CN219499243U - 一种电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电压调节电路，包括整流滤波电路、SPWM逆变驱动电路、MCU电路和SPWM逆变桥电路；整流滤波电路将交流电压整流滤波成直流电压；MCU电路驱动SPWM逆变驱动电路；SPWM逆变驱动电路驱动SPWM逆变桥电路将直流电压逆变成交流电压并滤除交流电压的高频波部分；SPWM逆变桥电路将过滤得到的交流电压接入变压器。通过SPWM逆变桥电路，输出交流电正弦波，并进行滤波，得到50HZ‑60HZ的交流电压，将所述交流电压接入变压器，从而实现工频高压电源的电压调节；采用SPWM逆变桥电路输出完整的交流电正弦波，提高电压调节效率，并获得较宽的电压调节范围。

Description

一种电压调节电路

技术领域

本实用新型涉及电压调节技术领域，特别是涉及一种电压调节电路。

背景技术

如今，工频高压电源还没有交流电压调节功能，市面上可控硅调节电路可实现交流电压的调节，且可控硅电路一般结构简单、涉及成本较低、强弱电隔离触发波形好。

但可控硅输出的波形不是标准的正弦波，锯齿状波形峰值很高，在需要交流正弦波的情况下无法实用可控硅调节电路进行电压调节，若电路中存在变压器，使用可控硅调节电路调节电压将会烧坏变压器；此外，可控硅调节电路的调节范围较窄，调节效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种调节范围较宽，调节效率较高且能够适用于工频高压电源调节的电压调节电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电压调节电路，包括整流滤波电路、SPWM逆变驱动电路、MCU电路和SPWM逆变桥电路；所述整流滤波电路将交流电压整流滤波成直流电压；所述MCU电路驱动所述SPWM逆变驱动电路；所述SPWM逆变驱动电路驱动所述SPWM逆变桥电路将所述直流电压逆变成交流电压并滤除所述交流电压的高频波部分；所述SPWM逆变桥电路将过滤得到的所述交流电压接入变压器。

进一步的，所述整流滤波电路将所述交流220V电压整流滤波成310V电压。

进一步的，所述整流滤波电路包括整流桥、第一电容和第一电阻；所述整流桥包括第一交流电输入端、第二交流电输入端、第一直流电输出端和第二直流电输出端；所述第一直流电输出端接参考电压；所述第二直流电输出端接地；所述第一电容并联在所述第一直流电输出端和所述第二直流电输出端之间；所述第一电阻与所述第一电容并联。

进一步的，所述SPWM逆变驱动电路包括第一半桥栅极驱动器、第二半桥栅极驱动器；第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容；所述第一半桥栅极驱动器的VDD接口接第一电源电压，HIN接口输入信号PWM1，SD接口接入控制所述第一半桥栅极驱动器的开断信号，LIN接口输入信号PWM2，VSS接口接地，HO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，VB接口与VS接口通过所述第二电容相连，VCC接口接第二电源电压，COM端接地，LO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，所述第一二极管并联在所述VCC接口和所述VB接口之间；所述第二半桥栅极驱动器的VDD接口接第三电压源、HIN接口输入信号PWM3，SD接口接入控制所述第二半桥栅极驱动器的开断信号，LIN接口输入信号PWM4，VSS接口接地，HO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，VB接口与VS接口通过所述第三电容相连，VCC接口接第四电源电压，COM端接地，LO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，所述第二二极管并联在所述VCC接口和所述VB接口之间。

进一步的，所述第一电源电压和第二电源电压值均为﹢5V。

进一步的，第三电源电压和第四电源电压值均为﹢12V。

进一步的，所述SPWM逆变桥电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容、电感和输出端子；所述第一NMOS管的漏极与所述第一直流电输出端相连，所述第一NMOS管的栅极通过所述第二电阻与所述第一半桥栅极驱动器的HO端口连接，所述第三二极管与所述第二电阻并联，所述第三二极管的正极与所述第一半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极相连，所述第二NMOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第一半桥栅极驱动器的LO端口连接；所述第二NMOS管的源极通过所述第六电阻接地；所述第四二极管与所述第三电容并联；所述第四二极管的正极与所述第一半桥栅极驱动器的LO端口连接；所述第三NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第三NMOS管的栅极通过所述第四电阻与所述第二半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第五二极管与所述第四电阻并联，所述第五二极管的正极与所述第二半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极相连；所述第四NMOS管的栅极通过所述第五电阻连接所述第二半桥栅极驱动器的LO端口；所述第六二极管与所述第五电阻并联，所述第六二极管的正连接所述第二半桥栅极驱动器的LO端口；所述第四NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极相连；VS1端口连接在所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的漏极之间；VS2端口连接在所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极之间；所述VS2端口通过所述电感连接在所述输出端子的第二端口；所述VS1端口连接在所述输出端子的第一端口；所述第四电容并联在所述VS1端口和所述VS1端口之间；所述第七二极管的正极与第八二极管的负极连接至所述VS1端口，所述第七二极管的负极与所述第八二极管的正极通过所述第七电阻连接至所述VS2端口。

进一步的，所述输出端子输出工频50HZ-60Hz的交流电压并接入所述变压器。

相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型通过SPWM逆变桥电路，输出交流电正弦波，并通过第四电容进行滤波，得到50HZ-60HZ的交流电压，将所述交流电压接入变压器，从而实现工频高压电源的电压调节；采用SPWM逆变桥电路输出完整的交流电正弦波，提高电压调节效率，并获得较宽的电压调节范围。

进一步的，本实用新型在MCU单片机内设置电压阈值，通过采集变压器输出电压与单片机内部设定的电压阈值进行对比，提高可调电压的精准度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中电压调节电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的一种电压调节电路进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型提供一种电压调节电路，请参考图1所示，包括整流滤波电路、SPWM逆变驱动电路、MCU电路和SPWM逆变桥电路。

所述整流滤波电路将交流电压整流滤波成直流电压；所述MCU电路驱动所述SPWM逆变驱动电路；所述SPWM逆变驱动电路驱动所述SPWM逆变桥电路将所述直流电压逆变成交流电压并滤除所述交流电压的高频波部分；所述SPWM逆变桥电路将过滤得到的所述交流电压接入变压器。

在本实施例中，所述MCU电路输入不同的PWM调制波至所述SPWM逆变驱动电路，所述PWM调制波控制所述SPWM逆变桥中三极管的通断，输出交流电压正弦波；所述SPWM逆变桥电路再对所述交流电压进行滤波，最终得到理想频率的交流电压，将此交流电压接入所述变压器。

此外，MCU单片机内设置了电压阈值，通过采集变压器输出电压与单片机内部设定的电压阈值进行对比，提高可调电压的精准度。

通过SPWM逆变桥电路，输出交流电正弦波，并通过第四电容进行滤波，得到理想频率的交流电压，将所述交流电压接入变压器，从而实现工频高压电源的电压调节；采用SPWM逆变桥电路输出完整的交流电正弦波，提高电压调节效率，并获得较宽的电压调节范围。

优选的，所述整流滤波电路包括整流桥、第一电容和第一电阻。

具体的，所述整流桥包括第一交流电输入端、第二交流电输入端、第一直流电输出端和第二直流电输出端；所述第一交流电输入端与所述第一直流电输入端相连；所述第二交流电输入端与所述第二直流电输出端相连；所述第一直流电输出端接参考电压；所述第二直流电输出端接地；所述第一电容并联在所述第一直流电输出端和第二直流输出端两端；所述第一电阻与所述第一电容并联。

在一具体实施例中，所述第一交流电输入端与所述第二交流电输入端连接一芯片，所述芯片的型号为GB3510。所述整流滤波电路将所述交流220V电压整流滤波成310V电压。

在本实施例中，所述整流滤波电路通过所述逆变桥将所述交流电压整流为直流电压，为后续SPWM逆变桥电路将所述直流电压逆变成交流电压并滤除所述交流电流的高频波部分作准备。

优选的，所述SPWM逆变驱动电路包括第一半桥栅极驱动器、第二半桥栅极驱动器；第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容。

所述SPWM逆变驱动电路包括第一半桥栅极驱动器、第二半桥栅极驱动器；第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容。

所述第一半桥栅极驱动器的VDD接口接第一电源电压，HIN接口输入信号PWM1，SD接口接入控制所述第一半桥栅极驱动器的开断信号，LIN接口输入信号PWM2，VSS接口接地，HO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，VB接口与VS接口通过所述第二电容相连，VCC接口接第二电源电压，COM端接地，LO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，所述第一二极管并联在所述VCC接口和所述VB接口之间；所述第二半桥栅极驱动器的VDD接口接第三电压源、HIN接口输入信号PWM3，SD接口接入控制所述第二半桥栅极驱动器的开断信号，LIN接口输入信号PWM4，VSS接口接地，HO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，VB接口与VS接口通过所述第三电容相连，VCC接口接第四电源电压，COM端接地，LO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，所述第二二极管并联在所述VCC接口和所述VB接口之间。

进一步的，所述MCU单片机输出所述PWM1调制波、所述PWM2调制波、所述PWM3调制波、所述PWM4调制波控制所述SPWM逆变驱动电路，并通过所述SD接口控制所述SPWM逆变驱动电路的开断。

在一具体实施例中，所述VDD端口接入的第一电源电压和第二电源电压值均为﹢5V；所述VCC端口接入的第三电源电压和第四电源电压值均为﹢12V。

进一步的，所述SPWM逆变桥电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容和输出端子。

具体的，所述第一NMOS管的漏极与所述第一直流电输出端相连，所述第一NMOS管的栅极通过所述第二电阻与所述第一半桥栅极驱动器的HO端口连接，所述第三二极管与所述第二电阻并联，所述第三二极管的正极与所述第一半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极相连，所述第二NMOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第一半桥栅极驱动器的LO端口连接；所述第二NMOS管的源极通过所述第六电阻接地；所述第四二极管与所述第三电容并联；所述第四二极管的正极与所述第一半桥栅极驱动器的LO端口连接；所述第三NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第三NMOS管的栅极通过所述第四电阻与所述第二半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第五二极管与所述第四电阻并联，所述第五二极管的正极与所述第二半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极相连；所述第四NMOS管的栅极通过所述第五电阻连接所述第二半桥栅极驱动器的LO端口；所述第六二极管与所述第五电阻并联，所述第六二极管的正连接所述第二半桥栅极驱动器的LO端口；所述第四NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极相连；所述VS1端口连接在所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的漏极之间；所述VS2端口连接在所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极之间；所述VS2端口通过所述电感连接在所述输出端子的第二端口；所述VS1端口连接在所述输出端子的第一端口；所述第四电容并联在所述VS1端口和所述VS1端口之间；所述第七二极管的正极与所述第八二极管的负极连接至所述VS1端口，所述第七二极管的负极与所述第八二极管的正极通过所述第七电阻连接至所述VS2端口。

优选的，所述SPWM逆变桥电路部分通过所述第四电容滤除高频波后输出工频为50HZ-60Hz的交流电压并接入所述变压器。

在本实施例中，所述第一NMOS管与所述第二NMOS管构成了导向臂，所述第三NMOS管与所述第四NMOS管构成了斩波臂；所述PWM1和所述PWM4分别控制所述第一NMOS管与所述第四NMOS管的导通形成了正弦波的正半周部分；所述PWM2和所述PWM3分别控制第二NMOS管与所述第三NMOS管的导通形成了正弦波的负半周部分；即，当处于正半周时，所述PWM1控制所述第一NMOS管导通，所述PWM4控制第四NMOS管进行高频斩波，所述PWM2与所述PWM3控制所述第二NMOS管和所述第四NMOS管关闭；当处于负半周时，所述PWM2控制所述第二NMOS管导通，所述PWM3控制所述第三NMOS管进行高频斩波，所述PWM1与所述PWM4控制所述第一NMOS管和所述第三NMOS管关闭，形成所述交流电压的正弦负半周部分；当处于零点时，所述PWM2控制所述第二NMOS管导通，所述PWM3控制所述第三NMOS管导通；所述PWM1与所述PWM3控制所述第一NMOS管和所述第三NMOS管关闭。

此外，当第二NMOS管和所述第四NMOS管导通时输入的交流电产生的电流在电感中储能，通过改变所述第二NMOS管和所述第四NMOS管的导通与关断控制了电流。

进一步的，通过所述第二NMOS管和所述第三NMOS管根据单片机内设定的正弦波参数进行高频斩波，使得输出的高电平部分处于载波调制周期的中央，大大减少死区对输出波型的影响，进一步提高调节效率。

综上所述，本实施例通过SPWM逆变桥电路，输出交流电正弦波，并通过第四电容进行滤波，得到50HZ-60HZ的交流电压，将所述交流电压接入变压器，从而实现工频高压电源的电压调节；采用SPWM逆变桥电路输出完整的交流电正弦波，提高电压调节效率，并获得较宽的电压调节范围。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种电压调节电路，其特征在于，包括整流滤波电路、SPWM逆变驱动电路、MCU电路和SPWM逆变桥电路；

所述整流滤波电路将交流电压整流滤波成直流电压；

所述MCU电路驱动所述SPWM逆变驱动电路；所述SPWM逆变驱动电路驱动所述SPWM逆变桥电路将所述直流电压逆变成交流电压并滤除所述交流电压的高频波部分；

所述SPWM逆变桥电路将过滤得到的所述交流电压接入变压器。

2.如权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，

所述整流滤波电路将所述交流220V电压整流滤波成310V电压。

3.如权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括整流桥、第一电容和第一电阻；

所述整流桥包括第一交流电输入端、第二交流电输入端、第一直流电输出端和第二直流电输出端；所述第一直流电输出端接参考电压；所述第二直流电输出端接地；所述第一电容并联在所述第一直流电输出端和所述第二直流电输出端之间；所述第一电阻与所述第一电容并联。

4.如权利要求3所述的电压调节电路，其特征在于，所述SPWM逆变驱动电路包括第一半桥栅极驱动器、第二半桥栅极驱动器；第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容；

所述第一半桥栅极驱动器的VDD接口接第一电源电压，HIN接口输入信号PWM1，SD接口接入控制所述第一半桥栅极驱动器的开断信号，LIN接口输入信号PWM2，VSS接口接地，HO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，VB接口与VS接口通过所述第二电容相连，VCC接口接第二电源电压，COM端接地，LO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，所述第一二极管并联在所述VCC接口和所述VB接口之间；

所述第二半桥栅极驱动器的VDD接口接第三电压源、HIN接口输入信号PWM3，SD接口接入控制所述第二半桥栅极驱动器的开断信号，LIN接口输入信号PWM4，VSS接口接地，HO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，VB接口与VS接口通过所述第三电容相连，VCC接口接第四电源电压，COM端接地，LO接口与所述SPWM逆变桥电路相连，所述第二二极管并联在所述VCC接口和所述VB接口之间。

5.如权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，

所述第一电源电压和第二电源电压值均为﹢5V。

6.如权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，

第三电源电压和第四电源电压值均为﹢12V。

7.如权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，所述SPWM逆变桥电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容、电感和输出端子；

所述第一NMOS管的漏极与所述第一直流电输出端相连，所述第一NMOS管的栅极通过所述第二电阻与所述第一半桥栅极驱动器的HO端口连接，所述第三二极管与所述第二电阻并联，所述第三二极管的正极与所述第一半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第一NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极相连，所述第二NMOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第一半桥栅极驱动器的LO端口连接；所述第二NMOS管的源极通过所述第六电阻接地；所述第四二极管与所述第三电容并联；所述第四二极管的正极与所述第一半桥栅极驱动器的LO端口连接；所述第三NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第三NMOS管的栅极通过所述第四电阻与所述第二半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第五二极管与所述第四电阻并联，所述第五二极管的正极与所述第二半桥栅极驱动器的HO端口相连；所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极相连；所述第四NMOS管的栅极通过所述第五电阻连接所述第二半桥栅极驱动器的LO端口；所述第六二极管与所述第五电阻并联，所述第六二极管的正连接所述第二半桥栅极驱动器的LO端口；所述第四NMOS管的源极与所述第二NMOS管的源极相连；VS1端口连接在所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的漏极之间；VS2端口连接在所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极之间；

所述VS2端口通过所述电感连接在所述输出端子的第二端口；所述VS1端口连接在所述输出端子的第一端口；所述第四电容并联在所述VS1端口和所述VS1端口之间；所述第七二极管的正极与第八二极管的负极连接至所述VS1端口，所述第七二极管的负极与所述第八二极管的正极通过所述第七电阻连接至所述VS2端口。

8.如权利要求7所述的电压调节电路，其特征在于，

所述输出端子输出工频50HZ-60Hz的交流电压并接入所述变压器。