlD的負極輸入端和第三比較器UlC的負極輸入端相互連接，風カ發(fā)電機的U輸出端與第十八電阻R18連接，第十八電阻R18通過第二十五電阻R25與第一比較器UlB的負極輸入端連接，第十八電阻R18通過第二十四電阻R24與第一比較器UlB的正極輸入端連接，第一比較器UlB的輸出端與第一芯片的第五引腳連接，
風カ發(fā)電機的V輸出端與第十四電阻R14連接，第十四電阻R14通過第二十一電阻R21與第二比較器UlD的負極輸入端連接，第十四電阻R14通過第二十電阻R20與第二比較器UlD的正極輸入端連接，第二比較器UlD的輸出端與第一芯片的第六引腳連接，
風カ發(fā)電機的W輸出端與第十九電阻R19連接，第十九電阻R19通過第二十三電阻R23與第三比較器UlC的負極輸入端連接，第十九電阻R19通過第二十二電阻R22與第三比較器UlC的正極輸入端連接，第三比較器UlC的輸出端與第一芯片的第七引腳連接。本發(fā)明的工作原理
本發(fā)明由DSP處理器、波形檢測模塊、MOS管開關(guān)組與信號驅(qū)動模塊組成，對風カ發(fā)電機的三相電各輸出端進行電壓監(jiān)測，以控制N型MOS管的通斷，達到對三相交流電同步整流 的目的。本控制系統(tǒng)在電壓采樣中采用了超低壓感應(yīng)處理技木，從而將風機輸出的交流電以同步整流的方式盡可能不失真地呈連續(xù)半波的形式輸出至用極。避免了單純使用整流橋時ニ極管自身壓降對波形底部的消除，從而實現(xiàn)電能利用率的提升，且避免了因壓降存在而造成的大量熱能損耗，提高風能的轉(zhuǎn)化效率。由兩兩配對的MOS管組成的輸出控極電路，IR2130S作為三相橋式驅(qū)動控件，構(gòu)成正反向輸出的形式，確保波形的方向性輸出；由LM339構(gòu)成的比較電路，負責把電機3端的電壓信號放大后反饋到微處理器中，供控制器作輸出判斷，以發(fā)送至IR2130S構(gòu)成的三相橋式驅(qū)動器中。本專利的關(guān)鍵性要素在于三相電機端的采樣，為了使單片機能更敏感的感應(yīng)到電機端的微弱電壓，使系統(tǒng)能夠及時地做出響應(yīng)，這里采用了比較器。圖I中的風カ發(fā)電機為三相24至48伏輸出的；Q1 Q6為輸出控件N型MOS管；IR2130S為三相橋式驅(qū)動器，負責將單片機的低有效信號轉(zhuǎn)化為控制MOS開合的電信號，并做好隔離；LM339是運放芯片，負責將三相端ロ采集到的電壓信號放大后送至單片機管腳，便于單片機的靈敏的應(yīng)對；并在單片機中設(shè)置故障監(jiān)測，負責監(jiān)視三相整流驅(qū)動器的工作狀態(tài)是否正常；Vout與GND共同構(gòu)成該整流電路的輸出端，在風機連續(xù)工作的狀態(tài)下輸出連續(xù)半波。通過LM339組成的運放電路，將從電機的三相端采集的電壓數(shù)據(jù)傳送至單片機FBI、FB2、FB3端ロ，采集電壓為AD方式，單片機僅做響應(yīng)處理，即當有AD量時就打開相應(yīng)的 MOS 管。HINl ロ控制 Ql, HIN2 ロ控制 Q2，HIN3 ロ控制 Q3，LINl ロ控制 Q4，LIN2 ロ控制Q5，LIN3 ロ控制Q6，均為低電平有效。控制整流輸出的方式，如圖3所示Q1 Q6的起始狀態(tài)均為關(guān)閉；
(1)當U端對應(yīng)的FBl端檢測到電壓后立即打開Q1，關(guān)閉Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，再打開Q5，若在VOUT端采樣到電壓，則不再打開Q6 ；
(2)當U端對應(yīng)的FBl端檢測到電壓后立即打開Q1，關(guān)閉Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，再打開Q5，若在VOUT端未采樣到電壓，則關(guān)閉Q5打開Q6 ；
(3)當V端對應(yīng)的FB2端檢測到電壓后立即打開Q2，關(guān)閉Ql、Q3、Q4、Q5、Q6，再打開Q4，若在VOUT端采樣到電壓，則不再打開Q6 ；
(4)當V端對應(yīng)的FB2端檢測到電壓后立即打開Q2，關(guān)閉Ql、Q3、Q4、Q5、Q6，再打開Q4，若在VOUT端未采樣到電壓，則關(guān)閉Q4打開Q6 ；
(5)當W端對應(yīng)的FB3端檢測到電壓后立即打開Q3，關(guān)閉Ql、Q2、Q4、Q5、Q6，再打開Q4，若在VOUT端采樣到電壓，則不再打開Q5 ；
當V端對應(yīng)的FB3端檢測到電壓后立即打開Q3，關(guān)閉Ql、Q2、Q4、Q5、Q6，再打開Q4，若在VOUT端未采樣到電壓，則關(guān)閉Q4打開Q5。
權(quán)利要求
1.一種用于小功率風機的整流電路，其特征在于包括DSP處理器、信號驅(qū)動模塊、MOS管開關(guān)組和波形檢測電路，風カ發(fā)電機的三相輸出端與MOS管開關(guān)組連接，MOS管開關(guān)組與整流輸出端連接，MOS管開關(guān)組與波形檢測電路連接，波形檢測電路與DSP處理器連接，DSP處理器與信號驅(qū)動模塊連接，信號驅(qū)動模塊與MOS管開關(guān)組連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于小功率風機的整流電路，其特征在于DSP處理器包括型號為DSPIC30F2010的第一芯片及外圍電路，信號驅(qū)動模塊包括型號為IR2130S的第二芯片及外圍電路，MOS管開關(guān)組包括第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，波形檢測電路包括型號為LM339的第一比較器、第二比較器和第三比較器，第一芯片的第二十一引腳與第二芯片的第四引腳連接，第一芯片的第二十二引腳與第二芯片的第七引腳連接，第一芯片的第二十三引腳與第二芯片的第三引腳連接，第一芯片的第二十四引腳與第二芯片的第六引腳連接，第一芯片的第二十五引腳與第二芯片的第ニ引腳連接，第一芯片的第二十六引腳與第二芯片的第五引腳，第一芯片的第十四引腳分別通過第三十一電阻和第三十電阻與第二芯片的第八引腳連接，第一芯片的第三引腳與第ニ芯片的第八引腳連接，第一芯片的第四引腳通過第三十五電阻與第二芯片的第十引腳連接，第二芯片的第十引腳與第二芯片的第十一引腳之間設(shè)置有第三十六電阻，第二芯片的第十一引腳通過第三十七電阻與整流負極輸出端連接；風カ發(fā)電機的U輸出端與第一 MOS管的源極連接,第二芯片的第二十七引腳通過第十電阻與第一 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十六引腳通過第四電阻與第一 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十六引腳與第一 MOS管的源極連接，第一 MOS管的漏極與整流正極輸出端連接；風カ發(fā)電機的U輸出端與第四MOS管的漏極連接，第二芯片的第十六引腳通過第十一電阻與第四MOS管的柵極連接，第四MOS管的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第四MOS管的柵極與第四MOS管的源極之間設(shè)置有第五電阻；風カ發(fā)電機的V輸出端與第二 MOS管的源極連接，第二芯片的第二十三引腳通過第十二電阻與第二 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十二引腳通過第六電阻與第二 MOS管的柵極連接，第二芯片的第二十二引腳與第二 MOS管的源極連接，第二 MOS管的漏極與整流正極輸出端連接；風カ發(fā)電機的V輸出端與第五MOS管的漏極連接，第二芯片的第十五引腳通過第十三電阻與第五MOS管的柵極連接，第五MOS管的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第五MOS管的柵極與第五MOS管的源極之間設(shè)置有第七電阻；風カ發(fā)電機的W輸出端與第三MOS管的源極連接，第二芯片的第十九引腳通過第九電阻與第三MOS管的柵極連接，第三MOS管的柵極與第三MOS管的源極之間設(shè)置有第三電阻，第三MOS管的漏極與整流正極輸出端連接；風カ發(fā)電機的W輸出端與第六MOS管的漏極連接，第二芯片的第十四引腳通過第八電阻與第六MOS管的柵極連接，第六MOS管的源極與第二芯片的第十三引腳連接，第六MOS管的柵極與第六MOS管的源極之間設(shè)置有第二電阻；第一比較器的負極輸入端、第二比較器的負極輸入端和第三比較器的負極輸入端相互連接，風カ發(fā)電機的U輸出端與第十八電阻連接，第十八電阻通過第二十五電阻與第一比較器的負極輸入端連接，第十八電阻通過第二十四電阻與第一比較器的正極輸入端連接，第一比較器的輸出端與第一芯片的第五引腳連接，風カ發(fā)電機的V輸出端與第十四電阻連接，第十四電阻通過第二十一電阻與第二比較器的負極輸入端連接，第十四電阻通過第二十電阻與第二比較器 的正極輸入端連接，第二比較器的輸出端與第一芯片的第六引腳連接，風カ發(fā)電機的W輸出端與第十九電阻連接，第十九電阻通過第二十三電阻與第三比較器的負極輸入端連接，第十九電阻通過第二十二電阻與第三比較器的正極輸入端連接，第三比較器的輸出端與第一芯片的第七引腳連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于小功率風機的整流電路，包括DSP處理器、信號驅(qū)動模塊、MOS管開關(guān)組和波形檢測電路，風力發(fā)電機的三相輸出端與MOS管開關(guān)組連接，MOS管開關(guān)組與整流輸出端連接，MOS管開關(guān)組與波形檢測電路連接，波形檢測電路與DSP處理器連接，DSP處理器與信號驅(qū)動模塊連接，信號驅(qū)動模塊與MOS管開關(guān)組連接，其優(yōu)點是避免了單純使用整流橋時二極管自身壓降對波形底部的消除，避免能量的大量損耗，從而實現(xiàn)電能利用率的提升。
文檔編號H02M7/217GK102832835SQ20121031892
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者徐劍雄 申請人:徐劍雄