CN114567198A - 一种基于d类功放的单相纯正弦逆变电源 - Google Patents

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龙素华
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Abstract

本发明公开了一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，包括电源输入端、信号产生电路、第一级正负12V DC/DC电源变换模块、第二级正负48V DC/DC电源变换模块、有源信号变换电路、SPWM驱动电路、MOS驱动电路和无源滤波电路。本发明通过设计数字式的信号产生电路、基于有源滤波器的有源信号变换电路、基于IRS2092的SPWM驱动电路、无源滤波电路以及隔离式DC/DC电源供电电路，采用电压闭环反馈的控制方式和选用推挽式拓扑结构，实现了将18V～36V直流电源转换为26V/1KHz的单相交流电源变换器，有效解决了传统正弦波逆变电源带感性负载时波形失真大和体积笨重的问题，该单相逆变电源具有可靠性高、稳定度好、调节特性优良、体积小、重量轻、效率高等优点。

Description

一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源
技术领域
本发明涉及逆变电源技术领域，具体涉及一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源。
背景技术
单相逆变电源可广泛应用于飞机、舰艇、雷达、通信、车辆等装备的供电系统，这类设备对逆变电源的启动电流、输出电压、频率稳定度、波形失真度和动态负载特性要求较高。早期的逆变器采用波形发生电路分别产生正弦信号波和三角载波，通过运放比较后得到SPWM驱动波，但存在输出波形质量差，总谐波畸变率高等缺点。并且传统逆变电源载波频率难以提高，使得输出滤波电感和电容体积过大。分立器件多，集成度低，电路控制结构复杂，整机笨重，效率低，工作频率难以提高以及输出电压容易出现线性及非线性失真问题，传统式的逆变电源难以满足军工行业的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，包括电源输入端、信号产生电路、第一级正负12VDC/DC电源模块、第二级正负48V DC/DC电源模块、有源信号变换电路、SPWM驱动电路、MOS驱动电路和无源滤波电路，所述电源输入端与第一级正负12VDC/DC电源模块和第二级正负48V DC/DC电源模块的电源输入端连接，所述第一级正负12VDC/DC电源模块的电源输出端与SPWM驱动电路的电源输入端连接，所述第二级正负48VDC/DC电源模块的电源输出端与有源信号变换电路的电源输入端连接，所述信号产生电路输出1KHz的单路方波至所述有源信号变换电路变换输出400Hz的正弦信号，所述SPWM驱动电路将400Hz的正弦信号进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波，所述MOS驱动电路在SPWM波的驱动下导通，经过无源滤波电路滤波后，输出26V/1KHz的交流电压。
本发明优选地，所述信号产生电路包括晶振、第一反相器、第二反相器、分频器、第十一电阻器、第十二电阻器、第十九电容器和第二十电容器，所述第二反相器的第三端与分频器的CLK端连接，所述第十二电阻器的第一端分别与第十一电阻器的第一端、第二反相器的第一端、第二反相器的第二端和第一反相器的第三端连接，所述第十一电阻器的第二端分别与晶振的第一端、第一反相器的第一端、第一反相器的第二端和第十九电容器的第一端连接，所述晶振的第二端分别与第十二电阻器的第二端和第二十电容器的第二端连接，所述第十九电容器的第二端和第二十电容器的第二端连接，所述分频器的Q9端输出1KHz的单路方波至所述有源信号变换电路。
本发明优选地，所述有源信号变换电路包括滤波器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器、第十八电阻器、第二十一电容器和第二十二电容器，所述滤波器的第二端串联第十四电阻器后接地，所述滤波器的第三端分别与第十五电阻器的第一端和第二十一电容器的第一端连接，所述第十五电阻器的第二端串联第十六电阻器后分别与滤波器的第一端和第二十二电容器的第一端连接，所述第二十一电容器的第二端分别与第二十二电容器的第二端、第十七电阻器的第一端和第十八电阻器的第一端连接，所述第十八电阻器的第二端接地，所述第十七电阻器的第二端与分频器U2的Q9端连接，用于接收信号产生电路输出1KHz的单路方波由滤波器变换输出400Hz的正弦信号，所述滤波器的第一端输出正弦信号输入+信号。
本发明优选地，所述SPWM驱动电路包括SPWM芯片、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第五电阻器、第七电阻器、第八电阻器、第九电阻器、第十电阻器、贴片电阻、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一放电电阻、第二放电电阻、供电电容、反馈电容、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第九电容器、第十电容器、第十二电容器、第十三电容器、第一二极管和第二二极管，所述SPWM芯片的IN-端分别与第三电阻器的第一端、第二反馈电阻的第一端和第八电容器的第一端连接，所述第三电阻器的第二端串联第七电容器后与滤波器的第一端连接，用于接收400Hz的正弦信号，由SPWM芯片进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波，输出至MOS驱动电路，所述第八电容器的第二端分别与第八电阻器的第一端、第十二电容器的第一端和第十电容器的第一端连接，所述第八电阻器的第二端分别与第十二电容器的第二端、第十三电容器的第一端、第十三电容器的第二端、第九电阻器的第一端、第九电容器的第一端和SPWM芯片的VSS端连接后接地，所述SPWM芯片的的CSD端与第九电容器的第二端连接，所述第九电阻器的第二端分别与第十电阻器的第一端和第二放电电阻的第一端连接，所述第十电阻器的第二端分别与第七电阻器的第一端和SPWM芯片的的OCSET端连接，所述第七电阻器的第二端与SPWM芯片的的VREF端连接，所述第六电容器的第一端与SPWM芯片的的GND端连接，所述第六电容器的第二端分别与SPWM芯片的的VAA端和贴片电阻的第一端连接，所述贴片电阻的第二端分别与第一电阻器的第一端和第一二极管的负极连接，所述第一电阻器的第二端分别与SPWM芯片的的VB端和第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极串联第五电阻器后分别与SPWM芯片的的VCC端、第一放电电阻的第一端和供电电容的第一端连接，所述供电电容的第二端与SPWM芯片的的COM端连接，所述第一二极管的正极分别与SPWM芯片的的CSH端和第二电阻器的第一端连接，所述第二电阻器的第二端与SPWM芯片的的HO端连接，所述第二反馈电阻的第二端分别与第一反馈电阻的第一端和反馈电容的第一端连接，所述反馈电容的第二端接地，所述第一反馈电阻的第二端与SPWM芯片的的VS端连接。
本发明优选地，所述MOS驱动电路包括第一场效应管、第二场效应管、第四电阻器和第六电阻器,所述第一场效应管的栅极串联第四电阻器后与SPWM芯片的HO端连接，所述第二场效应管的栅极串联第六电阻器后与SPWM芯片的LO端连接，所述第一场效应管的源极分别与SPWM芯片的VS端和第二场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极与第二放电电阻的第一端连接。
本发明优选地，所述无源滤波电路包括第五电感、第十一电容器和放电电容，所述第五电感的第一端与SPWM芯片的VS端连接，所述第五电感的第二端分别并联第十一电容器和放电电容后输出26V/1KHz的交流电压。
本发明优选地，所述第一级正负12VDC/DC电源模块包括+48VDC/DC变换器、-48VDC/DC变换器，第一变压器、第二变压器、第一电感第二电感、第三电感、第四电感、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第十四电容器、第十五电容器、第十六电容器、第十七电容器和第十八电容器，所述第一变压器的第一端分别与电源正极输出端、第一电容器的第一端、第二变压器的第一端和第十六电容器的第一端连接，所述第一变压器的第三端分别与第一电容器的第二端、电源负极输出端、第十六电容器的第二端和第二变压器的第三端连接，所述第一变压器的第二端分别与第二电容器的第一端和第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与第三电容器的第一端和+48VDC/DC变换器的第一端连接，所述第一变压器的第四端分别与第二电容器的第二端、第三电容器的第二端和+48VDC/DC变换器的第三端连接，所述+48VDC/DC变换器的第四端分别与第二电感的第一端和第四电容器的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与第五电容器的第一端和第一场效应管的漏极连接，所述+48VDC/DC变换器的第六端分别与第四电容器的第二端和第五电容器的第二端连接后接地，所述第二变压器的第二端分别与第十七电容器的第一端和第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端分别与第十八电容器的第一端和-48VDC/DC变换器的第一端连接，所述第二变压器的第四端分别与第十七电容器的第二端、第十八电容器的第二端和-48VDC/DC变换器的第三端连接，所述-48VDC/DC变换器的第六端分别与第四电感的第一端和第十四电容器的第一端连接，所述第四电感的第二端分别与第十五电容器的第一端和第二场效应管的源极连接，所述-48VDC/DC变换器的第四端分别与第十四电容器的第二端和第十五电容器的第二端连接后接地。
本发明优选地，所述第二级正负48V DC/DC电源模块包括+12VDC/DC变换器、-12VDC/DC变换器和第十三电阻器，所述+12VDC/DC变换器的第一端与第一变压器的第一端连接，所述+12VDC/DC变换器的第二端分别与第一变压器的第三端和-12VDC/DC变换器的第二端连接，所述+12VDC/DC变换器的第三端和-12VDC/DC变换器的第一端连接，所述+12VDC/DC变换器的第六端与滤波器的第四端连接，所述+12VDC/DC变换器的第四端与SPWM芯片的GND端连接，所述-12VDC/DC变换器的第四端与滤波器的第五端连接，所述+12VDC/DC变换器的第四端分别与第十三电阻器的第一端和分频器的VDD端连接，所述第十三电阻器的第二端与分频器的RST端连接。
与现有技术相比，本发明通过设计数字式的信号产生电路、基于有源滤波器的有源信号变换电路、基于IRS2092的SPWM驱动电路、无源滤波电路以及隔离式DC/DC电源供电电路，采用电压闭环反馈的控制方式和选用推挽式拓扑结构，实现了将18V～36V直流电源转换为26V/1KHz的单相交流电源变换器，有效解决了传统正弦波逆变电源带感性负载时波形失真大和体积笨重的问题，该单相逆变电源具有可靠性高、稳定度好、调节特性优良、体积小、重量轻、效率高等优点。
附图说明
图1为本发明提供一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源的原理示意图；
图2为本发明所述信号产生电路的结构示意图；
图3为本发明所述有源信号变换电路的结构示意图；
图4为本发明所述SPWM驱动电路的结构示意图；
图5为本发明所述第一级正负12VDC/DC电源模块和第二级正负48V DC/DC电源模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图5所示，本发明实施例提供一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，包括电源输入端、信号产生电路、第一级正负12VDC/DC电源模块、第二级正负48V DC/DC电源模块、有源信号变换电路、SPWM驱动电路、MOS驱动电路和无源滤波电路，所述电源输入端与第一级正负12VDC/DC电源模块和第二级正负48V DC/DC电源模块的电源输入端连接，所述第一级正负12VDC/DC电源模块的电源输出端与SPWM驱动电路的电源输入端连接，所述第二级正负48VDC/DC电源模块的电源输出端与有源信号变换电路的电源输入端连接，所述信号产生电路输出1KHz的单路方波至所述有源信号变换电路变换输出400Hz的正弦信号，所述SPWM驱动电路将400Hz的正弦信号进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波，所述MOS驱动电路在SPWM波的驱动下导通，经过无源滤波电路滤波后，输出26V/1KHz的交流电压。
如图2所示，所述信号产生电路包括晶振Y1、第一反相器U1A、第二反相器U1B、分频器U2、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第十九电容器C19和第二十电容器C20，所述第二反相器U1B的第三端与分频器U2的CLK端连接，所述第十二电阻器R12的第一端分别与第十一电阻器R11的第一端、第二反相器U1B的第一端、第二反相器U1B的第二端和第一反相器U1A的第三端连接，所述第十一电阻器R11的第二端分别与晶振Y1的第一端、第一反相器U1A的第一端、第一反相器U1A的第二端和第十九电容器C19的第一端连接，所述晶振Y1的第二端分别与第十二电阻器R12的第二端和第二十电容器C20的第二端连接，所述第十九电容器C19的第二端和第二十电容器C20的第二端连接，所述分频器U2的Q9端输出1KHz的单路方波至所述有源信号变换电路。
如图3所示，所述有源信号变换电路包括滤波器U3、第十四电阻器R14、第十五电阻器R15、第十六电阻器R16、第十七电阻器R17、第十八电阻器R18、第二十一电容器C21和第二十二电容器C22，所述滤波器U3的第二端串联第十四电阻器R14后接地，所述滤波器U3的第三端分别与第十五电阻器R15的第一端和第二十一电容器C21的第一端连接，所述第十五电阻器R15的第二端串联第十六电阻器R16后分别与滤波器U3的第一端和第二十二电容器C22的第一端连接，所述第二十一电容器C21的第二端分别与第二十二电容器C22的第二端、第十七电阻器R17的第一端和第十八电阻器R18的第一端连接，所述第十八电阻器R18的第二端接地，所述第十七电阻器R17的第二端与分频器U2的Q9端连接，用于接收信号产生电路输出1KHz的单路方波由滤波器U3变换输出400Hz的正弦信号，所述滤波器U3的第一端输出正弦信号输入+信号。
如图4所示，所述SPWM驱动电路包括SPWM芯片U1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第五电阻器R5、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第十电阻器R10、贴片电阻RA1、第一反馈电阻RFB1、第二反馈电阻RFB2、第一放电电阻RD1、第二放电电阻RD2、供电电容CVCC1、反馈电容CFB1、第六电容器C6、第七电容器C7、第八电容器C8、第九电容器C9、第十电容器C10、第十二电容器C12、第十三电容器C13、第一二极管D1和第二二极管D2，所述SPWM芯片U1的IN-端分别与第三电阻器R3的第一端、第二反馈电阻RFB2的第一端和第八电容器C8的第一端连接，所述第三电阻器R3的第二端串联第七电容器C7后与滤波器的第一端连接，用于接收400Hz的正弦信号，由SPWM芯片U1进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波，输出至MOS驱动电路，所述第八电容器C8的第二端分别与第八电阻器R8的第一端、第十二电容器C12的第一端和第十电容器C10的第一端连接，所述第八电阻器R8的第二端分别与第十二电容器C12的第二端、第十三电容器C13的第一端、第十三电容器C13的第二端、第九电阻器R9的第一端、第九电容器C9的第一端和SPWM芯片U1的VSS端连接后接地，所述SPWM芯片U1的的CSD端与第九电容器C9的第二端连接，所述第九电阻器R9的第二端分别与第十电阻器R10的第一端和第二放电电阻RD2的第一端连接，所述第十电阻器R10的第二端分别与第七电阻器R7的第一端和SPWM芯片U1的的OCSET端连接，所述第七电阻器R7的第二端与SPWM芯片U1的的VREF端连接，所述第六电容器C6的第一端与SPWM芯片U1的的GND端连接，所述第六电容器C6的第二端分别与SPWM芯片U1的的VAA端和贴片电阻RA1的第一端连接，所述贴片电阻RA1的第二端分别与第一电阻器R1的第一端和第一二极管D1的负极连接，所述第一电阻器R1的第二端分别与SPWM芯片U1的的VB端和第二二极管D2的负极连接，所述第二二极管D2的正极串联第五电阻器R5后分别与SPWM芯片U1的的VCC端、第一放电电阻RD1的第一端和供电电容CVCC1的第一端连接，所述供电电容CVCC1的第二端与SPWM芯片U1的的COM端连接，所述第一二极管D1的正极分别与SPWM芯片U1的的CSH端和第二电阻器R2的第一端连接，所述第二电阻器R2的第二端与SPWM芯片U1的的HO端连接，所述第二反馈电阻RFB2的第二端分别与第一反馈电阻RFB1的第一端和反馈电容CFB1的第一端连接，所述反馈电容CFB1的第二端接地，所述第一反馈电阻RFB1的第二端与SPWM芯片U1的的VS端连接。
如图4所示，所述MOS驱动电路包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第四电阻器R4和第六电阻器R6,所述第一场效应管Q1的栅极串联第四电阻器R4后与SPWM芯片的HO端连接，所述第二场效应管Q2的栅极串联第六电阻器R6后与SPWM芯片U1的LO端连接，所述第一场效应管Q1的源极分别与SPWM芯片U1的VS端和第二场效应管Q2的漏极，所述第二场效应管Q2的源极与第二放电电阻RD2的第一端连接。
如图4所示，所述无源滤波电路包括第五电感L4、第十一电容器C11和放电电容Ro1，所述第五电感L4的第一端与SPWM芯片U1的VS端连接，所述第五电感L4的第二端分别并联第十一电容器C1和放电电容Ro1后输出26V/1KHz的交流电压。
如图5所示，所述第一级正负12VDC/DC电源模块包括+48VDC/DC变换器、-48VDC/DC变换器，第一变压器T1、第二变压器T2、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5、第十四电容器C14、第十五电容器C15、第十六电容器C16、第十七电容器C17和第十八电容器C18，所述第一变压器T1的第一端分别与电源正极输出端、第一电容器C1的第一端、第二变压器T2的第一端和第十六电容器C16的第一端连接，所述第一变压器T1的第三端分别与第一电容器C1的第二端、电源负极输出端、第十六电容器C16的第二端和第二变压器T2的第三端连接，所述第一变压器T1的第二端分别与第二电容器C2的第一端和第一电感L1的第一端连接，所述第一电感L1的第二端分别与第三电容器C3的第一端和+48VDC/DC变换器的第一端连接，所述第一变压器T1的第四端分别与第二电容器C2的第二端、第三电容器C3的第二端和+48VDC/DC变换器的第三端连接，所述+48VDC/DC变换器的第四端分别与第二电感L2的第一端和第四电容器C4的第一端连接，所述第二电感L2的第二端分别与第五电容器C5的第一端和第一场效应管Q1的漏极连接，所述+48VDC/DC变换器的第六端分别与第四电容器C4的第二端和第五电容器C5的第二端连接后接地，所述第二变压器T2的第二端分别与第十七电容器C17的第一端和第三电感L3的第一端连接，所述第三电感L3的第二端分别与第十八电容器C18的第一端和-48VDC/DC变换器的第一端连接，所述第二变压器T2的第四端分别与第十七电容器C17的第二端、第十八电容器C18的第二端和-48VDC/DC变换器的第三端连接，所述-48VDC/DC变换器的第六端分别与第四电感L4的第一端和第十四电容器C14的第一端连接，所述第四电感L4的第二端分别与第十五电容器C15的第一端和第二场效应管Q2的源极连接，所述-48VDC/DC变换器的第四端分别与第十四电容器C14的第二端和第十五电容器C15的第二端连接后接地。
如图3和图5所示，所述第二级正负48V DC/DC电源模块包括+12VDC/DC变换器、-12VDC/DC变换器和第十三电阻器R13，所述+12VDC/DC变换器的第一端与第一变压器T1的第一端连接，所述+12VDC/DC变换器的第二端分别与第一变压器T1的第三端和-12VDC/DC变换器的第二端连接，所述+12VDC/DC变换器的第三端和-12VDC/DC变换器的第一端连接，所述+12VDC/DC变换器的第六端与滤波器U3的第四端连接，所述+12VDC/DC变换器的第四端与SPWM芯片U1的GND端连接，所述-12VDC/DC变换器的第四端与滤波器U3的第五端连接，所述+12VDC/DC变换器的第四端分别与第十三电阻器R13的第一端和分频器U2的VDD端连接，所述第十三电阻器R13的第二端与分频器U2的RST端连接。
本发明的工作原理如下：
如图1-5所示，18V～36V直流电源输出端经差共模无源滤波电路滤波后，给+48V电源模块、-48V电源模块、+12V电源模块和-12V电源模块供电；加电后，4.9152MHz晶振和第一反相器组成的振荡电路起振，经第二反相器整形后，输出4.9152MHz的方波，接至分频器U2的11引脚的使信号提为高电平，4.9152MHz方波经分频器U2分频后，输出1KHz的单路方波；输出的1KHz方波经有源滤波器信号变换后，400Hz的方波变换成频率为400Hz的正弦信号，该正弦信号的幅度和相位差可通过调整有源无源滤波电路的参数进行精准控制；正弦信号送入SPWM芯片进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波；第一场效应管和第二场效应管在SPWM波的驱动下轮流导通，经过LC平滑无源滤波电路滤波后，输出26V/1KHz的交流电压。
综上所述，本发明通过设计数字式的信号产生电路、基于有源滤波器的有源信号变换电路、基于IRS2092的SPWM驱动电路、无源滤波电路以及隔离式DC/DC电源供电电路，采用电压闭环反馈的控制方式和选用推挽式拓扑结构，实现了将18V～36V直流电源转换为26V/1KHz的单相交流电源变换器，有效解决了传统正弦波逆变电源带感性负载时波形失真大和体积笨重的问题，该单相逆变电源具有可靠性高、稳定度好、调节特性优良、体积小、重量轻、效率高等优点。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，包括电源输入端、信号产生电路、第一级正负12VDC/DC电源模块、第二级正负48V DC/DC电源模块、有源信号变换电路、SPWM驱动电路、MOS驱动电路和无源滤波电路，所述电源输入端与第一级正负12VDC/DC电源模块和第二级正负48V DC/DC电源模块输入端连接，所述第一级正负12VDC/DC电源模块的电源输出端与SPWM驱动电路的电源输入端连接，所述第二级正负48V DC/DC电源模块的电源输出端与有源信号变换电路的电源输入端连接，所述信号产生电路输出1KHz的单路方波至所述有源信号变换电路变换输出400Hz的正弦信号，所述SPWM驱动电路将400Hz的正弦信号进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波，所述MOS驱动电路在SPWM波的驱动下导通，经过无源滤波电路滤波后，输出26V/1KHz的交流电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述信号产生电路包括晶振、第一反相器、第二反相器、分频器、第十一电阻器、第十二电阻器、第十九电容器和第二十电容器，所述第二反相器的第三端与分频器的CLK端连接，所述第十二电阻器的第一端分别与第十一电阻器的第一端、第二反相器的第一端、第二反相器的第二端和第一反相器的第三端连接，所述第十一电阻器的第二端分别与晶振的第一端、第一反相器的第一端、第一反相器的第二端和第十九电容器的第一端连接，所述晶振的第二端分别与第十二电阻器的第二端和第二十电容器的第二端连接，所述第十九电容器的第二端和第二十电容器的第二端连接，所述分频器的Q9端输出1KHz的单路方波至所述有源信号变换电路。
3.根据权利要求2所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述有源信号变换电路包括滤波器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器、第十八电阻器、第二十一电容器和第二十二电容器，所述滤波器的第二端串联第十四电阻器后接地，所述滤波器的第三端分别与第十五电阻器的第一端和第二十一电容器的第一端连接，所述第十五电阻器的第二端串联第十六电阻器后分别与滤波器的第一端和第二十二电容器的第一端连接，所述第二十一电容器的第二端分别与第二十二电容器的第二端、第十七电阻器的第一端和第十八电阻器的第一端连接，所述第十八电阻器的第二端接地，所述第十七电阻器的第二端与分频器U2的Q9端连接，用于接收信号产生电路输出1KHz的单路方波由滤波器变换输出400Hz的正弦信号，所述滤波器的第一端输出正弦信号输入+信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述SPWM驱动电路包括SPWM芯片、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第五电阻器、第七电阻器、第八电阻器、第九电阻器、第十电阻器、贴片电阻、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一放电电阻、第二放电电阻、供电电容、反馈电容、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第九电容器、第十电容器、第十二电容器、第十三电容器、第一二极管和第二二极管，所述SPWM芯片的IN-端分别与第三电阻器的第一端、第二反馈电阻的第一端和第八电容器的第一端连接，所述第三电阻器的第二端串联第七电容器后与滤波器的第一端连接，用于接收400Hz的正弦信号，由SPWM芯片进行调制，产生脉冲宽度随输入1KHz正弦信号变化的SPWM波，输出至MOS驱动电路，所述第八电容器的第二端分别与第八电阻器的第一端、第十二电容器的第一端和第十电容器的第一端连接，所述第八电阻器的第二端分别与第十二电容器的第二端、第十三电容器的第一端、第十三电容器的第二端、第九电阻器的第一端、第九电容器的第一端和SPWM芯片的VSS端连接后接地，所述SPWM芯片的的CSD端与第九电容器的第二端连接，所述第九电阻器的第二端分别与第十电阻器的第一端和第二放电电阻的第一端连接，所述第十电阻器的第二端分别与第七电阻器的第一端和SPWM芯片的的OCSET端连接，所述第七电阻器的第二端与SPWM芯片的的VREF端连接，所述第六电容器的第一端与SPWM芯片的的GND端连接，所述第六电容器的第二端分别与SPWM芯片的的VAA端和贴片电阻的第一端连接，所述贴片电阻的第二端分别与第一电阻器的第一端和第一二极管的负极连接，所述第一电阻器的第二端分别与SPWM芯片的的VB端和第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极串联第五电阻器后分别与SPWM芯片的的VCC端、第一放电电阻的第一端和供电电容的第一端连接，所述供电电容的第二端与SPWM芯片的的COM端连接，所述第一二极管的正极分别与SPWM芯片的的CSH端和第二电阻器的第一端连接，所述第二电阻器的第二端与SPWM芯片的的HO端连接，所述第二反馈电阻的第二端分别与第一反馈电阻的第一端和反馈电容的第一端连接，所述反馈电容的第二端接地，所述第一反馈电阻的第二端与SPWM芯片的的VS端连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述MOS驱动电路包括第一场效应管、第二场效应管、第四电阻器和第六电阻器,所述第一场效应管的栅极串联第四电阻器后与SPWM芯片的HO端连接，所述第二场效应管的栅极串联第六电阻器后与SPWM芯片的LO端连接，所述第一场效应管的源极分别与SPWM芯片的VS端和第二场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极与第二放电电阻的第一端连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述无源滤波电路包括第五电感、第十一电容器和放电电容，所述第五电感的第一端与SPWM芯片的VS端连接，所述第五电感的第二端分别并联第十一电容器和放电电容后输出26V/1KHz的交流电压。
7.根据权利要求6所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述第一级正负12VDC/DC电源模块包括+48VDC/DC变换器、-48VDC/DC变换器，第一变压器、第二变压器、第一电感第二电感、第三电感、第四电感、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第十四电容器、第十五电容器、第十六电容器、第十七电容器和第十八电容器，所述第一变压器的第一端分别与电源正极输出端、第一电容器的第一端、第二变压器的第一端和第十六电容器的第一端连接，所述第一变压器的第三端分别与第一电容器的第二端、电源负极输出端、第十六电容器的第二端和第二变压器的第三端连接，所述第一变压器的第二端分别与第二电容器的第一端和第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与第三电容器的第一端和+48VDC/DC变换器的第一端连接，所述第一变压器的第四端分别与第二电容器的第二端、第三电容器的第二端和+48VDC/DC变换器的第三端连接，所述+48VDC/DC变换器的第四端分别与第二电感的第一端和第四电容器的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与第五电容器的第一端和第一场效应管的漏极连接，所述+48VDC/DC变换器的第六端分别与第四电容器的第二端和第五电容器的第二端连接后接地，所述第二变压器的第二端分别与第十七电容器的第一端和第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端分别与第十八电容器的第一端和-48VDC/DC变换器的第一端连接，所述第二变压器的第四端分别与第十七电容器的第二端、第十八电容器的第二端和-48VDC/DC变换器的第三端连接，所述-48VDC/DC变换器的第六端分别与第四电感的第一端和第十四电容器的第一端连接，所述第四电感的第二端分别与第十五电容器的第一端和第二场效应管的源极连接，所述-48VDC/DC变换器的第四端分别与第十四电容器的第二端和第十五电容器的第二端连接后接地。
8.根据权利要求7所述的一种基于D类功放的单相纯正弦逆变电源，其特征在于，所述第二级正负48V DC/DC电源模块包括+12VDC/DC变换器、-12VDC/DC变换器和第十三电阻器，所述+12VDC/DC变换器的第一端与第一变压器的第一端连接，所述+12VDC/DC变换器的第二端分别与第一变压器的第三端和-12VDC/DC变换器的第二端连接，所述+12VDC/DC变换器的第三端和-12VDC/DC变换器的第一端连接，所述+12VDC/DC变换器的第六端与滤波器的第四端连接，所述+12VDC/DC变换器的第四端与SPWM芯片的GND端连接，所述-12VDC/DC变换器的第四端与滤波器的第五端连接，所述+12VDC/DC变换器的第四端分别与第十三电阻器的第一端和分频器的VDD端连接，所述第十三电阻器的第二端与分频器的RST端连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115436689A (zh) * 2022-09-23 2022-12-06 陕西省电子技术研究所有限公司 一种基于双运放和霍尔电流传感器的电零位测试装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204103795U (zh) * 2014-10-09 2015-01-14 航天长峰朝阳电源有限公司 一种微型正弦波输出逆变器模块
CN104333835A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 上声电子（苏州工业园区）有限公司 D类功放扩音器
CN204928594U (zh) * 2015-09-23 2015-12-30 航天长峰朝阳电源有限公司 一种微型正弦波输出400Hz变频器模块
US20170013358A1 (en) * 2014-03-28 2017-01-12 Shenzhen Skyworth-Rgb Electronic Co., Ltd. A class d amplifier chip with duty ratio limiting functions and the device thereof
CN107742988A (zh) * 2017-10-19 2018-02-27 绵阳市维博电子有限责任公司 一种满足感性负载频繁通断的正弦波电源及其应用
CN112910286A (zh) * 2021-03-23 2021-06-04 陕西省电子技术研究所 线性式三相正弦逆变电源

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104333835A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 上声电子（苏州工业园区）有限公司 D类功放扩音器
US20170013358A1 (en) * 2014-03-28 2017-01-12 Shenzhen Skyworth-Rgb Electronic Co., Ltd. A class d amplifier chip with duty ratio limiting functions and the device thereof
CN204103795U (zh) * 2014-10-09 2015-01-14 航天长峰朝阳电源有限公司 一种微型正弦波输出逆变器模块
CN204928594U (zh) * 2015-09-23 2015-12-30 航天长峰朝阳电源有限公司 一种微型正弦波输出400Hz变频器模块
CN107742988A (zh) * 2017-10-19 2018-02-27 绵阳市维博电子有限责任公司 一种满足感性负载频繁通断的正弦波电源及其应用
CN112910286A (zh) * 2021-03-23 2021-06-04 陕西省电子技术研究所 线性式三相正弦逆变电源

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周旭: "《电子设备防干扰原理与技术》", 31 January 2005, 国防工业出版社, pages: 166 - 168 *
施文冲等: "《电工实用电子技术手册》", 31 August 1993, 上海科学技术出版社, pages: 142 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115436689A (zh) * 2022-09-23 2022-12-06 陕西省电子技术研究所有限公司 一种基于双运放和霍尔电流传感器的电零位测试装置
CN115436689B (zh) * 2022-09-23 2023-09-01 陕西省电子技术研究所有限公司 一种基于双运放和霍尔电流传感器的电零位测试装置

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