专利名称：家用2000w稳压稳频器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种稳压稳频器，特别是一种利用脉冲宽度调制方式的AC/DC/AC转 换技术，当遇到输入电压和输入频率变化较大时，可保证输出电压与频率能够稳定在标准 值，且输入功率因数可达到0. 99以上的家用2000W稳压稳频器。
背景技术：
现有的家用变压器是机械式的，只有当电压变动幅度在150V-250V之间时，可以 控制其输出电压，但输出频率不能控制，且家用电器除了电热制品和白炽灯外，大部份的功 率因数都在0. 5-0. 6范围内，这样无功功率造成的损耗很高，电力线路上损失很多，且容易 使电线的电流过载而发热，存在很大的火灾等安全隐患；当输入电压和输入频率变化较大 时，电子制品寿命无法保障，现有的变压器已无法满足越来越高的电力需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种当遇到输入电压和输入频率变化较大时， 可保证输出电压与频率能够稳定在标准值220V和50Hz及60Hz的输出，且输入功率因数可 达到O. 99以上，从而可减少电线上电流的损耗，且提高了家用电器使用寿命的家用2000W 稳压稳频器。 为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的本发明所述的家用2000W稳 压稳频器由EMI滤波器、功率因数校正电路、全桥输出功率电路和输出滤波电路、帮助电 源和输入电压传感电路、脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路组成；EMI滤波器是执行 从电器里面发生的电磁波，通过电源线时的诱导防止功能；功率因数校正电路为用CCM方 式启动，用平均电流方式，可获得输入脉动电流的最小化，对于2000W负载，输入电压在 100V-250V范围内动作的BOOST功率电路，输出直流电压稳定在380V，输入功率因数稳定在 0. 99以上，是一种电压稳定电路；BOOST开关功率管包括输入电源接口一和输入电源接口 二，功率因数校正电路的输出终端一和输出终端二，输入电流传感电阻；全桥输出功率电路 和输出滤波电路是把脉冲宽度调制信号电力放大滤波以后，在出口上以正弦波型交流电压 和交流电流输出；帮助电源和输入电压传感电路用于输入电压在85V-270V范围内时稳压 稳频器的辅助供电，此电路包括Flay-Back变压器、输出电压稳定需要的元件光耦一、PIC 单片机、控制电路动作的+5V直流出口末端、功率因数校正电路和控制输出启动电路动作 的+12V直流出口末端；脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路包括脉冲宽度调制信号通 过电路，输入电压传感和关机电路，输出电压传感电路，频率选择电路，温度传感电路，输入 过电流传感电路，输出过电流传感电路，输出插座电路；脉冲宽度调制信号发生和其他保护 电路主要用于入口过电流断路、输出电压控制、输出电流监视、5分延迟、7分延迟、电器状 态监视和通告、脉冲宽度调制信号发生及输出电压稳定自控电器内部过温度状态，在断电 时刻对输出负载延迟控制执行，并且在非正常状态下，可按照用户的需求，给输出功率电路 输出相应频率的信号；脉宽调制由脉冲宽度调制信号、交流输出频率信号和高频率脉冲信
4号合成，其与内部基准信号和输出电压传感器信号的误差成逆向控制，从而得到稳定的输
出电压，此电路依靠PCI单片机程序控制，包括50Hz/60Hz频率选择电闸、温度传感元件、供
程序入口开关信号通过的光耦三、入口关机状态输入的光耦二、供输出5分延迟和7分延迟
信号传达的三极管一和三极管二、输出电流传感变压器及输入电流传感变压器。 电阻二和电阻三为输入电压传感元件，电阻五和电阻六为输出电压传感元件，电
阻一为电流传感元件，电感一为BOOST电感，二极管为BOOST 二极管，电容一、电容二、电容
三及电阻四为输入输出电压电流滤波元件。 开关信号滤波电阻和电容一、开关信号滤波电阻和电容二、开关信号滤波电阻和 电容三及开关信号滤波电阻和电容四可起到对开关信号滤波作用；在信号输出端还配有输 出滤波元件一、输出滤波元件二、输出交流终端一及输出交流终端二 ；输出滤波元件一的电 感量是由于全桥电路的开关损失及各种负载的脉动电流变化产生的。 输入过低电压传感电路包括输入电压传感变压器、过电压传感电路、低电压传感 电路、入口部分的固态继电器控制信号输入末端、入口继电器、输入电流控制终端一、输入 电流控制终端二、帮助电源输入接口 一 、帮助电源输入接口 二及输入电流和电压控制信号。
所述BOOST功率电路包括BOOST电感一和电流传感电阻，BOOST电感一在最低输 入电压100V时，也可以满足输出功率2000W的负载正常工作。 所述电压稳定电路包括电容一、电容二、电容三、电阻四、电解电容及输出电压滤 波元件等构成。 所述脉冲宽度调制信号通过电路为将单片机发出的脉冲宽度调制信号通过光耦 到输出启动电路。 所述输入电压传感和关机电路用于输入电压在100V-250V范围以外时，电路自动 保护，进入关机状态，当输入电压恢复到额定输入电压时，稳频稳压器恢复正常工作。
所述频率选择电路是按照用户要求，启动之前选择相应的频率，单片机内程序输 出相应的脉冲宽度调制信号，从而可以达到相应频率的输出。 所述输出插座电路包括一般日用的三脚插座、通过固态继电器的5分延迟插座及 通过固态继电器的7分延迟插座。 所述全桥输出功率电路和输出滤波电路是将从单片机产生的脉冲宽度调制信号 一、脉冲宽度调制信号二及控制信号在半桥功率启动电路一和半桥功率启动电路二中放 大，启动可同时切换的由全桥结构构成的功率开关元件全桥输出功率场效应管一、全桥输 出功率场效应管二、全桥输出功率场效应管三和全桥输出功率场效应管四进行电力放大滤 波。 所述全桥输出功率电路由PIC系列单片机、为维持输出电压220V的PI控制的脉
冲宽度调制信号产生电路、功率启动电路及全桥电力放大电路组成；功率启动电路包括用
于配合功率场效应管特性死区时间处理电路和减小功率损失的缓冲电路。 本发明的积极效果本发明所述的家用2000W稳压稳频器，输入电压范围在
100V-250V，可在世界任意地方使用，THD为5%以下，输入高挑拨歪率相当小，对电网没有
任何的影响，且输入功率因数为0. 99，电力线路上损耗减小，且对于暂时停电的情况，冷冻
设备担保安全，成本低，输出频率用户选择。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。 图1是本发明的结构示意图 图2是本发明的功率因数校正电路图 图3是本发明的输出功率电路图 图4是本发明的输入和输出控制电路图 图5是本发明的帮助电源和输入电压传感电路图 图中，1EMI滤波器2功率因数校正电路 3全桥输出功率电路和输出滤波电路4帮助电源和输入电压传感电路 5脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路6电阻一 7电阻二 8电阻三9电感一 IO二极管11电阻四12电容一 13电容二 14电阻五15电阻六16电解电容17B00ST开关功率管 18输入电源接口一 19输入电源接口二 20输出终端一 21输出终端二 22电容三23输入电流传感电阻24脉冲宽度调制信号一 25脉冲宽度调制信号二 26控制信号27半桥功率启动电路一 28半桥功率启动电路二 29全桥输出功率场效应管一 30全桥输出功率场效应管二 31开关信号滤波电阻和电容一 32开关信号滤波电阻和电容二 33全桥输出功率场效应管三 34全桥输出功率场效应管四35开关信号滤波电阻和电容三 36开关信号滤波电阻和电容四37输出滤波元件一 38输出滤波元件二 39输出交流终端一 40输出交流终端二 41PIC单片机42温度传感元件43输出电流传感的变压器 44输入电流传感变压器45三极管一 46三极管二 47光耦一 48Flay-Back变压器49脉冲宽度调制信号50光耦二 51光耦三52输入电流控制终端一 53输入电流控制终端二 54帮助电源输入接口 一 55帮助电源输入接口 二 56输入电流和电压控制信号57输入电压传感变压器 58低电压传感电路59过电压传感电路60入口继电器 61+5V直流出口末端62+12V直流出口末端63频率选择电闸
具体实施例方式
如图1所示，本发明所述的家用2000W稳压稳频器由EMI滤波器(1)、功率因数校 正电路(2)、全桥输出功率电路和输出滤波电路(3)、帮助电源和输入电压传感电路(4)、 脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路(5)组成；EMI滤波器(1)是执行从电器里面发生 的电磁波，通过电源线时的诱导防止功能；功率因数校正电路(2)为用CCM方式启动，用平 均电流方式，可获得输入脉动电流的最小化，对于2000W负载，输入电压在100V-250V范围 内动作的BOOST功率电路，输出直流电压稳定在380V，输入功率因数稳定在0. 99以上，是 一种电压稳定电路；B00ST开关功率管(17)包括输入电源接口一 (18)和输入电源接口二 (19)，功率因数校正电路的输出终端一 (20)和输出终端二 (21)，输入电流传感电阻(23);
6全桥输出功率电路和输出滤波电路(3)是把脉冲宽度调制信号电力放大滤波以后，在出口 上以正弦波型交流电压和交流电流输出；帮助电源和输入电压传感电路(4)用于输入电压 在85V-270V范围内时稳压稳频器的辅助供电，此电路包括Flay-Back变压器(48)、输出电 压稳定需要的元件光耦一 (47)、PIC单片机(41)、控制电路动作的+5V直流出口末端(61)、 功率因数校正电路(2)和控制输出启动电路动作的+12V直流出口末端(62);脉冲宽度调 制信号发生和其他保护电路(5)包括脉冲宽度调制信号通过电路，输入电压传感和关机电 路，输出电压传感电路，频率选择电路，温度传感电路，输入过电流传感电路，输出过电流传 感电路，输出插座电路；脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路(5)主要用于入口过电流 断路、输出电压控制、输出电流监视、5分延迟、7分延迟、电器状态监视和通告、脉冲宽度调 制信号发生及输出电压稳定自控电器内部过温度状态，在断电时刻对输出负载延迟控制执 行，并且在非正常状态下，可按照用户的需求，给输出功率电路输出相应频率的信号；脉宽 调制由脉冲宽度调制信号(49)、交流输出频率信号和高频率脉冲信号合成，其与内部基准 信号和输出电压传感器信号的误差成逆向控制，从而得到稳定的输出电压，此电路依靠PCI 单片机(41)程序控制，包括50Hz/60Hz频率选择电闸(63)、温度传感元件(42)、供程序入 口开关信号通过的光耦三(51)、入口关机状态输入的光耦二 (50)、供输出5分延迟和7分 延迟信号传达的三极管一 (45)和三极管二 (46)、输出电流传感变压器(43)及输入电流传 感变压器(44)。 电阻二 (7)和电阻三(8)为输入电压传感元件，电阻五(14)和电阻六(15)为输 出电压传感元件，电阻一 (6)为电流传感元件，电感一 (9)为BOOST电感，二极管(10)为 BOOST 二极管，电容一 (12)、电容二 (13)、电容三(22)及电阻四(11)为输入输出电压电流 滤波元件。 开关信号滤波电阻和电容一 (31)、开关信号滤波电阻和电容二 (32)、开关信号滤 波电阻和电容三(35)及开关信号滤波电阻和电容四(36)可起到对开关信号滤波作用；在 信号输出端还配有输出滤波元件一 (37)、输出滤波元件二 (38)、输出交流终端一 (39)及输 出交流终端二 (40);输出滤波元件一 (37)的电感量是由于全桥电路的开关损失及各种负 载的脉动电流变化产生的。 输入过低电压传感电路包括输入电压传感变压器(57)、过电压传感电路(59)、低 电压传感电路(58)、入口部分的固态继电器控制信号输入末端、入口继电器(60)、输入电 流控制终端一 (52)、输入电流控制终端二 (53)、帮助电源输入接口一 (54)、帮助电源输入 接口二 (55)及输入电流和电压控制信号(56)。 所述BOOST功率电路包括BOOST电感一 (9)和电流传感电阻(23) ， BOOST电感一 (9)在最低输入电压100V时，也可以满足输出功率2000W的负载正常工作。
所述电压稳定电路包括电容一 (12)、电容二 (13)、电容三(22)、电阻四(11)、电解 电容(16)及输出电压滤波元件等构成。 所述脉冲宽度调制信号通过电路为将单片机发出的脉冲宽度调制信号通过光耦 到输出启动电路。 所述输入电压传感和关机电路用于输入电压在100V-250V范围以外时，电路自动 保护，进入关机状态，当输入电压恢复到额定输入电压时，稳频稳压器恢复正常工作。
所述频率选 电路是按照用户要求，启动之前选择相应的频率，单片机内程序输出相应的脉冲宽度调制信号，从而可以达到相应频率的输出。 所述输出插座电路包括一般日用的三脚插座、通过固态继电器的5分延迟插座及 通过固态继电器的7分延迟插座。 所述全桥输出功率电路和输出滤波电路(3)是将从单片机产生的脉冲宽度调制 信号一 (24)、脉冲宽度调制信号二 (25)及控制信号(26)在半桥功率启动电路一 (27)和半 桥功率启动电路二 (28)中，启动可同时切换的由全桥结构构成的功率开关元件全桥输出 功率场效应管一 (29)、全桥输出功率场效应管二 (30)、全桥输出功率场效应管三(33)和全 桥输出功率场效应管四(34)进行电力放大滤波。 所述全桥输出功率电路由PIC系列单片机(41)、为维持输出电压220V的PI控制 的脉冲宽度调制信号产生电路、功率启动电路及全桥电力放大电路组成；功率启动电路包 括用于配合功率场效应管特性死区时间处理电路和减小功率损失的缓冲电路。
本发明的工作过程是 将脉冲宽度调制信号电力放大滤波以后，在出口上以正弦波型交流电压和交流电 流输出，脉宽调制由脉冲宽度调制信号、交流输出频率信号和高频率脉冲信号合成，其与内 部基准信号和输出电压传感器信号的误差成逆向控制，从而得到稳定的输出电压；在输出
频率上可按照用户的需求，给输出功率电路输出相应频率的信号，在启动之前选择相应的 频率，单片机内程序输出相应的脉冲宽度调制信号，从而可以达到相应频率的输出。
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权利要求
家用2000W稳压稳频器，其特征在于所述的家用2000W稳压稳频器由EMI滤波器、功率因数校正电路、全桥输出功率电路和输出滤波电路、帮助电源和输入电压传感电路、脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路组成；EMI滤波器是执行从电器里面发生的电磁波，通过电源线时的诱导防止功能；功率因数校正电路为用CCM方式启动，用平均电流方式，可获得输入脉动电流的最小化，对于2000W负载，输入电压在100V-250V范围内动作的BOOST功率电路，输出直流电压稳定在380V，输入功率因数稳定在0.99以上，是一种电压稳定电路；BOOST开关功率管包括输入电源接口一和输入电源接口二，功率因数校正电路的输出终端一和输出终端二，输入电流传感电阻；全桥输出功率电路和输出滤波电路是把脉冲宽度调制信号电力放大滤波以后，在出口上以正弦波型交流电压和交流电流输出；帮助电源和输入电压传感电路用于输入电压在85V-270V范围内时稳压稳频器的辅助供电，此电路包括Flay-Back变压器、输出电压稳定需要的元件光耦一、PIC单片机、控制电路动作的+5V直流出口末端、功率因数校正电路和控制输出启动电路动作的+12V直流出口末端；脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路包括脉冲宽度调制信号通过电路，输入电压传感和关机电路，输出电压传感电路，频率选择电路，温度传感电路，输入过电流传感电路，输出过电流传感电路，输出插座电路；脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路主要用于入口过电流断路、输出电压控制、输出电流监视、5分延迟、7分延迟、电器状态监视和通告、脉冲宽度调制信号发生及输出电压稳定自控电器内部过温度状态，在断电时刻对输出负载延迟控制执行，并且在非正常状态下，可按照用户的需求，给输出功率电路输出相应频率的信号；脉宽调制由脉冲宽度调制信号、交流输出频率信号和高频率脉冲信号合成，其与内部基准信号和输出电压传感器信号的误差成逆向控制，从而得到稳定的输出电压，此电路依靠PCI单片机程序控制，包括50Hz/60Hz频率选择电闸、温度传感元件、供程序入口开关信号通过的光耦三、入口关机状态输入的光耦二、供输出5分延迟和7分延迟信号传达的三极管一和三极管二、输出电流传感变压器及输入电流传感变压器；电阻二和电阻三为输入电压传感元件，电阻五和电阻六为输出电压传感元件，电阻一为电流传感元件，电感一为BOOST电感，二极管为BOOST二极管，电容一、电容二、电容三及电阻四为输入输出电压电流滤波元件；开关信号滤波电阻和电容一、开关信号滤波电阻和电容二、开关信号滤波电阻和电容三及开关信号滤波电阻和电容四可起到对开关信号滤波作用；在信号输出端还配有输出滤波元件一、输出滤波元件二、输出交流终端一及输出交流终端二；输出滤波元件一的电感量是由于全桥电路的开关损失及各种负载的脉动电流变化产生的；输入过低电压传感电路包括输入电压传感变压器、过电压传感电路、低电压传感电路、入口部分的固态继电器控制信号输入末端、入口继电器、输入电流控制终端一、输入电流控制终端二、帮助电源输入接口一、帮助电源输入接口二及输入电流和电压控制信号。
2. 根据权利要求1所述的所述BOOST功率电路包括BOOST电感一和电流传感电阻， BOOST电感一在最低输入电压100V时，也可以满足输出功率2000W的负载正常工作。
3. 根据权利要求1所述的所述电压稳定电路包括电容一、电容二、电容三、电阻四、电 解电容及输出电压滤波元件等构成。
4. 根据权利要求1所述的所述脉冲宽度调制信号通过电路为将单片机发出的脉冲宽 度调制信号通过光耦到输出启动电路。
5. 根据权利要求1所述的所述输入电压传感和关机电路用于输入电压在100V-250V范 围以外时，电路自动保护，进入关机状态，当输入电压恢复到额定输入电压时，稳频稳压器 恢复正常工作。
6. 根据权利要求1所述的所述频率选择电路是按照用户要求，启动之前选择相应的频 率，单片机内程序输出相应的脉冲宽度调制信号，从而可以达到相应频率的输出。
7. 根据权利要求1所述的输出插座电路包括一般日用的三脚插座、通过固态继电器的 5分延迟插座及通过固态继电器的7分延迟插座。
8. 根据权利要求1所述的全桥输出功率电路和输出滤波电路是将从单片机产生的脉 冲宽度调制信号一、脉冲宽度调制信号二及控制信号在半桥功率启动电路一和半桥功率启 动电路二中，启动可同时切换的由全桥结构构成的功率开关元件全桥输出功率场效应管 一、全桥输出功率场效应管二、全桥输出功率场效应管三和全桥输出功率场效应管四进行 电力放大滤波。
9. 根据权利要求1所述的所述全桥输出功率电路由PIC系列单片机、为维持输出电压 220V的PI控制的脉冲宽度调制信号产生电路、功率启动电路及全桥电力放大电路组成；功 率启动电路包括用于配合功率场效应管特性死区时间处理电路和减小功率损失的缓冲电 路。
全文摘要
本发明涉及一种稳压稳频器，特别是一种利用脉冲宽度调制方式在遇到输入电压和输入频率变化较大时，可保证输出电压与频率能够稳定，且输入功率因数可达0.99以上，本发明由EMI滤波器、功率因数校正电路、全桥输出功率电路和输出滤波电路、帮助电源和输入电压传感电路、脉冲宽度调制信号发生和其他保护电路组成，通过将脉冲宽度调制信号放大滤波以后，在出口上以正弦波型交流电压和交流电流输出，脉宽调制由脉冲宽度调制信号、交流输出频率信号和高频率脉冲信号合成，其与内部基准信号和输出电压传感器信号的误差成逆向控制，从而得到稳定的输出电压；在输出频率上可选择相应的频率，单片机内程序输出相应的脉冲宽度调制信号，从而可以达到相应频率的输出。
文档编号G05F1/10GK101702581SQ20091025041
公开日2010年5月5日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者杨戴核 申请人:杨戴核