CN2724291Y - 一种智能逆变电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种中小功率的智能逆变电源。它由单片微控制器、直流电压逆变电路、直流高压限幅检测电路、输入欠压过压及直流高压检测电路、交流电压输出电路等组成，印刷电路板上的单片微控制器的一个IO口经指示灯驱动电路去驱动双色状态指示灯；一个IO口经蜂鸣器驱动电路去驱动蜂鸣器；短路保护检测电路和过载保护检测电路包括稳压二极管、电阻、电容、电位器和比较器。本实用新型将单片机技术、自动控制中的前馈和反馈控制技术及电力电子技术应用于中小功率逆变电源的设计中，提供一种性能可靠、制造方便的智能逆变电源。

Description

一种智能逆变电源

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种中小功率的智能逆变电源。

背景技术

DC/AC系列逆变电源就是把直流输入电压(如+12V或+24V等)逆变为120VAC/60Hz或220VAC/50Hz的交流输出电压。它可以广泛应用于家庭、汽车、办公、计算机、工业自动化等领域。现有的设计方法是采用专用的PWM集成控制芯片，这种模拟设计方法不易调整，随着负载的变化，交流输出电压不稳定，当过负载时，切断输出的时间难以控制，短路保护和过热保护也是如此。当短时间出现过载时，如果系统恢复正常，逆变电源不能重新启动，而且电路比较复杂，生产过程中调试困难，使用中经常出现烧机现象，产品返修率极高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，将单片机技术、自动控制中的前馈和反馈控制技术及电力电子技术应用于中小功率逆变电源的设计中，提供一种性能可靠、制造方便的智能逆变电源。

本实用新型是通过以下方式实现的：

一种智能逆变电源，由单片微控制器、直流电压逆变电路、直流高压限幅检测电路、输入欠压过压及直流高压检测电路、交流电压输出电路、短路保护检测电路、过载保护检测电路、温度保护检测电路、蜂鸣器报警电路、状态指示灯组成，上述电路安装于一块印刷电路板上，并放于金属壳体内；其特征是：印刷电路板上的单片微控制器的一个IO口经指示灯驱动电路去驱动双色状态指示灯；一个IO口经蜂鸣器驱动电路去驱动蜂鸣器；交流电压输出电路的负载电流检测输出端OC接至短路保护检测电路和过载保护检测电路，其输出分别接至单片微控制器的二个IO口，短路保护检测电路和过载保护检测电路包括稳压二极管、电阻、电容、电位器和比较器；温度保护检测电路中的输出接至单片微控制器的一个IO口，温度保护电路包括热敏电阻、比较器；单片微控制器的三个IO口接至实现直流输入电压V_I欠压和过压及直流高压V_H的检测电路，输入欠压过压及直流高压检测电路包括稳压二极管、晶体管、电位器、电阻、电容和比较器；单片微控制器的两个IO口接至实现直流输入电压V_I到直流高压V_H逆变的直流逆变电路的两个PWM信号输入端，其直流高压输出V_H接至直流高压V_H的检测电路、直流高压限幅检测电路和交流电压输出电路的高压输入端，直流电压逆变电路包括PWM驱动电路、高频变压器和整流电路；直流高压限幅检测电路的输出接至单片微控制器的一个IO口，直流高压限幅检测电路由稳压二极管、晶体管、电阻组成，快速检测直流电压逆变电路的高压输出是否超限；单片微控制器的两个IO口接至交流电压输出电路，通过电阻R检测负载电流，OC为负载电流输出，交流电压输出电路包括50Hz或60Hz驱动电路、MOSFET全桥输出电路、取样电阻。单片微控制器的嵌入式软件产生直流逆变电路所需的PWM脉冲信号及交流电压输出的50Hz/60Hz频率信号，根据短路保护检测电路和过载保护检测电路中比较器的输出电平，由单片微控制器的软件区分短路或过载，单片微控制器根据过载保护检测电路中比较器输出的电平实现交流输出的缩功率。在直流输入

V_I欠压和过压及直流高压V_H的检测电路中，用比较器实现低成本的单积分A/D转换电路。

本逆变电源内的嵌入式软件自动测量直流输入电压的大小，根据负载大小的变化，采用自动控制中的前馈和反馈技术，当负载在额定范围之内时，使输出电压稳定；当负载超过额定范围时，实现缩功率，保护逆变电源不被损坏。嵌入式软件根据短路保护检测电路和过载保护电路可以区分短路和过载情况，无论是开机之前短路还是开机之后短路，都能确保逆变电源不因过流而被烧坏，实现了逆变电源设计的数字化和智能化，同时不增加硬件成本，而且逆变电源的复杂调试过程变得很简单，只需调整一个电位器，彻底解决了模拟设计方法存在的技术难题。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图

图2为本实用新型的直流电压逆变电路图

图3为本实用新型的交流电压输出电路图

图4为本实用新型的短路保护和过载保护检测电路图

图5为本实用新型的输入欠压过压和直流高压检测电路图

图中1为单片微控制器，2为指示灯驱动电路，3为状态指示灯，4为蜂鸣器驱动电路，5为蜂鸣器，6为短路保护检测电路，7为过载保护检测电路，8为温度保护检测电路，9为V_I欠压和过压及直流高压V_H的检测电路，10为直流电压逆变电路，11为V_H限幅检测电路，12为交流电压输出电路，13为散热风扇。14为PWM驱动电路，15为逆变电路。16为交流驱动电路，17为倒相电路，18为软起动保护电路。19为短路检测电路，20为过载检测电路，21为直流高压限幅检测电路，22为直流输入欠压过压检测电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：智能逆变电源按图1连接好以后，装于金属壳体内。

图1中单片微控制器1内部具有OTP程序存储器、SRAM数据存储器、输入输出(IO)口、时钟电路，输入输出(IO)口内部通过编程可接入上拉和下拉电阻。单片微控制器的二个IO口接直流电压逆变电路10，用于产生30～50KHz的PWM脉冲信号；二个IO口接交流电压输出电路12，用于产生50Hz或60Hz脉冲信号；三个IO口接输入欠压过压及直流高压检测电路9；一个IO口接直流高压限幅检测电路10；另外五个IO口分别接状态指示灯驱动电路2和蜂鸣器驱动电路4、短路保护检测电路6、过载保护检测电路7、温度保护检测电路8。图2中PWM驱动电路14接单片微控制器1的二个IO口，在每个周期中，两个驱动电路交替导通，并且两者不能同时导通，逆变电路主要由MOSFET、升压变压器、整流电路组成，将直流输入电压V_I逆变为高压V_H。

图3中交流驱动电路16接单片微控制器的二个IO口，通过倒相电路17控制VQ1、VQ4和VQ2、VQ3分别成对交替导通，在L、N两端得到交流输出电压。软起动保护电路21用于降压起动。

图4中短路检测电路19接OC，当短路时，比较器A1输出低电平；过载检测电路20接OC，当过载深度不同时，比较器A2输出的低电平脉冲宽度也不同，通过单片微控制器1的二个IO口检测比较器A1和A2的输出，由此进行短路和过载保护。

图5中高压V_H超限时，通过直流高压限幅检测电路21快速检出，由单片微控制器1迅速调整PWM输出脉冲信号；在单片微控制器IO口的控制下，直流输入欠压过压检测电路22和直流高压输出V_H通过电子开关接至由比较器A1组成的单积分A/D转换电路，实现直流输入V_I和直流高压输出V_H的实际值检测。

根据检测到的直流输入V_I对应的计数值查表，实现输入欠压和过压保护，根据检测到的直流高压V_H的计数值查表，确定交流输出电压的占空比，使交流输出电压的有效值在要求的范围内。在计算时，得到的计数值越小，即V_H的电压值越高，相应的占空比越小。在确定占空比的过程中，采用了自动控制中的前馈和反馈技术，为了防止输出电压的波动太大，采用了占空比增长限幅程序来控制占空比的增长速度，当逆变电源处于过载状态时，采用反馈控制技术使逆变处于缩功率工作状态。调整电位器RP1可得到需要的交流输出电压有效值。

Claims (1)

1、一种智能逆变电源，由单片微控制器[1]、直流电压逆变电路[10]、直流高压限幅检测电路[11]、输入欠压过压及直流高压检测电路[9]、交流电压输出电路[12]、短路保护检测电路[6]、过载保护检测电路[7]、温度保护检测电路[8]、指示灯驱动电路[2]、状态指示灯[3]、蜂鸣器驱动电路[4]、蜂鸣器[5]、风扇[13]组成，上述电路安装于一块印刷电路板上，并放于金属壳体内；其特征是：印刷电路板上的单片微控制器[1]的一个IO口经指示灯驱动电路[2]去驱动双色状态指示灯[3]；一个IO口经蜂鸣器驱动电路[4]去驱动蜂鸣器[5]；交流电压输出电路[12]的负载电流检测输出端OC接至短路保护检测电路[6]和过载保护检测电路[7]，其输出分别接至单片微控制器[1]的二个IO口；温度保护检测电路[8]中的输出接至单片微控制器[1]的一个IO口；单片微控制器[1]的三个IO口接至实现直流输入电压V_I欠压和过压及直流高压V_H的检测电路[9]；单片微控制器[1]的两个IO口接至实现直流输入电压V_I到直流高压V_H逆变的直流逆变电路[10]的两个PWM驱动电路输入端，其直流高压输出V_H接至直流高压V_H的检测电路[9]、直流高压限幅检测电路[11]和交流电压输出电路[12]的高压输入端；直流高压限幅检测电路[11]的输出接至单片微控制器[1]的一个IO口；单片微控制器[1]的两个IO口接至交流电压输出电路[12]，通过电阻R检测负载电流，OC为其输出；[13]为散热风扇。在直流输入V_I欠压和过压及直流高压V_H的检测电路[9]中，用比较器实现低成本的单积分A/D转换电路。

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