CN110752753A - 一种逆变升压电路以及升压器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种逆变升压电路，包括：第一可控开关、变压器、N个第二可控开关、N个第三可控开关和用于产生预设PWM波，并根据预设PWM波通过第一可控开关分时交替控制一个第二可控开关和一个第三可控开关同时进行导通的控制器；第一可控开关的控制端与控制器相连，第一可控开关的第一端与变压器的初级的第一端相连，可控开关的第二端接地，变压器的初级的第二端与目标直流电源相连，变压器的次级的第一端分别与N个第二可控开关的第一端相连，变压器的次级的第二端分别与N个第三可控开关的第一端相连，N个第二可控开关的第二端分别与N个电容的正极相连，N个第三可控开关的第二端分别与N个电容的负极相连。通过该逆变升压电路可以减小变压器的体积。

Description

一种逆变升压电路以及升压器

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，特别涉及一种逆变升压电路以及升压器。

背景技术

在一些工业环境中，通常需要利用应急电源来保证某些设备在停电状态下还能正常工作一段时间，以防止意外事故的发生。在此情况下，通常会由逆变升压电路来实现，请参见图1，图1为现有技术当中逆变升压电路的结构图。在该逆变升压电路中，变压器T的初级的第一端连接目标直流电源，变压器T的初级的第二端连接可控开关K，变压器T的次级的第一端连接二极管D的正极，二极管D的负极连接电容C的正极，电容C的负极连接变压器T的次级的第二端，也即，变压器的次级连接整流滤波电路。在该逆变升压电路中，通过可控开关K的控制端所接收到的PWM波来控制可控开关K的导通或关断，并由此来对变压器T的初级上端所连接的目标直流电源的电压进行升压。但是，如果次级电压要求升得较高，由此导致变压器需要较多匝数的次级绕组，才能使得该逆变升压电路将目标直流电源的电压升高到额定电压值，这样就会导致变压器的体积较为庞大。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何减小逆变升压电路中变压器的体积，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种逆变升压电路以及升压器，以减小逆变升压电路中变压器的体积。其具体方案如下：

一种逆变升压电路，包括：

第一可控开关、变压器、N个第二可控开关、N个第三可控开关以及用于产生预设PWM波，并根据所述预设PWM波通过所述第一可控开关分时交替控制一个所述第二可控开关和一个所述第三可控开关同时进行导通的控制器；N≥2；

其中，所述第一可控开关的控制端与所述控制器相连，所述第一可控开关的第一端与所述变压器的初级的第一端相连，所述可控开关的第二端接地，所述变压器的初级的第二端与目标直流电源相连，所述变压器的次级的第一端分别与N个所述第二可控开关的第一端相连，所述变压器的次级的第二端分别与N个所述第三可控开关的第一端相连，N个所述第二可控开关的第二端分别与N个所述二极管的正极相连，N个所述二极管的负极分别与N个电容的正极相连，N个所述第三可控开关的第二端分别与N个所述电容的负极相连。

优选的，所述第二可控开关和所述第三可控开关的型号相同。

优选的，所述第二可控开关和所述第三可控开关的型号具体为MOS管。

优选的，所述第二可控开关和所述第三可控开关的型号具体为IGBT。

优选的，所述控制器具体为MCU。

优选的，所述控制器具体为单片机。

相应的，本发明还公开了一种升压器，包括如前述公开的逆变升压电路。

可见，在本发明所提供的逆变升压电路中，当利用该逆变升压电路对变压器的初级所连接的目标直流电源进行升压时，控制器会产生预设PWM波，并且，控制器会根据预设PWM波通过第一可控开关分时交替控制变压器的次级的一个第二可控开关和一个第三可控开关同时进行导通，这样就相当于是将变压器的次级的N路整流滤波电路进行串联，由此就可以使得变压器的次级的N个电容能够存储到更多的电荷能量。相比于现有技术而言，通过本发明所提供的逆变器升压电路，可以利用控制器所产生的预设PWM波增加变压器的次级的整流滤波电路的数量，这样不仅能够提高逆变升压电路的电压输出，而且，也能够相对减少变压器的次级所需要的绕组匝数，由此就大大减小了变压器的体积。相应的，本发明所公开的一种升压器，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术当中的一种逆变升压电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种逆变升压电路的结构图；

图3为本发明实施例提供的另一种逆变升压电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种逆变升压电路的结构图，该逆变升压电路包括：

第一可控开关K1、变压器T、N个第二可控开关K2、N个第三可控开关K3以及用于产生预设PWM波，并根据预设PWM波通过第一可控开关K1分时交替控制一个第二可控开关K2和一个第三可控开关K3同时进行导通的控制器；N≥2；

其中，第一可控开关K1的控制端与控制器相连，第一可控开关K1的第一端与变压器T的初级的第一端相连，可控开关的第二端接地，变压器T的初级的第二端与目标直流电源相连，变压器T的次级的第一端分别与N个第二可控开关K2的第一端相连，变压器T的次级的第二端分别与N个第三可控开关K3的第一端相连，N个第二可控开关K2的第二端分别与N个电容的正极相连，N个第三可控开关K3的第二端分别与N个电容的负极相连。

在本实施例中，为了对变压器T的初级所连接的目标直流电源进行升压，首先，是利用控制器产生预设PWM波，然后，控制器根据该预设PWM波通过第一可控开关K1分时交替控制变压器T的次级的一个第二可控开关K2和一个第三可控开关K3同时进行导通，也即，控制器通过第一可控开关K1分时交替控制变压器T的次级的N路整流滤波电路分时进行工作，这样就相当于是将变压器T的次级的N路整流滤波电路进行串联。这样一来，通过本实施例所提供的逆变升压电路不仅能够将逆变升压电路的输出电压升高至原来的N倍，而且，也可以减少变压器T的次级所需要的绕组匝数。显然，通过这样的方式，不仅可以大大减少变压器T的体积，而且，也可以相对提高变压器T的利用效率。

需要说明的是，在本实施例中变压器T的次级的N路整流滤波电路是指由每一个二极管和每一个电容所组成的整流滤波电路。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的另一种逆变升压电路的结构图。具体的，在本实施例中，是以变压器的次级串联两路整流滤波电路为例进行具体说明。

首先，假设在现有技术当中，控制器所产生PWM波的频率为w，而在本实施例中，控制器所产生的预设PWM波的频率为2w，也即，在本实施例中，控制器所产生的预设PWM波相当于是在现有技术控制器所产生的PWM波的每个周期中增加了一个脉冲。

在此情况下，当控制器产生频率为2w的PWM波时，会通过第一可控开关K分时交替控制变压器的次级的2路整流滤波电路进行工作，也即，控制器所产生的第一个脉冲控制可控开关K21和可控开关K22导通、可控开关K31和可控开关K32关断，控制器所产生的第二个脉冲控制可控开关K31和可控开关K32导通、可控开关K21和可控开关K22关断。此时，逆变升压电路也就相当于是将变压器T的次级的两路整流滤波电路进行串联，这样就能够将逆变升压电路的输出电压升高到原来的2倍。并且，通过本实施例所提供的逆变升压电路可以减少变压器的次级所需要的绕组匝数，这样就可以相对减小逆变升压电路中变压器的体积。

可见，在本实施例所提供的逆变升压电路中，当利用该逆变升压电路对变压器的初级所连接的目标直流电源进行升压时，控制器会产生预设PWM波，并且，控制器会根据预设PWM波通过第一可控开关分时交替控制变压器的次级的一个第二可控开关和一个第三可控开关同时进行导通，这样就相当于是将变压器的次级的N路整流滤波电路进行串联，由此就可以使得变压器的次级的N个电容能够存储到更多的电荷能量。相比于现有技术而言，通过本实施例所提供的逆变器升压电路，可以利用控制器所产生的预设PWM波增加变压器的次级的整流滤波电路的数量，这样不仅能够提高逆变升压电路的电压输出，而且，也能够相对减少变压器的次级所需要的绕组匝数，由此就大大减小了变压器的体积。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明和优化。具体的，第二可控开关和第三可控开关的型号相同。

在本实施例中，还可以将第二可控开关和第三可控开关设置为相同型号的可控开关，这样不仅可以降低逆变升压电路的结构复杂度，而且，也可以相对保证第二可控开关和第三可控开关输出功率的一致性，这样就可以相对保证逆变升压电路在使用过程中的安全性以及可靠性。

作为一种优选的实施方式，第二可控开关和第三可控开关的型号具体为MOS管。

具体的，可以将第二可控开关和第三可控开关设置为MOS管(Metal OxideSemiconductor)，因为MOS管不仅具有输出功率大、工作频率高等优点，而且，MOS管还具有在导通压降下，导通电阻小、栅极驱动不需要电流、电路损耗小的优点。所以，当将第二可控开关和第三可控开关设置为MOS管时，就能够进一步提高逆变升压电路在运行过程中的整体可靠性。

作为一种优选的实施方式，第二可控开关和第三可控开关的型号具体为IGBT。

在实际应用当中，除了可以将第二可控开关和第三可控开关设置为MOS管之外，还可以将第二可控开关和第三可控开关设置为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，因为IGBT不仅具有饱和压降低、载流密度大的优点，而且，IGBT还具有开关速度快、驱动功率小的优点，所以，当将第二可控开关和第三可控开关设置为IGBT时，能够相对提高逆变升压电路在运行过程中的响应速度。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明和优化。具体的，控制器具体为MCU。

在本实施例中，可以将控制器设置为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，因为MCU是一种具有计算功能的逻辑芯片，并且，在MCU中集成有中央处理器、计数器、USB、A/D转换等功能模块，所以，就使得MCU具有强大的逻辑计算功能。所以，在本实施例中，可以将控制器设置为MCU，并且，由于MCU的体积较小，所以，当将控制器设置为MCU时，也可以相对减少逆变升压电路的空间占用量。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步减少逆变升压电路的体积。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，控制器具体为单片机。

在实际应用当中，还可以将控制器设置为单片机(Microcontrollers)，因为单片机是一种具有数据处理能力的集成芯片，所以，利用单片机也可以产生预设频率的PWM波，并利用单片机对第二可控开关或第三可控开关的导通状态或关断状态进行控制。并且，由于单片机内部集成有CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时器和计数器等逻辑器件，所以就使得单片机具有强大的数据处理能力，这样就可以进一步提高逆变升压电路在使用过程中的整体可靠性。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，不仅可以使得控制器的设置方式更加灵活、多样，而且，也可以使得本申请所提供的逆变升压电路能够应用在更多的实际应用场景当中。

相应的，本发明还公开了一种升压器，包括如前述公开的逆变升压电路。

本实施例所公开的一种升压器，具有前述公开的一种逆变升压电路所具有的有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种逆变升压电路及升压器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种逆变升压电路，其特征在于，包括：

第一可控开关、变压器、N个第二可控开关、N个第三可控开关以及用于产生预设PWM波，并根据所述预设PWM波通过所述第一可控开关分时交替控制一个所述第二可控开关和一个所述第三可控开关同时进行导通的控制器；N≥2；

其中，所述第一可控开关的控制端与所述控制器相连，所述第一可控开关的第一端与所述变压器的初级的第一端相连，所述可控开关的第二端接地，所述变压器的初级的第二端与目标直流电源相连，所述变压器的次级的第一端分别与N个所述第二可控开关的第一端相连，所述变压器的次级的第二端分别与N个所述第三可控开关的第一端相连，N个所述第二可控开关的第二端分别与N个所述二极管的正极相连，N个所述二极管的负极分别与N个电容的正极相连，N个所述第三可控开关的第二端分别与N个所述电容的负极相连。

2.根据权利要求1所述的逆变升压电路，其特征在于，所述第二可控开关和所述第三可控开关的型号相同。

3.根据权利要求2所述的逆变升压电路，其特征在于，所述第二可控开关和所述第三可控开关的型号具体为MOS管。

4.根据权利要求2所述的逆变升压电路，其特征在于，所述第二可控开关和所述第三可控开关的型号具体为IGBT。

5.根据权利要求1所述的逆变升压电压，其特征在于，所述控制器具体为MCU。

6.根据权利要求1所述的逆变升压电路，其特征在于，所述控制器具体为单片机。

7.一种升压器，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的逆变升压电路。

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