CN105048849A - 一种光耦隔离车载电源逆变器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括光电耦合器、滤波电路、上拉电阻、限流电阻，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，且每个滤波电容之间至少相差一个数量级。采用光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，防止因有电的连接而引起的干扰，保证了车载电源逆变器输出的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种光耦隔离车载电源逆变器，属于电子电路领域。
背景技术
逆变器广泛应用于电机驱动，不间断供电电源，感应加热，静态无功发生器和补偿器以及有源滤波等场合。传统的逆变器电路拓扑包括电压源逆变器和电流源逆变器两类。
电压源逆变器的输出交流电压低于直流母线电压，因此电压源逆变器本质上是一个降压型逆变器，为了实现升压变换的功能，需要额外增加一级升压变换电路，导致变换器整体结构复杂。
电流源逆变器本质上是一个升压型逆变器，为了实现降压变换的功能，需要额外增加一级降压变换电路，导致变换器整体结构复杂；电流源逆变器只能实现单向功率传输，能量不能双向流动。
为了解决电压源逆变器和电流源逆变器存在的上述问题，学者提出了Z源逆变器的概念，通过引入一个Z源网络将逆变器主电路与电源耦合起来。与电压源和电流源逆变器相比，Z源逆变器能够提供升降压变换的功能，但同样不能实现能量的双向传输，同时引入了额外的由电感，电容组成的无源元件，增加了系统的体积，重量和实现成本，同时控制复杂。国内外又在此基础上陆续提出了一些改型的Z源逆变器电路，其本质都是通过引入无源元件来实现升压，都存在上述问题。
车载电源有类型，1.逆变器，是一种能够将DC12V直流电转换为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的电源转换器，由于常用于汽车而得名。2.DC/DC直流变换器电源,通常是把汽车电池的12VDC或24VDC转变为48VDC等直流电给汽车上的电器设备用。
车载电源不仅适用于车载系统，只要有DC12V直流电源的场合，都可使用电源逆变器，将DC12V转换为AC220V交流电，给人们的生活带来方便。车载电源充分考虑到外部的使用环境，当发生过载或短路现象时将自动保护关机。车载电源的输出电压通过本身的反馈确认可以使电压稳定，空载与额定的电压值变化小于10V。需要说明的是，车载电源的目的是输出和市电相同的电压，满足用电器的需要，但实际上车载电源输出的是模拟正弦波，而市电是真正的正弦波，两者略有不同，一般不影响使用，这是车载电源的工作原理决定的。
目前，车载电源的输出应该按照需求不断调节，但是目前车载电源的输出均是固定输出，这样可调节的范围小，容错率低，会造成车载电源的使用寿命降低。而外部电源或信号的串扰也经常造成车载电源输出不稳定，容易造成模块损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种光耦隔离车载电源逆变器，解决了现有技术车载电源功率输出端信号不稳定的问题。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括光电耦合器、滤波电路、上拉电阻、限流电阻，所述光电耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过限流电阻与外部直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过上拉电阻与外部第二直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，第二直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，且每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
所述三个滤波电容的容值分别为0.01uf、0.1uf、1uf。
所述上拉电阻的阻值为1千欧～10千欧，所述限流电阻的阻值为50欧～150欧。
所述上拉电阻的阻值为1千欧。
所述第二直流电源为5V、9V或12V。
所述第二直流电源为12V，所述第一直流电源为5V。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、采用光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，防止因有电的连接而引起的干扰，保证了车载电源逆变器输出的稳定性。
2、采用三级容值隔离，能够有效的对不同频段的干扰进行滤波，保证了光耦隔离输出信号的稳定性。
附图说明
图1为本发明逆变器的电路原理图。
图2为本发明光耦隔离电路原理图。
具体实施方式
下面对发明的技术方案进行详细说明：
如图1、图2所示，一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括光电耦合器、滤波电路、上拉电阻、限流电阻，所述光电耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过限流电阻与外部直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过上拉电阻与外部第二直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，第二直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，且每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
所述三个滤波电容的容值分别为0.01uf、0.1uf、1uf。
所述上拉电阻的阻值为1千欧～10千欧，所述限流电阻的阻值为50欧～150欧。
所述上拉电阻的阻值为1千欧。
所述第二直流电源为5V、9V或12V。
所述第二直流电源为12V，所述第一直流电源为5V。
具体实施例一，
一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述逆变桥包括开关管Q5～Q8，所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管，分别为Q1～Q4，所述逆变器与电源之间连接开关管Q9；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路，包括光电耦合器Q10、滤波电路、上拉电阻R2、限流电阻R1，所述光电耦合器Q10包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过100欧限流电阻R1与外部+5V直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片IC的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过1千欧上拉电阻R2与外部+12V直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，+12V直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，分别为第一至第三电容，其中，第一电容C1的容值为0.01uf，第二电容C2的容值为0.1uf，第三电容C3的容值为1uf，每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
具体实施例二，
一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述逆变桥包括开关管Q5～Q8，所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管，分别为Q1～Q4，所述逆变器与电源之间连接开关管Q9；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路，包括光电耦合器Q10、滤波电路、上拉电阻R2、限流电阻R1，所述光电耦合器Q10包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过50欧限流电阻R1与外部+5V直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片IC的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过10千欧上拉电阻R2与外部+12V直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，+12V直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，分别为第一至第三电容，其中，第一电容C1的容值为0.01uf，第二电容C2的容值为0.1uf，第三电容C3的容值为1uf，每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
具体实施例三，
一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述逆变桥包括开关管Q5～Q8，所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管，分别为Q1～Q4，所述逆变器与电源之间连接开关管Q9；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路，包括光电耦合器Q10、滤波电路、上拉电阻R2、限流电阻R1，所述光电耦合器Q10包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过150欧限流电阻R1与外部+5V直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片IC的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过10千欧上拉电阻R2与外部+9V直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，+12V直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，分别为第一至第三电容，其中，第一电容C1的容值为0.001uf，第二电容C2的容值为0.1uf，第三电容C3的容值为10uf，每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
具体实施例四，
一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述逆变桥包括开关管Q5～Q8，所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管，分别为Q1～Q4，所述逆变器与电源之间连接开关管Q9；所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路，包括光电耦合器Q10、滤波电路、上拉电阻R2、限流电阻R1，所述光电耦合器Q10包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过100欧限流电阻R1与外部+5V直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片IC的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过10千欧上拉电阻R2与外部+9V直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，+5V直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，分别为第一至第三电容，其中，第一电容C1的容值为0.001uf，第二电容C2的容值为0.1uf，第三电容C3的容值为1uf，每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
最后说明的是：以上实施例子仅用于说明本发明而非限制，虽然对本发明进行了详细的说明，本领域的专业人员应当理解，对本发明的修改和等效置换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种光耦隔离车载电源逆变器，包括逆变桥、电感、开关单元、输出滤波单元；所述开关单元包括第一开关单元、第二开关单元；所述第一开关单元、第二开关单元分别包括两个开关管；其特征在于：所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，所述光耦隔离电路包括光电耦合器、滤波电路、上拉电阻、限流电阻，所述光电耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过限流电阻与外部直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过上拉电阻与外部第二直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，第二直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，且每个滤波电容之间至少相差一个数量级。
2.根据权利要求1所述的光耦隔离车载电源逆变器，其特征在于：所述三个滤波电容的容值分别为0.01uf、0.1uf、1uf。
3.根据权利要求1所述的光耦隔离车载电源逆变器，其特征在于：所述上拉电阻的阻值为1千欧～10千欧，所述限流电阻的阻值为50欧～150欧。
4.根据权利要求3所述的光耦隔离车载电源逆变器，其特征在于：所述上拉电阻的阻值为1千欧。
5.根据权利要求1所述的光耦隔离车载电源逆变器，其特征在于：所述第二直流电源为5V、9V或12V。
6.根据权利要求5所述的光耦隔离车载电源逆变器，其特征在于：所述第二直流电源为12V，所述第一直流电源为5V。
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| CN201510531450.8A CN105048849A (zh) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | 一种光耦隔离车载电源逆变器 |
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| CN110376396A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-10-25 | 山东海格尔交通安全科技有限公司 | 一种汽车发动机转速与车速信号的采集电路 |
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| CN103457506A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-12-18 | 南京航空航天大学 | 一种宽输入单级双向升降压逆变器 |
| CN203734532U (zh) * | 2013-12-25 | 2014-07-23 | 四川新力光源股份有限公司 | 用于led驱动器的斩波功能电路 |
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