CN102751892B - 一种逆变器交流电压采样电路及包含该采样电路的逆变器 - Google Patents

一种逆变器交流电压采样电路及包含该采样电路的逆变器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种逆变器交流电压采样电路及包含该采样电路的逆变器，本采样电路是由两部分组成。即一级无源整流滤波稳压电路：由电阻、电容、二极管、稳压管组成的无源整流、降压、滤波、稳压电路。再经过由精密运放构成的二级有源整流滤波稳压电路的处理，形成稳定性良好的高精度的采样信号，供单片机处理。上述电路结构简单，无大功率器件，信号采样处理过程简单，信号稳定性好，采样的真实性和精度极高。本电路全部采用贴片元件，全自动贴片机加工，制造成本低，经济效益好，同时可减少电路的故障率，提高电路的可靠性及稳定性。

Description

一种逆变器交流电压采样电路及包含该采样电路的逆变器
技术领域
本发明涉及逆变器，具体是一种逆变器交流电压采样电路及包含该采样电路的逆变器。
背景技术
逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）的电源设备。通俗的讲，逆变器是一种将直流电转化为交流电的装置，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。
为控制逆变器正常工作，往往需要采集逆变器输出的交流电电压，进而实现反馈对逆变器进行控制，如现有专利文献CN2308912Y公开了一种开关逆变式交流电力稳压器，它包括两级整流电路和两级开关逆变电路，相应的脉宽调制与控制保护电路，其输入端接LC回路滤波输出端，输出端接第一级开关逆变电路和二级开关逆变电路，主回路的第一级整流输出端直接接第一级开关逆变电路，在通过隔离变压器接第二次整流电路及二级开关逆变电路。
上述技术方案提供的开关逆变式交流电力稳压器，电路结构复杂，电路中的元器件较多。在电路系统中，如果元器件较多，其信号容易受到干扰，产生噪声，发生故障的几率较大，一旦电路中由于某一元器件发生故障时，不方便技术人员进行排查。
发明内容
本发明所要解决的是现有逆变器交流电压采样电路结构复杂的技术问题，提供一种结构简单的逆变器交流电压采样电路及逆变器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种逆变器交流电压采样电路，包括一级无源整流滤波稳压电路和二级有源整流滤波稳压电路；
所述一级无源整流滤波稳压电路输入端与所述逆变器的交流输出端相连，将输入的交流电经无源整流、降压、滤波、稳压后输出直流电压；
所述二级有源整流滤波稳压电路输入端与所述一级无源整流滤波稳压电路输出端连接，其特征在于，所述二级有源整流滤波稳压电路包括：
整流部分，包括：
一级运算放大器U11C，其正极输入端通过电阻R57接地信号，负极通过电阻R63与电容C61接地信号，所述一级无源整流滤波稳压电路输出的电信号通过所述电阻R63后输入至所述一级运算放大器U11C的负极输入端；
所述一级运算放大器U11C输出的信号分为两路：
一路与二极管D20的正极连接，所述二极管D20的负极与所述一级运算放大器U11c的负极输入端相连；
另一路与二极管D18的负极连接，所述二极管D18的正极通过电阻R49后与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；
所述二极管D18的正极通过串联的电阻R50、电阻R59和电阻R63后与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；
稳压放大部分，包括：
二级运算放大器U11D，其正极输入端通过电阻R58与地信号连接，负极输入端与所述整流部分中的所述电阻R50的输出端联通；
所述二级运算放大器U11D输出的信号分为两路：
一路通过变阻器R48与所述二级运算放大器U11D的负极输入端相连；
一路通过电阻R56输出，经过二极管D19和电解电容C56并联的电路后与地信号连接；
所述电阻R56输出的信号与AD采样电路的信号输入端连接。
所述一级无源整流滤波稳压电路包括：
整流单元，输入端与所述逆变器的交流输出端相连，将输入的交流电转换成直流电输出；
降压单元，输入端与所述整流单元的输入端相连，将输入的所述直流电的电压降到5V输出；
滤波单元，输入端与所述降压单元的输出端相连，滤除输入的所述直流电的高频谐波和低频谐波后输出；
稳压单元，输入端与所述滤波单元的输出端相连，将所述滤波单元输出的所述直流电的电压控制在AD采样电路的信号输入端要求的范围之内。
所述整流单元为四个二极管组成的全桥整流桥堆。
所述降压单元包括电阻R47、可调电阻R52和电阻R51；
所述电阻R47的一端构成所述降压单元的输入端，所述电阻R47的另一端与所述可调电阻R52和所述电阻R51的一端相连，构成所述降压单元的输出端；
所述电阻R47与所述可调电阻R52相连的另一端同时与所述可调电阻R52的调节端相连，所述可调电阻R52和所述电阻R51的另一端相连共同接地信号。
所述滤波单元包括用于滤除高频谐波的电解电容C50和用于滤除低频谐波的磁片电容C54，所述电容C50和所述电容C54的正极相连，构成所述滤波单元的输入端，所述电容C50的所述电容C54的负极相连并共同接地。
所述稳压单元包括电阻R46和稳压二极管D17，其中，所述电阻R46的一端与所述稳压二极管D17的负极相连且它们的连接点构成所述稳压电路的输出端，所述稳压二极管D17的正极接地，所述电阻R46的另一端构成所述稳压电路的输入端。
本发明还提供一种逆变器，包括：
控制板、功率板、滤波器、变压器、LCD、散热器和将上述各器件封闭的箱体；
所述控制板内部设置有上述的交流电压采样电路。
所述散热器包括型材散热器和受控工作的风扇；
所述型材散热器靠近所述功率板设置，在所述功率板与所述型材散热器之间涂覆有导热硅胶；
所述风扇在检测到所述型材散热器温度达到设定阈值时开启，并在检测到所述型材散热器温度达到预定阈值时关闭。
所述散热器还包括设置在所述箱体上的散热出风口，所述散热出风口为六边形蜂窝式通风网孔。
所述LCD包括LCD显示屏和设置于所述LCD显示屏外表面的透明防护罩。
所述箱体的侧盖板上设置手提槽。
所述侧盖板上设置至少两个限位部，所述限位部为圆形凸台。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明的采样电路二次电路是由两级运放和其外围元件组成精密电路，对一次电路内含的交流成分进行再次的处理，最终形成无限接近纯直流的采样信号。并克服了普通二极管整流电路的二极管的导通压降问题。电阻R49和电阻R63组成运放U11C的负反馈回路，二极管D20和D18的作用是限制电路里交流成分的单向导通性。D20和R49并联在一起，D20的正极和D18的负极同时接在运放U11C的输出端。D18的正极通过R50连接到运放U11D的反相输入端。R57一端接地，另一端接运放U11C的同相输入端。运放U11D的负反馈由电阻R50和R48组成。R55的一端接地，另一端连接运放U11D的同相输入端。运放U11D的输出端经过电阻R56后并联稳压管D19，电解电容C56组成的再次滤波和稳压后，输入到单片机的引脚进行A/D采样。上述电路结构简单，无大功率器件，全部采用贴片元件，全自动贴片机加工，制造成本低，经济效益好，同时可减少电路的故障率，提高电路的可靠性及稳定性。
（2）本发明的逆变器LCD显示屏透明罩，有效保护显示屏防水，防尘，更好的保护显示屏，所述散热出风口采用通风圆孔设计，避免人体接触的损害，能保证设备通风流畅同时，并且起到设备最大化防水、防尘,使产品更具稳定性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1本发明一个实施例的逆变器交流电压采样电路方框图；
图2为本发明一个实施例的逆变器结构框图；
图3为本发明一个实施例逆变器的侧盖板的结构示意图；
图4为本发明一个实施例逆变器的通风网孔结构示意图；
图中附图标记表示为：1-侧盖板，3-功率板，5-透明罩，9-LCD显示屏，11-控制板，13-箱体，131-通风网孔，132-安装孔，141-限位部，142-手提槽，15-第一三芯插座，16-第二三芯插座，20-变压器，28-风扇，29-滤波器。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例，如图1所示，本实施例提供一种逆变器交流电压采样电路，包括一级无源整流滤波稳压电路和二级有源整流滤波稳压电路；所述一级无源整流滤波稳压电路输入端与所述逆变器的交流输出端相连，将输入的交流电经无源整流、降压、滤波、稳压后输出直流电压；所述二级有源整流滤波稳压电路输入端与所述一级无源整流滤波稳压电路输出端连接，所述二级有源整流滤波稳压电路包括整流部分和稳压放大部分；其中所述整流部分包括一级运算放大器U11C，其正极输入端通过电阻R57接地信号，负极通过电阻R63与电容C61接地信号，所述一级无源整流滤波稳压电路输出的电信号通过所述电阻R63后输入至所述一级运算放大器U11C的负极输入端；所述一级运算放大器U11C输出的信号分为两路：一路与二极管D20的正极连接，所述二极管D20的负极与所述一级运算放大器U11c的负极输入端相连；另一路与二极管D18的负极连接，所述二极管D18的正极通过电阻R49后与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；所述二极管D18的正极通过串联的电阻R50、电阻R59和电阻R63后与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；所述稳压放大部分包括二级运算放大器U11D，其正极输入端通过电阻R58与地信号连接，负极输入端与所述整流部分中的所述电阻R50的输出端联通；所述二级运算放大器U11D输出的信号分为两路：一路通过变阻器R48与所述二级运算放大器U11D的负极输入端相连；一路通过电阻R56输出，经过二极管D19和电解电容C56并联的电路后与地信号连接；所述电阻R56输出的信号与AD采样电路的信号输入端连接。
作为优选的实施方式，所述一级无源整流滤波稳压电路包括：整流单元，输入端与所述逆变器的交流输出端相连，将输入的交流电转换成直流电输出；降压单元，输入端与所述整流单元的输入端相连，将输入的所述直流电的电压降到5V输出；滤波单元，输入端与所述降压单元的输出端相连，滤除输入的所述直流电的高频谐波和低频谐波后输出；稳压单元，输入端与所述滤波单元的输出端相连，将所述滤波单元输出的所述直流电的电压控制在AD采样电路的信号输入端要求的范围之内。
从图1中可以看出，本实施例中的所述整流单元为四个二极管组成的全桥整流桥堆。所述降压单元包括电阻R47、可调电阻R52和电阻R51；所述电阻R47的一端构成所述降压单元的输入端，所述电阻R47的另一端与所述可调电阻R52和所述电阻R51的一端相连，构成所述降压单元的输出端；所述电阻R47与所述可调电阻R52相连的另一端同时与所述可调电阻R52的调节端相连，所述可调电阻R52和所述电阻R51的另一端相连共同接地信号。所述滤波单元包括用于滤除高频谐波的电解电容C50和用于滤除低频谐波的磁片电容C54，所述电容C50和所述电容C54的正极相连，构成所述滤波单元的输入端，所述电容C50的所述电容C54的负极相连并共同接地。所述稳压单元包括电阻R46和稳压二极管D17，其中，所述电阻R46的一端与所述稳压二极管D17的负极相连且它们的连接点构成所述稳压电路的输出端，所述稳压二极管D17的正极接地，所述电阻R46的另一端构成所述稳压电路的输入端。
在本实施例中采用的所述一级无源整流滤波稳压电路，都是比较成熟的电信号处理电路。
本实施例还提供一种逆变器，如图2所示，包括：控制板11、功率板、滤波器29、变压器、LCD、散热器和将上述各器件封闭的箱体13；所述控制板内部设置有上述的交流电压采样电路。在所述箱体13后侧设置有公母线插接连接器、接线端子，上方设置有三芯插座即第一三芯插座15和第二三芯插座16，所述箱体内部由固定架前后方向支撑，所述固定架将所述箱体内的空间分隔成左右两个部分，所述固定架的左侧安装有线路板支架，所述线路板支架将固定架左侧空间分隔成上下两部分，所述线路板支架上面安装有所述功率版3，所述线路板支架下面安装有所述控制板11，所述箱体13内部所述固定架的右侧安装有变压器20，所述变压器20为工频变压器。所述固定架的右侧在所述变压器20和主面板之间安装有小支架，所述小支架上面安装有滤波器29。
作为优选的实施方式，所述逆变器的所述LCD显示屏9外部设置有专用的LCD显示屏透明罩5，所述透明罩5可以有效保护所述LCD显示屏9防水、防尘，能够更好的保护所述LCD显示屏9。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上做如下改进，该改进也可在图2中观察得到，所述散热器包括型材散热器和受控工作的风扇28；所述型材散热器靠近所述功率板3设置，在所述功率板3与所述型材散热器之间涂覆有导热硅胶；所述风扇28在检测到所述型材散热器温度达到设定阈值时开启，并在检测到所述型材散热器温度达到预定阈值时关闭。如图3所示，所述散热器还包括设置在所述箱体13上的散热出风口，所述散热出风口为六边形蜂窝式通风网孔131。所述散热出风口采用通风网孔设计，可避免人体接触的损害，能保证设备通风流畅同时，并且起到设备最大化防水、防尘,使产品更具稳定性；另外，从图3中还可以看出，所述散热出风口上还设置有安装孔132，所述安装孔132可以根据散热要求，选择不同规格的安装孔以与合适大小的散热风扇相配合。
更为优选地，如图4所示，所述箱体13的侧盖板1上设置手提槽142。所述侧盖板1上设置至少两个限位部141，所述限位部141为圆形凸台。
在上述实施方式的基础上，还可以在本实施例的逆变器外部设置屏蔽罩，作用就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽罩将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；因为屏蔽罩对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、屏蔽罩材料反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽罩具有减弱干扰的功能,用屏蔽罩将LCD屏蔽起来,LCD的数据信号在传输过程中不受到外界的电磁干扰,在显示的时候不会出现乱码。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种逆变器交流电压采样电路，包括一级无源整流滤波稳压电路和二级有源整流滤波稳压电路；
所述一级无源整流滤波稳压电路输入端与所述逆变器的交流输出端相连，将输入的交流电经无源整流、降压、滤波、稳压后输出直流电压；
所述一级无源整流滤波稳压电路包括：
整流单元，为四个二极管组成的全桥整流桥堆，其输入端与所述逆变器的交流输出端相连，将输入的交流电转换成直流电输出；
降压单元，输入端与所述整流单元的输入端相连，将输入的所述直流电的电压降到5V输出；其包括电阻R47、可调电阻R52和电阻R51；所述电阻R47的一端构成所述降压单元的输入端，所述电阻R47的另一端与所述可调电阻R52和所述电阻R51的一端相连，构成所述降压单元的输出端；所述电阻R47与所述可调电阻R52相连的另一端同时与所述可调电阻R52的调节端相连，所述可调电阻R52和所述电阻R51的另一端相连共同接地信号；
滤波单元，输入端与所述降压单元的输出端相连，滤除输入的所述直流电的高频谐波和低频谐波后输出；其包括用于滤除高频谐波的电解电容C50和用于滤除低频谐波的磁片电容C54，所述电容C50和所述电容C54的正极相连，构成所述滤波单元的输入端，所述电容C50的所述电容C54的负极相连并共同接地；
稳压单元，输入端与所述滤波单元的输出端相连，将所述滤波单元输出的所述直流电的电压控制在AD采样电路的信号输入端要求的范围之内；其包括电阻R46和稳压二极管D17，其中，所述电阻R46的一端与所述稳压二极管D17的负极相连且它们的连接点构成所述稳压电路的输出端，所述稳压二极管D17的正极接地，所述电阻R46的另一端构成所述稳压电路的输入端；
所述二级有源整流滤波稳压电路输入端与所述一级无源整流滤波稳压电路输出端连接，其特征在于，所述二级有源整流滤波稳压电路包括：
整流部分，包括：
 一级运算放大器U11C，其正极输入端通过电阻R57接地信号，负极通过电阻R63与电容C61接地信号，所述一级无源整流滤波稳压电路输出的电信号通过所述电阻R63后输入至所述一级运算放大器U11C的负极输入端； 所述一级运算放大器U11C输出的信号分为两路：
一路与二极管D20的正极连接，所述二极管D20的负极与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；
另一路与二极管D18的负极连接，所述二极管D18的正极通过电阻R49后与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；
所述二极管D18的正极通过串联的电阻R50、电阻R59和电阻R63后与所述一级运算放大器U11C的负极输入端相连；
稳压放大部分，包括：
二级运算放大器U11D，其正极输入端通过电阻R58与地信号连接，负极输入端与所述整流部分中的所述电阻R50的输出端联通；
所述二级运算放大器U11D输出的信号分为两路：
一路通过变阻器R48与所述二级运算放大器U11D的负极输入端相连；
一路通过电阻R56输出，经过二极管D19和电解电容C56并联的电路后与地信号连接；
所述电阻R56输出的信号与AD采样电路的信号输入端连接。
2.一种逆变器，包括： 控制板（11）、功率板（3）、滤波器（29）、变压器（20）、LCD、散热器和将上述各器件封闭的箱体（13）；
其特征在于：
所述控制板（11）内部设置有如权利要求1所述的交流电压采样电路。
3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于：所述散热器包括型材散热器和受控工作的风扇（28）；
所述型材散热器靠近所述功率板（3）设置，在所述功率板（3）与所述型材散热器之间涂覆有导热硅胶；
所述风扇（28）在检测到所述型材散热器温度高于第一阈值时开启，并在检测到所述型材散热器温度低于第二阈值时关闭。
4.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于： 所述散热器还包括设置在所述箱体（13）上的散热出风口，所述散热出风口为六边形蜂窝式通风网孔。
5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于： 所述LCD包括LCD显示屏（9）和设置于所述LCD显示屏外表面的透明防护罩（5）。
6.根据权利要求2-5任一所述的逆变器，其特征在于： 所述箱体（13）的侧盖板（1）上设置手提槽（142）。
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于：
所述侧盖板（1）上设置至少两个限位部（141），所述限位部（141）为圆形凸台。
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