CN211377916U - 一种输入电压拓宽电路 - Google Patents

Abstract

一种输入电压拓宽电路，其包括分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元，外部电源与分压单元的输入端相连接，所述分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元依次连接，所述输出电压切换开关单元用于控制外部高电压输入端和外部低电压输入端之间的切换。该电路结构简单，宽电压输入高效控制，可将输入电压范围扩充，输入电压变宽可增加产品的共用性，还可以降低成本。

Description

一种输入电压拓宽电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种输入电压拓宽电路。

背景技术

随着人们的生活水平不断提高，储能电源越来越被广泛的使用，对电能质量的要求越来越高，包括市电电网在内的原始电能的质量可能满足不了设备的要求，必须经过电力电子装置变换后才能使用，而逆变电源是其中不可缺少的重要组成部份。

一款好的逆变电源不仅可提高输出效率，还可延长电池使用寿命(待机损耗小效率高)，但是传统的逆变器因输出电容的耐压值(常用的是400V或450V)超出这个规格，导致其成本较高，且不利于批量生产，从而限制了产品的输入电压的范围。

产品的输入电压的范围可从以下公式推算出：1.414*Vout＝N2/N1*Vin min*Dmax(其中：Vout为逆变器的输出电压，N2为变压器的次级匝数，N1为变压器的初级匝数，Vinmin为逆变器的输入电压的最小值，Vinmax为输入电压的最大值，Dmax占空比常数，一般选0.95常数)，从以上公式可以计算出，当Vout＝220V时，同时需要考量当输入电压最高时，1.414*Vout≦435V(因为输出电容最大使用450V的耐压，所以预留15V的降额)，计算出输入电压的范围只有12V-16.8V，同时还需要使用到调占空比来处理，调占空比则会影响产品的整机效率。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种输入电压拓宽电路，该电路结构简单，宽电压输入高效控制，可将输入电压范围扩充，输入电压变宽可增加产品的共用性，还可以降低成本。

为实现上述目的，本实用新型是这样实现的：

一种输入电压拓宽电路，其特征在于其包括分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元，外部电源与分压单元的输入端相连接，所述分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元依次连接，所述输出电压切换开关单元用于控制外部高电压输入端和外部低电压输入端之间的切换。

进一步，所述分压单元包括复数个分压电阻和保护电阻，所述复数个分压电阻依次串联，分压电阻的输入端与外部电源相连接，分压电阻的输出端与光电耦合开关单元相连接，所述保护电阻的输入端与分压电阻的输出端相连接，所保护电阻的输出端接地。

进一步，所述分压单元还包括滤波电容，所述滤波电容的输入端与分压电阻和保护电阻的公共端相连接，所述滤波电容的输出端与保护电阻和接地端的公共端相连接。

进一步，所述光电耦合开关单元包括可控稳压器和光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与可控稳压器的阴极相连接，所述可控稳压器参考极与分压单元的输出端相连接，所述可控稳压器的阳极与保护电阻和接地端的公共端相连接，所述光电耦合器的输出端与比较器控制单元相连接。

进一步，所述比较器控制单元包括第一三极管、MOS管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第一电阻的一端与外部12V电压端相连接，所述第一电阻的另一端与光电耦合器的其中一个输出端相连接，所述光电耦合器的另一输出端与第一三极管的发射极相连接，所述第一三极管的基极与第一电阻和光电耦合器的公共端相连接，所述第一三级管的集电极与第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与第一电阻和外部12V电压端的公共端相连接，所述MOS管的栅极与第二电阻和第三电阻的公共端相连接，所述第四电阻的一端与第三电阻和MOS管的公共端相连接，所述第四电阻的另一端与第一三极管的发射极相连接，所述MOS管的源极与第四电阻和第一三级管的公共端相连接，所述MOS管的漏极与第五电阻的一端相连接，所述第五电阻的另一端与外部12V电压端相连接，所述第二三极管的基极与第五电阻和MOS管的公共端相连接，所述第二三极管的发射极与MOS管和第四电阻的公共端相连接，所述第二三极管的集电极与第六电阻的一端相连接，所述第六电阻的另一端与外部12V电压端相连接，所述第七电阻的一端与第六电阻和第二三极管的公共端相连接，所述第七电阻的另一端与第八电阻相连接，所述第八电阻的另一端与输出电压切换单元相连接，所述第二三极管的发射极与第七电阻和第八电阻的公共端相连接。

进一步，所述比较器控制单元还包括第一电容、第二电容、第三电容和稳压二极管，所述第一电容的一端与光电耦合器和第一电阻的公共端相连接，所述第一电容的另一端与光电耦合器和第一三级管的发射极的公共端相连接，所述第二电容的一端与第二电阻和第四电阻的公共端相连接，所述第二电容的另一端与第四电阻和第一三级管的公共端相连接，所述第三电容的一端与第二三级管的发射极相连接，所述第三电容的另一端与第七电阻和第八电阻的公共端相连接，所述稳压二极管的一端与第三电容和第二三极管的公共端相连接，所述稳压二极管的另一端与第三电容和第八电阻的公共端相连接。在比较器控制单元内设置第一电容、第二电容和第三电容，对电路起滤波和保护的作用，所述稳压二极管的设置，可保证输出的至输出电压切换单元的电压保持稳定。

进一步，所述输出电压切换单元包括继电器开关，所述继电器开关的电磁铁的一端接地，电磁铁的另一端与比较器控制单元相连接，所述继电器开关的衔铁输出端设置有引出端，所述继电器的高电压端与外部高电压输入端相连接，所述继电器的低电压端与外部低电压输入端相连接。

本申请的优势在于，该电路结构简单，宽电压输入高效控制，可将输入电压范围扩充，输入电压变宽可增加产品的共用性，还可以降低成本。

附图说明

图1是一种输入电压拓宽电路示意图。

图2是具体实施方式中现有电路示意图。

图3是图2的第一部分电路示意图。

图4是图2的第二部分电路示意图。

图5是图2的第三部分电路示意图。

图6是在现有电路图中加入一种输入电压拓宽电路的示意图。

图7是图6的第一部分电路示意图。

图8是图7的第一部分电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1。

一种输入电压拓宽电路，其特征在于其包括分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元，外部电源与分压单元的输入端相连接，所述分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元依次连接，所述输出电压切换开关单元用于控制外部高电压输入端和外部低电压输入端之间的切换。

在本实施例中，所述分压单元包括复数个分压电阻和保护电阻R54，具体为R51、R52、R53和R48，分压电阻R51、R52、R53和R48依次串联，分压电阻R51的输入端与外部电源相连接，分压电阻R48的输出端与光电耦合开关单元相连接，所述保护电阻R54的输入端与分压电阻R48R的输出端相连接，所保护电阻R54的输出端接地。

在本实施例中，所述分压单元还包括滤波电容C35，所述滤波电容C35的输入端与分压电阻和光电耦合开关单元的公共端相连接，所述滤波电容C35的输出端与保护电阻R54和接地端PGND的公共端相连接，所述保护电阻R54的输入端与分压电阻R48和滤波电容C35的公共端相连接，所述保护电阻R54的输出接地PGND。

在本实施例中，所述光电耦合开关单元包括可控稳压器IC4和光电耦合器PC4，其中，PC4A和PC4B为同一光电耦合器，PC4A为光电耦合器的输入端与PC4B光电耦合器的输出端，所述光电耦合器的输入端PC4A与可控稳压器IC4的阴极相连接，所述可控稳压器IC4参考极与分压电阻R48的输出端相连接，所述可控稳压器IC4的阳极与保护电阻R54和接地端PGND的公共端相连接，所述光电耦合器的输出端PC4B与比较器控制单元相连接。

在本实施例中，所述比较器控制单元包括第一三极管Q8、MOS管Q9、第二三极管Q10、第一电阻R101、第二电阻R59、第三电阻R102、第四电阻R40、第五电阻R103、第六电阻R104、第七电阻R120和第八电阻R75；所述第一电阻R101的一端与外部12V电压端相连接，所述第一电阻R101的另一端与光电耦合器PC4B的其中一个输出端相连接，所述光电耦合器PC4B的另一输出端与第一三极管Q8的发射极相连接，所述第一三极管Q8的基极与第一电阻R101和光电耦合器PC4B的公共端相连接，所述第一三级管Q8的集电极与第二电阻R59的一端相连接，所述第二电阻R59的另一端与第三电阻R102的一端相连接，所述第三电阻R102的另一端与第一电阻R101和外部12V电压端的公共端相连接，所述MOS管Q9的栅极与第二电阻R59和第三电阻R102的公共端相连接，所述第四电阻R40的一端与第三电阻R102和MOS管Q9的公共端相连接，所述第四电阻R40的另一端与第一三极管Q8的发射极相连接，所述MOS管Q9的源极与第四电阻R40和第一三级管Q8的公共端相连接，所述MOS管Q9的漏极与第五电阻R103的一端相连接，所述第五电阻R103的另一端与外部12V电压端相连接，所述第二三极管Q10的基极与第五电阻R103和MOS管Q9的公共端相连接，所述第二三极管Q10的发射极与MOS管Q9和第四电阻R40的公共端相连接，所述第二三极管Q10的集电极与第六电阻R104的一端相连接，所述第六电阻R104的另一端与外部12V电压端相连接，所述第七电阻R120的一端与第六电阻R104和第二三极管Q10的公共端相连接，所述第七电阻R120的另一端与第八电阻R75相连接，所述第八电阻R75的另一端与输出电压切换单元相连接，所述第二三极管Q10的发射极与第七电阻R120和第八电阻R75的公共端相连接。

在本实施例中，所述比较器控制单元还包括第一电容C51、第二电容C44、第三电容C45和稳压二极管ZD16，所述第一电容C51的一端与光电耦合器PC4B和第一电阻R101的公共端相连接，所述第一电容C51的另一端与光电耦合器PC4B和第一三级管Q8的发射极的公共端相连接，所述第二电容C44的一端与第二电阻R59和第四电阻R40的公共端相连接，所述第二电容C44的另一端与第四电阻R40和第一三级管Q8的公共端相连接，所述第三电容C45的一端与第二三级管Q10的发射极相连接，所述第三电容C45的另一端与第七电阻R120和第八电阻R75的公共端相连接，所述稳压二极管ZD16的一端与第三电容C45和第二三极管Q10的公共端相连接，所述稳压二极管ZD16的另一端与第三电容C45和第八电阻R75的公共端相连接。

在本实施例中，所述输出电压切换单元包括继电器开关RY1，所述继电器开关RY1的电磁铁的一端1引脚接地，电磁铁的另一端2引脚与比较器控制单元相连接，所述继电器开关的衔铁输出端3引脚设置有引出端，所述继电器的高电压端4引脚与外部高电压输入端相连接，所述继电器的低电压端5引脚与外部低电压输入端相连接。

参照图2-5，为现有技术中常用的电路图。

参照图6-8，为该输入电压拓宽电路在具体实施例中的一种应用，可将输入电压范围由原来的12-16.8V扩充到12-30V。

分压电阻R51的输入端与控制电源相连接，经过该输入电压拓宽电路后与变压器相连接，其中，变压器的8脚与10脚的线圈匝数比按输入12-15V低电压设计、9脚与10脚的线圈匝数比按输入15-30V高电压设计；BAT+和BAT-接控制电源接入口，OUTA和OUTB接输入电源接入口。

当输入电压在低电压段12-15V时(可根据实际要求做适档调整)，电路中的R54两端的电压低于2.5V，从而使PC4A不导通，因PC4B(PC4B与PCB4A是同一光电耦合器)不导通，则Q8导通时Q9截止，因Q9截止则Q10导通，因Q10导通将继电器开关RY1的供电电压拉低，从而使继电器开关RY1不动作，则变压器的8脚与继电器3脚相通，输出在安全的设计范围内；当输入电压超过15V时，经R51、R2、R53、R48和R54分压后R54电压达到2.5V时则PC4A导通，从而使PC4B导通，则Q8截止，从而使Q9导通，Q9导通则Q10截止，从而使12V给继电器供电，则使继电器开关RY1的衔铁输出端3引脚与变压器的9脚导通，从而使输出电压在可控范围。

本申请的优势在于，该电路结构简单，宽电压输入高效控制，可将输入电压范围扩充，输入电压变宽可增加产品的共用性，还可以降低成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种输入电压拓宽电路，其特征在于其包括分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元，外部电源与分压单元的输入端相连接，所述分压单元、光电耦合开关单元、比较器控制单元和输出电压切换开关单元依次连接，所述输出电压切换开关单元用于控制外部高电压输入端和外部低电压输入端之间的切换。

2.如权利要求1所述的一种输入电压拓宽电路，其特征在于所述分压单元包括复数个分压电阻和保护电阻，所述复数个分压电阻依次串联，分压电阻的输入端与外部电源相连接，分压电阻的输出端与光电耦合开关单元相连接，所述保护电阻的输入端与分压电阻的输出端相连接，所保护电阻的输出端接地。

3.如权利要求2所述的一种输入电压拓宽电路，其特征在于所述分压单元还包括滤波电容，所述滤波电容的输入端与分压电阻和保护电阻的公共端相连接，所述滤波电容的输出端与保护电阻和接地端的公共端相连接。

4.如权利要求2所述的一种输入电压拓宽电路，其特征在于所述光电耦合开关单元包括可控稳压器和光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与可控稳压器的阴极相连接，所述可控稳压器参考极与分压电阻的输出端相连接，所述可控稳压器的阳极与保护电阻和接地端的公共端相连接，所述光电耦合器的输出端与比较器控制单元相连接。

5.如权利要求4所述的一种输入电压拓宽电路，其特征在于所述比较器控制单元包括第一三极管、MOS管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第一电阻的一端与外部12V电压端相连接，所述第一电阻的另一端与光电耦合器的其中一个输出端相连接，所述光电耦合器的另一输出端与第一三极管的发射极相连接，所述第一三极管的基极与第一电阻和光电耦合器的公共端相连接，所述第一三极管的集电极与第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端相连接，所述第三电阻的另一端与第一电阻和外部12V电压端的公共端相连接，所述MOS管的栅极与第二电阻和第三电阻的公共端相连接，所述第四电阻的一端与第三电阻和MOS管的公共端相连接，所述第四电阻的另一端与第一三极管的发射极相连接，所述MOS管的源极与第四电阻和第一三极管的公共端相连接，所述MOS管的漏极与第五电阻的一端相连接，所述第五电阻的另一端与外部12V电压端相连接，所述第二三极管的基极与第五电阻和MOS管的公共端相连接，所述第二三极管的发射极与MOS管和第四电阻的公共端相连接，所述第二三极管的集电极与第六电阻的一端相连接，所述第六电阻的另一端与外部12V电压端相连接，所述第七电阻的一端与第六电阻和第二三极管的公共端相连接，所述第七电阻的另一端与第八电阻相连接，所述第八电阻的另一端与输出电压切换单元相连接，所述第二三极管的发射极与第七电阻和第八电阻的公共端相连接。

6.如权利要求5所述的一种输入电压拓宽电路，其特征在于所述比较器控制单元还包括第一电容、第二电容、第三电容和稳压二极管，所述第一电容的一端与光电耦合器和第一电阻的公共端相连接，所述第一电容的另一端与光电耦合器和第一三极管的发射极的公共端相连接，所述第二电容的一端与第二电阻和第四电阻的公共端相连接，所述第二电容的另一端与第四电阻和第一三极管的公共端相连接，所述第三电容的一端与第二三极管的发射极相连接，所述第三电容的另一端与第七电阻和第八电阻的公共端相连接，所述稳压二极管的一端与第三电容和第二三极管的公共端相连接，所述稳压二极管的另一端与第三电容和第八电阻的公共端相连接。

7.如权利要求5所述的一种输入电压拓宽电路，其特征在于所述输出电压切换单元包括继电器开关，所述继电器开关的电磁铁的一端接地，电磁铁的另一端与比较器控制单元相连接，所述继电器开关的衔铁输出端设置有引出端，所述继电器的高电压端与外部高电压输入端相连接，所述继电器的低电压端与外部低电压输入端相连接。

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