CN117639471A - 一种供配电电压转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供配电电压转换电路，涉及电压转换领域，该供配电电压转换电路包括：交直流转换模块，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压模块；稳压模块，用于输出稳定电压，供给电池模块；电池模块，用于在交直流转换模块工作时，存储电能；在直交流转换模块工作时，输出电压；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置采样模块，来检测直交流转换模块输出的交流电大小，输出给电压判断模块，只有交流电在设置电压范围内时，电压判断模块才会为延缓驱动模块供电，延缓驱动模块在持续接收到电压时，才会控制交直流转换模块和外界电器所在回路导通，避免了使用者先将电器接入，再转换电压时，造成电器损坏。

Description

一种供配电电压转换电路

技术领域

本发明涉及电压转换领域，具体是一种供配电电压转换电路。

背景技术

便携式储能电源设有供配电电压转换电路，充电时将市电220V存储至内置电池中，放电时输出交流为电器供电。在户外活动和应急救灾中有广泛应用。

现有的电压由直流转化为交流电过程中，刚开始转换时，会产生瞬间大电压，正常使用都是先转换电压，再外接电器，此时瞬间大电压已迅速降低为安全电压，不会损害电器；但是存在使用者不规范使用便携式储能电源，先将电器接入，再转换电压，产生的瞬间大电压直接输入电器，易造成电器损坏，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供配电电压转换电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种供配电电压转换电路，包括：

交直流转换模块，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压模块；

稳压模块，用于输出稳定电压，供给电池模块；

电池模块，用于在交直流转换模块工作时，存储电能；在直交流转换模块工作时，输出电压；

直交流转换模块，用于将直流电转化为交流电输出；

采样模块，用于采样直交流转换模块的输出电压，获取采样电压，将采样电压输出给反馈调节模块、电压判断模块；

反馈调节模块，用于基于采样电压，调节直交流转换模块的输出交流电大小，使其稳定输出220V交流电；

电压判断模块，用于判断采样电压是否处于安全电压范围，处于安全电压范围时，为延缓驱动模块供电；

延缓驱动模块，用于在持续电压输入后，构建直交流转换模块和外接电器的供电回路；

交直流转换模块的输出端连接稳压模块的输入端，稳压模块的输出端连接电池模块的输入端，电池模块的输出端连接直交流转换模块的第一输入端，直交流转换模块的输出端连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接反馈调节模块的输入端、电压判断模块的输入端，反馈调节模块的输出端连接直交流转换模块的第二输入端，电压判断模块的输出端连接延缓驱动模块的输入端，延缓驱动模块的输出端连接直交流转换模块的第三输入端。

作为本发明再进一步的方案：稳压模块包括第一电阻、第一三极管、第二三极管、第二电阻，第一三极管的集电极连接第二三极管的集电极、第一电阻的一端、交直流转换模块的输出端，第一电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接电池模块的输入端。

作为本发明再进一步的方案：电池模块包括第三电容、第一二极管、第二二极管、锂电池，第一二极管的正极连接第三电容的一端、稳压模块的输出端，第三电容的另一端接地，第一二极管的负极连接锂电池的正极、第二二极管的正极，锂电池的负极接地，第二二极管的负极连接直交流转换模块的第一输入端。

作为本发明再进一步的方案：采样模块包括第三二极管、第三电阻、第四电阻，第三二极管的正极连接直交流转换模块的输出端，第三二极管的负极连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、反馈调节模块的输入端、电压判断模块的输入端，第四电阻的另一端接地。

作为本发明再进一步的方案：反馈调节模块包括第一放大器、第五电阻、第五电容、第一电位器，第一放大器的输出端连接直交流转换模块的第二输入端，第一放大器的同相端连接采样模块的输出端，第一放大器的反相端连接第五电阻的一端、第五电容的一端、第一电位器的一端，第五电阻的另一端接地，第五电容的另一端接地，第一电位器的另一端连接供电电压。

作为本发明再进一步的方案：电压判断模块包括第二放大器、第三放大器、第六电阻、第六电容、第七电阻、第七电容、第二电位器、第三电位器，第二放大器的同相端连接第三放大器的反相端、采样模块的输出端，第二放大器的反相端连接第六电阻的一端、第六电容的一端、第二电位器的一端，第六电阻的另一端接地，第六电容的另一端接地，第二电位器的另一端连接供电电压，第三放大器非同相端连接第七电阻的一端、第七电容的一端、第三电位器的一端，第七电阻的另一端接地，第七电容的另一端接地，第三电位器的另一端连接供电电压，第二放大器的输出端连接延缓驱动模块的输入端，第三放大器的输出端连接延缓驱动模块的输入端。

作为本发明再进一步的方案：延缓驱动模块包括与门、第八电阻、第八电容、第八MOS管、第一继电器、第四二极管，与门的输入端两个端口连接电压判断模块的输出端，与门的输出端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接第八电容的一端、第八MOS管的G极，第八电容的另一端接地，第八MOS管的D极连接供电电压，第八MOS管的S极连接第一继电器的一端、第四二极管的负极，第一继电器的另一端接地，第四二极管的正极接地。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置采样模块，来检测直交流转换模块输出的交流电大小，输出给电压判断模块，只有交流电在设置电压范围内时，电压判断模块才会为延缓驱动模块供电，延缓驱动模块在持续接收到电压时，才会控制交直流转换模块和外界电器所在回路导通，避免了使用者先将电器接入，再转换电压时，造成电器损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种供配电电压转换电路的原理图。

图2为交直流转换模块、稳压模块及电池模块的电路图。

图3为直交流转换模块、采样模块及反馈调节模块的电路图。

图4为电压判断模块及延缓驱动模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

请参阅图1，一种供配电电压转换电路，包括：

交直流转换模块1，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压模块2；

稳压模块2，用于输出稳定电压，供给电池模块3；

电池模块3，用于在交直流转换模块1工作时，存储电能；在直交流转换模块4工作时，输出电压；

直交流转换模块4，用于将直流电转化为交流电输出；

采样模块5，用于采样直交流转换模块4的输出电压，获取采样电压，将采样电压输出给反馈调节模块6、电压判断模块7；

反馈调节模块6，用于基于采样电压，调节直交流转换模块4的输出交流电大小，使其稳定输出220V交流电；

电压判断模块7，用于判断采样电压是否处于安全电压范围，处于安全电压范围时，为延缓驱动模块8供电；

延缓驱动模块8，用于在持续电压输入后，构建直交流转换模块4和外接电器的供电回路；

交直流转换模块1的输出端连接稳压模块2的输入端，稳压模块2的输出端连接电池模块3的输入端，电池模块3的输出端连接直交流转换模块4的第一输入端，直交流转换模块4的输出端连接采样模块5的输入端，采样模块5的输出端连接反馈调节模块6的输入端、电压判断模块7的输入端，反馈调节模块6的输出端连接直交流转换模块4的第二输入端，电压判断模块7的输出端连接延缓驱动模块8的输入端，延缓驱动模块8的输出端连接直交流转换模块4的第三输入端。

在具体实施例中：请参阅图2和图3，交直流转换模块1包括第一变压器W1、整流器T、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1，第一变压器W1进行降压处理，整流器T将低伏交流电转化为低伏直流电，低伏直流电经过第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1构成的滤波电路后转化为平稳的直流电。

直交流转换模块4包括第三MOS管V3、第四MOS管V4、第五MOS管V5、第六MOS管V6、第七MOS管V7、第二变压器W2、第一开关S1、第二开关S2，基于反馈调节模块6来调节第三MOS管V3的导通状态，改变输出至第四MOS管V4、第六MOS管V6的D极处电压，基于PWM1、PWM2信号控制第四MOS管V4、第五MOS管V5、第六MOS管V6、第七MOS管V7的导通状态，使得在第二变压器W2的输入端形成交流电，最终经过第二变压器W2放大后输出，基于反馈调节模块6，使得最终输出的为220V交流电。

交直流转换模块1和直交流转换模块4为现有技术，在此不对其进行详细介绍；初始状态下，第一开关S1、第二开关S2为弹开状态。

在本实施例中：请参阅图2，稳压模块2包括第一电阻R1、第一三极管V1、第二三极管V2、第二电阻R2，第一三极管V1的集电极连接第二三极管V2的集电极、第一电阻R1的一端、交直流转换模块1的输出端，第一电阻R1的另一端连接第一三极管V1的基极，第一三极管V1的发射极连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接电池模块3的输入端。

电压输入时，通过第一电阻R1使得第一三极管V1导通，第一三极管V1导通后又触发第二三极管V2导通，而输入电流通过第一电阻R1、第一三极管V1集电极、第二三极管V2集电极输出，第一三极管V1导通后会改变流经第一电阻R1的电流，第二三极管V2导通后会改变流经第一三极管V1、第一电阻R1的电流，使得在第二三极管V2导通后，流经电流确定，经过第二电阻R2输出稳定电压。

在另一个实施例中：也可选用稳压器等设备来构建稳压输出。

在本实施例中：请参阅图2，电池模块3包括第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、锂电池E1，第一二极管D1的正极连接第三电容C3的一端、稳压模块2的输出端，第三电容C3的另一端接地，第一二极管D1的负极连接锂电池E1的正极、第二二极管D2的正极，锂电池E1的负极接地，第二二极管D2的负极连接直交流转换模块4的第一输入端。

在交直流转换模块1工作时，电压通过第一二极管D1为锂电池E1充电，存储电能；在直交流转换模块4工作时，锂电池E1输出电压，为后续电路供电。

在另一个实施例中：可增设手动开关，方便控制锂电池E1存储电能或输出电压。

在本实施例中：请参阅图3，采样模块5包括第三二极管D3、第三电阻R3、第四电阻R4，第三二极管D3的正极连接直交流转换模块4的输出端，第三二极管D3的负极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端、反馈调节模块6的输入端、电压判断模块7的输入端，第四电阻R4的另一端接地。

采样直交流转换模块4的输出电压，该电压经过第三二极管D3整流后，经过第三电阻R3、第四电阻R4分压，第四电阻R4作为采样电阻，其上电压作为采样电压，输出给反馈调节模块6、电压判断模块7。

在另一个实施例中：也可采用整流器等整流装置对输入电压进行整流处理。

在本实施例中：请参阅图3，反馈调节模块6包括第一放大器U1、第五电阻R5、第五电容C5、第一电位器RP1，第一放大器U1的输出端连接直交流转换模块4的第二输入端，第一放大器U1的同相端连接采样模块5的输出端，第一放大器U1的反相端连接第五电阻R5的一端、第五电容C5的一端、第一电位器RP1的一端，第五电阻R5的另一端接地，第五电容C5的另一端接地，第一电位器RP1的另一端连接供电电压VCC。

采样电压输入第一放大器U1的反相端，通过调节第一电位器RP1的阻值，给第一放大器U1的同相端设置一个第一基准电压，第一基准电压对应直交流转换模块4最终输出220V交流电，在直交流转换模块4最终输出电压大于220V时，采样电压的波形大部分时间大于第一基准电压，第一放大器U1输出低电平的时间更多，控制第三MOS管V3的单位导通时间降低，使得最终直交流转换模块4输出的电压降低；同样，在直交流转换模块4最终输出电压小于220V时，采样电压的波形大部分时间小于第一基准电压，第一放大器U1输出高电平的时间更多，控制第三MOS管V3的单位导通时间增多，使得最终直交流转换模块4输出的电压增加；因此，通过采样电压，调节第三MOS管V3的单位导通时间，使得直交流转换模块4最终输出220V交流电。

在另一个实施例中：这里供电电压VCC选用锂电池E1的输出电压，也可选用其他电压，同样，电压判断模块7、延缓驱动模块8的供电电压VCC也可以选用其他电压。

在本实施例中：请参阅图4，电压判断模块7包括第二放大器U2、第三放大器U3、第六电阻R6、第六电容C6、第七电阻R7、第七电容C7、第二电位器RP2、第三电位器RP3，第二放大器U2的同相端连接第三放大器U3的反相端、采样模块5的输出端，第二放大器U2的反相端连接第六电阻R6的一端、第六电容C6的一端、第二电位器RP2的一端，第六电阻R6的另一端接地，第六电容C6的另一端接地，第二电位器RP2的另一端连接供电电压VCC，第三放大器U3非同相端连接第七电阻R7的一端、第七电容C7的一端、第三电位器RP3的一端，第七电阻R7的另一端接地，第七电容C7的另一端接地，第三电位器RP3的另一端连接供电电压VCC，第二放大器U2的输出端连接延缓驱动模块8的输入端，第三放大器U3的输出端连接延缓驱动模块8的输入端。

采样电压输入时，基于第二放大器U2的反相端设置有第二基准电压，第三放大器U3的同相端设置有第三基准电压，采样电压大于第二基准电压时，第二放大器U2输出高电平，采样电压小于第三基准电压时，第三放大器U3输出高电平，在第二放大器U2、第三放大器U3都输出高电平时，触发延缓驱动模块8工作。通过设置第二基准电压、第三基准电压，在直交流转换模块4输出电压合适时，才会驱动延缓驱动模块8工作。图中公共点A即为采样模块5的输出端。

在另一个实施例中：可将第二电位器RP2、第三电位器RP3换成普通电阻，但这样调节第二基准电压、第三基准电压合适不方便。

在本实施例中：请参阅图4，延缓驱动模块8包括与门U4、第八电阻R8、第八电容C8、第八MOS管V8、第一继电器J1、第四二极管D4，与门U4的输入端两个端口连接电压判断模块7的输出端，与门U4的输出端连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端连接第八电容C8的一端、第八MOS管V8的G极，第八电容C8的另一端接地，第八MOS管V8的D极连接供电电压VCC，第八MOS管V8的S极连接第一继电器J1的一端、第四二极管D4的负极，第一继电器J1的另一端接地，第四二极管D4的正极接地。

在第二放大器U2、第三放大器U3都输出高电平时，与门U4的输入端两个端口都为高电平，与门U4输出高电平，经过第八电阻R8为第八电容C8充电，在第八电容C8充电至足以导通第八MOS管V8时，第八MOS管V8导通，第一继电器J1得电工作，控制第一开关S1、第二开关S2闭合，构建直交流转换模块4和外接电器的供电回路。这里设置第八电容C8充电延缓第八MOS管V8导通，是保证只有采样电压持续满足需求时，才会除非第一继电器J1工作，避免误触发。

在另一个实施例中：可在第八电阻R8处设置一个发光二极管，在直交流转换模块4正常输出220V交流电时，发光二极管发光指示；在锂电池E1电量不足时，与门U4不输出高电平，发光二极管熄灭，此时基于第八电容C8的存储电压，依旧可以保持外接电器工作一小会，通过发光二极管熄灭，提醒使用者锂电池E1电量不足。

本发明的工作原理是：交直流转换模块1用于将交流电转化为直流电，输出给稳压模块2；稳压模块2用于输出稳定电压，供给电池模块3；电池模块3用于在交直流转换模块1工作时，存储电能；在直交流转换模块4工作时，输出电压；直交流转换模块4用于将直流电转化为交流电输出；采样模块5用于采样直交流转换模块4的输出电压，获取采样电压，将采样电压输出给反馈调节模块6、电压判断模块7；反馈调节模块6用于基于采样电压，调节直交流转换模块4的输出交流电大小，使其稳定输出220V交流电；电压判断模块7用于判断采样电压是否处于安全电压范围，处于安全电压范围时，为延缓驱动模块8供电；延缓驱动模块8用于在持续电压输入后，构建直交流转换模块4和外接电器的供电回路。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种供配电电压转换电路，其特征在于，该供配电电压转换电路包括：

交直流转换模块，用于将交流电转化为直流电，输出给稳压模块；

稳压模块，用于输出稳定电压，供给电池模块；

电池模块，用于在交直流转换模块工作时，存储电能；在直交流转换模块工作时，输出电压；

直交流转换模块，用于将直流电转化为交流电输出；

采样模块，用于采样直交流转换模块的输出电压，获取采样电压，将采样电压输出给反馈调节模块、电压判断模块；

反馈调节模块，用于基于采样电压，调节直交流转换模块的输出交流电大小，使其稳定输出220V交流电；

电压判断模块，用于判断采样电压是否处于安全电压范围，处于安全电压范围时，为延缓驱动模块供电；

延缓驱动模块，用于在持续电压输入后，构建直交流转换模块和外接电器的供电回路；

交直流转换模块的输出端连接稳压模块的输入端，稳压模块的输出端连接电池模块的输入端，电池模块的输出端连接直交流转换模块的第一输入端，直交流转换模块的输出端连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接反馈调节模块的输入端、电压判断模块的输入端，反馈调节模块的输出端连接直交流转换模块的第二输入端，电压判断模块的输出端连接延缓驱动模块的输入端，延缓驱动模块的输出端连接直交流转换模块的第三输入端。

2.根据权利要求1所述的供配电电压转换电路，其特征在于，稳压模块包括第一电阻、第一三极管、第二三极管、第二电阻，第一三极管的集电极连接第二三极管的集电极、第一电阻的一端、交直流转换模块的输出端，第一电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一三极管的发射极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接电池模块的输入端。

3.根据权利要求1所述的供配电电压转换电路，其特征在于，电池模块包括第三电容、第一二极管、第二二极管、锂电池，第一二极管的正极连接第三电容的一端、稳压模块的输出端，第三电容的另一端接地，第一二极管的负极连接锂电池的正极、第二二极管的正极，锂电池的负极接地，第二二极管的负极连接直交流转换模块的第一输入端。

4.根据权利要求1所述的供配电电压转换电路，其特征在于，采样模块包括第三二极管、第三电阻、第四电阻，第三二极管的正极连接直交流转换模块的输出端，第三二极管的负极连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、反馈调节模块的输入端、电压判断模块的输入端，第四电阻的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的供配电电压转换电路，其特征在于，反馈调节模块包括第一放大器、第五电阻、第五电容、第一电位器，第一放大器的输出端连接直交流转换模块的第二输入端，第一放大器的同相端连接采样模块的输出端，第一放大器的反相端连接第五电阻的一端、第五电容的一端、第一电位器的一端，第五电阻的另一端接地，第五电容的另一端接地，第一电位器的另一端连接供电电压。

6.根据权利要求4所述的供配电电压转换电路，其特征在于，电压判断模块包括第二放大器、第三放大器、第六电阻、第六电容、第七电阻、第七电容、第二电位器、第三电位器，第二放大器的同相端连接第三放大器的反相端、采样模块的输出端，第二放大器的反相端连接第六电阻的一端、第六电容的一端、第二电位器的一端，第六电阻的另一端接地，第六电容的另一端接地，第二电位器的另一端连接供电电压，第三放大器非同相端连接第七电阻的一端、第七电容的一端、第三电位器的一端，第七电阻的另一端接地，第七电容的另一端接地，第三电位器的另一端连接供电电压，第二放大器的输出端连接延缓驱动模块的输入端，第三放大器的输出端连接延缓驱动模块的输入端。

7.根据权利要求1或6所述的供配电电压转换电路，其特征在于，延缓驱动模块包括与门、第八电阻、第八电容、第八MOS管、第一继电器、第四二极管，与门的输入端两个端口连接电压判断模块的输出端，与门的输出端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接第八电容的一端、第八MOS管的G极，第八电容的另一端接地，第八MOS管的D极连接供电电压，第八MOS管的S极连接第一继电器的一端、第四二极管的负极，第一继电器的另一端接地，第四二极管的正极接地。