CN210806730U - 一种具有输出短路保护电路的dc-ac修正波逆变器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有输出短路保护电路的DC‑AC修正波逆变器，其包括升压单元，升压单元用于对输入的电压进行转换；整流单元，其输入端连接升压单元的输出端；全桥逆变单元，其输入端连接整流单元的输出端，全桥逆变单元用于将整流单元输出的电压逆变为交流电压；MCU编程输出控制单元，其输入端连接全桥逆变单元的输出端，其输出端连接全桥逆变单元中的开关管，还包括：短路保护单元，其输入端连接整流单元的输出端，其输出端连接全桥逆变单元；短路保护单元用于根据全桥逆变单元输出端的负载电压变化而驱动其输入端和输出端导通或断开，进而控制全桥逆变单元中的开关管的打开和关闭，结构简单，反应速度快。

Description

一种具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器
技术领域
本实用新型涉及一种具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器。
背景技术
修正波逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。因其成本比正弦波便宜，所以被应用在很多实际应用中，常用的修正波逆变器的电路框图如附图1所示，但因修正波的频率一般是50/60HZ，在其输出端的负载发生短路的异常情况时，如果不能在输出的方波脉冲的高电位时间段内及时关闭逆变电路的开关管(MOSFET管)，则逆变电路中的MOSFET管就会处于持续大电流的工作状态，很容易被损坏；或者逆变器启动瞬间，输出端会输出很大的电流，其连接的负载(如灯泡、电机、电磁炉等)在冷态下电阻非常小，此时，相当于负载端短路，若保护阈值选择不适当时，也容易使逆变电路中的MOSFET管损坏。一般的处理方法是通过微处理芯片(MCU)做出判断后控制相应的MOSFET管的关闭，但是其存在检测周期长造成判断延迟的缺点，很容易使MOSFET管因承载的能量超出规格参数造成损坏。
实用新型内容
本实用新型目的是针对现有修正波逆变器存在的不足，提出一种具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器。
本实用新型提出的一种具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，包括：升压单元，所述升压单元用于对输入的电压进行转换；整流单元，其输入端连接所述升压单元的输出端；全桥逆变单元，其输入端连接所述整流单元的输出端，所述全桥逆变单元用于将所述整流单元输出的电压逆变为交流电压；MCU编程输出控制单元，其输入端连接所述全桥逆变单元的输出端，其输出端连接所述全桥逆变单元中的开关管，用于控制所述全桥逆变单元中的开关管的开与关；其特征在于，还包括：短路保护单元，其输入端连接所述整流单元的输出端，其输出端连接所述全桥逆变单元；所述短路保护单元用于根据所述全桥逆变单元输出端的负载电压变化而驱动其输入端和输出端导通或断开，进而控制所述全桥逆变单元中的开关管的打开和关闭。
优选地，所述短路保护单元包括分压单元和短路开关单元，所述分压单元的一端连接所述整流单元的输出端，另一端连接所述DC-AC修正波逆变器输出短路保护电路的总线负极，所述短路开关单元的输入端连接所述分压单元。
优选地，所述分压单元包括依次串联的电阻R85、电阻R86、电阻R87和电阻R29，所述电阻R85的一端与所述整流单元的输出端连接，所述电阻R29的一端与所述总线负极连接。
优选地，所述短路开关单元包括电阻R14、电阻R28、三极管Q18、电阻R89、二极管D14、电阻R88、三极管Q16、电阻R83、电阻R84、二极管D4、三极管Q17和二极管D12；所述电阻R14的一端连接在所述电阻R87和电阻R29之间的节点上，其另一端与所述电阻R28的一端均连接在所述三极管Q18的基极；所述电阻R28的另一端连接在所述总线负极上；所述三极管Q18的集电极通过所述电阻R89连接在高电位，其发射极与所述总线负极连接；所述三极管Q16的发射极通过所述电阻R88连接在高电位，其集电极与所述总线负极连接；所述二极管D14的阳极连接在所述三极管Q18的集电极和所述电阻R89之间的节点上，其阴极与所述三极管Q16的集电极连接，且与所述三极管Q17的基极连接；所述三极管Q16的基极通过所述电阻R83与所述三极管Q17的集电极、二极管D4的阴极以及二极管D12的阴极连接，所述二极管D4及二极管D12的阳极分别与全桥逆变单元中半桥上的开关管的栅极连接；所述三极管Q17的基极通过所述电阻R84连接所述总线负极，其发射极连接所述总线负极。
优选地，所述短路开关单元还包括电容C40和电容C38，所述电容C40的一端连接所述三极管Q18的基极，另一端连接所述总线负极；所述电容C38的一端连接所述三极管Q16的集电极，另一端连接所述总线负极。
本实用新型的有益效果包括：通过在修正波逆变器中设置短路保护单元，当全桥逆变单元的负载端出现短路或者恢复正常时，短路保护单元能够迅速根据电压的变化控制自身输入端和输出端的关闭和打开，进而控制与其连接的全桥逆变单元中的开关管的关闭和打开最终达到保护修正波逆变器的目的；且结构简单，成本低廉，反应速度快。
附图说明
图1是现有修正波逆变器的电路原理框图。
图2是本实用新型修正波逆变器的电路原理框图。
图3是图2中修正波逆变器中的短路保护单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
本实施例提出一种具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，结合图2及图3所示，包括：用于对输入的电压进行转换的升压单元；整流单元，其输入端连接升压单元的输出端，将升压单元输出的交流电能转换为直流电能；全桥逆变单元，通过改变其桥臂中相应的MOSFET管的切换周期，将上述的直流电能转换为高频的交流电能；MCU编程输出控制单元，其输入端连接全桥逆变单元的输出端，其输出端连接控制全桥逆变单元中的开关管，用于控制全桥逆变单元中四个MOSFET管的开与关并检测全桥逆变单元的输入及输出是否正常；还包括用于在逆变器输出端负载发生短路异常时及时关断MOSFET管的短路保护单元。短路保护单元的输入端连接整流单元的输出端，其输出端连接全桥逆变单元；短路保护单元根据全桥逆变单元输出端的负载电压变化而驱动其输入端和输出端导通或断开，进而控制全桥逆变单元中的MOSFET管的打开和关闭。
具体地，短路保护单元包括分压单元和短路开关单元，分压单元的一端连接整流单元的输出端，另一端连接DC-AC修正波逆变器输出短路保护电路的总线负极，短路开关单元的输入端连接分压单元。分压单元用来调控短路开关单元输入端的电压，具体地，其包括依次串联的电阻R85、电阻R86、电阻R87和电阻R29，电阻R85的一端与整流单元的输出端连接，电阻R29的一端与总线负极连接。
具体地，短路开关单元包括电阻R14、电阻R28、三极管Q18、电阻R89、二极管D14、电阻R88、三极管Q16、电阻R83、电阻R84、二极管D4、三极管Q17和二极管D12；电阻R14的一端连接在电阻R87和电阻R29之间的节点上，其另一端与电阻R28的一端均连接在三极管Q18的基极；电阻R28的另一端连接在总线负极上；三极管Q18的集电极通过电阻R89连接在高电位，其发射极与总线负极连接；三极管Q16的发射极通过电阻R88连接在高电位，其集电极与总线负极连接；二极管D14的阳极连接在三极管Q18的集电极和电阻R89之间的节点上，其阴极与三极管Q16的集电极连接，且与三极管Q17的基极连接；三极管Q16的基极通过电阻R83与三极管Q17的集电极、二极管D4的阴极以及二极管D12的阴极连接，二极管D4及二极管D12的阳极分别与全桥逆变单元中的半桥上的MOSFET管的栅极连接(如图3所示意的MOSFET管Q11和Q13)；三极管Q17的基极通过电阻R84连接总线负极，其发射极连接总线负极。其中，二极管D14、D4及二极管D12起到稳定电流流向，防止全桥逆变单元中半桥上的MOSFET管误动作的作用。
进一步地，为了滤除高频信号，短路开关单元还包括电容C40和电容C38，电容C40的一端连接三极管Q18的基极，另一端连接总线负极；电容C38的一端连接三极管Q16的集电极，另一端连接总线负极。
本实用新型的修正波逆变器输出短路保护电路的工作原理为：当逆变器的输出端的负载发生异常短路时，分压单元的电位马上变低，短路开关单元中的电阻R14两端的电位变低，三极管Q18停止工作，此时，稳压电源(+5V)通过电阻R89和二极管D14供电给三极管Q17的基极，使三极管Q17进入导通状态，接着三极管Q16的基极电位被拉低，继而导通，保持三极管Q17的基极高电位。在三极管Q16和Q17导通后，全桥逆变单元中的半桥上的MOSFET管的栅极电位被拉低，导致MOSFET管停止工作，达到在逆变电路出现异常时有效保护MOSFET管的作用。当逆变器的输出端短路解除时，分压单元电位马上变高，接着电阻R14两端端电位变高后三极管Q18导通，三极管Q18的集电极电位马上变低，接着三极管Q17的基极电位马上变低后不导通，三极管Q16的基极电位变高后不导通。在三极管Q16和Q17不导通后，全桥逆变单元中的半桥上的MOSFET管的栅极电位变高，恢复工作状态。此时，逆变器处于正常工作状态，全桥逆变单元中的MOSFET管的开与关继续由MCU控制。
本实用新型通过在逆变器中设置短路保护单元，当逆变电路中因负载端出现短路出现大电流时，短路保护单元迅速根据电压变化，通过导通及关闭相应的三极管来关闭逆变电路中的处于导通状态的MOSFET管，当逆变电路中的电流恢复为正常状态时，短路保护电路根据电位变化调节格三极管的状态从而打开上述关闭的MOSFET管，从而保护逆变器，该电路仅通过高低电平判断即可实现短路保护功能，结构简单，成本低，反应速度快。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本实用新型的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其做出各种改变和替换，而不会脱离本实用新型的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本实用新型的教义，而不会脱离在此描述的本实用新型中心概念。所以，本实用新型不受限于在此披露的特定实施例，但本实用新型可能还包括属于本实用新型范围的所有实施例及其等同物。

Claims (5)

1.一种具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，包括，
升压单元，所述升压单元用于对输入的电压进行转换；
整流单元，其输入端连接所述升压单元的输出端；
全桥逆变单元，其输入端连接所述整流单元的输出端，所述全桥逆变单元用于将所述整流单元输出的电压逆变为交流电压；
MCU编程输出控制单元，其输入端连接所述全桥逆变单元的输出端，其输出端连接所述全桥逆变单元中的开关管，用于控制所述全桥逆变单元中的开关管的开与关；
其特征在于，还包括：短路保护单元，其输入端连接所述整流单元的输出端，其输出端连接所述全桥逆变单元；所述短路保护单元用于根据所述全桥逆变单元输出端的负载电压变化而驱动其输入端和输出端导通或断开，进而控制所述全桥逆变单元中的开关管的打开和关闭。
2.如权利要求1所述的具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，其特征在于：所述短路保护单元包括分压单元和短路开关单元，所述分压单元的一端连接所述整流单元的输出端，另一端连接所述DC-AC修正波逆变器输出短路保护电路的总线负极，所述短路开关单元的输入端连接所述分压单元。
3.如权利要求2所述的具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，其特征在于：所述分压单元包括依次串联的电阻R85、电阻R86、电阻R87和电阻R29，所述电阻R85的一端与所述整流单元的输出端连接，所述电阻R29的一端与所述总线负极连接。
4.如权利要求2所述的具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，其特征在于：所述短路开关单元包括电阻R14、电阻R28、三极管Q18、电阻R89、二极管D14、电阻R88、三极管Q16、电阻R83、电阻R84、二极管D4、三极管Q17和二极管D12；
所述电阻R14的一端连接在所述电阻R87和电阻R29之间的节点上，其另一端与所述电阻R28的一端均连接在所述三极管Q18的基极；所述电阻R28的另一端连接在所述总线负极上；所述三极管Q18的集电极通过所述电阻R89连接在高电位，其发射极与所述总线负极连接；所述三极管Q16的发射极通过所述电阻R88连接在高电位，其集电极与所述总线负极连接；所述二极管D14的阳极连接在所述三极管Q18的集电极和所述电阻R89之间的节点上，其阴极与所述三极管Q16的集电极连接，且与所述三极管Q17的基极连接；所述三极管Q16的基极通过所述电阻R83与所述三极管Q17的集电极、二极管D4的阴极以及二极管D12的阴极连接，所述二极管D4及二极管D12的阳极分别与全桥逆变单元中半桥上的开关管的栅极连接；所述三极管Q17的基极通过所述电阻R84连接所述总线负极，其发射极连接所述总线负极。
5.如权利要求4所述的具有输出短路保护电路的DC-AC修正波逆变器，其特征在于：所述短路开关单元还包括电容C40和电容C38，所述电容C40的一端连接所述三极管Q18的基极，另一端连接所述总线负极；所述电容C38的一端连接所述三极管Q16的集电极，另一端连接所述总线负极。
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