专利名称：脉宽调整式直流变交流高效逆变电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，尤其是结合使用12V或24V蓄电池的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源。
直流变交流逆电源广泛应用于车载信息设备、手提电脑、各类电动工具及各类生活电器，也广泛作为墅外作业仪器、仪表的交流电源。然而普通直流变交流逆变电源电路复杂，电源转换效率小于85％，输出波形的幅度、宽度是随负载变化的非连续方波，所以普通直流变交流逆变电源结构复杂，体积大，成本高，电源转换效率低，特别是由于输出波形的幅度、宽度是随负载变化的非连续方波，就造成了普通直流变交流逆变电源使用时的局限性，如普通直流变交流逆变电源就不能供空调机使用。
本实用新型的目的是提供一种脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，它能够将12V或24V直流电或蓄电池转换成50Hz一60Hz的工频方波交流电供车载信息设备、手提电脑、各类电动工具及各类生活电器使用，同时满足作为墅外作业仪器、仪表的交流电源。
为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，它包括输入滤波电路，升压开关电路，整流滤波电路，斩波电路，升压驱动电路，脉宽调整电路，输出稳压电路，工频方波驱动电路，输入过压保护电路，输入欠压保护电路，过载保护电路，保护闭锁电路及空调专用电源电路。
所述的输入滤波电路由电解电容C5、C6、C9、C19、C20按电原理图电连接组成。
所述的升压开关电路由场效应管Q11、Q12、Q13、Q14，脉冲变压器B1、B2，电阻R17、R18、R19、R20、R31、R32、R33、R34，电容C15、C16、C17、C18按电原理图电连接组成。其中场效应管Q11、Q12，脉冲变压器B1，电阻R17，R18、R31、R32，电容C15、C16按电原理图电连接组成基本升压开关单元电路，根据逆变电源容量的需要可并联多组基本升压开关单元电路，本实施例采用两组基本升压开关单元电路并联组成升压开关电路，其工作频率为50KHz-100KHZ。
所述的整流滤波电路由快速恢复二极管D1、D2、D3、D4，电感L1，电容C10，电阻R28按电原理图电连接组成。
所述的斩波电路由场效应管Q1、Q2、Q3、Q4，晶体管Q5、Q6，二极管D5、D6、D7、D8，电阻R13、R14、R15、R16、R22、R23、R24、R25、R26、R38、R39，电容C11、C12按电原理图电连接组成。通过斩波电路斩波后输出的交流为频率稳定的恒宽恒幅方波工频交流，频率误差≤±1％，电压误差≤±2％。
所述的升压驱动电路由晶体管Q8、Q10、Q15、Q16，电阻R41、R42按电原理图电连接并结合集成电路TL494的内驱动管组成。
所述的脉宽调整电路采用专用脉宽调整集成电路TL494，工作频率25KHz-50KHz，脉宽调整范围0-90％。
所述的输出稳压电路由电阻R1、R4、R12、R29、R21、R27、R44，电容C1按电原理图电连接并结合集成电路TL494中误差放大器A组成。通过输出稳压电路调整脉宽电路输出脉冲占空比，控制输出电压误差≤±2％。
所述的工频方波驱动电路由集成电路4011，二极管D10，电阻R35、R36、R37，电容C9按电原理图电连接组成。频率可按实际要求调整电阻R36、R37和电容C9实现，频率范围50Hz-400Hz，误差≤±1％。
所述的输入过压保护电路由电阻R6、R7，电容C2按电原理图电连接并结合集成电路TL494中误差放大器B组成。当输入直流电压超过25％时，则自动关闭脉宽调整电路脉冲输出，升压开关电路停止工作，无交流输出。
所述的输入欠压保护电路由晶体管Q9，稳压管DW2，电阻R5、R43、R3，电容C2、C7按电原理图电连接并重复结合集成电路TL494中误差放大器B组成。当输入直流电压低于75％时，则自动关闭脉宽调整电路脉冲输出，升压开关电路停止工作，无交流输出。
所述的过载保护电路由晶体管Q9，电阻R5、R3、R10，电容C2、C7，按电原理图电连接并重复结合集成电路TL494中误差放大器B。当负载超过120％时，则自动关闭脉宽调整电路脉冲输出，升压开关电路停止工作，无交流输出。
所述的保护闭锁电路由晶体管Q7，电阻R5、R3、R2、R8，电容C2、C14按电原理图电连接并重复结合集成电路TL494中误差放大器B组成。当输入过压、输入欠压、过载保护发生后，通过保护闭锁电路锁定保护状态、重新启动消除保护状态。
所述的空调专用电源电路，设置串联谐振电容C串联风机电路接入逆变电源交流输出端，并且使电容C及风机电感LM2满足串联谐振频率f＝1/2JI(LM2C)＝50Hz一60Hz，C＝3uF。
所述的输入过压保护电路，输入欠压保护电路，过载保护电路，保护闭锁电路，重复使用集成电路TL494的内部功能模块，大大的简化了电路，提高了可靠性，本实用新型的电源转换效率达92％以上。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点1、电源转换效率高，保护功能全面，可靠性高；2、电路简单、元器件少，成本低；3、能充分满足各类电器使用。
图1为本实用新型电原理框图；图2为本实用新型实施例电原理图；图3为本实用新型升压驱动电路5电原理图；图4为本实用新型输出稳压电路7电原理图；图5为本实用新型工频方波驱动电路8电原理图；图6为本实用新型输入过压保护电路9电原理图；图7为本实用新型输入欠压保护电路10电原理图；图8为本实用新型过载保护电路11电原理图；图9为本实用新型保护闭锁电路12电原理图；图10为本实用新型空调专用电源电路13电原理图。
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详述如图1、2所示，输入滤波电路1的输出一路接升压开关电路2中的脉冲变压器的初级中心抽头；一路通过启动开关一端33对斩波电路4，升压驱动电路5，脉宽调整电路6，输出稳压电路7，工频方波驱动电路8，输入过压保护电路9，输入欠压保护电路10，过载保护电路11，保护闭锁电路12供电。
如图2所示，升压开关电路2的信号输入控制端为27、33，升压开关电路2的输出通过脉冲变压器次级串联后接整流滤波电路3的快速恢复二极管桥式整流输入端。整流滤波电路3通过54供给斩波电路4直流高压，也通过54供给输出稳压电路7的电压信号。
如图2所示，斩波电路4通过54取得直流高压，通过74、77取得工频方波驱动信号，通过场效应管Q1、Q2、Q3、Q4斩波后的交流信号通过114、115输出到交流输出端。
如图2、3所示，升压驱动电路5的二路输出信号相位差180。、脉宽占空比0-45％、频率25KHz-50KHz，通过27、30接入升压开关电路2推动升压开关单元电路中二只场效应管推挽导通和关断，升压开关单元电路中脉冲变压器次级输出频率为50KHz-100KHz、脉宽占空比为0-90％的矩形脉冲。
如图2所示，脉宽调整电路6中通过E1、E2端输出脉冲至17、123控制升压驱动电路5；0C端接VREF端、Vi端、C1、C2端接电源33；RT端接电阻R30对地，CT端接C3对地，则脉宽调整电路6的振荡频率为f＝1.1/Rc；DTC端接软启动电容C13，软启动时间由电阻R11和电容C13共同决定；GND端接地。其余各端分别在有关电路叙述。
如图2、4所示，输出稳压电路7从整流滤波电路3的高压输端54取得电压信号分压后输入集成电路TL494中误差放大器A的同相+V1端，控制脉宽调整电路6，调整脉宽占空比，达到恒定整流滤波电路3的直流高压输出，从而恒定斩波电路4的交流输出电压。
如图2、5所示，工频方波驱动电路8输出的方波频率可按实际要求调整电阻R36、R37和电容C9实现，频率范围50HZ-400HZ，稳定误差≤±1％，工频方波驱动信号通过74、77输出斩波电路4的信号输入端。
如图2、6所示，输入过压保护电路9从启动开关输出端33取得电压信号分压后输入集成电路TL494中误差放大器B的反相-V2端，当输入直流电压超过25％时，脉宽调整电路6关闭脉冲输出，升压开关电路2停止工作，无交流输出。
如图2、7所示，输入欠压保护电路10中以DW2负极从启动开关输出端33取得电压信号经DW2钳位作用后送入晶体管Q9基极，当输入直流电压低于75％时，晶体管Q9截止，集成电路TL494中误差放大器B的反相-V2端呈高电位，脉宽调整电路6关闭脉冲输出，升压开关电路2停止工作，无交流输出。
如图2、8过载保护电路11通过斩波电路4中的过载讯号检测点104取得过载电压信号，当负载超过120％时，集成电路TL494中误差放大器B的反相-V2端呈高电位，脉宽调整电路6关闭脉冲输出，升压开关电路2停止工作，无交流输出。
如图2、9所示，保护闭锁电路12中晶体管Q7基极从集成电路TL494的COMP端取得闭锁信号，当保护产生时晶体管Q7截止，集成电路TL494中误差放大器B的反相-V2端呈高电位，脉宽调整电路6关闭脉冲输出，升压开关电路2停止工作，无交流输出。
如图2、10所示，空调专用电源电路13，设置串联谐振电容C串联风机电路接入逆变电源交流输出端，并且使C风机电感L满足串联谐振频率f=1/2JI(LM2C) 50Hz-60Hz，C＝3uF。空调专用电源电路13可以配合其它类型的逆变电源应用于空调备用电源电路。
权利要求1.一种脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于一与直流电源连接的输入滤波电路(1)；一接收输入滤波电路(1)输出信号并进行升压的升压开关电路(2)，一接收升压开关电路(2)的输出信号并进行整流的整流滤波电路(3)；一输出工频方波的工频方波驱动电路(8)；一分别接收整流滤流电路(3)及工频方波驱动电路(8)输出的信号并进行斩波的斩波电路(4)；一接收斩波电路(4)输出的交流信号的空调专用电源电路(13)；一脉宽调整电路(6)；一接收脉宽调整电路(6)的信号后去控制升压开关电路(2)的导通和关断的升压驱动电路(5)；一接收整流滤波电路(3)输出的信号后去控制脉宽调整电路(6)输出脉冲的脉宽占空比从而达到恒定整流滤波电路(3)输出的直流高压输出的输出稳压电路(7)；一接收输入滤波电路(1)的过压信号后并关闭脉宽调整电路(6)的输入过压保护电路(9)；一接收输入滤波电路(1)的欠压信号后并关闭脉宽调整电路(6)的输入欠压保护电路(10)；一接收斩波电路(4)的过载信号并关闭脉宽调整电路(6)的过载保护电路(11)；一接收脉宽调整电路(6)的闭锁信号并关闭脉宽调整电路(6)的保护闭锁电路(12)；输入滤波电路(1)为斩波电路(4)、升压驱动电路(5)、脉宽调整电路(6)、输出稳压电路(7)、工频方波驱动电路(8)、输入过压保护电路(9)、输入欠压保护电路(10)、过载保护电路(11)及保护闭锁电路(12)提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的升压驱动电路(5)中，集成电路TL494的E2脚(123)、晶体管Q8基极(14)、晶体管Q15基极(15)、电阻R41一端(16)电连接在一起；集成电路TL494的E1脚(17)、晶体管Q10基极(18)、晶体管q16基极(19)、电阻R42一端(20)电连接在一起，电阻R41一端(22)、电阻R42一端(21)、晶体管Q15集电极(23)、晶体管Q16集电极(24)电连接地；集成电路TL494的C2脚(124)、集成电路TL494的C1脚(125)、晶体管Q8集电极(31)、晶体管Q10集电极(32)电连接于启动开关输出端(33)；晶体管Q8发射极(25)、晶体管Q15发射极(26)电连接于升压开关电路(2)的驱动信号输入端(27)；晶体管Q10发射极(29)、晶体管Q16发射极(28)电连接于升压开关电路(2)的驱动信号输入端(30)。
3.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的脉宽调整电路(6)采用集成电路TL494。
4.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的输出稳压电路(7)中，集成电路TL494的-V1脚(34)、电阻R29一端(35)、电阻R12一端(36)、电阻R4一端(37)、电容C1一端(38)电连接在一起；集成电路TL494的+V1脚(39)、电阻R44一端(40)、电阻R1一端(41)、电容C1一端(42)电连接在一起；集成电路TL494的COMP脚(43)电连接电阻R29一端(44)；电阻R12一端(45)电连接集成电路TL494的VREF脚(46)；电阻R44一端(47)、电阻R27一端(48)、电阻R21一端(49)电连接在一起；电阻R4一端(50)、电阻R1一端(51)、电阻R27一端(52)接地；电阻R21一端(53)电连接整流滤波电路(3)的高压输出(54)。
5.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的工频方波驱动电路(8)中，集成电路4011的Vdd脚(55)电连接9V稳压端(128)；集成电路4011的4B脚(56)、集成电路4011的4A脚(57)、二极管D10阳极(58)、电阻R36一端(59)电连接在一起；集成电路4011的4Y脚(60)、电阻R37一端(61)、集成电路4011的3B脚(69)、集成电路4011的3A脚(70)、集成电路4011的1A脚(71)电连接在一起；集成电路4011的3Y脚(62)、集成电路4011的2B脚(74)、电容C9一端(63)电连接在一起；电阻R35一端(65)、电阻R36一端(66)、电阻R37一端(67)、电容C9一端(68)电连接在一起；集成电路4011的1B脚(72)、集成电路4011的2Y脚(73)电连接在一起为驱动输出端(74)；集成电路4011的1Y脚(75)、集成电路4011的2A脚(76)电连接在一起为驱动输出端(77)；集成电路4011的Vss脚(78)电连接地；二极管D10阴极(79)电连接电阻R35一端(80)。
6.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的输入过压保护电路(9)中，集成电路TL494的+V2脚(81)电连接集成电路TL494的VREF脚(46)；集成电路TL494的-V2脚(82)、电阻R7一端(98)、电阻R6一端(99)、电容C2一端(84)电连接在一起；电容C2一端(97)、电阻R7一端(100)电连接地；电阻R6一端(101)电连接于启动开关输出端(33)。
7.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的输入欠压保护电路(10)中，集成电路TL494的+V2脚(81)电连接集成电路TL494的VREF脚；集成电路TL494的-V2脚(82)、电阻R3一端(85)、电阻R5一端(86)、晶体管Q9集电极(87)电连接在一起；电阻R5一端(88)、稳压二极管DW阴极(89)电连接于启动开关输出端(33)；稳压二极管DW2阳极(90)电连接电阻R43一端(91)；电阻R43一端(92)、晶体管Q9基极(93)、电容C7一端(94)电连接在一起；电容C7一端(95)、晶体管Q9发射极(96)、电容C2一端(97)电连接地。
8.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的过载保护电路(11)中，集成电路TL494的+V2脚(81)电连接集成电路TL494的VREF脚(46)；集成电路TL494的-V2脚(82)、电阻R3一端(83)、电容C2一端(84)电连接在一起；电阻R3一端(85)、电阻R5一端(86)、晶体管Q9集电极(87)电连接在一起；电阻R5一端(88)电连接于启动开关输出端(33)；电阻R10一端(102)、晶体管Q9基极(93)、电容C7一端(94)电连接在一起；电容C7一端(95)、晶体管Q9发射极(96)、电容C2一端(97)电连接地；电阻R10一端(103)电连接于斩波电路(4)的过载讯号检测点(104)。
9.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的保护闭锁电路(12)中，集成电路TL494的+V2脚(81)电连接集成电路TL494的VREF脚(46)；集成电路TL494的-V2脚(82)、电阻R3一端(83)、电容C2一端(84)电连接在一起；电阻R3一端(85)、电阻R5一端(86)、晶体管Q7集电极(105)电连接在一起；电阻R5一端(88)电连接于启动开关输出端(33)；晶体管Q7基极(106)、电阻R2一端(107)、电阻R8一端(108)、电解电容C14正极(109)电连接在一起；电阻R2一端(110)电连接于集成电路TL494的COMP脚(43)；电阻R8一端(111)、电解电容C14负端(112)、晶体管Q7发射极(113)、电容C2一端(97)电连接地。
10.根据权利要求1所述的脉宽调整式直流变交流高效逆变电源，其特征在于所述的空调专用电源电路(13)中，压缩机M1一端(116)电连接电容C一端(117)接入交流输出端(115)；压缩机M1一端(120)电连接风机M2端(121)接入交流输出端(114)；电容C一端(118)电连接风机M2一端(119)电容C的容量为3uF。
专利摘要一种脉宽调整式直流变交流高效逆变电源,包括输入滤波电路,升压开关电路,整流滤波电路,斩波电路,升压驱动电路,脉宽调整电路,输出稳压电路,工频方波驱动电路,输入过压保护电路,输入欠压保护电路,过载保护电路,保护闭锁电路,空调专用电源电路。它能够将12V或24V直流电或蓄电池转换成50Hz—60Hz的工频方波交流电供车载信息设备、手提电脑、各类电动工具及各类生活电器使用,同时满足作为野外作业仪器、仪表的交流电源,电源转换效率达92%以上。
文档编号H02M7/505GK2497482SQ01215078
公开日2002年6月26日 申请日期2001年1月21日 优先权日2001年1月21日
发明者李伟光, 郭跃飞 申请人:顺德市力威电器实业有限公司