CN108155812A - 一种交流转换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交流转换电路，包括AC输入端、AC输出端、智能转换电路、电压采样电路和主控电路；智能转换电路用于受主控电路控制将AC输入端输入的标准电压输出至AC输出端，将AC输入端输入的非标准电压转换成标准电压输出至AC输出端；电压采样电路用于采样AC输入端输入的电压和智能转换电路输出的电压；通过电压采样电路、主控电路和智能转换电路实现交流信号智能转换，以输出不同的交流电压，使得用电设备可以适应不同的国家电网参数。

Description

一种交流转换电路
技术领域
本发明涉及电压转换领域，尤其是一种交流转换电路。
背景技术
随着科技的发展，各种各样的用电设备层出不穷，并且在全球范围内进行出入口交易。而不同国家的电网参数不同，例如110VAC的电网国家的大功率纯感性或阻性负载设备(如110VAC吹风机、直发器、咖啡机等)，出口到220VAC的电网国家则无法使用，造成资源浪费，而且用户的使用体验度低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种交流转换电路，用于进行交流信号转换，以输出不同的交流电压，适应不同的国家电网参数。
本发明所采用的技术方案是：一种交流转换电路，包括AC输入端、AC输出端、智能转换电路、电压采样电路和主控电路；所述智能转换电路用于受主控电路控制将AC输入端输入的标准电压输出至AC输出端，将AC输入端输入的非标准电压转换成标准电压输出至AC输出端；所述电压采样电路用于采样AC输入端输入的电压和智能转换电路输出的电压；
所述AC输入端与AC输出端、智能转换电路的输入端连接，所述智能转换电路的输出端与AC输出端连接，所述AC输入端、智能转换电路的输出端与电压采样电路的输入端连接，所述电压采样电路的输出端与主控电路的输入端连接，所述主控电路的输出端与智能转换电路的输入端连接。
进一步地，所述交流转换电路还包括过压保护电路，所述AC输入端通过过压保护电路与AC输出端连接，所述主控电路的输出端与过压保护电路的输入端连接。
进一步地，所述交流转换电路还包括温度检测电路和风扇控制电路，所述温度检测电路用于检测交流转换电路的工作环境的温度；所述温度检测电路的输出端与主控电路的输入端连接，所述主控电路的输出端与风扇控制电路的输入端连接。
进一步地，所述智能转换电路包括可控硅和继电器，所述AC输入端通过可控硅与AC输出端连接，所述AC输入端通过继电器与AC输出端连接，所述主控电路与可控硅、继电器连接以控制它们的通断。
进一步地，所述主控电路为单片机及其外围电路。
进一步地，所述交流转换电路还包括整流滤波电路、AC-DC转换电路、整流滤波单元和DC输出电路，所述AC输入端与整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与AC-DC转换电路的输入端连接，所述AC-DC转换电路的输出端与整流滤波单元的输入端连接，所述整流滤波单元的输出端与DC输出电路的输入端连接。
进一步地，所述AC-DC转换电路为OB2281芯片及其外围电路。
进一步地，所述整流滤波单元包括第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，所述DC输出电路包括第一DC输出电路和第二DC输出电路，所述AC-DC转换电路的输出端与第一整流滤波电路的输入端、第二整流滤波电路的输入端连接，所述第一整流滤波电路的输出端与第一DC输出电路的输入端连接，所述第二整流滤波电路的输出端与第二DC输出电路的输入端连接。
进一步地，所述交流转换电路还包括电压反馈电路，所述第一整流滤波电路的输出端、第二整流滤波电路的输出端与电压反馈电路的输入端连接，所述电压反馈电路的输出端与AC-DC转换电路的输入端连接。
进一步地，所述第一DC输出电路为USB接口和USB识别芯片及其外围电路，所述第一整流滤波电路的输出端与USB识别芯片的输入端连接，所述USB识别芯片与USB接口连接。
本发明的有益效果是：
本发明一种交流转换电路，包括AC输入端、AC输出端、智能转换电路、电压采样电路和主控电路；智能转换电路用于受主控电路控制将AC输入端输入的标准电压输出至AC输出端，将AC输入端输入的非标准电压转换成标准电压输出至AC输出端；电压采样电路用于采样AC输入端输入的电压和智能转换电路输出的电压；通过电压采样电路、主控电路和智能转换电路实现交流信号智能转换，以输出不同的交流电压，使得用电设备可以适应不同的国家电网参数。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种交流转换电路的一具体实施例结构框图；
图2和图3是本发明一种交流转换电路的一具体实施例电路原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种交流转换电路，参考图1，图1是本发明一种交流转换电路的一具体实施例结构框图，交流转换电路包括AC输入端1、AC输出端3、智能转换电路4、电压采样电路5和主控电路8；智能转换电路4用于受主控电路8控制将AC输入端1输入的标准电压输出至AC输出端3，将AC输入端1输入的非标准电压转换成标准电压输出至AC输出端3；电压采样电路5用于采样AC输入端1输入的电压和智能转换电路4输出的电压；
AC输入端1与AC输出端3、智能转换电路4的输入端连接，智能转换电路4的输出端与AC输出端3连接，AC输入端1、智能转换电路4的输出端与电压采样电路5的输入端连接，电压采样电路5的输出端与主控电路8的输入端连接，主控电路8的输出端与智能转换电路4的输入端连接。
本发明通过电压采样电路、主控电路和智能转换电路实现交流信号智能转换，以输出不同的交流电压，电源通过本发明的交流转换电路与用电设备连接，利用交流转换电路使得用电设备可以适应不同的国家电网参数。
作为技术方案的进一步改进，参考图1，交流转换电路还包括过压保护电路2，AC输入端1通过过压保护电路2与AC输出端3连接，主控电路5的输出端与过压保护电路2的输入端连接。
具体地，参考图2，图2和图3是本发明一种交流转换电路的一具体实施例电路原理图，AC输入端1包括JP1接口、保险丝F1和防雷电路，交流电源的L线、N线通过JP1接口连接到保险丝F1和防雷电路，防雷电路包括压敏电阻RV1、RV2、RV3和放电管MOV1，同时，N线连接到智能转换电路4的输入端(即智能转换电路4中可控硅Q3的T1端和第二继电器K2的NO端)。AC输出端3包括JP2接口和电阻R3，该电阻在AC输出端3未接负载时为电压采样电路提供电流回路。同时AC输出端3的OUT_L端连接到过压保护电路2的第一继电器K1的NC端，AC输出端3的OUT_N端连接到智能转换电路4的第二继电器K2的COM端和可控硅Q3的T2端。过压保护电路2包括第一继电器K1，第一继电器K1的COM端连接到保险丝F1，第一继电器K1的NC端连接到AC输出端3的OUT_L端；第一继电器K1通过主控电路8来控制通断，主控电路8输出过压保护信号OUT3通过电阻R1、R2驱动三极管Q1并控制第一继电器K1的通断，达到过压时关断输出的目的。
参考图2，电压采样电路5包括D_VIN、D_OUT、ZERO三个采样信号。D_VIN、D_OUT、ZERO三个采样信号送入主控电路8(即送入主控电路8的单片机IC1)；D_VIN采样AC输入端1的输入电压信号，通过二极管D2、分压电阻R7、R10、R12和滤波电容C2实现采样；D_OUT采样AC输出端3的输出电压信号，通过二极管D3、分压电阻R9、R11、R13和滤波电容C3实现采样；ZERO采样过零信号，通过电阻R4、R8实现，ZERO信号输入到单片机IC1的ZERO引脚。本实施例中，主控电路8为单片机IC1及其外围电路。具体地，单片机IC1采用SN8F570213S单片机来实现，单片机IC1通过外部引脚所连接的检测或采样电路的电路信号(例如电压采样电路5输入的信号)，经单片机IC1的内部数字控制电路对电路信号的处理，达到控制智能转换电路4的工作的目的，进而实现智能控制AC输出端输出的电压信号。另外，主控电路还包括由轻触开关S1组成的触发电路和AC输出状态LED指示电路，AC输出状态LED指示电路包括一个红色LED灯和一个蓝色LED灯，用于指示AC输出端的输出状态。
参考图2，智能转换电路4包括可控硅Q3和第二继电器K2，AC输入端1通过可控硅3与AC输出端3连接，AC输入端1通过第二继电器K2与AC输出端3连接，主控电路8与可控硅Q3、第二继电器K2连接以控制它们的通断，具体地，主控电路输出OU1和OUT2两个信号分别对可控硅Q3、第二继电器K2进行通断控制。当AC输入端1为高电压输入时，OUT1降压信号通过电阻R6、R5驱动三极管Q2再通过电阻R14、R15和滤波电容C1控制可控硅Q3的导通角，达到高电压输入时经可控硅Q3实现降压输出的目的；当AC输入端1为低电压输入时，OUT2切换信号通过电阻R17、R18驱动三极管Q4并控制第二继电器K2的通断，达到低电压输入时输出跟随输入的目的。
具体地，参考图2，智能转换电路4的工作过程如下：主控电路的单片机主控芯片首先通过KEY引脚检测触发电路的触发信号，S1触发开机后单片机IC1通过D_VIN引脚检测到的AC输入端1的输入电压，并将其与内部设定的基准电压进行比较并判断出AC输入端1的输入电压的高低。若判断AC输入端1的输入电压为高电压(如220VAC，即非标准电压，此电压的大小可自由设置)，单片机IC1通过ZERO引脚检测过零信号，并控制每半个周期输出一个固定延时的OUT1降压信号经输出切换电路以控制可控硅Q3的导通，并通过控制可控硅Q3的导通角将高电压(220VAC)输入转换成低电压(110VAC)输出，达到降压稳压的目的。若判断输入电压为低电压(110VAC，即标准电压，此电压的大小也可以自由设置)，单片机IC1通过OUT2引脚输出切换信号经智能转换电路4控制第二继电器K2导通，达到将低电压输入时直接输出到输出端的目的。因此单片机IC1与外部各电路信号的连接与内部程序设定的参考信号比较，可实现输入电压智能转换的目的。
作为技术方案的进一步改进，参考图1和图2，交流转换电路还包括温度检测电路7和风扇控制电路9，温度检测电路7用于检测交流转换电路的工作环境的温度；温度检测电路7的输出端与主控电路8的输入端连接，主控电路8的输出端与风扇控制电路9的输入端连接。其中，温度检测电路7的D_NTC温度检测信号是由电阻R22与热敏电阻RT1分压经滤波电容C4组成温度检测电路提供，同时温度检测信号连接到单片机IC1的D_NTC引脚。而对于风扇控制电路，单片机IC1通过FAN引脚输出控制信号经电阻R16输出到光耦PC1，并通过电阻R20、R21驱动三极管Q3，达到控制JP3端口所连接风扇的目的。
参考图2，智能转换电路4在高电压输入时还具有过压保护功能和过温保护功能。当可控硅Q3降压失效并直接导通，此时单片机IC1通过D_OUT引脚经电压采样电路5检测到低电平，则判断可控硅Q3失效并直接导通，单片机IC1通过OUT3引脚输出过压保护信号经过压保护电路2控制第一继电器K1，使第一继电器K1的COM端与OC端断开，达到断开输入电压保护输出负载的目的。单片机IC1通过D_NTC引脚经温度检测电路7检测交流转换电路的工作环境温度，当单片机IC1检测交流转换电路的工作环境温度达到单片机IC1内部设定的温度时，单片机IC1可通过OUT1引脚输出降压信号并调整可控硅Q3的导通角，降低AC输出电压及降低输出功率，同时单片机IC1通过FAN引脚输出信号启动风扇控制电路9，达到稳定交流转换电路的工作环境温度的目的；若单片机IC1检测交流转换电路的工作环境温度继续上升并会触发单片机IC1内部设定的过温保护功能，通过OUT1引脚关闭可控硅Q3达到过温保护的目的。
本发明的交流转换电路，针对110VAC或220VAC电网输入时，可智能识别输入电压并经智能转换电路将220VAC转换成110VAC，且同时具有智能转换、降压稳压、过压保护、温度保护的优点。
作为技术方案的进一步改进，参考图1，交流转换电路还包括整流滤波电路10、AC-DC转换电路11、整流滤波单元和DC输出电路，AC输入端1与整流滤波电路10的输入端连接，整流滤波电路10的输出端与AC-DC转换电路11的输入端连接，AC-DC转换电路11的输出端与整流滤波单元的输入端连接，整流滤波单元的输出端与DC输出电路的输入端连接。具体地，参考图3，图2和图3是本发明一种交流转换电路的一具体实施例电路原理图，整流滤波电路10为桥式整流滤波电路，AC输入端1的L线、N线分别经保险丝F2和热敏电阻RT2连接到整流桥BR1和滤波电容C7。AC-DC转换电路为OB2281芯片IC2及其外围电路，外围电路包括变压器T1、功率管M1。
参考图1，整流滤波单元包括第一整流滤波电路15和第二整流滤波电路13，DC输出电路包括第一DC输出电路16和第二DC输出电路14，AC-DC转换电路11的输出端与第一整流滤波电路15的输入端、第二整流滤波电路13的输入端连接，第一整流滤波电路15的输出端与第一DC输出电路16的输入端连接，第二整流滤波电路13的输出端与第二DC输出电路14的输入端连接。其中，参考图3，第一整流滤波电路15包括二极管D9和电容C14，由AC-DC转换电路11中变压器T1的N4绕组经二极管D9和电容C14整流滤波输出第一DC电压VO1+。第一DC输出电路为USB接口USB1和USB识别芯片IC6及其外围电路，第一整流滤波电路15的输出端与USB识别芯片IC6的输入端连接，USB识别芯片IC6与USB接口USB1连接。USB识别芯片的型号有SE2513、LT8022，本实施例中，采用SE2513型号的USB识别芯片。第二整流滤波电路13包括二极管D8和电容C13，由AC-DC转换电路11中T1变压器的N5绕组经二极管D8和电容C13整流滤波输出第二DC电压VO2+。第二DC输出电路14包括降压芯片IC5(UP9616)、电感L1和第二USB接口USB2，第二DC输出电路14作为DC-DC降压电路。
参考图1和图3，AC输入端1的L线、N线连接到保险丝F2和热敏电阻RT2通过桥式整流滤波电路成第一DC(DC1)；第一DC(DC1)连接到由变压器T1、功率管M1、电流取样电阻R30，并由OB2281芯片IC2的FB引脚通过光耦PC2检测到电压反馈电路的反馈信号，与OB2281芯片IC2内部的基准信号比较并通过OB2281芯片IC2的GT引脚输出控制功率管M1的开通信号，通过调整占空比达到稳定第一整流滤波路15和第二整流滤波电路13输出的目的。第二DC电压VO2+连接到由UP9616芯片及外围电路组成的DC-DC降压电路输出到USB接口USB2。第一DC电压VO1+连接到有SE2513芯片组成的USB识别电路输出到USB接口USB1。另外，交流转换电路还包括供电电路6，用于为主控电路8、智能转换电路4、过压保护电路供电。由AC-DC转换电路11中变压器T1的N3绕组经二极管D10和电容C12整流滤波输出供电电压V+。供电电压V+给过压保护电路2和智能转换电路4供电，同时通过三端稳压管IC3和滤波电容C15输出+5V给主控电路8供电。
作为技术方案的进一步改进，参考图1，交流转换电路还包括电压反馈电路12，第一整流滤波电路15的输出端、第二整流滤波电路13的输出端与电压反馈电路12的输入端连接，电压反馈电路12的输出端与AC-DC转换电路11的输入端连接。参考图3，电压反馈电路12包括稳压器IC4(TL431)、隔离光耦PC2、稳压管ZD1及外围供电电阻R33、R34和电压采样电阻R37、R39、R40、R41。稳压器IC4的R极检测到第一DC输出电压VO1+和第二DC输出电压VO2+的电压信号，通过与稳压器IC4内部的基准电压作比较并控制K极的电压值使光耦PC2工作，稳压器IC4通过光耦PC2将VO1+、VO2+的电压信号反馈给芯片IC2的FB脚，芯片IC2通过调整内部的PWM信号输出稳定VO1+的PWM到功率管M1，达到稳定第一DC输出电压VO1+的目的。由于第二DC输出有电压取样电阻R39、R40和R41，在电压反馈环路中有一定的反馈量，有一定的反馈量可以提高第二DC输出的带载能力，同时在第二DC输出电压VO2+电压取样电路中增加了稳压管ZD1，由于稳压管ZD1的稳压作用可使流过电阻R40的电流不变而保持第二DC输出具有稳定的电压取样电流，又由于第一DC输出电压可通过电压取样电阻R37、R40将电压信号反馈给AC-DC转换电路11维持主路(第一DC输出电路)输出的稳定，所以稳定的电压反馈量可提高第二DC输出电路(辅路)的带载能力，而不影响主路的输出电压的稳定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种交流转换电路，其特征在于，包括AC输入端、AC输出端、智能转换电路、电压采样电路和主控电路；所述智能转换电路用于受主控电路控制将AC输入端输入的标准电压输出至AC输出端，将AC输入端输入的非标准电压转换成标准电压输出至AC输出端；所述电压采样电路用于采样AC输入端输入的电压和智能转换电路输出的电压；
所述AC输入端与AC输出端、智能转换电路的输入端连接，所述智能转换电路的输出端与AC输出端连接，所述AC输入端、智能转换电路的输出端与电压采样电路的输入端连接，所述电压采样电路的输出端与主控电路的输入端连接，所述主控电路的输出端与智能转换电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的交流转换电路，其特征在于，所述交流转换电路还包括过压保护电路，所述AC输入端通过过压保护电路与AC输出端连接，所述主控电路的输出端与过压保护电路的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的交流转换电路，其特征在于，所述交流转换电路还包括温度检测电路和风扇控制电路，所述温度检测电路用于检测交流转换电路的工作环境的温度；所述温度检测电路的输出端与主控电路的输入端连接，所述主控电路的输出端与风扇控制电路的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的交流转换电路，其特征在于，所述智能转换电路包括可控硅和继电器，所述AC输入端通过可控硅与AC输出端连接，所述AC输入端通过继电器与AC输出端连接，所述主控电路与可控硅、继电器连接以控制它们的通断。
5.根据权利要求1所述的交流转换电路，其特征在于，所述主控电路为单片机及其外围电路。
6.根据权利要求1至5任一项所述的交流转换电路，其特征在于，所述交流转换电路还包括整流滤波电路、AC-DC转换电路、整流滤波单元和DC输出电路，所述AC输入端与整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与AC-DC转换电路的输入端连接，所述AC-DC转换电路的输出端与整流滤波单元的输入端连接，所述整流滤波单元的输出端与DC输出电路的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的交流转换电路，其特征在于，所述AC-DC转换电路为OB2281芯片及其外围电路。
8.根据权利要求6所述的交流转换电路，其特征在于，所述整流滤波单元包括第一整流滤波电路和第二整流滤波电路，所述DC输出电路包括第一DC输出电路和第二DC输出电路，所述AC-DC转换电路的输出端与第一整流滤波电路的输入端、第二整流滤波电路的输入端连接，所述第一整流滤波电路的输出端与第一DC输出电路的输入端连接，所述第二整流滤波电路的输出端与第二DC输出电路的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的交流转换电路，其特征在于，所述交流转换电路还包括电压反馈电路，所述第一整流滤波电路的输出端、第二整流滤波电路的输出端与电压反馈电路的输入端连接，所述电压反馈电路的输出端与AC-DC转换电路的输入端连接。
10.根据权利要求8或9所述的交流转换电路，其特征在于，所述第一DC输出电路为USB接口和USB识别芯片及其外围电路，所述第一整流滤波电路的输出端与USB识别芯片的输入端连接，所述USB识别芯片与USB接口连接。
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