CN2478279Y - 可将直流电转变为交流电的电源转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型可将直流电转变为交流电的电源转换器,包括转换器壳体,以及设在该壳体内的转换电路,其特点是,所述的转换电路包括:一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制单元构成的DC/AC变换电路。具有体积小、重量轻、效率高、便于携带且具有多种功能的优点。
Description
本实用新型涉及一种电源转换器，特别是一种可将直流电转变为交流电的电源转换器。
众所周知，由交流转换成直流稳压电源，已是成熟技术，而由直流电源转换成交流电源的转换器则起步晚，品种少，原设计中使用低频变压器，体积大而笨重，且效率低。
本实用新型的目的是，设计一种体积小、重量轻、效率高、便于携带且具有多种功能可将直流电转变为交流电的电源转换器。
本实用新型的目的是这样实现的：可将直流电转变为交流电的电源转换器，包括转换器壳体，以及设在该壳体内的转换电路，其特点是，所述的转换电路包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制单元构成的DC/AC变换电路；所述的前级滤波电路的输出分别与前级控制单元和前级振荡电路的输入端连接，前级控制单元的输出与前级振荡电路连接，前级振荡电路的输出与变压器初级连接，通过变压器次极的耦合，将已转变的电流能量向后级传递，其中，通过一次级线圈整流后输入到后级振荡电路；通过另一次级线圈整流后输入到后级控制单元，后级控制单元输出到后级振荡电路，最后转换为交流电输出；该交流电还反馈到后级控制器。
上述可将直流电转变为交流电的电源转换器，其中，所述的前级控制单元由一集成模块构成，该集成模块包括一过流比较部分、欠压比较部分、过压保护部分、关断恢复部分、温度比较部分、频率调制部分、波宽调制部分以及驱动电路A和驱动电路B；电流信号输入到过流比较部分，电源电压信号分别输入到过压保护部分和欠压比较部分；欠压比较部分与关断恢复电路双向连接；从过流比较部分、欠压比较部分、过压保护部分以及频率调制部分分别输出一信号到波宽调制部分；波宽调制部分分别输出一信号到驱动电路A、B，分别驱动前级振荡电路工作。
上述可将直流电转变为交流电的电源转换器，其中，所述的后级控制单元由一集成模块构成；该集成模块包括一稳压反馈部分、波宽调制部分、振荡器部分、短路控制部分以及驱动电路A、驱动电路B；振荡器部分产生一工作频率到波宽调制部分，同时，电流输入信号经短路控制部分输出到波宽调制部分，交流电也输出一交流信号经稳压反馈部分到波宽调制部分；波宽调制部分输出两路信号分别到驱动电路A和驱动电路B；驱动电路A和驱动电路B的输出分别驱动后级振荡电路，并输出交流电源。
上述可将直流电转变为交流电的电源转换器，其中，所述的前级振荡电路由两个场效应管组成的推挽电路及一变压器初级构成。
上述可将直流电转变为交流电的电源转换器，其中，所述的后级振荡电路由四个场效应管组成的全桥式变换电路组成。
上述可将直流电转变为交流电的电源转换器，其中，所述的输入滤波电路由一滤波电容构成。
上述可将直流电转变为交流电的电源转换器，其中，还包括一逆接保护电路，该逆接保护电路由一个连接在输入滤波电路前的反向二极管构成，连接在滤波电路的前级。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型电源转换器实施例外观图。
图2是本实用新型的电方框图。
图3是本实用新型的电路原理图。
图4是本实用新型前级控制模块的内部功能示意图。
图5是本实用新型后级控制模块的内部功能示意图。
本实用新型可将直流电转变为交流电的电源转换器，包括转换器壳体，以及设在该壳体内的转换电路。图1是本实用新型电源转换器实施例外观图。图中，1为外壳散热片，2为前面板，3、5为交流输出插座，4为进风口，6为开关，7为绿色正常指示灯，8为红色异常指示灯，9为前面板螺孔；本实用新型转换器的壳体底部还设有机内散热片、抽风机以及直流电源正极接线柱和直流电源负极接线柱。
请参阅图2，这是本实用新型的电方框图。该转换电路包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制单元构成的DC/AC变换电路；所述的前级滤波电路的输出分别与前级控制单元和前级振荡电路的输入端连接，前级控制单元的输出与前级振荡电路连接，前级振荡电路的输出与变压器初级连接，通过变压器次极的耦合，将已转变的电流能量向后级传递，其中，通过一次级线圈整流后输入到后级振荡电路；通过另一次级线圈整流后输入到后级控制单元，后级控制单元输出到后级振荡电路，最后转换为交流电输出；该交流电还反馈到后级控制器。
其工作过程分为两步：第一步，DC/DC变换过程把从蓄电池输出的12V直流电通过前极高频振荡经变压器升压再整流滤波后输出一完好高压直流电；第二步，从前极输出的直流电经后极振荡再滤波后即可得到我们所要求的交流电。
请参阅图3，这是本实用新型的电路原理图。
电源滤波电路由E1构成，其作用是对来自12V直流电源或尖峰干扰脉冲进行平滑滤波，为DC-DC转换器，提供质量较好的直流电。既可防止输入电源窜入噪声，又可抑制开关电源产生的噪声反馈到输入电源。
前级振荡电路是DC/DC变换过程，其由两个MOSFET场效应管Q1、Q2和变压器T1的初级线圈T11构成的推挽式他励变换器。所述MOSFET场效应管是单极型器件，是靠多数载流子传导电流的，没有载流子蓄积而产生的延迟时间，开关速度快，开关时间短。
MOSFET场效应管Q1和Q2受来自前极控制模块Dr1送来的驱动信号控制而作交替通断工作。其中任一晶体管导通时都给变压器次级侧线圈提供负载功率，当两个晶体管都截止时，由电容器C2起到短时续流作用，同时，C2主要起到对电路中噪声电压的吸纳作用。当从前极控制模块3脚输出高电平信号，而4脚输出低电平时Q1进入导通而Q2截止，电流由电池正极经变压器中心抽头、变压器初级线圈上部及场效应管Q1组成电流回路自下往上流动，这样变压器次级线圈也产生一自下往上的电流。但随后从前极控制模块3和4脚输出脉冲出现翻转，即3脚输出低电平，而4脚变为高电平。此时Q1进入截止而Q2导通，电流将从电池正极流出经变压器中心抽头，经主线圈下部及Q2组成电流回路自上往下流动。同样在变压器次级输出端也产生了一自上往下流动的电流。这样在变压器输出端电流方向就发生了一次变化，随着Q1、Q2的交替通断，于是变压器主线圈中的电流就交替地发生变化，在变压输出端的电流也随之交替地变化，于是就完成了从直流到交流一个周期的变化。储存在变压器初级线圈中的能量经变压器次级线圈的藕合，把已经转变为交流电流的能量继续往后传递。通过次级线圈T13再经D2-D5整流以及C10滤波后得到的高压直流电提供给后级逆变振荡电路；
前极控制单元Dr1是一个集成电路模块，其型号为982SINEDB，通过其第3、4端口发出控制脉冲控制场效应管Q1、Q2的导通与关断。前极控制模块工作时的工作频率由和振荡器相接的定时元件电阻和电容的数值决定。通过对电阻和电容的数值的选择可以方便获得我们要求的频率，一旦定时元件固定后，输出信号的工作频率也固定不变了。在开关晶体管中，由于栅极驱动电流与漏级输出之间存在一定的关系，漏极电流的变化也就反应了栅极输入电流的变化。通过取样电阻Rsf取样就可把栅极电流信号转化为一可以比较的电压信号。从前级场效应管漏级输出的电流信号取样后经电阻器R1、Rv送入前极控制模块第5脚。在过流比较单元里进行比较，若进入栅极的驱动电流大于所设定域值，则过流比较器会给出一高电平信号，迫使波宽调节器趋于关断状态，前极晶体管Q1、Q2因没有驱动也随之关断，逆变过程被终止，故而实现过流保护之功能。
请参阅图4，这是本实用新型前级控制模块的内部功能示意图。从电源输入端取得的电压信号从前极控制模块第15端口进入前极控制模块，再分为两路，一路经取样后送入过压保护部分进行比较，若电源电压幅值超过电压限定值S，则电压保护部分也会给出一高电平信号到波宽调制部分里，迫使波宽调节器关断；另一路被送入欠压比较部分，当电压低于设定值S1时，欠压比较部分给出一高电平信号到报警器，发出低压报警信号，如果输入电压继续下降到低于设定值S2时，欠压报警单元还会给出一高电平信号至波宽调制部分，使其关断。
当电路因输入电压过低而关断时，欠压比较部分同时给出一电平信号，使恢复起动单元电路工作，而恢复电路工作后，将使得欠压比较部分的取样基准发生变化，即输入电压必须高于某一设定值S3时，由于内部关断的电路才能自行恢复启动，从而进入正常工作。一般设定S3值大于S1值，这样做的目的是为了避免电路在关断电压点处频繁通断，起保护电路各元器件作用。
当电路工作温度过高时，位于主电路中的热敏电阻将起作用，其阻值随温度升高而变大，反应为电源电压取样值变小。选择适当的热敏电阻，就可将温度信号转化为电压信号。然后从前极控制模块第2端口送入前极控制模快的欠压比较部分。根据前面所述的道理就可实现过温保护控制。
从波宽调制部分输出两信号分别经驱动电路A、B驱动振荡电路Q1、Q2工作。
后级DC/AC逆变部分是由4个开关晶体管M1、M2、M3、M4组成的全桥式变换电路。从前级输入的直流电通过M1、M3和M2、M4交替通断工作而完成直流到交流的变化，和前级逆变电路一样，其栅极驱动电路由后极控制模块控制(后极控制模块其后有专门叙述)。从DC/AC输出的交流电经滤波电容C7滤波后，就可得到提供给交流负载使用的完好交流电。
后级控制单元Dr2主要工作原理和前极控制模块基本相似。后级控制单元由一集成模块构成，其型号为983SINEDB。通过其第1、2、3、4端口发出控制脉冲控制场效应管M1，M2，M3，M4的导通与关断。只是在该单元里从全桥振荡电路中取出AC输出电压作为反馈电压，从后极控制模块第9、10端口输入后极控制模块。通过该反馈来实现输出电压稳定的控制。
请参阅图5，这是后级控制单元的内部功能示意图。首先通过选取与波宽调制部分相联接的振荡器上的电阻和电容的数值，得到所要求的输出电压的频率。由于输出脉冲的宽度决定了场效应管的导通时间，进而影响了输出电压的大小，也即在输出脉冲宽度和输出电压幅值间建立了一定的对应关系。故通过对波宽调制部分输出脉冲宽度的调节，可以实现对输出电压幅值的控制。从波宽调制部分出来的两路控制信号控制驱动电路A和驱动电路B交替工作。当驱动电路A工作时场效应管M1和M3导通工作，这样在AC输出端就产生了一正方向的电压。驱动电路B工作时场效应管M2和M4导通工作，在AC输出端就产生了一负方向的电压。于是直流电就变化成交流电。同时输出电压经AC线送至稳压反馈部分，在该单元里与设定的标准输出电压值相比较，给出一负反馈信号至波宽调制部分，波宽调制部分根据反馈信号自动调节输出脉冲的宽度，从而实现输出电压的稳定。
本实用新型还包括短路及过载保护电路和逆接保护电路。
短路及过载保护电路与前极过流保护单元一样，后极场管漏极电流经后极取样电阻Rsh取样后通过后极控制模块12脚送入后极控制模块短路控制单元进行比较，当输出回路由于短路或过载，其反映是流过后极取样电阻Rsh上的电流变大，如果电流超过设定之限值，短路控制单元发出一高电瓶信号到波宽调制部分控制驱动A、B，使其停止发射驱动信号，从而实现过载和短路保护功能。
逆接保护电路由二极管D1和熔断器F1组成，当电源导线和蓄电池的电极按正确方式接入时，D1反向阻断，电流顺利向后面电路供电。如果不小心将正负极接反，二极管D1正向导通，电流经由D1、F1回流，而不再向后面电路供电，从而起到保护其它电子元件的目的。
本实用新型结构简单，使用方便，效率高，并可制成多种规格的转换器，以适应不妥信号的电器使用。
Claims (7)
1、可将直流电转变为交流电的电源转换器，包括转换器壳体，以及设在该壳体内的转换电路，其特征在于，所述的转换电路包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制单元构成的DC/AC变换电路；
所述的前级滤波电路的输出分别与前级控制单元和前级振荡电路的输入端连接，前级控制单元的输出与前级振荡电路连接，前级振荡电路的输出与变压器初级连接，通过变压器次极的耦合，将已转变的电流能量向后级传递，其中，通过一次级线圈整流后输入到后级振荡电路；通过另一次级线圈整流后输入到后级控制单元，后级控制单元输出到后级振荡电路，最后转换为交流电输出；该交流电还反馈到后级控制器。
2、根据权利要求1所述的可将直流电转变为交流电的电源转换器，其特征在于，所述的前级控制单元由一集成模块构成，该集成模块包括一过流比较部分、欠压比较部分、过压保护部分、关断恢复部分、温度比较部分、频率调制部分、波宽调制部分以及驱动电路A和驱动电路B；电流信号输入到过流比较部分，电源电压信号分别输入到过压保护部分和欠压比较部分；欠压比较部分与关断恢复电路双向连接；从过流比较部分、欠压比较部分、过压保护部分以及频率调制部分分别输出一信号到波宽调制部分；波宽调制部分分别输出一信号到驱动电路A、B，分别驱动前级振荡电路工作。
3、根据权利要求1所述的可将直流电转变为交流电的电源转换器，其特征在于，所述的后级控制单元由一集成模块构成；该集成模块包括一稳压反馈部分、波宽调制部分、振荡器部分、短路控制部分以及驱动电路A、驱动电路B；振荡器部分产生一工作频率到波宽调制部分，同时，电流输入信号经短路控制部分输出到波宽调制部分，交流电也输出一交流信号经稳压反馈部分到波宽调制部分；波宽调制部分输出两路信号分别到驱动电路A和驱动电路B；驱动电路A和驱动电路B的输出分别驱动后级振荡电路，并输出交流电源。
4、根据权利要求1所述的可将直流电转变为交流电的电源转换器，其特征在于，所述的前级振荡电路由两个场效应管组成的推挽电路及一变压器初级构成。
5、根据权利要求1所述的可将直流电转变为交流电的电源转换器，其特征在于，所述的后级振荡电路由四个场效应管组成的全桥式变换电路组成。
6、根据权利要求1所述的可将直流电转变为交流电的电源转换器，其特征在于，所述的输入滤波电路由一滤波电容构成。
7、根据权利要求1所述的可将直流电转变为交流电的电源转换器，其特征在于，还包括一逆接保护电路，该逆接保护电路由一个连接在输入滤波电路前的反向二极管构成，连接在滤波电路的前级。
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| CN101702591B (zh) * | 2009-11-05 | 2012-01-18 | 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 | 直流-交流电压转换电路 |
| CN102868143A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-09 | 广东易事特电源股份有限公司 | 一种推挽变换器过流保护电路 |
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