CN111342692A - 一种小功率三相逆变电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小功率三相逆变电源电路，包括DC/DC变换单元、脉冲发生单元、脉冲分配及移相单元、一级驱动单元、二级功率放大单元，所述的DC/DC变换单元与二级功率放大单元连接，二级功率放大单元与一级驱动单元连接，一级驱动单元与脉冲分配及移相单元连接，脉冲分配及移相单元与脉冲发生单元连接，脉冲发生单元连接与DC/DC变换单元连接，本发明低成本、重量轻、体积小，输入+DC24V直流供电电源，输出为三相36V/400HZ交流电源。

Description

一种小功率三相逆变电源电路
技术领域
本发明属于逆变电源技术领域，涉及一种小功率三相逆变电源电路。
背景技术
在航空领域，部分产品需要一种特殊的三相36V/400HZ交流电源，如小型陀螺仪表、测速机等广泛使用这种交流电源。但是这种交流电源模块价格昂贵，一般需要七八千元，而且体积大、重量重，在一些对体积及重量要求比较苛刻的条件下无法选用，所以急需研发一款价格便宜、重量轻、体积小的三相36V/400HZ交流电源。
发明内容
本发明的目的是：提出一种低成本、重量轻、体积小的电源逆变电路，其输入+DC24V直流供电电源，输出为三相36V/400HZ交流电源。
本发明专利的技术方案是：
一种小功率三相逆变电源电路，包括DC/DC变换单元、脉冲发生单元、脉冲分配及移相单元、一级驱动单元、二级功率放大单元，所述的DC/DC变换单元与二级功率放大单元连接，二级功率放大单元与一级驱动单元连接，一级驱动单元与脉冲分配及移相单元连接，脉冲分配及移相单元与脉冲发生单元连接，脉冲发生单元连接与DC/DC变换单元连接。
所述一级驱动单元包括芯片U5，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7，芯片U5的引脚8接地，包括芯片U5的15引脚、14引脚、13引脚、12引脚、11引脚和10引脚分别与电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7一端连接，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7另一端以及U5的15引脚与电源VCC连接。
所述DC/DC变换单元包括电源转换模块P1、VR1，二极管D8，滤波电感L6，钽电容C16、C91，电容C6、C7、C8、C9、C15、C93、C94、C97、C99，电阻R8，电容C6、C9、C15的一端与电源转换模块VR1的输入端连接，电容C6、C9、C15的另一端与地连接，电容C7、C8一端与电源转换模块VR1的输出端连接，电容C7、C8另一端接地，所述的电源转换模块VR1的接地端接地，钽电容C16的正极与电源转换模块VR1的输入端连接，钽电容C16的负极接地，所述的电阻R8的一端与钽电容C16的正极连接，另一端与电源VCC以及二极管D8的正极连接，二极管D8的负极与钽电容C91的正极、电容C93的一端以及滤波电感L6的一端连接，所述的钽电容C91的负极、电容C93的另一端接地，滤波电感L6的另一端与电源转换模块P1的正输入端、电容C94的一端连接，电容C94的另一端接地，电源转换模块P1的负输入端接地，所述的电容C97、C99的一端与电源转换模块P1的正输出端连接，电容C97、C99的另一端与电源转换模块P1的公共端以及地连接。
所述脉冲发生单元电容C1、C2、电阻R1、芯片U1、晶振Y1，所述的电容C1一端、晶振Y1、电阻R1的一端与芯片U1的11引脚连接，电容C1另一端与芯片U1的12引脚以及地连接，晶振Y1、电阻R1的另一端与芯片U1的10引脚连接，电容C2一端与芯片U1的12引脚以及地连接，电容C2另一端与芯片U1的10引脚连接，芯片U1的16引脚与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，芯片U1的1引脚与脉冲分配及移相单元中芯片U2的7引脚连接，芯片U1的8引脚接地。
所述脉冲分配及移相单元包括芯片U2、芯片U4、电阻R19、电容C12，芯片U4包括6个非门逻辑单元U4A、U4B、U4C、U4D、U4E、U4F，所述的芯片U2的1引脚、6引脚、16引脚与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，芯片U2的2引脚、8引脚、10引脚、14引脚、15引脚接地，电容C12的一端与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，另一端与芯片U2的9引脚连接，所述的电阻R19的一端与电容C12的另一端以及芯片U2的9引脚连接，电阻R19的另一端接地，芯片U2的11引脚分别与非门逻辑单元U4B、U4E的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的7引脚连接，非门逻辑单元U4B、U4E的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的6引脚连接，芯片U2的12引脚分别与非门逻辑单元U4C、U4D的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的5引脚连接，非门逻辑单元U4C、U4D的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的4引脚连接，芯片U2的13引脚分别与非门逻辑单元U4A、U4F的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的3引脚连接，非门逻辑单元U4A、U4F的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的2引脚连接。
所述二级功率放大单元包括功率三极管Q1～Q6、光耦芯片U6～U8、续流二极管D3～D8，防反接二极管D1、D2，滤波电容C3、C4、C5、C13、C14，功率三极管Q1、Q3、Q5的集电极分别与滤波电容C13、C14的一端以及DC/DC变换单元中电源转换模块P1的正输出端连接，滤波电容C13、C14的另一端接地，功率三极管Q1、Q3、Q5的基极分别与光耦芯片U6、U7、U8的内部的三极管的发射极一一对应连接，功率三极管Q1、Q3、Q5的发射极分别与三极管Q2、Q4、Q6的集电极一一对应连接，功率三极管Q2、Q4、Q6的发射极均与防反接二极管D1的正极连接，功率三极管Q2、Q4、Q6的基极分别与驱动单元中芯片U5的11引脚、13引脚、15引脚一一对应连接，滤波电容C3、C4、C5分别与功率三极管Q1、Q3、Q5的发射极一一对应连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的三极管的集电极均与DC/DC变换单元中电源转换模块P1的正输出端连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的发光二极管的负极均与防反接二极管D2正极连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的发光二极管的正极分别与驱动单元中芯片U5的10引脚、12引脚、14引脚一一对应连接，
续流二极管D3的负极与功率三极管Q1集电极连接，续流二极管D3的正极与功率三极管Q1发射极连接，
续流二极管D4的负极与功率三极管Q3集电极连接，续流二极管D4的正极与功率三极管Q3发射极连接，
续流二极管D5的负极与功率三极管Q5集电极连接，续流二极管D5的正极与功率三极管Q5发射极连接，
续流二极管D6的负极与功率三极管Q2集电极连接，续流二极管D6的正极与功率三极管Q2发射极连接，
续流二极管D7的负极与功率三极管Q4集电极连接，续流二极管D7的正极与功率三极管Q4发射极连接，
续流二极管D8的负极与功率三极管Q6集电极连接，续流二极管D8的正极与功率三极管Q6发射极连接，
防反接二极管D1、D2的负极均接地。
所述芯片U1为HCC4060BF型脉冲发生芯片。
所述芯片U2是CH250型信号分配芯片，芯片U4为CD4069型非门芯片。
所述芯片U5是ULN2003L达林顿模块。
所述功率三极管Q1～Q6为TIP41C大功率三极管，光耦芯片U6～U8为TIL117型光耦芯片，续流二极管D3～D8为1N4007型续流二极管。
本发明专利的优点是：
提供一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于主要包括DC/DC变换单元、脉冲发生单元、脉冲分配及移相单元、一级驱动单元、二级功率放大单元五部分，脉冲发生单元通过电容C1、C2、电阻R1及U1芯片HCC4060BF产生频率为2400Hz的脉冲信号，脉冲分配及移相单元将频率为2400Hz的输入脉冲信号分配为三路频率为400Hz的脉冲信号，并且相位差为120度，为了防止同一桥臂上下两管产生共态导通，再通过非门产生三相三路互补脉冲信号，一级驱动将三相三路互补脉冲信号放大，驱动二级功率放大单元，二级功率放大单元实现输出频率为400Hz，幅值为36V的交流电源，本发明低成本、重量轻、体积小，输入+DC24V直流供电电源，输出为三相36V/400HZ交流电源。
附图说明
图1是本发明电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种小功率三相逆变电源电路，包括DC/DC变换单元、脉冲发生单元、脉冲分配及移相单元、一级驱动单元、二级功率放大单元，所述的DC/DC变换单元与二级功率放大单元连接，二级功率放大单元与一级驱动单元连接，一级驱动单元与脉冲分配及移相单元连接，脉冲分配及移相单元与脉冲发生单元连接，脉冲发生单元连接与DC/DC变换单元连接。
所述一级驱动单元采用ULN2003L达林顿模块U5，其将三相三路互补脉冲信号放大，以便驱动二级功率放大单元，具体地，一级驱动单元包括芯片U5，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7，芯片U5的引脚8接地，包括芯片U5的15引脚、14引脚、13引脚、12引脚、11引脚和10引脚分别与电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7一端连接，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7另一端以及U5的15引脚与电源VCC连接。
所述DC/DC变换单元包括电源转换模块P1、VR1，二极管D8，滤波电感L6，钽电容C16、C91，电容C6、C7、C8、C9、C15、C93、C94、C97、C99，电阻R8，电容C6、C9、C15的一端与电源转换模块VR1的输入端连接，电容C6、C9、C15的另一端与地连接，电容C7、C8一端与电源转换模块VR1的输出端连接，电容C7、C8另一端接地，所述的电源转换模块VR1的接地端接地，钽电容C16的正极与电源转换模块VR1的输入端连接，钽电容C16的负极接地，所述的电阻R8的一端与钽电容C16的正极连接，另一端与电源VCC以及二极管D8的正极连接，二极管D8的负极与钽电容C91的正极、电容C93的一端以及滤波电感L6的一端连接，所述的钽电容C91的负极、电容C93的另一端接地，滤波电感L6的另一端与电源转换模块P1的正输入端、电容C94的一端连接，电容C94的另一端接地，电源转换模块P1的负输入端接地，所述的电容C97、C99的一端与电源转换模块P1的正输出端连接，电容C97、C99的另一端与电源转换模块P1的公共端以及地连接，DC/DC变换单元将输入的DC+24V电源电压转换为DC+48V和DC+9V电源。
所述脉冲发生主要功能是产生频率为2400Hz的脉冲信号，具体的，脉冲发生单元电容C1、C2、电阻R1、芯片U1、晶振Y1，所述的电容C1一端、晶振Y1、电阻R1的一端与芯片U1的11引脚连接，电容C1另一端与芯片U1的12引脚以及地连接，晶振Y1、电阻R1的另一端与芯片U1的10引脚连接，电容C2一端与芯片U1的12引脚以及地连接，电容C2另一端与芯片U1的10引脚连接，芯片U1的16引脚与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，芯片U1的1引脚与脉冲分配及移相单元中芯片U2的7引脚连接，芯片U1的8引脚接地。
所述脉冲分配及移相单元由CH250芯片U2、CD4069非门芯片U4、电阻R19、电容C12组成，CH250芯片U2将频率为2400Hz的输入脉冲信号分配为三路频率为400Hz的脉冲信号，并且相位差为120度，为了防止同一桥臂上下两管产生共态导通，再通过非门产生三相三路互补脉冲信号，具体的，脉冲分配及移相单元包括芯片U2、芯片U4、电阻R19、电容C12，芯片U4包括6个非门逻辑单元U4A、U4B、U4C、U4D、U4E、U4F，所述的芯片U2的1引脚、6引脚、16引脚与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，芯片U2的2引脚、8引脚、10引脚、14引脚、15引脚接地，电容C12的一端与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，另一端与芯片U2的9引脚连接，所述的电阻R19的一端与电容C12的另一端以及芯片U2的9引脚连接，电阻R19的另一端接地，芯片U2的11引脚分别与非门逻辑单元U4B、U4E的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的7引脚连接，非门逻辑单元U4B、U4E的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的6引脚连接，芯片U2的12引脚分别与非门逻辑单元U4C、U4D的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的5引脚连接，非门逻辑单元U4C、U4D的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的4引脚连接，芯片U2的13引脚分别与非门逻辑单元U4A、U4F的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的3引脚连接，非门逻辑单元U4A、U4F的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的2引脚连接。
所述二级功率放大单元由TIP41C大功率三极管Q1～Q6、TIL117光耦芯片U6～U8、1N4007续流二极管D3～D8、滤波电容C3～C5、C13、C14等组成，实现功率驱动输出，输出频率为400Hz、幅值为36V的三相交流电源，具体的，二级功率放大单元包括功率三极管Q1～Q6、光耦芯片U6～U8、续流二极管D3～D8，防反接二极管D1、D2，滤波电容C3、C4、C5、C13、C14，功率三极管Q1、Q3、Q5的集电极分别与滤波电容C13、C14的一端以及DC/DC变换单元中电源转换模块P1的正输出端连接，滤波电容C13、C14的另一端接地，功率三极管Q1、Q3、Q5的基极分别与光耦芯片U6、U7、U8的内部的三极管的发射极一一对应连接，功率三极管Q1、Q3、Q5的发射极分别与三极管Q2、Q4、Q6的集电极一一对应连接，功率三极管Q2、Q4、Q6的发射极均与防反接二极管D1的正极连接，功率三极管Q2、Q4、Q6的基极分别与驱动单元中芯片U5的11引脚、13引脚、15引脚一一对应连接，滤波电容C3、C4、C5分别与功率三极管Q1、Q3、Q5的发射极一一对应连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的三极管的集电极均与DC/DC变换单元中电源转换模块P1的正输出端连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的发光二极管的负极均与防反接二极管D2正极连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的发光二极管的正极分别与驱动单元中芯片U5的10引脚、12引脚、14引脚一一对应连接，
续流二极管D3的负极与功率三极管Q1集电极连接，续流二极管D3的正极与功率三极管Q1发射极连接，续流二极管D4的负极与功率三极管Q3集电极连接，续流二极管D4的正极与功率三极管Q3发射极连接，续流二极管D5的负极与功率三极管Q5集电极连接，续流二极管D5的正极与功率三极管Q5发射极连接，续流二极管D6的负极与功率三极管Q2集电极连接，续流二极管D6的正极与功率三极管Q2发射极连接，续流二极管D7的负极与功率三极管Q4集电极连接，续流二极管D7的正极与功率三极管Q4发射极连接，续流二极管D8的负极与功率三极管Q6集电极连接，续流二极管D8的正极与功率三极管Q6发射极连接，
防反接二极管D1、D2的负极均接地。
所述芯片U1为HCC4060BF型脉冲发生芯片。所述芯片U2是CH250型信号分配芯片，芯片U4为CD4069型非门芯片，所述芯片U5是ULN2003L达林顿模块，所述功率三极管Q1～Q6为TIP41C大功率三极管，光耦芯片U6～U8为TIL117型光耦芯片，续流二极管D3～D8为1N4007型续流二极管。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：包括DC/DC变换单元、脉冲发生单元、脉冲分配及移相单元、一级驱动单元、二级功率放大单元，所述的DC/DC变换单元与二级功率放大单元连接，二级功率放大单元与一级驱动单元连接，一级驱动单元与脉冲分配及移相单元连接，脉冲分配及移相单元与脉冲发生单元连接，脉冲发生单元连接与DC/DC变换单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述一级驱动单元包括芯片U5，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7，芯片U5的引脚8接地，包括芯片U5的15引脚、14引脚、13引脚、12引脚、11引脚和10引脚分别与电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7一端连接，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7另一端以及U5的15引脚与电源VCC连接。
3.根据权利要求1所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述DC/DC变换单元包括电源转换模块P1、VR1，二极管D8，滤波电感L6，钽电容C16、C91，电容C6、C7、C8、C9、C15、C93、C94、C97、C99，电阻R8，电容C6、C9、C15的一端与电源转换模块VR1的输入端连接，电容C6、C9、C15的另一端与地连接，电容C7、C8一端与电源转换模块VR1的输出端连接，电容C7、C8另一端接地，所述的电源转换模块VR1的接地端接地，钽电容C16的正极与电源转换模块VR1的输入端连接，钽电容C16的负极接地，所述的电阻R8的一端与钽电容C16的正极连接，另一端与电源VCC以及二极管D8的正极连接，二极管D8的负极与钽电容C91的正极、电容C93的一端以及滤波电感L6的一端连接，所述的钽电容C91的负极、电容C93的另一端接地，滤波电感L6的另一端与电源转换模块P1的正输入端、电容C94的一端连接，电容C94的另一端接地，电源转换模块P1的负输入端接地，所述的电容C97、C99的一端与电源转换模块P1的正输出端连接，电容C97、C99的另一端与电源转换模块P1的公共端以及地连接。
4.根据权利要求1所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述脉冲发生单元电容C1、C2、电阻R1、芯片U1、晶振Y1，所述的电容C1一端、晶振Y1、电阻R1的一端与芯片U1的11引脚连接，电容C1另一端与芯片U1的12引脚以及地连接，晶振Y1、电阻R1的另一端与芯片U1的10引脚连接，电容C2一端与芯片U1的12引脚以及地连接，电容C2另一端与芯片U1的10引脚连接，芯片U1的16引脚与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，芯片U1的1引脚与脉冲分配及移相单元中芯片U2的7引脚连接，芯片U1的8引脚接地。
5.根据权利要求1所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述脉冲分配及移相单元包括芯片U2、芯片U4、电阻R19、电容C12，芯片U4包括6个非门逻辑单元U4A、U4B、U4C、U4D、U4E、U4F，所述的芯片U2的1引脚、6引脚、16引脚与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，芯片U2的2引脚、8引脚、10引脚、14引脚、15引脚接地，电容C12的一端与DC/DC变换单元中电源转换模块VR1的输出端连接，另一端与芯片U2的9引脚连接，所述的电阻R19的一端与电容C12的另一端以及芯片U2的9引脚连接，电阻R19的另一端接地，芯片U2的11引脚分别与非门逻辑单元U4B、U4E的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的7引脚连接，非门逻辑单元U4B、U4E的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的6引脚连接，芯片U2的12引脚分别与非门逻辑单元U4C、U4D的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的5引脚连接，非门逻辑单元U4C、U4D的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的4引脚连接，芯片U2的13引脚分别与非门逻辑单元U4A、U4F的输入端以及一级驱动单元中的芯片U5的3引脚连接，非门逻辑单元U4A、U4F的输出端均与一级驱动单元中的芯片U5的2引脚连接。
6.根据权利要求1所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述二级功率放大单元包括功率三极管Q1～Q6、光耦芯片U6～U8、续流二极管D3～D8，防反接二极管D1、D2，滤波电容C3、C4、C5、C13、C14，功率三极管Q1、Q3、Q5的集电极分别与滤波电容C13、C14的一端以及DC/DC变换单元中电源转换模块P1的正输出端连接，滤波电容C13、C14的另一端接地，功率三极管Q1、Q3、Q5的基极分别与光耦芯片U6、U7、U8的内部的三极管的发射极一一对应连接，功率三极管Q1、Q3、Q5的发射极分别与三极管Q2、Q4、Q6的集电极一一对应连接，功率三极管Q2、Q4、Q6的发射极均与防反接二极管D1的正极连接，功率三极管Q2、Q4、Q6的基极分别与驱动单元中芯片U5的11引脚、13引脚、15引脚一一对应连接，滤波电容C3、C4、C5分别与功率三极管Q1、Q3、Q5的发射极一一对应连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的三极管的集电极均与DC/DC变换单元中电源转换模块P1的正输出端连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的发光二极管的负极均与防反接二极管D2正极连接，光耦芯片U6、U7、U8的内部的发光二极管的正极分别与驱动单元中芯片U5的10引脚、12引脚、14引脚一一对应连接，
续流二极管D3的负极与功率三极管Q1集电极连接，续流二极管D3的正极与功率三极管Q1发射极连接，
续流二极管D4的负极与功率三极管Q3集电极连接，续流二极管D4的正极与功率三极管Q3发射极连接，
续流二极管D5的负极与功率三极管Q5集电极连接，续流二极管D5的正极与功率三极管Q5发射极连接，
续流二极管D6的负极与功率三极管Q2集电极连接，续流二极管D6的正极与功率三极管Q2发射极连接，
续流二极管D7的负极与功率三极管Q4集电极连接，续流二极管D7的正极与功率三极管Q4发射极连接，
续流二极管D8的负极与功率三极管Q6集电极连接，续流二极管D8的正极与功率三极管Q6发射极连接，
防反接二极管D1、D2的负极均接地。
7.根据权利要求4所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述芯片U1为HCC4060BF型脉冲发生芯片。
8.根据权利要求5所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述芯片U2是CH250型信号分配芯片，芯片U4为CD4069型非门芯片。
9.根据权利要求2所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述芯片U5是ULN2003L达林顿模块。
10.根据权利要求1所述的一种小功率三相逆变电源电路，其特征在于：所述功率三极管Q1～Q6为TIP41C大功率三极管，光耦芯片U6～U8为TIL117型光耦芯片，续流二极管D3～D8为1N4007型续流二极管。
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