本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于維也納PFC的智能型半橋修正波電壓轉(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，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)采用復(fù)雜的拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)，所涉及的單元模塊較多，不僅成本較高，而且PF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，提供一種可簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、提高PF值、提高輸出電壓質(zhì)量，并且節(jié)約成本的基于維也納PFC的智能型半橋修正波電壓轉(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。

一種基于維也納PFC的智能型半橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有：一輸入單元，用于接入電網(wǎng)交流電；一維也納PFC升壓?jiǎn)卧ㄓ猩龎弘姼?、第一開關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、第一電解電容和第二電解電容，所述升壓電感的前端連接于輸入單元的第一輸出端，所述升壓電感的后端連接于第一二極管的陽(yáng)極和第二二極管的陰極，所述第一開關(guān)管的漏極和第三二極管的陰極均連接于第一二極管的陰極，所述第一開關(guān)管的源極和第四二極管的陽(yáng)極均連接于第二二極管的陽(yáng)極，所述第一開關(guān)管的柵極用于接入PWM脈沖信號(hào)，所述第五二極管的陽(yáng)極連接于第三二極管的陰極，所述第五二極管的陰極連接于第一電解電容的正極，所述第一電解電容的負(fù)極連接于第二電解電容的正極，所述第六二極管的陰極連接于第四二極管的陽(yáng)極，所述第六二極管的陽(yáng)極連接于第二電解電容負(fù)極，所述第四二極管的陰極、第二電解電容的正極和輸入單元的第二輸出端相連接且該連接點(diǎn)作為共地端，所述第一電解電容的正極作為維也納PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆苏龢O，所述第二電解電容的負(fù)極作為維也納PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆素?fù)極；一半橋逆變單元，連接于維也納PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆?，所述半橋逆變單元用于?duì)維也納PFC升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷哼M(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，所述輸入單元包括有插座、第一保險(xiǎn)、防雷電阻、共模抑制電感和安規(guī)電容，所述第一保險(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輸入單元的輸出端。

優(yōu)選地，還包括有一控制單元，所述第一開關(guān)管的柵極連接于控制單元，所述控制單元用于向第一開關(guān)管的柵極加載PWM脈沖信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制單元包括有單片機(jī)及其外圍電路。

優(yōu)選地，所述半橋逆變單元包括有第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第三電解電容和第四電解電容，所述第二開關(guān)管的漏極和第三電解電容的正極均連接于維也納PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆苏龢O，所述第二開關(guān)管的源極連接于第三開關(guān)管的漏極，所述第三開關(guān)管的源極和第四電解電容的負(fù)極均連接于維也納PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆素?fù)極，所述第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)管的柵極分別用于接入PWM控制信號(hào)，以令所述第二開關(guān)管和第三開關(guān)管交替導(dǎo)通，所述第三電解電容的負(fù)極和第四電解電容的正極均連接于共地端，且該第四電解電容的正極作為半橋逆變單元的第一輸出端，所述第二開關(guān)管的源極作為半橋逆變單元的第二輸出端。

優(yōu)選地，所述第三開關(guān)管的源極串接有限流電阻，所述第三開關(guān)管的源極連接于控制單元，以令所述控制單元采集第三開關(guān)管源極的電信號(hào)。

優(yōu)選地，還包括有第二保險(xiǎn)，所述第二保險(xiǎn)串接于半橋逆變單元的第一輸出端。

優(yōu)選地，還包括有一電壓采樣單元，所述電壓采樣單元包括有依次串聯(lián)的第一采樣電阻和第二采樣電阻，所述第一采樣電阻的前端連接于第二開關(guān)管的漏極，所述第二采樣電阻的后端連接于控制單元，以令所述控制單元采集第二開關(guān)管漏極的電信號(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單元的輸入端與控制單元之間，所述交流采樣單元用于采集輸入單元交流側(cè)的電壓并反饋至控制單元。

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單元的輸入端，所述運(yùn)放的輸出端連接于控制單元。

本發(fā)明公開的基于維也納PFC的智能型半橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，當(dāng)輸入單元將交流電傳輸至維也納PFC升壓?jiǎn)卧獣r(shí)，維也納PFC升壓?jiǎn)卧M(jìn)入升壓模式，以提高轉(zhuǎn)換拓?fù)潆娐返腜F值，升壓后通過第一電解電容和第二電解電容濾波后的電壓為正負(fù)母線電壓，具體的升壓原理如下：當(dāng)輸入單元輸出的交流電壓為上正下負(fù)時(shí)，第一開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入單元第一輸出端輸出的電流經(jīng)升壓電感、第一二極管、第一開關(guān)管、第四二極管、輸入單元的第二輸出端形成回路，升壓電感儲(chǔ)存能量；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管關(guān)斷時(shí)，升壓電感釋放的能量經(jīng)第一二極管、第五二極管、第一電解電容、輸入單元再回到升壓電感的前端，這樣升壓電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)第一二極管、第五二極管整流后會(huì)在第一電解電容上形成上正下負(fù)的直流電壓。當(dāng)輸入單元輸出的交流電壓為上負(fù)下正時(shí)，第一開關(guān)管導(dǎo)通，輸入單元輸出的電流經(jīng)升壓電感、第二二極管、第一開關(guān)管、第三二極管、輸入單元形成回路，升壓電感儲(chǔ)存能量；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管關(guān)斷時(shí)，升壓電感釋放的能量經(jīng)續(xù)流管第二二極管、第六二極管、第二電解電容、輸入單元再回到升壓電感，這樣升壓電感將產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)第二二極管、第六二極管整流后會(huì)在第二電解電容上形成上正下負(fù)的直流電壓。由于第一電解電容和第二電解電容串聯(lián)，所以在第一電解電容的正極形成的電壓是相對(duì)于第一電解電容和第二電解電容的中間點(diǎn)為正的電壓，在第二電解電容的負(fù)極形成的電壓是相對(duì)于第一電解電容和第二電解電容的中間點(diǎn)為負(fù)的電壓。通過調(diào)整第一開關(guān)管柵極的PWM信號(hào)的占空比來調(diào)整其導(dǎo)通時(shí)間，使得電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的交流電與輸入側(cè)的電流、電壓相位一致來提高PF值?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明不僅提高了電壓轉(zhuǎn)換電路的PF值，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。同時(shí)本發(fā)明電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所涉及的單元模塊較少，不僅降低了產(chǎn)品的故障率，而且節(jié)省了產(chǎn)品體積，降低了產(chǎn)品成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明修正波電壓轉(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)明公開了一種基于維也納PFC的智能型半橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖3所示，其包括有：

一輸入單元10，用于接入電網(wǎng)交流電；

一維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0，包括有升壓電感L2、第一開關(guān)管Q3、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第一電解電容C1和第二電解電容C2，所述升壓電感L2的前端連接于輸入單元10的第一輸出端，所述升壓電感L2的后端連接于第一二極管D1的陽(yáng)極和第二二極管D2的陰極，所述第一開關(guān)管Q3的漏極和第三二極管D3的陰極均連接于第一二極管D1的陰極，所述第一開關(guān)管Q3的源極和第四二極管D4的陽(yáng)極均連接于第二二極管D2的陽(yáng)極，所述第一開關(guān)管Q3的柵極用于接入PWM脈沖信號(hào)，所述第五二極管D5的陽(yáng)極連接于第三二極管D3的陰極，所述第五二極管D5的陰極連接于第一電解電容C1的正極，所述第一電解電容C1的負(fù)極連接于第二電解電容C2的正極，所述第六二極管D6的陰極連接于第四二極管D4的陽(yáng)極，所述第六二極管D6的陽(yáng)極連接于第二電解電容C2負(fù)極，所述第四二極管D4的陰極、第二電解電容C2的正極和輸入單元10的第二輸出端相連接且該連接點(diǎn)作為共地端，所述第一電解電容C1的正極作為維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端正極，所述第二電解電容C2的負(fù)極作為維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端負(fù)極；

一半橋逆變單元30，連接于維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端，所述半橋逆變單元30用于對(duì)維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換。

上述修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，當(dāng)輸入單元10將交流電傳輸至維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0時(shí)，維也納PFC升壓?jiǎn)卧M(jìn)入升壓模式，以提高轉(zhuǎn)換拓?fù)潆娐返腜F值，升壓后通過第一電解電容C1和第二電解電容C2濾波后的電壓為正負(fù)母線電壓，具體的升壓原理如下：當(dāng)輸入單元10輸出的交流電壓為上正下負(fù)時(shí)，第一開關(guān)管Q3導(dǎo)通時(shí)，輸入單元10第一輸出端輸出的電流經(jīng)升壓電感L2、第一二極管D1、第一開關(guān)管Q3、第四二極管D4、輸入單元10的第二輸出端形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q3關(guān)斷時(shí)，升壓電感L2釋放的能量經(jīng)第一二極管D1、第五二極管D5、第一電解電容C1、輸入單元10再回到升壓電感L2的前端，這樣升壓電感L2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)第一二極管D1、第五二極管D5整流后會(huì)在第一電解電容C1上形成上正下負(fù)的直流電壓。當(dāng)輸入單元10輸出的交流電壓為上負(fù)下正時(shí)，第一開關(guān)管Q3導(dǎo)通，輸入單元10輸出的電流經(jīng)升壓電感L2、第二二極管D2、第一開關(guān)管Q3、第三二極管D3、輸入單元10形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q3關(guān)斷時(shí)，升壓電感L2釋放的能量經(jīng)續(xù)流管第二二極管D2、第六二極管D6、第二電解電容C2、輸入單元10再回到升壓電感L2，這樣升壓電感L2將產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)第二二極管D2、第六二極管D6整流后會(huì)在第二電解電容C2上形成上正下負(fù)的直流電壓。由于第一電解電容C1和第二電解電容C2串聯(lián)，所以在第一電解電容C1的正極形成的電壓是相對(duì)于第一電解電容C1和第二電解電容C2的中間點(diǎn)為正的電壓，在第二電解電容C2的負(fù)極形成的電壓是相對(duì)于第一電解電容C1和第二電解電容C2的中間點(diǎn)為負(fù)的電壓。通過調(diào)整第一開關(guān)管Q3柵極的PWM信號(hào)的占空比來調(diào)整其導(dǎo)通時(shí)間，使得電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的交流電與輸入側(cè)的電流、電壓相位一致來提高PF值?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明不僅提高了電壓轉(zhuǎn)換電路的PF值，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。同時(shí)本發(fā)明電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所涉及的單元模塊較少，不僅降低了產(chǎn)品的故障率，而且節(jié)省了產(chǎn)品體積，降低了產(chǎn)品成本。

關(guān)于輸入部分，所述輸入單元10包括有插座、第一保險(xiǎn)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(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的后端作為輸入單元10的輸出端。

作為一種優(yōu)選方式，請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例還包括有一控制單元60，所述第一開關(guān)管Q3的柵極連接于控制單元60，所述控制單元60用于向第一開關(guān)管Q3的柵極加載PWM脈沖信號(hào)。進(jìn)一步地，所述控制單元60包括有單片機(jī)U1及其外圍電路。

關(guān)于逆變部分，所述半橋逆變單元30包括有第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2、第三電解電容C3和第四電解電容C4，所述第二開關(guān)管Q1的漏極和第三電解電容C3的正極均連接于維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端正極，所述第二開關(guān)管Q1的源極連接于第三開關(guān)管Q2的漏極，所述第三開關(guān)管Q2的源極和第四電解電容C4的負(fù)極均連接于維也納PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端負(fù)極，所述第二開關(guān)管Q1的柵極和第三開關(guān)管Q2的柵極分別用于接入PWM控制信號(hào)，以令所述第二開關(guān)管Q1和第三開關(guān)管Q2交替導(dǎo)通，所述第三電解電容C3的負(fù)極和第四電解電容C4的正極均連接于共地端，且該第四電解電容C4的正極作為半橋逆變單元30的第一輸出端，所述第二開關(guān)管Q1的源極作為半橋逆變單元30的第二輸出端。

上述半橋逆變單元30由第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2、第三電解電容C3、第四電解電容C4組成，經(jīng)過第一電解電容C1、第二電解電容C2濾波電路濾成有正負(fù)直流電壓，經(jīng)第二開關(guān)管Q1、負(fù)載、第三電解電容C3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三開關(guān)管Q2、負(fù)載、第四電解電容C4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給第二開關(guān)管Q1、第三開關(guān)管Q2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.本逆變電路控制簡(jiǎn)單，電路只用兩個(gè)MOS管，成本低廉。

本實(shí)施例中，為了便于對(duì)逆變電路中電信號(hào)進(jìn)行采集，所述第三開關(guān)管Q2的源極串接有限流電阻(R3、R4、R5)，所述第三開關(guān)管Q2的源極連接于控制單元60，以令所述控制單元60采集第三開關(guān)管Q2源極的電信號(hào)。

進(jìn)一步地，該半橋逆變單元30還包括有第二保險(xiǎn)F1，所述第二保險(xiǎn)F1串接于半橋逆變單元30的第一輸出端。

本實(shí)施例中，還包括有一電壓采樣單元40，所述電壓采樣單元40包括有依次串聯(lián)的第一采樣電阻13和第二采樣電阻R15，所述第一采樣電阻13的前端連接于第二開關(guān)管Q1的漏極，所述第二采樣電阻R15的后端連接于控制單元60，以令所述控制單元60采集第二開關(guān)管Q1漏極的電信號(hào)。

為了便于對(duì)交流側(cè)電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例還包括有一交流采樣單元50，所述交流采樣單元50連接于輸入單元10的輸入端與控制單元60之間，所述交流采樣單元50用于采集輸入單元10交流側(cè)的電壓并反饋至控制單元60。

進(jìn)一步地，所述交流采樣單元50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單元10的輸入端，所述運(yùn)放U9B的輸出端連接于控制單元60。其中，第一開關(guān)管Q3是根據(jù)控制單元采到的輸入交流正弦波變化來加大或減少第一開關(guān)管Q3的導(dǎo)通時(shí)間，以使電流與電壓相位變一致來提高PF值。

本發(fā)明公開的基于維也納PFC的智能型半橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其具有高PF值、電網(wǎng)與輸出端隔離，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，并且固定輸出頻率，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)明含有電壓與電流采樣電路，能防浪涌電壓與電流，并且控制簡(jiǎn)單，特別是逆變部分只用兩個(gè)開關(guān)管，具有成本較低等優(yōu)勢(shì)。

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)。