CN216699864U

CN216699864U - 一种逆变电路板

Info

Publication number: CN216699864U
Application number: CN202220141783.5U
Authority: CN
Inventors: 姚娇尧; 韩向雨
Original assignee: Shenzhen Amis Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Amis Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2032-01-19

Abstract

本实用新型涉及逆变电路技术领域，为了解决现有方波逆变产品应用受限、损耗和干扰大的技术问题，本实用新型公开了一种逆变电路板，包括用于产生PWM驱动信号的PWM控制器、放大所述PWM驱动信号的推挽放大电路、直流电转换为交流电的推挽逆变电路、交流电转换为高压交流电的变压器、高压交流电转换为高压直流电的整流电路、高压直流电转换为正弦波交流电的桥式逆变电路、驱动桥式逆变电路输出正弦波交流电的SPWM模块，桥式逆变电路的输出线路中设有抑制噪声的第一共模电感。正弦波交流电不仅适合阻性负载还适合带感性负载，减少导致用电器中将产生附加损耗，第一共模电感抑制噪声使得对外部干扰小，噪声低。

Description

一种逆变电路板

技术领域

本实用新型涉及逆变电路技术领域，尤其涉及一种逆变电路板。

背景技术

户外电源是一种可以输出交流和直流的储能装置，应用于出差旅游、室外活动、野餐露营、地质勘探、消防巡查和应急通讯等场景，为人们的生产生活提供了便利。

户外电源设置有将逆变电路板，将电池的直流电转换化220V交流电，但市面上常见的逆变电路板输出的是方波交流电，但方波交流电含有大量高次谐波，不适合带感性负载，在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗，对收音机和某些通讯设备有干扰，噪声也比较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种逆变电路板，以解决方波逆变产品应用受限、损耗和干扰大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种逆变电路板的具体技术方案如下：

一种逆变电路板，包括用于产生PWM驱动信号的PWM控制器、用于放大所述PWM驱动信号的推挽放大电路、用于直流电转换为交流电的推挽逆变电路、用于交流电转换为高压交流电的变压器、用于高压交流电转换为高压直流电的整流电路、用于高压直流电转换为正弦波交流电的桥式逆变电路、用于驱动桥式逆变电路输出正弦波交流电的SPWM模块，所述桥式逆变电路的输出线路中用于抑制噪声的第一共模电感。

优选的，所述推挽放大电路包括NPN型的三极管Q9和PNP型的三极管 Q10，三极管Q9的集电极与电源+13VB连接，三极管Q9的基极通过电阻R13 与PWM控制器的外部关断信号脚连接，三极管Q9的发射极与三极管Q10的发射极连接，三极管Q10的集电极接地，三极管Q10的基极通过电阻R14与 PWM控制器的驱动信号脚连接，三极管Q10的集电极接地，PWM控制器的驱动信号脚通过电阻R21接地，三极管Q9的发射极用于推挽输出并与推挽逆变电路连接。

进一步的，所述逆变电路板设有至少两组推挽逆变电路。

优选的，推挽逆变电路包括NMOS管Q1和NMOS管Q2，NMOS管Q1和NMOS 管Q2的漏极分别与变压器的初级线圈的两端连接，初级线圈的中心抽头与电池的正极连接，NMOS管Q1源极接地，NMOS管Q1的栅极通过电阻R15与推挽放大电路的输出端连接，NMOS管Q1的栅极与源极之间还连接有泻放电阻R12。

进一步的，所述桥式逆变电路的输出线路串联有第二共模电感，所述第二共模电感连接有用于参数采样的工频互感器。

进一步的，所述桥式逆变电路的输出线路中串联有滤波电感。

优选的，所述滤波电感为铁硅铝电感。

优选的，所述整流电路为桥式整流电路。

本实用新型提供的一种逆变电路板具有以下优点：

通过PWM控制器产生双路同步PWM驱动信号，经推挽放大电路放大，驱动推挽逆变电路产生交流电，由变压器升压，再通过整流电路获得高压直流电，输入桥式逆变电路，在SPWM模块的控制下产生正弦波交流电，正弦波交流电不仅适合阻性负载还适合带感性负载，减少导致用电器中将产生附加损耗，第一共模电感用于抑制噪声，对外部干扰小，噪声低。

附图说明

图1为本实用新型提供的逆变电路板的功能框图；

图2为本实用新型提供的PWM控制和推挽放大电路结构图；

图3为实用新型提供的推挽逆变电路结构图；

图4为本实用新型提供的桥式逆变电路结构图；

图5为本实用新型提供的高压保护电路结构图。

图中：IC1、PWM控制器；L3、滤波电感；L8、第一共模电感；L9、第二共模电感；U4、SPWM模块；U1-A、运放；T1、变压器。

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。

参阅图1至图5，本实用新型提供的一种逆变电路板，包括PWM控制器IC1、推挽放大电路、推挽逆变电路、变压器T1、整流电路、桥式逆变电路和SPWM模块U4。

PWM控制器IC1产生两路同步输入交错的PWM驱动信号，通过推挽放大电路进行放大驱动推挽逆变电路，电池的正极BAT+与变压器T1的中心抽头连接，推挽逆变电路与变压器T1的初级线圈连接，变压器T1的次级线圈连接有整流电路，通过变压器T1升压，通过整流电路将交流电转化为直流电， SPWM模块U4发出的脉冲宽度按正弦规律变化且和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形，通过SPWM波形控制桥式逆变电路的通断，从而输出正弦波交流电。

除直接接电池作为电源外，还可以通过接入外部直流电，通过电磁开关后接入变压器T1，该电磁开关可以为继电器，由控制板控制电磁开关的通断。

参阅图2，PWM控制器IC1用于DC-DC驱动，第1脚为PWM控制器IC1 内误差放大器的反向输入端，第1脚与作为补偿信号的第9脚连接，构成跟随器；第2脚为误差放大器的同向输入端；第3脚和第4脚悬空；第5脚为振荡器定时电容接入端，通过103P的电阻C3接地；第6脚为振荡器定时电阻接入端，通过1.5K的电阻R3接地；第7脚为振荡器放电端，与第5脚之间接入电阻R7构成放电回路；第8脚为软启动电容接入端，通过电阻C2接地；第9脚为PWM比较器补偿信号输入端；第10脚为外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护；第11脚为驱动输出端A，第11脚和第14脚是两路互补输出端第12脚为信号地和功率地；第13脚为输出级偏置电压接入端；第14脚为驱动输出端B；第15脚为电源接入端；第16脚为基准电源输出端，可输出一温度稳定性极好的基准电压，可以分压后作为误差放大器的参考电压。

PWM控制器IC1的第11脚和第14脚输出同步输入交错的PWM驱动信号，分别连接有一组推挽放大电路，当第11脚输出高电平的时候，第14脚输出低电平，通过推挽放大电路放大后控制推挽逆变电路的通断。

其中一组推挽放大电路包括NPN型的三极管Q9和PNP型的三极管Q10，三极管Q9的集电极与电源+13VB连接，三极管Q9的基极通过电阻R13与PWM 控制器IC1的第14脚连接，三极管Q9的发射极与三极管Q10的发射极连接，三极管Q10的集电极接地，三极管Q10的基极通过电阻R14与PWM控制器IC1 的第14脚连接，三极管Q10的集电极接地，PWM控制器IC1的第14脚通过电阻R21接地，三极管Q9的发射极进行推挽输出，通过线路OUT1与推挽逆变电路连接。

同理，PWM控制器IC1的第14脚连接有另一组推挽放大电路。

参阅图3，推挽逆变电路中的一路包括NMOS管Q1和NMOS管Q2，NMOS 管Q1和NMOS管Q2的漏极分别与变压器T1的初级线圈的两端连接，初级线圈的中心抽头与电池的正极BAT+连接，NMOS管Q1源极接地，NMOS管Q1的栅极通过电阻R15与推挽放大电路的输出端连接，NMOS管Q1的栅极与源极之间还连接有泻放电阻R12，用于释放栅极静电，防止误动作，起到保护NMOS 的作用。NMOS管Q2的外围电路结构与原理NMOS管Q1。

可以看出，PWM控制器IC1输出方波信号，同一时间，第14脚输出高电平时，第11脚输出低电平时。

当第14脚输出高电平时，三极管Q9导通，三极管Q10截止，线路OUT1 为高电平，即NMOS管Q1的栅极为高电平，NMOS管Q1导通，电流从初级线圈的的中部经上部流经NMOS管Q1下地，形成一个电流回路；与时同时，第 11脚输出低电平，三极管Q14导通，NMOS管Q2截止，电流从初级线圈的的中部经下部是不通的，没有电流回路。

当第14脚输出低电平时，三极管Q9截止，三极管Q10导通，线路OUT1 为低电平，即NMOS管Q1的栅极为低电平，NMOS管Q1截止，电流从初级线圈的的中部经上部无电流回路；与时同时，第11脚输出高电平，三极管Q13 导通，NMOS管Q2导通，电流从初级线圈的的中部经下部形成电流回路。

变压器T1中的电流方向发生了变化，由于有PWM控制器IC1控制，初级线圈的电流方向不断发生变化，通过次级线圈耦合出预定频率的交流电。变压器T1在此起到升压的作为，最终将低压直流电转换成高压交流电，但此时的波形仍为方波。

进一步的，为了增加驱动能力，NMOS管Q1可以为两个、三个或更多个，通过并联连接；NMOS管Q2可以为两个、三个或更多个，通过并联连接。

进一步的，为了增大输出，可以包括多个上述的变压器T1及相应的NMOS 管，变压器T1的次级线圈串联。

输出端设有整流电路，用于将高压交流电转换成高压直流压，并进一步设置滤波电路滤波。

优选的，整流电路为桥式整流电路。

参阅图4，整流电路输出高压直流电与桥式逆变电路连接，桥式逆变电路包括NMOS管Q3、NMOS管Q11、NMOS管Q12和NMOS管Q15，NMOS管Q3和 Q12的漏极与高压直流电连接，NMOS管Q3的源极与NMOS管Q11的漏极连接， NMOS管Q12的源极与NMOS管Q15的漏极连接；

NMOS管Q3的源极与第一共模电感L8的第1端连接，NMOS管Q12的源极与第一共模电感L8的第3端连接，第一共模电感L8的第2端和第4端为交流输出端；

SPWM模块U4中，IFB端用于输出电流反馈输入，引脚输入电压大于0.5V 时过流保护；1LO端用于右桥臂下管驱动门极输出；VS1端用于右桥臂上下功率MOS管中心点输出；1HO端用于右桥臂上管驱动门极输出；2LO端用于左桥臂下管驱动门极输出；VS2端用于左桥臂上下功率MOS管中心点输出； 2HO端用于左桥臂上管驱动门极输出；VFB端用于输出电压反馈输入。

NMOS管Q11和Q15的源极与SPWM模块U4的IFB端连接，NMOS管Q11 的栅极通过电阻R28与SPWM模块U4的1LO端连接，NMOS管Q15的栅极通过电阻R34与SPWM模块U4的2LO端连接，NMOS管Q12的栅极通过电阻R31 与SPWM模块U4的2HO端连接，NMOS管Q3的栅极通过电阻R34与SPWM模块 U4的1HO端连接，NMOS管Q12的源极与SPWM模块U4的VS2端连接，NMOS 管Q12的源极与SPWM模块U4的VS1端连接；交流输出端的其中一端通过电压反馈电路与SPWM模块U4的VFB端连接。

SPWM模块U4产生正弦波驱动信号，驱动桥式逆变电路产生正弦波交流电。

桥式逆变电路的输出线路中用于抑制噪声的第一共模电感L8。

桥式逆变电路的输出线路中串联有滤波电感L3，优选为铁硅铝电感，具有软饱满特性，可承受的电流值更高。若超出安全电流值，也不会对电感的功能造成很大的影响。

为了抑制电磁干扰，交流输出电路中设有CBB22电容C20，CBB22电容C20连接在第二共模电感L9的前级。

进一步的，桥式逆变电路的输出线路串联有第二共模电感L9，第二共模电感L9连接有工频互感器用于参数采样。

当外部直流电电压输入过高时，会对后级电路造成损害，为此设有高压保护电路，参阅图4，高压保护电路包括运放U1-A，运放U1-A的反相输入端通过电阻R20与电源+5V连接，当外部直流电通过由R23和R19构成的分压电路与运放U1-A的同相输出端连接，运放U1-A的同相输出端通过分压电路获得分压，运放U1-A的输出端与PWM控制器IC1的第10脚连接。

在其中一个实施例中，R23为100K,R19为39K。

正常状态下，运放U1-A的反相输入端为5V，运放U1-A的同相输入端由于获得的分压很小，运放U1-A的同相输入端小于反相输入端的电压，运放 U1-A的输出低电平。

当电压过高时，运放U1-A的同相输入端大于反相输入端的电压，运放 U1-A的输出高电平，使PWM控制器IC1关断，起到保护作用。

运放U1-A的输出端与PWM控制器IC1之间设有用于隔离保护的二极管 D1，防止电流倒灌。

综上所述，本实用新型提供的一种逆变电路板，通过PWM控制器产生双路同步PWM驱动信号，经推挽放大电路放大，驱动推挽逆变电路产生交流电，由变压器升压，再通过整流电路获得高压直流电，输入桥式逆变电路，在SPWM 模块的控制下产生正弦波交流电，正弦波交流电不仅适合阻性负载还适合带感性负载，减少导致用电器中将产生附加损耗，对外部干扰小，噪声低。另外，高压保护电路起到高压时关断PWM控制器，起到保护整个电路的作用。

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

1.一种逆变电路板，其特征在于，包括用于产生PWM驱动信号的PWM控制器(IC1)、用于放大所述PWM驱动信号的推挽放大电路、用于直流电转换为交流电的推挽逆变电路、用于交流电转换为高压交流电的变压器(T1)、用于高压交流电转换为高压直流电的整流电路、用于高压直流电转换为正弦波交流电的桥式逆变电路、用于驱动桥式逆变电路输出正弦波交流电的SPWM模块(U4)，所述桥式逆变电路的输出线路中用于抑制噪声的第一共模电感(L8)。

2.根据权利要求1所述的一种逆变电路板，其特征在于，所述推挽放大电路包括NPN型的三极管Q9和PNP型的三极管Q10，三极管Q9的集电极与电源+13VB连接，三极管Q9的基极通过电阻R13与PWM控制器(IC1)的外部关断信号脚连接，三极管Q9的发射极与三极管Q10的发射极连接，三极管Q10的集电极接地，三极管Q10的基极通过电阻R14与PWM控制器(IC1)的驱动信号脚连接，三极管Q10的集电极接地，PWM控制器(IC1)的驱动信号脚通过电阻R21接地，三极管Q9的发射极用于推挽输出并与推挽逆变电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种逆变电路板，其特征在于，所述逆变电路板设有至少两组推挽逆变电路。

4.根据权利要求3所述的一种逆变电路板，其特征在于，推挽逆变电路包括NMOS管Q1和NMOS管Q2，NMOS管Q1和NMOS管Q2的漏极分别与变压器(T1)的初级线圈的两端连接，初级线圈的中心抽头与电池的正极连接，NMOS管Q1源极接地，NMOS管Q1的栅极通过电阻R15与推挽放大电路的输出端连接，NMOS管Q1的栅极与源极之间还连接有泻放电阻R12。

5.根据权利要求1所述的一种逆变电路板，其特征在于，所述桥式逆变电路的输出线路串联有第二共模电感(L9)，所述第二共模电感(L9)连接有用于参数采样的工频互感器。

6.根据权利要求5所述的一种逆变电路板，其特征在于，所述桥式逆变电路的输出线路中串联有滤波电感(L3)。

7.根据权利要求6所述的一种逆变电路板，其特征在于，所述滤波电感(L3)为铁硅铝电感。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种逆变电路板，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。