CN208128136U

CN208128136U - 一种升压模块

Info

Publication number: CN208128136U
Application number: CN201820492570.0U
Authority: CN
Inventors: 朱振武; 屈莉莉
Original assignee: Foshan University
Current assignee: Foshan University
Priority date: 2018-04-08
Filing date: 2018-04-08
Publication date: 2018-11-20
Anticipated expiration: 2028-04-08

Abstract

本实用新型公开了一种升压模块，包括：第一、第二BOOST型FPC软开关电路，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的输入端分别连接整流模块的输出端，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的输出端分别连接逆变器模块的输入端，第一、第二BOOST型FPC软开关电路的控制端分别连接DSP控制器的GPIO口，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的拓扑结构相同。本升压模块通过结构简单的第一、第二BOOST型FPC软开关电路完成复杂的升压和功率因数校正过程，该升压模块可用于UPS制作中，可大大的减低UPS复杂度，降低UPS制作成本。

Description

一种升压模块

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种升压模块。

背景技术

不间断电源(UPS)是一种外部非常重要的应急供电设备。在输入市电发生中断时，UPS可以持续一段时间供电给办公电脑等其他的设备，使我们能够有充分的时间去进行应对；同时在市电发生异常时，UPS还可以对市电进行有效的净化。同时，不间断电源作为一种电力电子装置，具有不用维护的储蓄能量设备和自动控制式的逆变电路，还具有模拟电路和数字电路。随着社会的发展，UPS在工厂、公司，甚至是家庭等各个领域得到了广泛的应用，UPS的重要性将会得到日益的提高。

按互联网数据中心的统计数据，因为电源的问题造成电脑等设备的故障，这个比例约占百分之45左右。另外，电源还有电压瞬变过高、输入断电、电压纹波过大等各样问题。同时在中国，大城市、中等城市和小城市或者村镇平均断电的次数分别为0.5次每月、2次每月和4次每月。从上面可以看出，为了解决供电不稳定的问题，配置一台UPS给外部设备，这是非常重要的。另外，对于高端的通讯设备和高端的网络设备，这些都是不能允许有断电的情况发生的；特别是在网络中心，是以服务器为重要部分来运行的，这样UPS就显得更加重要了。不管是普通的电脑还是昂贵的电脑，在用过一段时间后，电脑中的文件数据就会显得非常有价值，所以为了预防文件数据的意外消失而配置一台不间断电源是非常有必要的。

现有的UPS大多采用DSP控制器作为控制芯片，来对其他功能模块进行控制，其中升压模块作为UPS的一个重要的功能模块，其输入端连接整流模块的输出端，其输出端连接逆变器模块输入端，其控制端连接DSP控制器，其功能是为：第一通过升压电路将来自整流模块输出的电压波形变换成稳定的直流BUS电压，第二是利用功率因数校正(PFC)电路，使输出电流电压波形为标准可靠的正弦波型。

现有的UPS的升压模块电路结构复杂，制作成本高。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：现有的UPS的升压模块电路结构复杂，制作成本高。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种升压模块，包括：第一、第二BOOST型FPC软开关电路，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的输入端分别连接整流模块的输出端，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的输出端分别连接逆变器模块的输入端，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的控制端分别连接DSP控制器的GPIO口，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的拓扑结构相同，第一BOOST型FPC软开关电路包括：电感L31、L32、L33，电容C31、C32、C33、C34、C35、C36，电阻R31、R32、R33、R34，二极管D31、D32、D33、D34、D35、D36、D37，功率管IG31，所述电感L31的一端与整流模块的输出端连接，所述电感L31的另一端分别与二极管D31、D32的正极，电感L32、L33的一端，电容C31、C32的一端连接，所述电容C31、C32的另一端分别与二极管D33的正极，二极管D34的负极连接，所述二极管D34的正极分别与电容C33、C34的一端，二极管D35的负极连接，所述二极管D35的正极分别与二极管D36的负极，电感L32、L33的另一端，功率管IG31的源极连接，所述功率管IG31的栅极分别与电阻R31、R32、R33的一端连接，所述电阻R31的另一端与二极管D37的正极连接，所述电阻R32的另一端与二极管D37的负极连接，所述二极管D37的正极与DSP控制器的GPIO口连接，所述二极管D33的负极分别与电容C35、C36的一端，电阻R34的一端，二极管D31、D32的负极，逆变器模块的输入端连接，所述电阻R33、R34的另一端，功率管IG31的漏极，电容C33、C34、C35、C36的另一端分别与中性点连接。

进一步，所述功率管IG31的型号为CT60AM-20。

进一步，所述电容C35的容值为1000uF，所述电容C36的容值为10uF。

本实用新型的有益效果是：本发明创造的升压模块通过结构简单的第一、第二BOOST型FPC软开关电路完成复杂的升压和功率因数校正过程，该升压模块可用于UPS制作中，可大大的减低UPS复杂度，降低UPS制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是升压模块的连接框图；

图2是升压模块的电路连接示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参考图1和图2，一种升压模块，包括：第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42的输入端分别连接整流模块的输出端+IN、-IN，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42的输出端分别连接逆变器模块的输入端+BUS、-BUS，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42的控制端分别连接DSP控制器的GPIO口PWM1、PWM2，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42的拓扑结构相同，所述第一BOOST型FPC软开关电路41包括：电感L31、L32、L33，电容C31、C32、C33、C34、C35、C36，电阻R31、R32、R33、R34，二极管D31、D32、D33、D34、D35、D36、D37，功率管IG31，所述电感L31的一端与整流模块的输出端+IN连接，所述电感L31的另一端分别与二极管D31、D32的正极，电感L32、L33的一端，电容C31、C32的一端连接，所述电容C31、C32的另一端分别与二极管D33的正极，二极管D34的负极连接，所述二极管D34的正极分别与电容C33、C34的一端，二极管D35的负极连接，所述二极管D35的正极分别与二极管D36的负极，电感L32、L33的另一端，功率管IG31的源极连接，所述功率管IG31的栅极分别与电阻R31、R32、R33的一端连接，所述电阻R31的另一端与二极管D37的正极连接，所述电阻R32的另一端与二极管D37的负极连接，所述二极管D37的正极与DSP控制器的GPIO口PWM1连接，所述二极管D33的负极分别与电容C35、C36的一端，电阻R34的一端，二极管D31、D32的负极，逆变器模块的输入端+BUS连接，所述电阻R33、R34的另一端，功率管IG31的漏极，电容C33、C34、C35、C36的另一端分别与中性点n连接。

由于第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42的工作原理相同，下面以第一BOOST型FPC软开关电路41的工作原理进行描述。

所述电感L31，二极管D31、D32，功率管IG31，电容C35、C36，电阻R34形成典型的BOOST型升压结构，所述DSP控制器的GPIO口PWM1口产生PWM波，该PWM波作用到功率管IG31上，当功率管IG31被导通时，整流模块的输出端+IN对电感L31进行充电，充电过程中流经电感L31的电流一般稳定在定值；以此同时，电容C35、C36供电给电阻R34，形成输出电压，输出电压输送到逆变器模块的输入端+BUS，完成升压过程。

下面为第一BOOST型FPC软开关电路41的PFC软开关过程：

当IG31导通时，由于L32和L333的存在，IG31零电压开通。电感L32和电感L33中电流增长，分两个部分：

第一部分：电感L32和电感L33的分流，在电感L32和电感L33导通时，二极管D31和二极管D32左侧的电压很高。此时电感L32和电感L33励磁，电流上升。

第二部分：由于电容C31和电容C32两端电压接近0，当电容C31和电容C32左侧电压降低时，电容C33和电容C34通过二极管D34，电容C31和电容C32，电感L32和电感L33进行放电，电容C33和电感C34中的能量转移到电容C31、C32，电感L32、L33中。

在这个过程中，电容C31、C32充电，电感L32、L33蓄能，当电感L32、L33电流达到流经电感L31的值时，二极管D31、D32的电流降到0，实现软关断。

(2)当IGBT1关断时，电感L32、L33的能量对电容C33、C34充电，电感L31对电容C31、C32放电。电容C31、C32的能量被挤入逆变器模块的输入端+BUS。当电容C31、C32的电压接近0时，二极管D31、D32导通。电容C33、C34的能量在下次功率管IG31导通时，转到电容C31、C32和电感L32、L33。

通过上述简单的PFC软开关完成功率因数校正，满足UPS要求。

本发明创造的升压模块通过结构简单的第一、第二BOOST型FPC软开关电路41、42完成复杂的升压和功率因数校正过程，该升压模块可用于UPS制作中，可大大的减低UPS复杂度，降低UPS制作成本。

作为上述实施方式的进一步优化，所述功率管IG31的型号为CT60AM-20。

作为上述实施方式的进一步优化，所述电容C35的容值为1000uF，所述电容C36的容值为10uF。通过一大一小两种电容的组合，可减少升压模块输出的谐波。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种升压模块，其特征在于，包括：第一、第二BOOST型FPC软开关电路，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的输入端分别连接整流模块的输出端，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的输出端分别连接逆变器模块的输入端，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的控制端分别连接DSP控制器的GPIO口，所述第一、第二BOOST型FPC软开关电路的拓扑结构相同，第一BOOST型FPC软开关电路包括：电感L31、L32、L33，电容C31、C32、C33、C34、C35、C36，电阻R31、R32、R33、R34，二极管D31、D32、D33、D34、D35、D36、D37，功率管IG31，所述电感L31的一端与整流模块的输出端连接，所述电感L31的另一端分别与二极管D31、D32的正极，电感L32、L33的一端，电容C31、C32的一端连接，所述电容C31、C32的另一端分别与二极管D33的正极，二极管D34的负极连接，所述二极管D34的正极分别与电容C33、C34的一端，二极管D35的负极连接，所述二极管D35的正极分别与二极管D36的负极，电感L32、L33的另一端，功率管IG31的源极连接，所述功率管IG31的栅极分别与电阻R31、R32、R33的一端连接，所述电阻R31的另一端与二极管D37的正极连接，所述电阻R32的另一端与二极管D37的负极连接，所述二极管D37的正极与DSP控制器的GPIO口连接，所述二极管D33的负极分别与电容C35、C36的一端，电阻R34的一端，二极管D31、D32的负极，逆变器模块的输入端连接，所述电阻R33、R34的另一端，功率管IG31的漏极，电容C33、C34、C35、C36的另一端分别与中性点连接。

2.根据权利要求1所述的一种升压模块，其特征在于：所述功率管IG31的型号为CT60AM-20。

3.根据权利要求1或2所述的一种升压模块，其特征在于：所述电容C35的容值为1000uF，所述电容C36的容值为10uF。