CN216699864U - 一种逆变电路板 - Google Patents
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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
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 (8)
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。
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CN202220141783.5U CN216699864U (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 一种逆变电路板 |
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CN116582018A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-11 | 上海功成半导体科技有限公司 | 一种变频控制电路及半导体设备 |
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- 2022-01-19 CN CN202220141783.5U patent/CN216699864U/zh active Active
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