CN106533192A - 一种正弦波智能降压转换装置 - Google Patents

一种正弦波智能降压转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106533192A
CN106533192A CN201611063620.5A CN201611063620A CN106533192A CN 106533192 A CN106533192 A CN 106533192A CN 201611063620 A CN201611063620 A CN 201611063620A CN 106533192 A CN106533192 A CN 106533192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
switching tube
voltage
switch pipe
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611063620.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106533192B (zh
Inventor
侯涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Bestek ECommerce Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Bestek ECommerce Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Bestek ECommerce Co Ltd filed Critical Guangdong Bestek ECommerce Co Ltd
Priority to CN201611063620.5A priority Critical patent/CN106533192B/zh
Priority to PCT/CN2017/075078 priority patent/WO2018094897A1/zh
Priority to US16/461,801 priority patent/US10498249B1/en
Priority to JP2019527923A priority patent/JP6752437B2/ja
Publication of CN106533192A publication Critical patent/CN106533192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106533192B publication Critical patent/CN106533192B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明公开了一种正弦波智能降压转换装置，其包括有：输入整流单元；高频调制单元，包括有第一开关管和第二开关管，第一开关管的漏极连接于输入整流单元的输出端，第一开关管的源极与第二开关管的漏极相连，第二开关管的源极接地，第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别用于接入相位相反的两路PWM脉冲信号；电感滤波单元，包括有电感和第一电容，电感的前端连接于第一开关管的源极；逆变倒相单元；滤波控制单元，包括有电解电容和第三开关管，电解电容的正极连接于输入整流单元的输出端，电解电容的负极连接于第三开关管的漏极，第三开关管的源极接地。本发明降压转换效果好、可避免对负载造成伤害、便于携带并且能避免对电网造成干扰。

Description

一种正弦波智能降压转换装置
技术领域
本发明涉及电压转换器，尤其涉及一种正弦波智能降压转换装置。
背景技术
正弦波降压转换装置又被称为降压旅行排插，是一种正弦波AC/AC变换器，可以在AC/AC变换中实现降压并稳定电压与频率的功能。目前AC/AC便隽式设备市场大多数为修正波输出，降压电路都先整成直流再用BUCK降压形成直流电，最后再逆变成交流电提供给负载。但是这种降压转换装置输出的电压大多为修正波，对电器设备的伤害较大，同时，这种降压转换装置的效率低，体积较大，不利于携带。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种降压转换效果好、可避免对负载造成伤害、便于携带并且能避免对电网造成干扰的正弦波智能降压转换装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种正弦波智能降压转换装置，其包括有：一输入整流单元，用于接入市电交流电压，并对市电交流电压进行整流后输出脉动直流电；一高频调制单元，所述高频调制单元包括有第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的漏极连接于输入整流单元的输出端，所述第一开关管的源极与第二开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极接地，所述第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别用于接入相位相反的两路PWM脉冲信号；一电感滤波单元，所述电感滤波单元包括有电感和第一电容，所述电感的前端连接于第一开关管的源极，所述滤波电容连接于电感的后端与地之间，当所述第一开关管导通而第二开关管截止时，所述第一开关管漏极接入的脉动直流电经过电感滤除高频波后，由电感的后端输出，当所述第一开关管截止而第二开关管导通时，所述电感的后端产生电动势，该电动势经由第一电容、第二开关管向电感的前端泄放，通过调整加载于第一开关管栅极和第二开关管栅极的两路PWM脉冲信号的占空比，以令电感后端的电压降低至预设值；一逆变倒相单元，其输入端连接于电感的后端，所述逆变倒相单元用于将电感后端输出的脉动直流电逆变倒相为具有正负半周的正弦交流电；一滤波控制单元，包括有电解电容和第三开关管，所述电解电容的正极连接于输入整流单元的输出端，所述电解电容的负极连接于第三开关管的漏极，所述第三开关管的源极接地，其中：当所述输入整流单元接入的市电交流电压未超过预设值时，将所述第三开关管的栅极电压拉低以令第三开关管截止；当所述输入整流单元接入的市电交流电压高于预设值时，为所述第三开关管的栅极加载驱动电压以令第三开关管导通，藉由所述电解电容对输入整流单元的输出电压进行滤波。
优选地，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为N沟道MOS管。
优选地，还包括有一MCU控制单元，所述第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和逆变倒相单元的控制端分别连接于MCU控制单元，藉由所述MCU控制单元而向第一开关管栅极和第二开关管栅极输出相位相反的两路PWM脉冲信号、控制第三开关管的通断状态以及控制逆变倒相单元进行逆变转换。
优选地，还包括有一交流采样单元，所述交流采样单元的输入端连接于输入整流单元，所述交流采样单元的输出端连接于MCU控制单元，所述交流采样单元用于采集市电交流电压的电压值和相位并传输至MCU控制单元，所述MCU控制单元用于根据交流采样单元采集的市电交流电压的相位而控制逆变倒相单元进行逆变，以令逆变倒相单元输出与市电交流电压相位相同的正弦交流电，以及用于根据交流采样单元采集的电压值判断市电交流电压是否超过预设值：若超过预设值，则所述MCU控制单元向所述第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别加载相位相反的两路PWM脉冲信号，并且向第三开关管加载驱动电压；若未超过预设值，则所述MCU控制单元控制所述第一开关管保持导通，并将第三开关管的栅极电压拉低。
优选地，当所述MCU控制单元判断出市电交流电压超过预设值时，所述MCU控制单元根据交流采样单元采集的市电交流电压的相位而控制第三开关管在市电交流电压的过零点导通。
优选地，所述交流采样单元包括有运放和比较器，所述运放的两个输入端分别通过限流采样电阻而连接于输入整流单元的火线和零线，所述运放的输出端连接于MCU控制单元，所述MCU控制单元对运放输出的电压信号运算后得出市电交流电压的电压值。
优选地，所述运放的输出端还连接于比较器的反相端，所述比较器的同相端用于接入基准电压，所述比较器的输出端连接于MCU控制单元，所述MCU控制单元根据比较器输出的电压信号而得出市电交流电压的相位。
优选地，所述电感的后端连接有一电压采样单元，所述电压采样单元的输出端连接于MCU控制单元，所述电压采样单元用于采集电感后端输出的直流电并传输至MCU控制单元。
优选地，还包括有电流采样单元，所述电流采样单元包括有电流互感器，所述电流互感器的原边绕组串接于电感的前端与第一开关管的源极之间，所述电流互感器副边绕组的电流信号经过整流后传输至MCU控制单元，当所述电流互感器副边绕组的电流超过预设值时，所述MCU控制单元控制第一开关管和第二开关管均截止。
优选地，所述逆变倒相单元包括由第四开关管、第五开关管、第六开关管和第七开关管组成的逆变桥，所述第四开关管的栅极、第五开关管的栅极、第六开关管的栅极和第七开关管的栅极分别连接于MCU控制单元，藉由所述MCU控制单元而控制第四开关管、第五开关管、第六开关管和第七开关管导通或截止，以令所述逆变倒相单元输出正弦交流电。
本发明公开的正弦波智能降压转换装置中：输入整流单元将市电进行整流后输出的直流电加载于第一开关管的漏极，工作时，通过向第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别接入相位相反的两路PWM脉冲信号，使得第一开关管和第二开关管交替导通，当第一开关管导通时，该直流电依次经由第一开关管和电感传输，当第二开关管导通时，电感因电压突变而产生自感，使得电感的后端产生电动势，此时电感的后端、第一电容、第二开关管、电感的前端构成回路，电感的电动势经由该回路泄放，重复上述过程，使得电感的输出电压降低，该过程中，通过调整两路PWM脉冲信号的占空比，可以调整第一开关管的导通时间，其中，第一开关管的导通时间越短，则电感的输出电压越低，进而实现了正弦波智能降压转换。在此基础上，通过控制第四开关管通断，可以控制电解电容的接入状态，当市电交流电压未超过预设值时，市电供电电压可以满足负载，此时无需降压处理，可断开电解电容，当市电交流电压超过预设值时接通电解电容，利用电解电容对输入整流单元输出的半波直流电进行整流，使得电感的后端输出更加平滑、稳定的直流电并加载于逆变倒相单元，以令逆变倒相单元输出稳定可靠的正弦波交流供电电压。基于上述原理可见，本发明降压转换效果好、输出电压稳定可靠，而且便于携带，并能够避免对电网造成干扰。
附图说明
图1为正弦波智能降压转换装置的电路原理图。
图2为本发明优选实施例中交流采样单元的电路原理图。
图3为本发明优选实施例中MCU控制单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种正弦波智能降压转换装置，结合图1至图3所示，其包括有：
一输入整流单元10，用于接入市电交流电压，并对市电交流电压进行整流后输出脉动直流电；
一高频调制单元30，所述高频调制单元30包括有第一开关管Q7和第二开关管Q10，所述第一开关管Q7的漏极连接于输入整流单元10的输出端，所述第一开关管Q7的源极与第二开关管Q10的漏极相连，所述第二开关管Q10的源极接地，所述第一开关管Q7的栅极和第二开关管Q10的栅极分别用于接入相位相反的两路PWM脉冲信号；
一电感滤波单元50，所述电感滤波单元50包括有电感L3和第一电容C34，所述电感L3的前端连接于第一开关管Q7的源极，所述滤波电容C34连接于电感L3的后端与地之间，当所述第一开关管Q7导通而第二开关管Q10截止时，所述第一开关管Q7漏极接入的脉动直流电经过电感L3滤除高频波后，由电感L3的后端输出，当所述第一开关管Q7截止而第二开关管Q10导通时，所述电感L3的后端产生电动势，该电动势经由第一电容C34、第二开关管Q10向电感L3的前端泄放，通过调整加载于第一开关管Q7栅极和第二开关管Q10栅极的两路PWM脉冲信号的占空比，以令电感L3后端的电压降低至预设值；
一逆变倒相单元60，其输入端连接于电感L3的后端，所述逆变倒相单元60用于将电感L3后端输出的脉动直流电逆变倒相为具有正负半周的正弦交流电；
一滤波控制单元20，包括有电解电容C1和第三开关管Q12，所述电解电容C1的正极连接于输入整流单元10的输出端，所述电解电容C1的负极连接于第三开关管Q12的漏极，所述第三开关管Q12的源极接地，其中：
当所述输入整流单元10接入的市电交流电压未超过预设值时，将所述第三开关管Q12的栅极电压拉低以令第三开关管Q12截止；
当所述输入整流单元10接入的市电交流电压高于预设值时，为所述第三开关管Q12的栅极加载驱动电压以令第三开关管Q12导通，藉由所述电解电容C1对输入整流单元10的输出电压进行滤波。
上述正弦波智能降压转换装置的工作原理为：输入整流单元10将市电进行整流后输出的直流电加载于第一开关管Q7的漏极，工作时，通过向第一开关管Q7的栅极和第二开关管Q10的栅极分别接入相位相反的两路PWM脉冲信号，使得第一开关管Q7和第二开关管Q10交替导通，当第一开关管Q7导通时，该直流电依次经由第一开关管Q7和电感L3传输，当第二开关管Q10导通时，电感L3因电压突变而产生自感，使得电感L3的后端产生电动势，此时电感L3的后端、第一电容C34、第二开关管Q10、电感L3的前端构成回路，电感L3的电动势经由该回路泄放，重复上述过程，使得电感L3的输出电压降低，该过程中，通过调整两路PWM脉冲信号的占空比，可以调整第一开关管Q7的导通时间，其中，第一开关管Q7的导通时间越短，则电感L3的输出电压越低，进而实现了正弦波智能降压转换。在此基础上，通过控制第三开关管Q12通断，可以控制电解电容C1的接入状态，当市电交流电压未超过预设值时，市电供电电压可以满足负载，此时无需降压处理，可断开电解电容C1，当市电交流电压超过预设值时接通电解电容C1，利用电解电容C1对输入整流单元10输出的半波直流电进行滤波，使得电感L3的后端输出更加平滑、稳定的脉动直流电并加载于逆变倒相单元60，以令逆变倒相单元60输出稳定可靠的正弦波交流供电电压。基于上述原理可见，本发明降压转换效果好、输出电压稳定可靠，而且便于携带，并能够避免对电网造成干扰。
本实施例中，关于器件选型，所述第一开关管Q7、第二开关管Q10和第三开关管Q12均为N沟道MOS管。
为了更好地实现智能控制，结合图1至图3所示，本实施例还包括有一MCU控制单元80，所述第一开关管Q7的栅极、第二开关管Q10的栅极、第三开关管Q12的栅极和逆变倒相单元60的控制端分别连接于MCU控制单元80，藉由所述MCU控制单元80而向第一开关管Q7栅极和第二开关管Q10栅极输出相位相反的两路PWM脉冲信号、控制第三开关管Q12的通断状态以及控制逆变倒相单元60进行逆变转换。进一步地，该MCU控制单元80包括有单片机U1及其外围电路。
在实际应用中，对于旅行插排而言，仅当应用于较高市电电压的环境下，才需要进行降压转换，因此，需要对市电交流电压进行采样和判断，为了便于采样市电电压，本实施例还包括有一交流采样单元70，所述交流采样单元70的输入端连接于输入整流单元10，所述交流采样单元70的输出端连接于MCU控制单元80，所述交流采样单元70用于采集市电交流电压的电压值和相位并传输至MCU控制单元80，所述MCU控制单元80用于根据交流采样单元70采集的市电交流电压的相位而控制逆变倒相单元60进行逆变，以令逆变倒相单元60输出与市电交流电压相位相同的正弦交流电，以及用于根据交流采样单元70采集的电压值判断市电交流电压是否超过预设值：
若超过预设值，则所述MCU控制单元80向所述第一开关管Q7的栅极和第二开关管Q10的栅极分别加载相位相反的两路PWM脉冲信号，并且向第三开关管Q12加载驱动电压；
若未超过预设值，则所述MCU控制单元80控制所述第一开关管Q7保持导通，并将第三开关管Q12的栅极电压拉低。
进一步地，当所述MCU控制单元80判断出市电交流电压超过预设值时，所述MCU控制单元80根据交流采样单元70采集的市电交流电压的相位而控制第三开关管Q12在市电交流电压的过零点导通。
基于上述特性，可使得电解电容C1能及时接入，并且经过滤波后的电压更加平滑、稳定，由于直流电稳定，所以MCU控制单元80对逆变倒相单元60进行控制时，可直接调用正弦表进行逆变控制，此时逆变倒相单元60将输出更加标准的正弦波交流电，从而提高本发明的电压转换效果。
关于交流采样单元70的具体组成，所述交流采样单元70包括有运放U9B和比较器U9A，所述运放U9B的两个输入端分别通过限流采样电阻而连接于输入整流单元10的火线和零线，所述运放U9B的输出端连接于MCU控制单元80，所述MCU控制单元80对运放U9B输出的电压信号运算后得出市电交流电压的电压值。所述运放U9B的输出端还连接于比较器U9A的反相端，所述比较器U9A的同相端用于接入基准电压，所述比较器U9A的输出端连接于MCU控制单元80，所述MCU控制单元80根据比较器U9A输出的电压信号而得出市电交流电压的相位。
在无需降压的状态下，第一开关管Q7保持导通，第三开关管Q12关断，交流采样单元70在对市电交流电压进行电压采样的同时，还进行相位采用，基于该相位的变化，MCU控制单元80可以相应控制逆变倒相单元60的转换频率，使得逆变倒相单元60输出的电压与市电交流电压相位相同，进而达到较高的PF值，以降低对电网的干扰。
为了实现输出采样，所述电感L3的后端连接有一电压采样单元90，所述电压采样单元90的输出端连接于MCU控制单元80，所述电压采样单元90用于采集电感L3后端输出的直流电并传输至MCU控制单元80。该电压采样单元90可以由两个或者多个串联的采样电阻构成。
为了实现过流保护，本实施例还包括有电流采样单元40，所述电流采样单元40包括有电流互感器CS1，所述电流互感器CS1的原边绕组串接于电感L3的前端与第一开关管Q7的源极之间，所述电流互感器CS1副边绕组的电流信号经过整流后传输至MCU控制单元80，当所述电流互感器CS1副边绕组的电流超过预设值时，所述MCU控制单元80控制第一开关管Q7和第二开关管Q10均截止。上述预设值可以预先写入MCU控制单元80，以供对比。
关于逆变倒相单元60的组成，所述逆变倒相单元60包括由第四开关管Q1、第五开关管Q2、第六开关管Q3和第七开关管Q4组成的逆变桥，所述第四开关管Q1的栅极、第五开关管Q2的栅极、第六开关管Q3的栅极和第七开关管Q4的栅极分别连接于MCU控制单元80，藉由所述MCU控制单元80而控制第四开关管Q1、第五开关管Q2、第六开关管Q3和第七开关管Q4导通或截止，以令所述逆变倒相单元60输出正弦交流电。
将上述各单元整合后构成本发明的优选实施例，结合图1至图3所示，该实施例整体的工作原理为：
电网电压通过交流插座、保险F2、防雷电阻RV1、共模抑制电感L1与CX1组滤波电路，通过D3整流成半波交流输出。控制芯片U1通过R126、R127、R128、R38、R129、R130、R131、R45、C39、R39、R47、C41、U9、R44、D15组成的交流输入电压采样，及R46、C40、R33、R34、D1、R31、R32组成的交流输入相位采样电路，用来判定是否启动智能滤波电路。
在滤波控制单元，C1、Q12组成智能滤波电路，当输入电压等于AC100-AC110时不启动智能滤波电路，Q12不导通；当输入电压大于AC120V时，控制芯片U1会在电网电压的过零点输出PWM3信号，通过驱动电路经D5、R92、R96送到Q12的GATE极，Q12导通将C1的负极接到HGND1，电解电容开始工作，将D3整流后的半波交流电滤成直流电。
在降压的关键部分，高频调制电路由Q7和Q10组成，当输入电网电压等于AC100-AC110时，智能滤波电路不启动时，控制芯片U1将PWM1控制信号一直置高，PWM1经驱动电路D4、R8、R22送给Q7的GATE，Q7一直导通；当输入电网电压大于AC120V时，智能滤波电路启动时，控制芯片U1输出两个高频控制信号PWM1与PWM2分别给Q7与Q10的GATE极，PWM1与PWM2会根据控制芯片内部设定的正弦来调制高频PWM1与PWM2的占空比，使调制后的电压与电流按正弦变化而变化，则Q7与Q10将C1滤波后的直流电用高频方式调制成跟随正弦变而变化的脉冲电压，Q7与Q10的导通相位为180度反相。具体降压的原理是：Q7导通时,将C1上的直流高压变成脉冲电平，脉冲电平通过滤波电路的降压电感L3，利用电感对高频电压电流形成的高阻抗进行降压，从而达到高电压变换为低电压。
本实施例中，高频滤波电路由L3组成，Q7与Q10将C1滤波后的直流电用高频方式调制成跟随正弦变而变化的脉冲电压经过L3滤波后变成交流半波电压；如果Q7是工频方式工作则滤波电路不起作用，相当于直通。L3滤波后的电压由R13、R15组成的电压采样电路送到U1控制芯片，由U1来确定Q7与Q10的PWM的占空比。即高频调制电路、电流采样、滤波电路与电压采样电路形成闭环，来调节Q7与Q10的占空比达到滤波后的输出电压的稳定。
作为一些扩展功能，在过流保护电路中，CS1、BD2、R91、R93组成电流采样电路，进行实时电流采样，防止电路过流损坏。
逆变倒相电路由Q1、Q2、Q3、Q4组成，当经过L3滤波电感的第一个输出半波交流电经Q1与Q4送给负载；当经过L3滤波电感的第二个输出半波交流电经Q2与Q3送给负载，这样在负载上就形成了一个完整的工频交流电。控制芯片U1输出的PWM信号经驱动电路后分别送出PWM1H、PWM2H、PWM1L、PWM2L给Q1、Q2、Q3、Q4的GATE极。逆变倒相电路中的相位分两种情况：如果输入电压高于120V电网电压时逆变倒相电路按照控制芯片内部设定的频率进行工作；如果输入电压等于AC100-AC110时，将会按照输入采样电路采到的相位来锁定逆变倒相电路，即逆变倒相电路的频率和相位将与输电压的频率与相位一致。
本发明公开的正弦波智能降压转换装置，具有体积小、重量轻、方便携带等特点，在输入全电压范围内能够能自动调节输出电压，输出电压是以纯正弦模式输出，对交流电有自动整形功能，同时，本发明包含电压与电流采样电路，能防浪涌电压与电流。由于输出的是纯正弦波电压适合于各种负载，负载的兼容性强。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种正弦波智能降压转换装置，其特征在于，包括有：
一输入整流单元，用于接入市电交流电压，并对市电交流电压进行整流后输出脉动直流电；
一高频调制单元，所述高频调制单元包括有第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的漏极连接于输入整流单元的输出端，所述第一开关管的源极与第二开关管的漏极相连，所述第二开关管的源极接地，所述第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别用于接入相位相反的两路PWM脉冲信号；
一电感滤波单元，所述电感滤波单元包括有电感和第一电容，所述电感的前端连接于第一开关管的源极，所述滤波电容连接于电感的后端与地之间，当所述第一开关管导通而第二开关管截止时，所述第一开关管漏极接入的脉动直流电经过电感滤除高频波后，由电感的后端输出，当所述第一开关管截止而第二开关管导通时，所述电感的后端产生电动势，该电动势经由第一电容、第二开关管向电感的前端泄放，通过调整加载于第一开关管栅极和第二开关管栅极的两路PWM脉冲信号的占空比，以令电感后端的电压降低至预设值；
一逆变倒相单元，其输入端连接于电感的后端，所述逆变倒相单元用于将电感后端输出的脉动直流电逆变倒相为具有正负半周的正弦交流电；
一滤波控制单元，包括有电解电容和第三开关管，所述电解电容的正极连接于输入整流单元的输出端，所述电解电容的负极连接于第三开关管的漏极，所述第三开关管的源极接地，其中：
当所述输入整流单元接入的市电交流电压未超过预设值时，将所述第三开关管的栅极电压拉低以令第三开关管截止；
当所述输入整流单元接入的市电交流电压高于预设值时，为所述第三开关管的栅极加载驱动电压以令第三开关管导通，藉由所述电解电容对输入整流单元的输出电压进行滤波。
2.如权利要求1所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为N沟道MOS管。
3.如权利要求1所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，还包括有一MCU控制单元，所述第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和逆变倒相单元的控制端分别连接于MCU控制单元，藉由所述MCU控制单元而向第一开关管栅极和第二开关管栅极输出相位相反的两路PWM脉冲信号、控制第三开关管的通断状态以及控制逆变倒相单元进行逆变转换。
4.如权利要求3所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，还包括有一交流采样单元，所述交流采样单元的输入端连接于输入整流单元，所述交流采样单元的输出端连接于MCU控制单元，所述交流采样单元用于采集市电交流电压的电压值和相位并传输至MCU控制单元，所述MCU控制单元用于根据交流采样单元采集的市电交流电压的相位而控制逆变倒相单元进行逆变，以令逆变倒相单元输出与市电交流电压相位相同的正弦交流电，以及用于根据交流采样单元采集的电压值判断市电交流电压是否超过预设值：
若超过预设值，则所述MCU控制单元向所述第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别加载相位相反的两路PWM脉冲信号，并且向第三开关管加载驱动电压；
若未超过预设值，则所述MCU控制单元控制所述第一开关管保持导通，并将第三开关管的栅极电压拉低。
5.如权利要求4所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，当所述MCU控制单元判断出市电交流电压超过预设值时，所述MCU控制单元根据交流采样单元采集的市电交流电压的相位而控制第三开关管在市电交流电压的过零点导通。
6.如权利要求5所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，所述交流采样单元包括有运放和比较器，所述运放的两个输入端分别通过限流采样电阻而连接于输入整流单元的火线和零线，所述运放的输出端连接于MCU控制单元，所述MCU控制单元对运放输出的电压信号运算后得出市电交流电压的电压值。
7.如权利要求6所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，所述运放的输出端还连接于比较器的反相端，所述比较器的同相端用于接入基准电压，所述比较器的输出端连接于MCU控制单元，所述MCU控制单元根据比较器输出的电压信号而得出市电交流电压的相位。
8.如权利要求4所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，所述电感的后端连接有一电压采样单元，所述电压采样单元的输出端连接于MCU控制单元，所述电压采样单元用于采集电感后端输出的直流电并传输至MCU控制单元。
9.如权利要求4所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，还包括有电流采样单元，所述电流采样单元包括有电流互感器，所述电流互感器的原边绕组串接于电感的前端与第一开关管的源极之间，所述电流互感器副边绕组的电流信号经过整流后传输至MCU控制单元，当所述电流互感器副边绕组的电流超过预设值时，所述MCU控制单元控制第一开关管和第二开关管均截止。
10.如权利要求5所述的正弦波智能降压转换装置，其特征在于，所述逆变倒相单元包括由第四开关管、第五开关管、第六开关管和第七开关管组成的逆变桥，所述第四开关管的栅极、第五开关管的栅极、第六开关管的栅极和第七开关管的栅极分别连接于MCU控制单元，藉由所述MCU控制单元而控制第四开关管、第五开关管、第六开关管和第七开关管导通或截止，以令所述逆变倒相单元输出正弦交流电。
CN201611063620.5A 2016-11-25 2016-11-25 一种正弦波智能降压转换装置 Active CN106533192B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611063620.5A CN106533192B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种正弦波智能降压转换装置
PCT/CN2017/075078 WO2018094897A1 (zh) 2016-11-25 2017-02-28 一种正弦波智能降压转换装置
US16/461,801 US10498249B1 (en) 2016-11-25 2017-02-28 Smart sine wave step-down converter
JP2019527923A JP6752437B2 (ja) 2016-11-25 2017-02-28 正弦波インテリジェント降圧変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611063620.5A CN106533192B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种正弦波智能降压转换装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106533192A true CN106533192A (zh) 2017-03-22
CN106533192B CN106533192B (zh) 2023-04-18

Family

ID=58357572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611063620.5A Active CN106533192B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种正弦波智能降压转换装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10498249B1 (zh)
JP (1) JP6752437B2 (zh)
CN (1) CN106533192B (zh)
WO (1) WO2018094897A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018094899A1 (zh) * 2016-11-25 2018-05-31 广东百事泰电子商务股份有限公司 一种长寿命智能降压转换装置
CN108880220A (zh) * 2018-07-16 2018-11-23 深圳市奋勇光电有限公司 一种零点接通电源电路
CN108988666A (zh) * 2018-07-16 2018-12-11 黄奕奋 一种多周期分段接通电源电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101064482A (zh) * 2006-04-28 2007-10-31 上海森昌电气科技有限公司 数字式纯正弦波逆变装置及其逆变方法
CN101409502A (zh) * 2008-11-19 2009-04-15 上海优昌电源科技有限公司 电感整流式ac/dc转换的apfc电路
JP2013074693A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Daikin Ind Ltd 電力変換回路の制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09117144A (ja) * 1995-10-13 1997-05-02 Sony Corp スイッチング電源回路
JP4595272B2 (ja) * 2001-09-25 2010-12-08 パナソニック電工株式会社 放電灯点灯装置
US6728118B1 (en) * 2002-11-13 2004-04-27 Innoveta Technologies, Inc. Highly efficient, tightly regulated DC-to-DC converter
CN101674004B (zh) 2009-10-01 2012-09-19 英飞特电子（杭州）有限公司 一种提高电源轻载功率因数的电路
CN102005954B (zh) 2010-11-09 2013-12-25 特变电工新疆新能源股份有限公司 单相非隔离型光伏并网逆变器及控制方法
KR101240746B1 (ko) * 2010-12-16 2013-03-11 한국과학기술원 플라이백 컨버터가 통합된 전력 컨버터
CN102969905A (zh) 2012-12-14 2013-03-13 山东电力集团公司电力科学研究院 一种用于智能变电站测试系统的功率放大器
JP2015104178A (ja) * 2013-11-22 2015-06-04 日本電産テクノモータ株式会社 モータ駆動装置
US9699848B2 (en) * 2014-12-17 2017-07-04 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply
US9991791B2 (en) * 2015-03-30 2018-06-05 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply
US9763289B2 (en) * 2015-03-31 2017-09-12 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply
CN106787790B (zh) * 2016-11-25 2021-04-13 广东百事泰医疗器械股份有限公司 一种长寿命智能降压转换装置
US10097109B1 (en) * 2017-07-19 2018-10-09 Futurewei Technologies, Inc. Three-level voltage bus apparatus and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101064482A (zh) * 2006-04-28 2007-10-31 上海森昌电气科技有限公司 数字式纯正弦波逆变装置及其逆变方法
CN101409502A (zh) * 2008-11-19 2009-04-15 上海优昌电源科技有限公司 电感整流式ac/dc转换的apfc电路
JP2013074693A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Daikin Ind Ltd 電力変換回路の制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018094899A1 (zh) * 2016-11-25 2018-05-31 广东百事泰电子商务股份有限公司 一种长寿命智能降压转换装置
US10291143B2 (en) 2016-11-25 2019-05-14 Guangdong Bestek E-Commerce Co., Ltd. Voltage converter without electrolytic capacitor
CN108880220A (zh) * 2018-07-16 2018-11-23 深圳市奋勇光电有限公司 一种零点接通电源电路
CN108988666A (zh) * 2018-07-16 2018-12-11 黄奕奋 一种多周期分段接通电源电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN106533192B (zh) 2023-04-18
WO2018094897A1 (zh) 2018-05-31
US20190363637A1 (en) 2019-11-28
US10498249B1 (en) 2019-12-03
JP6752437B2 (ja) 2020-09-09
JP2020501486A (ja) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106533195A (zh) 基于pfc与llc谐振的智能全桥正弦波电压转换电路
CN106533193A (zh) 一种基于pfc双全桥的智能型正弦波电压转换电路
CN106533194A (zh) 一种基于pfc正激全桥的智能型修正波电压转换电路
CN104237615A (zh) 电流过零检测装置、信号获取电路及电路系统
CN106856378A (zh) 基于pfc交错反激的智能型半桥正弦波电压转换电路
CN106787798A (zh) 基于pfc交错反激全桥的智能型正弦波电压转换电路
CN106655801A (zh) 一种基于pfc正激全桥的智能型正弦波电压转换电路
CN106849690A (zh) 基于pfc与llc谐振的智能半桥正弦波电压转换电路
CN106787799A (zh) 一种基于pfc正激半桥的智能型正弦波电压转换电路
CN106787792A (zh) 一种基于pfc反激全桥的智能型正弦波电压转换电路
CN206422704U (zh) 基于pfc交错反激的智能型半桥正弦波电压转换电路
CN106533192A (zh) 一种正弦波智能降压转换装置
CN106787754A (zh) 基于pfc交错反激全桥的智能型修正波电压转换电路
CN106787794A (zh) 一种基于pfc反激全桥的智能型修正波电压转换电路
CN206620058U (zh) 基于pfc与llc谐振的智能半桥正弦波电压转换电路
CN106787806A (zh) 基于pfc、全桥和半桥的智能型正弦波电压转换电路
CN206364708U (zh) 基于pfc交错反激全桥的智能型修正波电压转换电路
CN106505870A (zh) 一种长寿命智能升压转换装置
CN206364711U (zh) 基于pfc、全桥和半桥的智能型正弦波电压转换电路
CN106787780A (zh) 基于pfc与llc谐振的智能半桥修正波电压转换电路
CN206402113U (zh) 基于pfc交错反激全桥的智能型正弦波电压转换电路
CN208571934U (zh) 一种正弦波智能降压转换装置
CN206379887U (zh) 一种基于mos管全桥整流的智能型正弦波电压转换电路
CN206332618U (zh) 一种基于pfc双全桥的智能型正弦波电压转换电路
CN106787790A (zh) 一种长寿命智能降压转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.358 Baotian 1st Road, Tiegang community, Xixiang street, Baoan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: Guangdong best medical equipment Co.,Ltd.

Address before: 518000 east part of the third floor, no.258, Baotian 1st Road, Tiegang community, Xixiang street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: GUANGDONG BESTEK E-COMMERCE Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant