CN207732652U - 一种高频交流电源逆变电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高频交流电源逆变电路，包括DDS信号发生器，用于输出相位相反的两正弦波信号；功率放大器，与所述DDS信号发生器连接，用于对所述两正弦波信号分别进行功率差分放大；变压器，与所述功率放大器连接，用于将所述功率差分放大后的所述两正弦波信号作为输入，进行升压以生成为负载所需的高频交流电输出。由上，基于模拟电路生成高频交流电源，采用功率放大器放大DDS信号发生器产生的正弦波，经变压器升压后产生交流电压。相比于现有技术需要外接电源，节省了空间。另外，由于是模拟电路，避免了交流电所采用的PWM硬开关控制方式，使得电源的噪声更小。

Description

一种高频交流电源逆变电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，特别是一种高频交流电源逆变电路。

背景技术

现有技术中向浮动源进行供电以进行相关测试时，需要在测试板卡上外接一交流电源实现供电。在测试板卡上需要设置有降压模块、交-直流转换模块以实现供电。采用上述供电方式，虽然可以解决供电的问题，但其电源所占体积较大。同时，由于交流电多采用PWM硬开关控制方式，功率开关器件在开关瞬间承受较大的电流应力和电压应力，其开通和关断过程损耗较大，电路的寄生电感和功率器件寄生电容在高频时产生严重的电压尖峰或电流尖峰，使功率器件寿命下降，同时产生较大的电磁干扰，使测试工作可靠性受到影响。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种高频交流电源逆变电路，基于模拟电路生成高频交流电源，采用功率放大器放大DDS信号发生器产生的正弦波，经变压器升压后产生交流电压。相比于现有技术需要外接电源，节省了空间。另外，由于是模拟电路，避免了交流电所采用的PWM硬开关控制方式，使得电源的噪声更小。

为实现上述目的本申请的高频交流电源逆变电路包括：

DDS信号发生器，用于输出相位相反的两正弦波信号；

功率放大器，与所述DDS信号发生器连接，用于对所述两正弦波信号分别进行功率差分放大；

变压器，与所述功率放大器连接，用于将所述功率差分放大后的所述两正弦波信号作为输入，进行升压以生成为负载所需的高频交流电输出。

其中，所述功率放大器包括：

对两正弦波信号分别进行功率放大处理的两组电路，每组电路包括一路运算放大电路。

由上，实现对于相位相反的正弦波信号的正、负半波同时放大，从而提高了电源利用率。

其中，所述功率放大器包括：

对两正弦波信号分别进行功率放大处理的两组电路；每组电路包括并联的多路运算放大电路。

由上，采用并联的多路运算放大电路，可有效的对相位相反的正弦波信号的正、负半波进行进一步放大。

其中，所述运算放大电路包括：

一运算放大器，其同相输入端接地、反相输入端接收一所述正弦波、输出端连接所述变压器。

由上，相较于其他功率放大器件，运算放大器具有精度高、噪声低等特点。

其中，所述运算放大电路还包括串联于运算放大器输出端线路的均流电阻。

由上，将各运算放大器输出端的电流通过均流电阻连到公用的均流母线上，即变压器的初级线圈，以使各运算放大器按照输出至变压器初级线圈的平均电压来实现调整以实现均流。

其中，还包括信号放大器，连接于所述DDS信号发生器与所述功率放大器之间，用于将所述DDS信号发生器生成的所述正弦波进行放大处理。

由上，通过信号放大器将DDS信号发生器所生成正弦波进行等比例放大处理，以便于后续的识别和处理。

其中，还包括：

采样器，连接于所述变压器的输出端，用于采集变压器的输出电压；

电源管理单元，其输入端与所述采样器连接，控制端连接至所述DDS信号发生器；

所述电源管理单元还包括一数据接口，用于获取变压器的目标输出电压，所述电源管理单元用于基于所述目标输出电压，依据采样器所采集的电压控制DDS信号发生器生成的所述正弦波信号的幅值。

由上，电源管理单元获取到变压器的目标输出电压，通过采样器检测实际输出电压，将二者进行比较，以确定出DDS信号发生器所输出的最合适的正弦波幅值，从而可以实现降低功耗的目的。

附图说明

图1为高频交流电源逆变电路第一实施例的电路原理示意图；

图2为差分放大原理示意图；

图3为功率放大器的电路原理示意图；

图4为本实施例所采用的功率放大器的电路原理示意图；

图5为高频交流电源逆变电路第二实施例的电路原理示意图。

具体实施方式

下面参见图1～图5对本实用新型所述的高频交流电源逆变电路进行详细说明。

本申请基于模拟电路实现对于高频交流电源的设计，图1所示为本申请所述高频交流电源逆变电路第一实施例的电路原理示意图。包括一DDS信号发生器，用于生成一组相位相反的正弦波。

功率放大器，与所述DDS信号发生器连接，用于对所述正弦波信号进行功率放大处理。所述功率放大器采用差分放大原理实现，如图2所示，差分放大原理为：图2左侧上、下两图中V1、V2分别表示DDS信号发生器所生成的一组相位相反的正弦波。将V1、V2进行叠加以进行差分放大后，便形成了图2右侧的放大效果图。从图中可见，ΔV表示放大信号的幅值，放大后的信号幅值增大将近一倍。

图3所示为本实施例中功率放大器的实现差分放大的电路原理示意图，包括两路运算放大器(U1、U2)，两路运算放大器的同相输入端共地，两路运算放大器的反相输入端分别连接所述DDS信号发生器所生成的两相位相反的正弦波，输出端连接后文所述变压器的初级线圈。还包括连接于两路运算放大器反相输入端的输入电阻，以及连接于各运算放大器反相输入端与输出端之间的反馈电阻。上述功率放大器基于差分放大原理，实现对于该组相位相反的正弦波正、负半波同时被有效利用，提高了直流电源利用率的技术效果。

较佳的，本实施例中，采用并联多个运算放大器的技术方案实现对于功率的进一步放大。如图4所示，第一路运算放大器U1由并联连接的第一至第六运算放大器(U1-1～U1-6)所替代，各运算放大器的反相输入端并联，并连接于DDS信号发生器的一路正弦波输出端；各运算放大器的正相输入端接地，输出端连接至变压器的初级线圈。电路还包括连接于各路运算放大器反相输入端的输入电阻R1、连接于各运算放大器反相输入端与输出端之间的反馈电阻R2、以及连接于各运算放大器输出端的均流电阻R3。所述均流电阻R3的一端分别连接于所述反馈电阻和运算放大器输出端，另一端连接至变压器的初级线圈。

均流电阻的工作原理为：将各运算放大器输出端的电流放大后通过均流电阻连到公用的均流母线上，即变压器的初级线圈，以使各运算放大器按照输出至变压器初级线圈的平均电压来实现调整完成均流。

第二路运算放大器U2包括并联连接的第七至第十二运算放大器(未图示)，各运算放大器的反相输入端并联，并连接于DDS信号发生器的另一路正弦波输出端；各运算放大器的正相输入端接地，输出端连接至变压器的初级线圈。第七至第十二运算放大器所在电路的电阻连接方式与前述第一至第六运算放大器相同，不再赘述。

采用如图4所示的多组运算放大器并联升压的方法，完成了在低直流电压供电条件下实现高频交流电源的设计。基于模拟电路的特性，相较于外接交流电源，避免了开关型变换器带来了输出噪声。而多组并联的方法，将DDS信号发生器所输出的一组相位相反的正弦波V1和V2放大为V1’和V2’，解决了单一运算放大器输出电流低的限制，采用通用型功率放大器更加可靠易实现，实现了低噪声。

本实施例在DDS信号发生器的一组相位相反的正弦波分别连接一组并联了六个运算放大器用于信号放大，实际电路中，可依据具体需求调整运算放大器的数量，在此并不进行限定。另外，所述功率放大器还可采用三极管等其他器件实现，在此不再赘述。

较佳的，如图1所示，在所述DDS信号发生器与功率放大器之间，还连接有信号放大器，用于将所述DDS信号发生器所生成的一组相位相反的正弦波进行幅值等比例放大处理，以便于后续的识别和处理。

变压器，其初级线圈与所述功率放大器连接，进行升压后产生110V交流电，在其次级线圈输出，以最终实现升压目的。

本实施例基于模拟电路生成高频交流电源，使用低电压直流电源供电(例如±28V)，采用功率放大器放大DDS信号发生器产生的正弦波(46V的交流峰峰值)，经变压器升压后产生交流电压(110V)。相比于现有技术需要外接电源，节省了空间。另外，由于是模拟电路，避免了交流电所采用的PWM硬开关控制方式，使得电源的噪声更小。

图5所示为本申请高频交流电源逆变电路第二实施例的电路原理示意图，与第一实施例的区别在于：第二实施例还包括采样器，与所述变压器的输出端连接，用于采集变压器的输出电压。

电源管理单元，其数据输入端与所述采样器连接，控制端连接于所述DDS信号发生器。所述电源管理单元还具有数据通信接口，用于接收与变压器相连接的负载(未图示)所需电压，即变压器的目标输出电压。所述电源管理单元用于依据所述负载所需电压与采样器所检测电压的差值，控制DDS信号发生器所生成正弦波的幅值。举例来说，电源管理单元依据所述负载所需电压，采用PID算法控制DDS信号的输出幅值，实现了具有闭环反馈能力的高频交流电源。保证交流输出电压不受负载大小等环境限制，具有极低的电压调整率的特点。从而可以实现降低功耗的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高频交流电源逆变电路，其特征在于，包括，

DDS信号发生器，用于输出相位相反的两正弦波信号；

功率放大器，与所述DDS信号发生器连接，用于对所述两正弦波信号分别进行功率差分放大；

变压器，与所述功率放大器连接，用于将所述功率差分放大后的所述两正弦波信号作为输入，进行升压以生成为负载所需的高频交流电输出。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率放大器包括：

对两正弦波信号分别进行功率放大处理的两组电路，每组电路包括一路运算放大电路。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率放大器包括：

对两正弦波信号分别进行功率放大处理的两组电路；每组电路包括并联的多路运算放大电路。

4.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述运算放大电路包括：

一运算放大器，其同相输入端接地、反相输入端接收一所述正弦波、输出端连接所述变压器。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述运算放大电路还包括串联于运算放大器输出端线路的均流电阻。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括信号放大器，连接于所述DDS信号发生器与所述功率放大器之间，用于将所述DDS信号发生器生成的所述正弦波进行放大处理。

7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的电路，其特征在于，还包括：

采样器，连接于所述变压器的输出端，用于采集变压器的输出电压；

电源管理单元，其输入端与所述采样器连接，控制端连接至所述DDS信号发生器；

所述电源管理单元还包括一数据接口，用于获取变压器的目标输出电压，所述电源管理单元用于基于所述目标输出电压，依据采样器所采集的电压控制DDS信号发生器生成的所述正弦波信号的幅值。

8.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，还包括：

采样器，连接于所述变压器的输出端，用于采集变压器的输出电压；

电源管理单元，其输入端与所述采样器连接，控制端连接至所述DDS信号发生器；

所述电源管理单元还包括一数据接口，用于获取变压器的目标输出电压，所述电源管理单元用于基于所述目标输出电压，依据采样器所采集的电压控制DDS信号发生器生成的所述正弦波信号的幅值。