CN104270013B - 升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种升压自动匹配电路，包括交流输入端、整流滤波电路、开关电路、升压式变换电路、PFC控制电路、桥式逆变电路、交流输出端及逆变控制电路。开关电路与整流滤波电路连接，升压式变换电路与开关电路连接，PFC控制电路与开关电路及升压式变换电路连接，桥式逆变电路与升压式变换电路连接，交流输出端与桥式逆变电路连接，逆变控制电路与交流输出端及桥式逆变电路连接。本发明可以实现宽电压升压处理，其适应范围更大。

Description

升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置
技术领域
本发明涉及电源电路，特别涉及一种升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置。
背景技术
电源电路是指提供给用电设备电力供应电源的部分电路，常见的电源电路有交流电源电路、直流电源电路等。然而对于不同地区和不同国家供电电源的电压不同，同一用电设备的额定电压是相同，因此，该用电设备不能直接应用连接到不同国家电源上，一般都需要通过电源转换装置进行转换。
目前的电源转换装置，大多是将一种固定的电源电压转换成另一种固定的电源电压，例如将110V交流电转换成220V交流电，以适应中国规格等电源。对于这种电源转换装置，其输入端只能适用于输入一种固定电压，换句话说，这种电源转换装置适应范围小，只能进行一对一单一转换，使用不方便。
发明内容
本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置。
为实现上述目的，一方面，本发明提供的升压自动匹配电路，包括：
交流输入端，与外部市电电源连接，用以输入预定电压范围内的第一交流电；
整流滤波电路，与所述交流输入端连接，用以对所述第一交流电进行整流滤波形成直流电；
开关电路，与所述整流滤波电路连接，用以响应控制信号而导通或断开以输出第一脉冲电压；
升压式变换电路，与所述开关电路连接，用于对所述第一脉冲电压进行升压处理后输出第二脉冲电压；
PFC控制电路，与所述开关电路及升压式变换电路连接，用以控制所述开关电路输出的第一脉冲电压的脉宽；
桥式逆变电路，与所述升压式变换电路连接，用以将所述第二脉冲电压转换成第二交流电；
交流输出端，与所述桥式逆变电路连接，用以输出第二交流电；
逆变控制电路，与所述交流输出端及桥式逆变电路连接，用以控制所述桥式逆变电路输出波形的占空比，以控制所述第二交流电稳定。
优选地，所述PFC控制电路包括：
电压检测反馈电路，与所述升压式变换电路连接，用以对所述第二脉冲电压进行检测以产生一反馈电压；
过流检测电路，与所述开关电路连接，用以对所述开关电路输出的电流进行检测以产生一反馈电流；
PFC控制器，其反馈端与所述电压检测反馈电路连接，电流检测端与所述过流检测电路连接，控制端与所述开关电路连接，用以根据所述反馈电压及反馈电流输出一所述控制信号而控制所述第一脉冲电压的脉宽。
优选地，所述逆变控制电路包括：
输出电压检测电路，与所述交流输出端连接，用以对所述第二交流电的电压进行取样以产生第一取样电压；
输出电流检测电路，与所述交流输出端连接，用以对所述第二交流电的电流进行取样以产生第一取样电流；
逆变控制器，与输出电压检测电路、输出电流检测电路及桥式逆变电路连接，用以根据所述第一取样电压及第一取样电流控制所述桥式逆变电路输出波形的占空比，以控制所述第二交流电稳定。
优选地，所述开关电路包括MOS开关管及开关管驱动电路，所述MOS开关管的漏极通过一升压电感与所述整流滤波电路的正极输出端连接，栅极通过所述开关管驱动电路与所述PFC控制器的控制端连接，源极通过一第三取样电阻与所述整流滤波电路的负极输出端连接。
优选地，所述升压式变换电路包括升压二极管、升压直流滤波电容及所述升压电感，所述升压二极管的阳极与所述MOS开关管的漏极连接，阴极与所述升压直流滤波电容的正极及所述桥式逆变电路连接，所述升压直流滤波电容的负极接地。
优选地，所述PFC控制器包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片的INV引脚及COMP引脚为所述PFC控制器的反馈端，CS引脚为电流检测端；
所述电压检测反馈电路包括电压取样电路、第四十一电阻、第八电容及第九电容，所述PFC控制芯片的INV引脚通过所述电压取样电路连接至所述升压式变换电路，所述第四十一电阻一端与INV引脚连接，另一端通过所述第九电容连接至所述PFC控制芯片的COMP引脚，所述第八电容连接于所述INV引脚与COMP引脚之间。
优选地，所述过流检测电路包括第四十二电阻、第三电容及所述第三取样电阻；所述第四十二电阻的一端连接所述PFC控制芯片的CS引脚，另一端连接至所述MOS开关管的源极，所述CS引脚通过所述第三电容接地。
优选地，所述桥式逆变电路包括由第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管组成的逆变桥，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极分别连接一MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路连接至所述逆变控制器上对应的控制端；
所述第二MOS管的源极为所述交流输出端的火线端，所述第三MOS管的源极为所述交流输出端的零线端。
优选地，所述输出电流检测电路包括第二电阻及第二取样电阻；所述第二电阻的一端连接至所述第一MOS管及第四MOS管的源极，另一端连接至所述逆变控制器；所述第二取样电阻一端连接至所述第一MOS管及第四MOS管的源极，另一端接地。
为实现上述目的，第二方面，本发明提供的智能旅行用电源转换装置，具有如上所述的升压自动匹配电路。
本发明提供的升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置，交流输入端输入的预定电压范围(一般为AC90-265V)内的第一交流电，通过整流滤波电路进行整流滤波形成直流电，在PFC控制电路的控制下，开关电路将直流电以脉冲形式输出第一脉冲电压，第一脉冲电压再通过升压式变换电路进行升压处理形成第二脉冲电压，第二脉冲电压再通过桥式逆变电路进行逆变以及逆变控制电路进行PWM控制调整，转换成稳定的第二交流电(例如220V)输出，如此，可以实现宽电压升压处理，由于输入端可以是预定电压范围内的交流电，因此，其适应范围更大，应用该升压电路的智能旅行用电源转换装置使用更加方便。
附图说明
图1是本发明实施例升压自动匹配电路的电路方框图；
图2是本发明实施例升压自动匹配电路的电路原理图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1所示，本发明实施例提供了一种升压自动匹配电路，包括交流输入端10、整流滤波电路20、开关电路30、升压式变换电路40、PFC控制电路、桥式逆变电路60、交流输出端70及逆变控制电路。
具体的，交流输入端10与外部市电电源连接，用以输入预定电压范围内的第一交流电。例如预定电压范围一般可以是AC90-AC265V，也就是宽电压的范围为AC90-AC265V，具体输入的第一交流电例如为交流110V。整流滤波电路20与交流输入端10连接，用以对所述第一交流电进行整流滤波形成直流电。开关电路30与整流滤波电路20连接，用以响应控制信号而导通或断开以输出第一脉冲电压；也就是说，在开关电路30的通断状态下，开关电路30输出直流脉冲，该直流脉冲也就是上述第一脉冲电压。升压式变换电路40与开关电路30连接，用于对第一脉冲电压进行升压处理后输出第二脉冲电压。PFC控制电路与开关电路30及升压式变换电路40连接，用以控制开关电路30输出的第一脉冲电压的脉宽。
桥式逆变电路60与升压式变换电路40连接，用以将第二脉冲电压转换成第二交流电。交流输出端70与桥式逆变电路60连接，用以输出第二交流电；该第二交流电为稳定的固定电压，一般是AC220V。逆变控制电路与交流输出端70及桥式逆变电路60连接，用以控制所述桥式逆变电路60输出波形的占空比，以控制所述第二交流电稳定。
根据本发明提供的升压自动匹配电路，交流输入端10输入的预定电压范围(一般为AC90-265V)内的第一交流电，通过整流滤波电路20进行整流滤波形成直流电，在PFC控制电路的控制下，开关电路30将直流电以脉冲形式输出第一脉冲电压，第一脉冲电压再通过升压式变换电路40进行升压处理形成第二脉冲电压，第二脉冲电压再通过桥式逆变电路60进行逆变以及逆变控制电路进行PWM控制调整，转换成稳定的第二交流电(例如220V)输出，如此，可以实现宽电压升压处理，由于输入端可以是预定电压范围内的交流电，因此，其适应范围更大，应用该升压电路的智能旅行用电源转换装置使用更加方便。
在本发明的一个具体实施例中，PFC控制电路具体可以包括电压检测反馈电路52、过流检测电路51及PFC控制器50。电压检测反馈电路52与升压式变换电路40连接，用以对所述第二脉冲电压进行检测以产生一反馈电压。过流检测电路51与开关电路30连接，用以对所述开关电路30输出的电流进行检测以产生一反馈电流。PFC控制器50的反馈端与电压检测反馈电路52连接，电流检测端与所述过流检测电路51连接，控制端与所述开关电路30连接，用以根据所述反馈电压及反馈电流输出一所述控制信号而控制所述第一脉冲电压的脉宽。
逆变控制电路具体可以包括输出电压检测电路82、输出电流检测电路81及逆变控制器80。输出电压检测电路82与所述交流输出端70连接，用以对所述第二交流电的电压进行取样以产生第一取样电压。输出电流检测电路81与所述交流输出端70连接，用以对所述第二交流电的电流进行取样以产生第一取样电流。逆变控制器80与输出电压检测电路82、输出电流检测电路81及桥式逆变电路60连接，用以根据所述第一取样电压及第一取样电流控制所述桥式逆变电路60输出波形的占空比，以控制所述第二交流电稳定。
参照图2所示，在本发明的一个具体实施例中，整流滤波电路20包括由四个二极管组成的整流桥BD1及滤波电容C19，整流桥BD1的输入端AC与交流输入端10相连，正极输出端V+与滤波电容C19的正极连接，滤波电容C19的负极连接整流桥BD1的正极输出端V-。其中，交流输入端10输入的第一交流电通过整流桥BD1整流后再通过滤波电容C19进行滤波以形成直流电。
开关电路30包括MOS开关管Q5及开关管驱动电路301，MOS开关管Q5的漏极通过一升压电感L1与所述整流滤波电路20的正极输出端V+连接，栅极通过所述开关管驱动电路301与所述PFC控制器50的控制端连接，源极通过一第三取样电阻RS3与所述整流滤波电路20的负极输出端V-连接。也就是说，MOS开关管Q5的栅极接收PFC控制器50的控制信号而导管或关闭，以此输出上述第一脉冲电压。
升压式变换电路40包括升压二极管D15、升压直流滤波电容CE5及所述升压电感L1，升压二极管D15的阳极与所述MOS开关管Q5的漏极连接，阴极与所述升压直流滤波电容CE5的正极及所述桥式逆变电路60连接，所述升压直流滤波电容CE5的负极接地。其中，升压电感L1、升压二极管D15及升压直流滤波电容CE5可对开关电路30输出的第一脉冲电压进行DC-DC电压升压变换处理，输出第二脉冲电压。
PFC控制器50包括PFC控制芯片U4，该PFC控制芯片U4可采用型号为L6562的PFC控制芯片，该PFC控制芯片U4的INV引脚及COMP引脚为PFC控制器50的反馈端，CS引脚为电流检测端。电压检测反馈电路52包括电压取样电路521、第四十一电阻R41、第八电容C8及第九电容C9，PFC控制芯片U4的INV引脚通过电压取样电路521连接至所述升压式变换电路40，第四十一电阻R41一端与INV引脚连接，另一端通过第九电容C9连接至所述PFC控制芯片U4的COMP引脚，第八电容C8连接于所述INV引脚与COMP引脚之间。其中，电压取样电路521从升压式变换电路40输出端进行电压取样，取出的反馈电压输入至INV引脚。
更为具体的，电压取样电路521包括依次串联的第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35及第四十六电阻R46，第三十二电阻R32连接至升压二极管D15的阴极，PFC控制芯片U4的INV引脚连接至第三十五电阻R35与第四十六电阻R46的节点。其中，利用第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35及第四十六电阻R46进行分压，再从第三十五电阻R35与第四十六电阻R46的节点取一电压值作为反馈电压输入至PFC控制芯片U4的INV引脚。
PFC控制芯片U4的VCC引脚连接至一由感应线圈L2、第十四二极管D14、滤波电容EC4及第三十六电阻R36组成的辅助电源，通过感应线圈L2从升压电感L1上感应出感应电压，感应电压再通过第十四二极管D14进行整流以及通过滤波电容EC4进行滤波，最后为PFC控制芯片U4提供工作电压。GD引脚为PFC控制器50的控制端，通过开关管驱动电路301与MOS开关管Q5的栅极连接，以输出控制信号而控制MOS开关管Q5的通断。GND引脚接地，ZCD引脚通过第三十一电阻R31连接至感应线圈L2，同时，还通过第三十七电阻R37接地。MUL/T引脚通过依次串联的第四十五电阻R45、第四十四电阻R44、第四十三电阻R43连接至整流滤波电路20的正极输出端V+，同时，还通过第四十六电阻R46接地。
过流检测电路51包括第四十二电阻R42、第三电容C3及所述第三取样电阻RS3。第四十二电阻R42的一端连接所述PFC控制芯片U4的CS引脚，另一端连接至所述MOS开关管Q5的源极，所述CS引脚通过所述第三电容C3接地。其中，过流检测电路51由MOS开关管Q5的源极取出反馈电流，该反馈电流通过CS引脚输出至PFC控制芯片U4。
桥式逆变电路60包括由第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3及第四MOS管Q4组成的逆变桥，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3及第四MOS管Q4的栅极分别连接一MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路连接至所述逆变控制器80上对应的控制端。第二MOS管Q2的源极为所述交流输出端70的火线端ACL，所述第三MOS管Q3的源极为所述交流输出端70的零线端ACN。其中，逆变桥将升压式变换电路40输出的第二脉冲电压转换成第二交流电压，通过交流输出端输出，以为电子产品供电。
逆变控制器80包括逆变控制器接口端子801，具有DVR1、DVR2、DVR3、DVR4、ACDCIN、GND、ACN、ACL、CS等连接端，上述PWM1、PWM2、PWM3、PWM4为控制端，对应与第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3及第四MOS管Q4的MOS管驱动电路连接。
输出电流检测电路81包括第二电阻R2及第二取样电阻RS2；第二电阻R2的一端连接至所述第一MOS管Q1及第四MOS管Q4的源极，另一端连接至所述逆变控制器80的CS连接端；所述第二取样电阻RS2一端连接至所述第一MOS管Q1及第四MOS管Q4的源极，另一端接地。
输出电压检测电路82包括整流芯片BD01，其中，该整流芯片BD01的一个AC端连接于交流输出端70的火线端ACL及逆变控制器接口端子801上的ACL连接端，另一个AC端连接于交流输出端70的零线端ACN及逆变控制器接口端子801上的ACN连接端，直流输出端V+、V-对应连接于ACDCIN、GND连接端。
基于上述升压自动匹配电路，本发明还提供了一种智能旅行用电源转换装置，具有如上所述的升压自动匹配电路。
综上所述，本发明提供的升压自动匹配电路及智能旅行用电源转换装置，交流输入端10输入的预定电压范围(一般为AC90-265V)内的第一交流电，通过整流滤波电路20进行整流滤波形成直流电，在PFC控制电路的控制下，开关电路30将直流电以脉冲形式输出第一脉冲电压，第一脉冲电压再通过升压式变换电路40进行升压处理形成第二脉冲电压，第二脉冲电压再通过桥式逆变电路60进行逆变以及逆变控制电路进行PWM控制调整，转换成稳定的第二交流电(例如220V)输出，如此，可以实现宽电压升压处理，由于输入端可以是预定电压范围内的交流电，因此，其适应范围更大，应用该升压电路的智能旅行用电源转换装置使用更加方便。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种升压自动匹配电路，其特征在于，包括：
交流输入端，与外部市电电源连接，用以输入预定电压范围内的第一交流电；
整流滤波电路，与所述交流输入端连接，用以对所述第一交流电进行整流滤波形成直流电；
开关电路，与所述整流滤波电路连接，用以响应控制信号而导通或断开以输出第一脉冲电压；
升压式变换电路，与所述开关电路连接，用于对所述第一脉冲电压进行升压处理后输出第二脉冲电压；
PFC控制电路，与所述开关电路及升压式变换电路连接，用以控制所述开关电路输出的第一脉冲电压的脉宽；
桥式逆变电路，与所述升压式变换电路连接，用以将所述第二脉冲电压转换成第二交流电；
交流输出端，与所述桥式逆变电路连接，用以输出第二交流电；
逆变控制电路，与所述交流输出端及桥式逆变电路连接，用以控制所述桥式逆变电路输出波形的占空比，以控制所述第二交流电稳定；
所述逆变控制电路包括：
输出电压检测电路，与所述交流输出端连接，用以对所述第二交流电的电压进行取样以产生第一取样电压；
输出电流检测电路，与所述交流输出端连接，用以对所述第二交流电的电流进行取样以产生第一取样电流；
逆变控制器，与输出电压检测电路、输出电流检测电路及桥式逆变电路连接，用以根据所述第一取样电压及第一取样电流控制所述桥式逆变电路输出波形的占空比，以控制所述第二交流电稳定；
所述桥式逆变电路包括由第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管组成的逆变桥，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极分别连接一MOS管驱动电路，所述MOS管驱动电路连接至所述逆变控制器上对应的控制端；
所述第二MOS管的源极为所述交流输出端的火线端，所述第三MOS管的源极为所述交流输出端的零线端；
所述输出电流检测电路包括第二电阻及第二取样电阻；所述第二电阻的一端连接至所述第一MOS管及第四MOS管的源极，另一端连接至所述逆变控制器；所述第二取样电阻一端连接至所述第一MOS管及第四MOS管的源极，另一端接地；
所述PFC控制电路包括：
电压检测反馈电路，与所述升压式变换电路连接，用以对所述第二脉冲电压进行检测以产生一反馈电压；
过流检测电路，与所述开关电路连接，用以对所述开关电路输出的电流进行检测以产生一反馈电流；
PFC控制器，其反馈端与所述电压检测反馈电路连接，电流检测端与所述过流检测电路连接，控制端与所述开关电路连接，用以根据所述反馈电压及反馈电流输出一所述控制信号而控制所述第一脉冲电压的脉宽；
所述开关电路包括MOS开关管Q5及开关管驱动电路，所述开关管驱动电路分别与所述MOS开关管Q5及PFC控制电路连接；
所述开关管驱动电路包括三极管Q6和二极管D16；所述三极管Q6的发射极与所述MOS开关管Q5的栅极连接，所述三极管Q6的集电极与参考地连接，所述三极管Q6的基极与所述PFC控制电路控制端连接，所述二极管D16的阳极与所述三极管Q6的基极连接，所述二极管D16的阴极与所述三极管Q6的发射极连接；
二极管D6，所述三极管Q6的发射极通过所述二极管D6与所述MOS开关管Q5的栅极连接，所述二极管D6的阳极与所述MOS开关管Q5的栅极连接,所述二极管D6的阴极与所述三极管Q6的发射极连接。
2.根据权利要求1所述的升压自动匹配电路，其特征在于，所述开关电路包括MOS开关管Q5及开关管驱动电路，所述MOS开关管Q5的漏极通过一升压电感与所述整流滤波电路的正极输出端连接，栅极通过所述开关管驱动电路与所述PFC控制器的控制端连接，源极通过一第三取样电阻与所述整流滤波电路的负极输出端连接。
3.根据权利要求2所述的升压自动匹配电路，其特征在于，所述升压式变换电路包括升压二极管、升压直流滤波电容及所述升压电感，所述升压二极管的阳极与所述MOS开关管Q5的漏极连接，阴极与所述升压直流滤波电容的正极及所述桥式逆变电路连接，所述升压直流滤波电容的负极接地。
4.根据权利要求3所述的升压自动匹配电路，其特征在于，所述PFC控制器包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片的INV引脚及COMP引脚为所述PFC控制器的反馈端，CS引脚为电流检测端；
所述电压检测反馈电路包括电压取样电路、第四十一电阻、第八电容及第九电容，所述PFC控制芯片的INV引脚通过所述电压取样电路连接至所述升压式变换电路，所述第四十一电阻一端与INV引脚连接，另一端通过所述第九电容连接至所述PFC控制芯片的COMP引脚，所述第八电容连接于所述INV引脚与COMP引脚之间。
5.根据权利要求4所述的升压自动匹配电路，其特征在于，所述过流检测电路包括第四十二电阻、第三电容及所述第三取样电阻；所述第四十二电阻的一端连接所述PFC控制芯片的CS引脚，另一端连接至所述MOS开关管的源极，所述CS引脚通过所述第三电容接地。
6.一种智能旅行用电源转换装置，其特征在于，具有如权利要求1至5中任一项所述的升压自动匹配电路。
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