CN2559165Y

CN2559165Y - 数字式电源转换器

Info

Publication number: CN2559165Y
Application number: CN 02231548
Authority: CN
Inventors: 冯秀梅
Original assignee: LONGWEI ELECTRONICS STOCK-SHARING Co Ltd
Current assignee: LONGWEI ELECTRONICS STOCK-SHARING Co Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2003-07-02
Anticipated expiration: 2012-04-22

Abstract

本实用新型公开了一种数字式电源转换器，其由电流检测电路、过载检测电路、CPU、电压检测电路、警示电路、PWM驱动电路、交流驱动电路、稳压电路(5V)、PWM转换电路、整流电路、直/交流转换电路及开关13构成。该数字式电源转换器利用CPU做整体控制，并借助于CPU、过载检测电路而具有电感性负载辨别能力，使电路输出可以得到精确控制。

Description

数字式电源转换器

技术领域

本实用新型涉及一种数字式电源转换器，该数字式电源转换器适用于直流到交流转换器的控制、产生及保护电路中。

背景技术

传统型的电源转换器都是采用多个集成电路(IC)组合而成，如果某个集成电路缺货则需要更换类似的集成电路，这样会对整体工作性能造成影响，且会增加设计上的困难，另外，电路中由于采用不良设计的过载保护，如图1所示，导致市面所售电器在启动时所耗费的电力较大，因此消费者若要启动该设备，必须花费数倍金额并在采购数倍规格的电源转换器后才能启动一小型设备。

例如，砂轮机在运转时所需的功率只为200瓦(W)，而在启动时瞬间的功率则超过1000W，因此在使用这项机具时必须采购1000W以上的电源转换器。造成这种结果的原因是传统的电源转换器当在其输出端接上重负载时会依据检测回路的检测信号来触发保护回路关闭输出，以保护内部的电子元件，而传统电源转换器的设计是必须根据输出功率输出状态的检测来触发保护线路，从而使系统关闭以保护产品。

另，传统型的电源转换器，当在其输出端接上电感性负载或启动电流较大的负载时，会使其内部的检测回路误以为是负载短路，从而触发保护回路关闭输出，导致设备不能使用，这也是传统型电源转换器不可解决的难题。

因此，如何将上述已公开使用的传统电源转换器所存在的缺点加以改进，并提供一种数字式电源转换器，以充分应用微电脑(CPU)的控制特性，当输出功率趋近于元件崩溃前，CPU便适时关闭输出，使元件得以复元，经短时间复原后，CPU再度开启输出，直到元件崩溃前再关闭，如此周而复始，利用CPU可精确地判断出输出端是否为短路还是假性短路，并可根据电流的变化做出适当的处置。同时，利用多次低功率输出的累加，以达到满足启动时能给负载一高输出功率，为本实用新型所创作的动机所在。

发明内容

为此，本实用新型中的数字式电源转换器主要是为了解决现有电源的转换器无法提供在启动时所需的较大功率，同时，也无法分辨出输入的负载到底为短路还是电感性负载等问题。

本实用新型中的数字式电源转换器，主要包括：

一用于检测输出究竟为短路还是假性短路的电流检测电路，其一端与直/交流转换电路相连，另一端与CPU相连接；

一用以测出是否超出负载及输入直流电压是否过高或太低的过载检测电路，其一端与直/交流转换电路相连，另一端与CPU相连接：

一与各个检测电路相接、并能为交流驱动电路及PWM驱动电路提供信号的CPU；

一用于检测电压状态的电压检测电路，其一端与整流电路连接，另一端与CPU相连接；

一在检测电路出现异常时能够提供警告鸣响的警示电路(ALA RM)，其直接与CPU相连接；

一能够将CPU输出的PWM信号进行放大整形的PWM驱动电路，其一端与CPU相连接，另一端连接至PWM转换电路；

一能够将CPU输出的交流驱动信号进行放大的交流驱动电路，其一端与CPU连接，另一端与直/交流转换电路连接；

一能够提供整个电路正常运作所需电源的稳压电路；

一能够将PWM驱动电路提供的放大整形驱动信号经变压器升压后产生高频交流信号并送入整流电路的PWM转换电路，其一端与PWM驱动电路相连，另一端接至整流电路；

一能够将PWM转换电路产生的高频交流信号进行整流而产生高压直流的整流电路，其一端与PWM转换电路连接，另一端接至直/交流转换电路，并具有一高压直流输出接点；以及

一能够将交流驱动电路所提供的高压直流信号转换成高压交流输出的直/交流转换电路，其与交流驱动电路及整流电路相连接，并分别接至前述的过载检测电路和电流检测电路。

本实用新型中的数字式电源转换器借助于上述电路，利用CPU来控制各个电路工作，当输出功率趋近于元件崩溃之前，CPU便适时关闭输出，经短时间复原后，CPU又再度开启；以反复间断动作保护元件不致毁损，以及采用足够供负载设备正常工作的功率，从而可提供其启动时所需的较大功率。

另，本实用新型中的电源转换器可以利用CPU、过载检测电路精确地分辨出负载为短路还是假性短路，使电路输出得到精确控制。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。

图1是传统电源转换器在瞬间供电时电流与时间的坐标图；

图2是传统电源转换器与本实用新型中电源转换器输出功率的对比图；

图3是本实用新型中电源转换器的电路方块图；

图4是本实用新型中电源转换器的完整电路图；

图5是本实用新型中电源转换器输出电流的曲线图；

图6是本实用新型中电流的输出模式图。

具体实施方式

如图3和图4所示，本实用新型中的数字式电源转换器由电流检测电路1、过载检测电路2、CPU4、电压检测电路5、警示电路6(ALARM)、PWM驱动电路7、交流驱动电路8、稳压电路9(5V)、PWM转换电路10、整流电路11、直/交流转换电路12及开关13构成，其中：稳压电路9为整个电路的正常运作提供一个稳定电源；CPU4与各个检测电路相连接；电流检测电路1的一端与直/交流转换电路12相连接，另一端与CPU4相连接；过载检测电路2的一端与直/交流转换电路12相连接，另一端与CPU4相连接；电压检测电路5的一端与整流电路11相连接，另一端与CPU4相连接；警示电路6(ALARM)直接CPU4相连接；PWM驱动电路7的一端与CPU4相连接，另一端与PWM转换电路10相连接；交流驱动电路8的一端与CPU4相连接，另一端与直/交流转换电路12相连接；PWM转换电路10的一端与PWM驱动电路7相连接，另一端与整流电路11相连接；整流电路11的一端与PWM转换电路10相连接，另一端与直/交流转换电路12相连接，该整流电路11还具有一高压直流输出接点；直/交流转换电路12的一端与交流驱动电路8及整流电路11相连接，另一端分别与电流检测电路1和过载检测电路2相连接，同时其还具有一交流输出接点。

借助于上述电路，利用CPU4进行控制，并配合过载检测电路2工作，即当输出功率趋近于元件崩溃之前，CPU4适时关闭输出，经短时间复原后，CPU4再度开启；以反复间断动作来保护元件不致毁损，以及具有足够供负载正常工作的功率，从而可为负载提供启动时所需的较大功率。

如图5所示，本实用新型中的电源转换器在连续ON/OFF的输出模式下，CPU4可根据电流始终为一固定值或逐渐变小来明确分辨出负载究竟是短路还是假性短路，从而做出适当的处置。

本实用新型中各电路更详细的组成部分及功能如下：

电流检测电路1由一只OPA运算放大器、与该运算放大器相连的齐纳二极管及电阻组成，利用该电流检测电路1可以测出输出究竟是短路还是假性短路；

过载检测电路2由一只OPA运算放大器、二极管、电阻及电容组成，利用该过载检测电路2可以测出是否超出负载及输入的直流(DC)电压是否过高或太低；

CPU4搭配晶体管、电阻、电容、二极管、OPA运算放大器及液晶显示器(LED)41共同组成微电脑控制回路，该CPU4可以给交流驱动电路8及PWM驱动电路7提供信号；

电压检测电路5由晶体管、齐纳二极管、电阻、可变电阻及电容组成，该电压检测电路5可以检测出高压电压状态；

警示电路6(ALARM)由晶体管、二极管、电阻及蜂鸣器61组成，该警示电路6可以在各检测电路出现异常时发出警告鸣响；

该PWM驱动电路7由晶体管、二极管、电阻及电容组成，该PWM驱动电路7可以对由CPU4输出的PWM信号进行放大整形；

交流驱动电路8由晶体管、电阻构成，该交流驱动电路8可以对由CPU4输出的交流驱动信号进行放大；

稳压电路9由一稳压集成电路(IC)91、二极管及电容构成；

PWM转换电路10由FET功率晶体管、电阻、电容及变压器101、102组成，并直接与直流电连接，该PWM转换电路10可以对由PWM驱动电路7所提供的放大整形后的驱动信号经变压器进行升压，并产生高频交流信号；

整流电路11由二极管、电容及电阻组成，其直接与直流电连接，该整流电路11可以对由PWM转换电路10产生的高频交流信号进行整流从而产生高压直流；

直/交流转换电路12直接输入直流电，由晶体管、EET功率晶体管、二极管、齐纳二极管、数个电阻、电容及一个热敏电阻组成，该直/交流转换电路12可以对由交流驱动电路8所提供的高压直流信号转换成高压交流输出。

本实用新型中的电源转换器，当开关13闭合使CPU4启动后，可执行以下动作：

1.CPU4命令PWM(pulse width modulation)驱动电路7产生信号，并将该信号进行放大整形，经放大整形后的信号再经PWM转换电路10的变压器101、102提升电压，经升压后的高频交流信号经整流电路11整流后会产生高压直流。

2.CPU4命令交流驱动电路8产生信号，并将其所产生的信号进行放大，经放大后的信号可以使直/交流转换电路12将高压直流转换成高压交流，产生交流输出。

3.直/交流转换电路12提供一个电流信号，此信号被送至过载检测电路2，并将检测状态送回至CPU4进行分析判定，如判定有异常，CPU4立即调整PWM驱动电路7以及交流驱动电路8，以保护各个零件不致损坏。

4.电压检测电路5检测出高压电压的状态，并将该状态送回至CPU4，使CPU4对异常的电位状态进行适当调整，使供电状态保持正常。

5.在连续ON/OFF输出模式下，CPU4可根据电流始终为一固定值或逐渐变小来明确分辨出负载究竟是短路还是假性短路，从而做出适当的处置。

如图2和图4所示，由于本实用新型中的数字式电源转换器可充分应用CPU4的控制特性，当欲启动需求功率200W的设备时(如砂轮机，因其启动的瞬间功率超过1000W)，本实用新型中的电源转换器同样可提供输出功率至负载，当输出功率趋近于元件崩溃之前仍在容许安全范围内时，CPU4便适时的关闭输出，使元件得以复原，经短时间复原后，CPU4再度开启输出，直到元件崩溃前再度关闭，如此周而复始及在一开一关之间，既可保护各元件不致毁损，同时，可提供设备所需的启动功率，因此，虽不能在瞬间供应设备所须的全部功率却可逐步提供设备所需的启动功率，因此运用此方法可以利用200W的电源转换器来启动200W的砂轮机，而不必像传统电路需用1000W的电源转换器才能启动。

由于电源转换器在使用中，为了避免后级负载在短路时造成输出端发生极大的电流，从而使电源转换器烧毁；如很多电感性设备再启动时所需的电流远大于正常使用时的电流，从而会造成类似短路(假性短路)，而这样往往却无法辨别，因此，如图5和图6图所示，本实用新型中的电源转换器在输出模式中提供连续ON/OFF，即在初次的检测中虽很难分辨出负载究竟是短路还是假性短路，但经连续ON/OFF后，CPU4即可根据电流始终为一固定值或逐次变小而轻易判断出是假性短路还是短路，如果所测定的结果是逐渐减小，则继续输出直到负载启动运转正常工作，但反之，即每次ON/OFF的电流都异常大而又没有变小的趋势，则CPU4便会做出适当的处置，关闭输出以保护电源转换器。

综上所述，本实用新型中的数字式电源转换器确实可达到创作时所预期的目的，具有实用价值。

Claims

1.一种数字式电源转换器，其特征在于：其主要包括：

一用于检测输出究竟为短路还是假性短路的电流检测电路，其一端与直/交流转换电路相连，另一端接至CPU内；

一用以测出是否超出负载及输入直流电压是否过高或太低的过载检测电路，其一端与直/交流转换电路相连，另一端接至CPU内：

一用于检测电压状态的电压检测电路，其一端与整流电路连接，另一端接至CPU中；

一在检测电路出现异常时能够提供警告鸣响的警示电路，其直接连接至CPU；

一能够提供整个电路正常运作所需电源的稳压电路；

2.根据权利要求1中所述的数字式电源转换器，其特征在于：所述电流检测电路由一只OPA运算放大器、与该运算放大器相连的齐纳二极管及电阻组成；

所述过载检测电路由一只OPA运算放大器、二极管、电阻及电容组成；

所述CPU搭配有晶体管、电阻、电容、二极管、OPA运算放大器及液晶显示器组成；

所述电压检测电路由晶体管、齐纳二极管、电阻、可变电阻及电容组成；

所述警示电路由晶体管、二极管、电阻及蜂鸣器组成；

所述PWM驱动电路由晶体管、二极管、电阻及电容组成；

所述交流驱动电路由晶体管和电阻构成；

所述稳压电路由一稳压集成电路、二极管及电容构成；

所述PWM转换电路由FET功率晶体管、电阻、电容及变压器组成；

所述整流电路由二极管、电容及电阻组成；以及

所述直/交流转换电路由晶体管、FET功率晶体管、二极管、齐纳二极管、数个电阻电容及一个热敏电阻组成。