CN208044359U - 一种变频器母线电压控制单片机电源的电路 - Google Patents

Abstract

一种用于变频器直流母线电压控制单片机电源电压的硬件电路，属于变频器电子技术领域；本实用新型包括依次连接的高压一次侧电压采样单元、隔离放大单元、低压放大隔离单元和电压控制单元，所述高压一次侧电压采样单元连接于变频器直流母线正负电压之间；本实用新型可以使单片机能准确实时的监测到变频器高压一次侧直流母线电压。

Description

一种变频器母线电压控制单片机电源的电路

技术领域

本实用新型属于变频器电子技术领域，特别涉及到一种用于变频器直流母线电压控制单片机电源电压的硬件电路。

背景技术

传统变频器控制回路单片机的供电，由变频器内部开关电源直接提供，单片机电源的得电和断电不受控制，且与开关电源其它路电源的建立和关断不同步。

变频器得电时，直路母线电压上升，到达开关电源启动的直流母线电压后，开关电源启动其各路输出电压建立，可能会出现单片机复位完成但此其它路电源还未建立完全的情况，此时如果有变频器启动信号输入，有造成变频器异动的可能。变频器断电时，直流母线电压下降，可能会出现之流母线下降到变频器要求值以下但单片机电源仍旧存在的情况，此时如果有变频器动作信号输入，有造成变频器异动的可能。另外，变频器断电时，可能会出现开关电源的其它路电源下降较快而单片机电源仍旧存在的情况，此时如果有变频器动作信号输入，有造成变频器异动的可能。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种用于变频器直流母线电压控制单片机电源电压的硬件电路，能够实时准确地检测变频器直流母线电压的大小，并根据母线电压的大小来控制单片机电源的得电和断电。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，包括依次连接的高压一次侧电压采样单元、隔离放大单元、低压放大隔离单元和电压控制单元，，所述高压一次侧电压采样单元连接于变频器直流母线正负电压之间。

进一步的，所述高压一次侧电压采样单元包括串联连接的第一采样以及比例缩小电阻和第二采集以及比例缩小电阻连接于变频器直流母线正负极之间，第一采样以及比例缩小电阻与第二采样以及比例缩小电阻的接点和直流母线电压的负极为高压一次侧电压采样单元的输出端。

进一步的，所述隔离放大单元包括线性隔离光耦。

进一步的，所述低压放大隔离单元包括串联连接的第一运算放大电路、滤波电路和第二运算放大电路。

进一步的，所述第一运算放大电路包括第一运算放大器，第一放大运算电阻、第二放大运算电阻、第三放大运算电阻和第四放大运算电阻，隔离放大单元的输出端分别通过第一当大运算电阻和第二放大运算电阻连接第一运算放大器的同向输入端和反向输入端，第一放大运算放大器的输出端通过第四放大运算电阻连接第一运算放大器的反向输入端，所述第三放大运算电阻的一端连接第一运算放大器的同相输入端，另一端接地。

进一步的，第二运算放大电路包括第二运算放大器，第一运算放大电路的输出单通过滤波电路与第二运算放大器的同向输入端建立连接，第二运算放大器的输出端与反向输入端建立反馈连接。

进一步的，所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容，滤波电阻的两端分别接在第一运算放大电路的输出端和第二运算放大电路的输入端之间，滤波电容的一端接在滤波电阻与第二运算放大电路输入端之间，滤波电容的另一端接地。

进一步的，所述电压控制单元包括依次连接的运算电路和开关电路。

进一步的，所述运算电路包括第一运算电阻、第二运算电阻、第三运算电阻、第四运算电阻、第五运算电阻、第六运算电阻、第三运算放大器和第四运算放大器，低压放大隔离单元的输出端通过第一运算电阻接入第三运算放大器的反向输入端，第三运算放大器的正向输入端通过第二运算电阻接地，第三运算放大器的输出端通过第五运算电阻与第四运算放大器的同相输入端建立连接，所述第四运算电阻的两端接在第三运算放大器的反向输入端和输出端之间，第六运算电阻的两端接在第四运算放大器的争相输入端和输出端之间，第四运算放大器的输出端连接开关电路。

进一步的，所述开关电路包括第七运算电阻、第八运算电阻和晶体管，运算电路的输出端通过第七运算电阻连接到晶体管的基极，第七运算电阻和晶体管基极的接点通过第八运算电阻连接到晶体管的发射极，晶体管的发射极连接到电源输入端，晶体管的集电极输出到单片机电源输出端。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：本实用新型的高压一次侧电压采样单元实时准确的采样直流母线电压，并将采样到的电压信号输出至隔离放大单元；隔离放大单元可以将高压一次侧和低压二次侧进行隔离，并将高压一次侧电压采样单元采样到的较小的电压值进行固定倍数的放大，并将放大后的电压值输出到低压放大隔离单元；低压放大隔离单元将隔离放大单元输出的信号根据实际需要再进行放大，同时再对放大后的信号进行滤波以及跟随隔离处理，并输出到电压控制单元；电压控制单元通过判断采样到的直流母线电压的大小，根据需要来控制单片机电源的得电和断电；

本实用新型的可以使在变频器上电时单片机在直流母线电压达到要求值以及其开关电源其它路电压都建立之后再得电，可以使在变频器关机时单片机在直流母线电压下降到安全值以及开关电源其它路电压还未关断之前就掉电。确保整个变频器系统电源时序的准确，防止变频器因电源时序出现异动。

附图说明

图1为本实用新型的用于变频器直流母线电压控制单片机电源电压的硬件电路的原理框图。

图2为本实用新型的用于变频器直流母线电压控制单片机电源电压的硬件电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例的一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，包括依次连接的高压一次侧电压采样单元，所述高压一次侧电压采样单元连接于变频器直流母线正负电压之间；

隔离放大单元，与高压一次侧电压采样单元输出端相连，用于将高压一次侧电压采样信号隔离放大到低压二次侧；

低压放大隔离单元，与隔离放大单元低压二次侧输相连，用于低压二次侧信号放大；

电压控制单元，与低压放大隔离单元输出相连，用于控制单片机电源电压的电压控制单元；

如图2所述，CAL1和CAL2表示变频器直流母线上的平波电容。直流母线P、N之间的电压用VPN表示。第一运算放大器U2的输出电压用V5表示，第二运算放大器U3的输出电压用V6表示；第四运算放大器的输出用V7表示。

所述高压一次侧电压采样单元包括串联连接的第一采样以及比例缩小电阻R1和第二采集以及比例缩小电阻R2连接于变频器直流母线正负极之间，第一采样以及比例缩小电阻R1与第二采样以及比例缩小电阻R2的接点和直流母线电压的负极为高压一次侧电压采样单元的输出端。

所述隔离放大单元包括线性隔离光耦U1，隔离光耦U1的输入端电压为V1和V2，输出电压为V3和V4；

所述低压放大隔离单元包括串联连接的：

第一运算放大电路，包括第一运算放大器U2，第一放大运算电阻R3、第二放大运算电阻R4、第三放大运算电阻R5和第四放大运算电阻R6，隔离放大单元的输出端分别通过第一当大运算电阻R3和第二放大运算电阻R4连接第一运算放大器U2的同向输入端和反向输入端，第一放大运算放大器的输出端通过第四放大运算电阻R6连接第一运算放大器U2的反向输入端，所述第三放大运算电阻R5的一端连接第一运算放大器U2的同相输入端，另一端接地；

滤波电路，包括滤波电阻和滤波电容，滤波电阻的两端分别接在第一运算放大电路的输出端和第二运算放大电路的输入端之间，滤波电容的一端接在滤波电阻与第二运算放大电路输入端之间，滤波电容的另一端接地。

第二运算放大电路，包括第二运算放大器U3，第一运算放大电路的输出单通过滤波电路与第二运算放大器U3的同向输入端建立连接，第二运算放大器的输出端与反向输入端建立反馈连接

所述电压控制单元包括依次连接的：

运算电路，所述运算电路包括第一运算电阻R8、第二运算电阻R9、第三运算电阻R10、第四运算电阻R11、第五运算电阻R12、第六运算电阻R13、第三运算放大器U4和第四运算放大器U5，低压放大隔离单元的输出端通过第一运算电阻R8接入第三运算放大器U4的反向输入端，第三运算放大器U4的正向输入端通过第二运算电阻R9接地，第三运算放大器的输出端通过第五运算电阻R12与第四运算放大器U5的同相输入端建立连接，所述第四运算电阻R11的两端接在第三运算放大器U4的反向输入端和输出端之间，第六运算电阻R13的两端接在第四运算放大器U5的争相输入端和输出端之间，第四运算放大器U5的输出端连接开关电路；

开关电路，所述开关电路包括第七运算电阻R14、第八运算电阻R15和晶体管Q1，运算电路的输出端通过第七运算电阻R14连接到PNP型双极晶体管Q1的基极，第七运算电阻R14和PNP型双极晶体管Q1基极的接点通过第八运算电阻R15连接到PNP型双极晶体管Q1的发射极，PNP型双极晶体管Q1的发射极连接到电源输入端Vin，晶体管Q1的集电极输出到单片机电源输出端Vout。

变频器工作时， R1和R2对VPN进行分压，R2上的分压V1-V2就是直流母线的采样电压，U1将高压一次侧和低压二次侧进行隔离，并将V1-V2进行线性放大为V3-V4，通过电阻R3、R4、R5、R6和U2组成的运算放大电路将差分信号V3-V4继续放大为V5，然后通过R7和C1组成的低通滤波线路进行滤波，同时使用U3的跟随线路进行隔离处理降低干扰影响，得到了电压V6。电压V6就是高压一次侧直流母线电压VPN在低压二次侧的线性缩小值。

V6与-15V电压，通过R8、R10、R11、R12、R13、U3和U4构成的运算电路，可以求得PNP型双极晶体管Q1的基极控制电压V7，并通过电阻R14和R15控制Q1的饱和开通和关断。

当直流母线电压VPN上升到要求值之时，通过高压一次侧电压采样单元、隔离放大单元、低压放大隔离单元和电压控制单元控制PNP型双极晶体管Q1导通，使单片机电源得电，此时开关电源各路电源已经建立，VPN也到达要求值，变频器不会因为电源时序问题产生异动。当VPN下降到要求值之时，通过高压一次侧电压采样单元、隔离放大单元、低压放大隔离单元和电压控制单元控制PNP型双极晶体管Q1关断，使单片机掉电，此时开关电源各路电源还正常，VPN也在要求值以上，变频器不会因为电源时序问题产生异动。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：包括依次连接的高压一次侧电压采样单元、隔离放大单元、低压放大隔离单元和电压控制单元，所述高压一次侧电压采样单元连接于变频器直流母线正负电压之间。

2.根据权利要求1所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述高压一次侧电压采样单元包括串联连接的第一采样以及比例缩小电阻R1和第二采集以及比例缩小电阻R2连接于变频器直流母线正负极之间，第一采样以及比例缩小电阻R1与第二采样以及比例缩小电阻R2的接点和直流母线电压的负极为高压一次侧电压采样单元的输出端。

3.根据权利要求1所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述隔离放大单元包括线性隔离光耦。

4.根据权利要求1所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述低压放大隔离单元包括串联连接的第一运算放大电路、滤波电路和第二运算放大电路。

5.根据权利要求4所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述第一运算放大电路包括第一运算放大器U2，第一放大运算电阻R3、第二放大运算电阻R4、第三放大运算电阻R5和第四放大运算电阻R6，隔离放大单元的输出端分别通过第一当大运算电阻R3和第二放大运算电阻R4连接第一运算放大器U2的同向输入端和反向输入端，第一放大运算放大器的输出端通过第四放大运算电阻R6连接第一运算放大器U2的反向输入端，所述第三放大运算电阻R5的一端连接第一运算放大器U2的同相输入端，另一端接地。

6.根据权利要求4所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：第二运算放大电路包括第二运算放大器U3，第一运算放大电路的输出单通过滤波电路与第二运算放大器U3的同向输入端建立连接，第二运算放大器的输出端与反向输入端建立反馈连接。

7.根据权利要求4所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容，滤波电阻的两端分别接在第一运算放大电路的输出端和第二运算放大电路的输入端之间，滤波电容的一端接在滤波电阻与第二运算放大电路输入端之间，滤波电容的另一端接地。

8.根据权利要求1所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述电压控制单元包括依次连接的运算电路和开关电路。

9.根据权利要求8所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述运算电路包括第一运算电阻R8、第二运算电阻R9、第三运算电阻R10、第四运算电阻R11、第五运算电阻R12、第六运算电阻R13、第三运算放大器U4和第四运算放大器U5，低压放大隔离单元的输出端通过第一运算电阻R8接入第三运算放大器U4的反向输入端，第三运算放大器U4的正向输入端通过第二运算电阻R9接地，第三运算放大器的输出端通过第五运算电阻R12与第四运算放大器U5的同相输入端建立连接，所述第四运算电阻R11的两端接在第三运算放大器U4的反向输入端和输出端之间，第六运算电阻R13的两端接在第四运算放大器U5的争相输入端和输出端之间，第四运算放大器U5的输出端连接开关电路。

10.根据权利要求8所述一种变频器母线电压控制单片机电源的电路，其特征在于：所述开关电路包括第七运算电阻R14、第八运算电阻R15和晶体管Q1，运算电路的输出端通过第七运算电阻R14连接到晶体管Q1的基极，第七运算电阻R14和晶体管Q1基极的接点通过第八运算电阻R15连接到晶体管Q1的发射极，晶体管Q1的发射极连接到电源输入端，晶体管Q1的集电极输出到单片机电源输出端。