一种正弦波逆变电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种逆变电源，尤其是一种正弦波逆变电源。它包括CPU检测控制器、高频变压器、交流电源、前级隔离驱动器、直流电源、PWM控制器、整流滤波器、AC逆变器、后级隔离驱动器以及切换输出电路。本实用新型利用CPU检测控制器和PWM控制器作为整个电源的控制核心，通过PWM调制技术将直流电源输出的直流电首先进行高频斩波处理，然后再通过高频变压器及整流滤波器进行升压整流，并最终通过AC逆变器变换成工频交流电后输出，以向负载供电，其有可同时满足大功率负载及小功率负载的供电需求；利用切换输出电路则可在直流电源断电的情况下(如对直流电源进行维护和更换，或者直流电源出现故障时)，自动切换到市电旁路，不影响对负载的供电，提高了电源供电的连续性。
【专利说明】
一种正弦波逆变电源
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种逆变电源，尤其是一种正弦波逆变电源及基于此安装结构件所形成的正弦波逆变电源。
【背景技术】
[0002]众所周知，正弦波逆变电源是一种可以把低压直流电转换为工频交流电的电子器件，因其输出的波形为正弦波，且接近我们正常使用的市电，不会像输出方波的其他逆变电源对用电设备产生不良作用而被广泛应用于电力及通讯行业。
[0003]目前，市面上的正弦波逆变电源一般是把直流电逆变成工频低压交流电，然后再通过工频变压器升压成220V/50HZ的交流电以供负载使用；这种形式的设计不但会使得逆变电源在轻负荷运行时的空载损耗比较大，而且电源的造价高、体积和重量都偏大；同时，现有的逆变电源由于功能设计的不甚合理，还导致其普遍存在可靠性差、功能单一等问题，尤其是在直流供电部分进行切断维护或者出现故障的情况下，逆变电源无法正常工作。
[0004]因此，如何对现有的正弦波逆变电源提出改进方案，成为行业内亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0005]针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电路结构简单、可靠性高、供电连续性强的正弦波逆变电源。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种正弦波逆变电源，它包括CPU检测控制器、高频变压器、交流电源、通过前级隔离驱动器连接于高频变压器的初级侧的直流电源、受CPU检测控制器的控制并通过输出PWM调制波来控制前级隔离驱动器通断的PWM控制器、通过整流滤波器连接于高频变压器的次级侧的AC逆变器、连接于AC逆变器与CPU检测控制器之间并控制AC逆变器通断的后级隔离驱动器以及用于将交流电源的输出电流和AC逆变器的输出电流进行切换输出的切换输出电路。
[0008]优选地，所述直流电源的正极与前级隔离驱动器之间还连接有一防反接电路，所述防反接电路由并联设置的一继电器和一第五二极管构成。
[0009]优选地，所述CPU检测控制器还连接有一干接点外接报警模块，所述CPU检测控制器还通过RS232通信线缆连接有通信外接模块和显示电路模块。
[0010]优选地，所述前级隔离驱动器的输入端还连接有一与直流电源并行分布的辅助电源。
[0011 ] 优选地，所述前级隔离驱动器包括第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第一 MOS管的栅极、第二 MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极分别与PWM控制器的PWM输出引脚相连，所述第一 MOS管的漏极和第二 MOS管的漏极同时与直流电源的正极相连，所述第三MOS管的源极和第四MOS管的源极同时与直流电源的负极相连;所述高频变压器的初级侧的一端连接于第一MOS管的源极与第三MOS管的漏极之间、另一端连接于第二 MOS管的源极与第四MOS管的漏极之间。
[0012]优选地，所述整流滤波器包括顺序串联的第一电感和第一电容、顺序串联的第一二极管和第二二极管以及顺序串联的第三二极管和第四二极管，所述高频变压器的次级侧的一端连接于第一二极管与第二二极管之间、另一端连接于第三二极管与第四二极管之间，所述第二二极管的阴极和第四二极管的阴极同时接地，所述第一二极管的阳极和第三二极管的阳极同时连接于第一电感的一端，所述第一电感的另一端通过第一电容接地;所述第一电感与第一电容之间设置有一与CPU检测控制器相连的信号反馈线，所述AC逆变器的输入端连接于第一电感与第一电容之间。
[0013]优选地，所述AC逆变器包括第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管和第八MOS管，所述第五MOS管的栅极、第六MOS管的栅极、第七MOS管的栅极和第八MOS管的栅极分别与后级隔离驱动器的输出端相连，所述第五MOS管的漏极和第六MOS管的漏极同时连接于整流滤波器的输出端，所述第七MOS管的源极和第八MOS管的源极同时接地，所述第五MOS管的源极和第七MOS管的漏极同时通过一第一储能电感连接切换输出电路，所述第六MOS管的源极和第八MOS管的漏极同时通过一第二储能电感连接切换输出电路。
[0014]优选地，所述后级隔离驱动器为一光电耦合器。
[0015]由于采用了上述方案，本实用新型利用CPU检测控制器和PffM控制器作为整个电源的控制核心，通过PWM调制技术将直流电源输出的直流电首先进行高频斩波处理，然后再通过高频变压器及整流滤波器进行升压整流，并最终通过AC逆变器变换成工频交流电后输出，以向负载供电，其有可同时满足大功率负载及小功率负载的供电需求;利用切换输出电路则可在直流电源断电的情况下(如对直流电源进行维护和更换，或者直流电源出现故障时)，自动切换到市电旁路，不影响对负载的供电，提高了电源供电的连续性;其结构简单、可靠性高，具有很强的实用价值和市场推广价值。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例的控制原理框图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0018]如图1所示，本实施例提供的一种正弦波逆变电源，它包括CPU检测控制器a(其可根据具体情况采用诸如MC908GP32系列单片机)、高频变压器T、交流电源b(可以理解为是市电)、通过前级隔离驱动器c连接于高频变压器T的初级侧的直流电源d(诸如12VDC电源)、受CPU检测控制器a的控制并通过输出PffM调制波来控制前级隔离驱动器c通断的PffM控制器e、通过整流滤波器f连接于高频变压器T的次级侧的AC逆变器g、连接于AC逆变器g与CPU检测控制器a之间并控制AC逆变器g通断的后级隔离驱动器h以及用于将交流电源b的输出电流和AC逆变器g的输出电流进行切换输出的切换输出电路k。
[0019]如此，利用CPU检测控制器a和PffM控制器e作为整个电源的控制核心，通过PffM调制技术将直流电源d输出的直流电首先进行高频斩波处理，然后再通过高频变压器T及整流滤波器f进行升压整流，并最终通过AC逆变器g变换成工频交流电后输出，以向负载供电，其有可同时满足大功率负载及小功率负载的供电需求；同时，利用采用两级隔离驱动方式能够有效地保证整个电源运行的安全性，为通过配合CPU检测控制器a可为广大系统用户实施网络管理及远程监控提供了便利；另外，利用切换输出电路k则可在直流电源d断电的情况下(如对直流电源d进行维护和更换，或者直流电源d出现故障时)，自动切换到市电旁路，不影响对负载的供电，提高了电源供电的连续性。
[0020]为进一步提高逆变电源使用的安全性，在直流电源d的正极与前级隔离驱动器c之间还连接有一防反接电路m，防反接电路m由并联设置的一继电器kl和一第五二极管D5构成;从而防止因直流电源d的反接而对整个电源造成冲击或者其他负面影响。
[0021]为最大限度地丰富整个电源的实用功能，本实施例的CPU检测控制器a还连接有一干接点外接报警模块η，通过功能设置，可为实现直流输入故障、交流输入故障和交流输出故障等报警提供硬件基础；同时，CPU检测控制器a还通过RS232通信线缆连接有通信外接模块P和显示电路模块r;以为逆变器的实时监测显示以及对位通信提供条件。
[0022]为进一步提高整个逆变电源供电的连续性，在前级隔离驱动器c的输入端还连接有一与直流电源d并行分布的辅助电源s;以此，可在交流电源b或者直流电源d同时失电的情况下自动启用辅助电源s来替代直流电源d以实现电源的继续供电。
[0023]作为一个优选方案，本实施例的前级隔离驱动器c包括第一MOS管Ql、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4;其中，第一 MOS管Ql的栅极、第二 MOS管Q2的栅极、第三MOS管Q3的栅极和第四MOS管Q4的栅极分别与HVM控制器e的HVM输出引脚相连，第一 MOS管Ql的漏极和第二 MOS管Q2的漏极同时与直流电源d的正极相连，第三MOS管Q3的源极和第四MOS管Q4的源极同时与直流电源d的负极相连;高频变压器T的初级侧的一端连接于第一 MOS管Ql的源极与第三MOS管Q3的漏极之间、另一端连接于第二MOS管Q2的源极与第四MOS管Q4的漏极之间。从而，PffM控制器e可根据CPU检测控制器a的控制指令向各个MOS管输出P丽调制波，进而通过控制各个MOS管的通断来实现直流电源d与高频变压器T之间的线路导通。
[0024]作为一个优选方案，本实施例的整流滤波器f包括顺序串联的第一电感LI和第一电容Cl、顺序串联的第一二极管Dl和第二二极管D2以及顺序串联的第三二极管D3和第四二极管D4，高频变压器T的次级侧的一端连接于第一二极管Dl与第二二极管D2之间、另一端连接于第三二极管D3与第四二极管D4之间，第二二极管D2的阴极和第四二极管D4的阴极同时接地，第一二极管Dl的阳极和第三二极管D3的阳极同时连接于第一电感LI的一端，第一电感LI的另一端通过第一电容Cl接地;在第一电感LI与第一电容Cl之间设置有一与CPU检测控制器a相连的信号反馈线，AC逆变器g的输入端连接于第一电感LI与第一电容Cl之间。
[0025]作为一个优选方案，本实施例的AC逆变器g包括第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第七MOS管Q7和第八MOS管Q8;其中，第五MOS管Q5的栅极、第六MOS管Q6的栅极、第七MOS管Q7的栅极和第八MOS管Q8的栅极分别与后级隔离驱动器h的输出端相连，第五MOS管Q5的漏极和第六MOS管Q6的漏极同时连接于整流滤波器f的输出端，第七MOS管Q7的源极和第八MOS管Q8的源极同时接地，第五MOS管Q5的源极和第七MOS管Q7的漏极同时通过一第一储能电感Lll连接切换输出电路k，第六MOS管Q6的源极和第八MOS管Q8的漏极同时通过一第二储能电感L21连接切换输出电路k。如此，整个AC逆变器可由MOS管和储能电感构成，输入的脉冲驱动各个MOS管进行相应动作，以实现对储能电感的充放电，进而在储能电感的另一端得到工频交流电。
[0026]另外，本实施例的后级隔离驱动器h可根据具体情况采用诸如光电耦合器等隔离驱动器件。
[0027]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种正弦波逆变电源，其特征在于:它包括CPU检测控制器、高频变压器、交流电源、通过前级隔离驱动器连接于高频变压器的初级侧的直流电源、受CPU检测控制器的控制并通过输出PffM调制波来控制前级隔离驱动器通断的PffM控制器、通过整流滤波器连接于高频变压器的次级侧的AC逆变器、连接于AC逆变器与CPU检测控制器之间并控制AC逆变器通断的后级隔离驱动器以及用于将交流电源的输出电流和AC逆变器的输出电流进行切换输出的切换输出电路。2.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述直流电源的正极与前级隔离驱动器之间还连接有一防反接电路，所述防反接电路由并联设置的一继电器和一第五二极管构成。3.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述CPU检测控制器还连接有一干接点外接报警模块，所述CPU检测控制器还通过RS232通信线缆连接有通信外接模块和显示电路模块。4.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述前级隔离驱动器的输入端还连接有一与直流电源并行分布的辅助电源。5.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述前级隔离驱动器包括第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第一 MOS管的栅极、第二 MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极分别与P丽控制器的P丽输出引脚相连，所述第一 MOS管的漏极和第二 MOS管的漏极同时与直流电源的正极相连，所述第三MOS管的源极和第四MOS管的源极同时与直流电源的负极相连;所述高频变压器的初级侧的一端连接于第一 MOS管的源极与第三MOS管的漏极之间、另一端连接于第二 MOS管的源极与第四MOS管的漏极之间。6.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述整流滤波器包括顺序串联的第一电感和第一电容、顺序串联的第一二极管和第二二极管以及顺序串联的第三二极管和第四二极管，所述高频变压器的次级侧的一端连接于第一二极管与第二二极管之间、另一端连接于第三二极管与第四二极管之间，所述第二二极管的阴极和第四二极管的阴极同时接地，所述第一二极管的阳极和第三二极管的阳极同时连接于第一电感的一端，所述第一电感的另一端通过第一电容接地;所述第一电感与第一电容之间设置有一与CPU检测控制器相连的信号反馈线，所述AC逆变器的输入端连接于第一电感与第一电容之间。7.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述AC逆变器包括第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管和第八MOS管，所述第五MOS管的栅极、第六MOS管的栅极、第七MOS管的栅极和第八MOS管的栅极分别与后级隔离驱动器的输出端相连，所述第五MOS管的漏极和第六MOS管的漏极同时连接于整流滤波器的输出端，所述第七MOS管的源极和第八MOS管的源极同时接地，所述第五MOS管的源极和第七MOS管的漏极同时通过一第一储能电感连接切换输出电路，所述第六MOS管的源极和第八MOS管的漏极同时通过一第二储能电感连接切换输出电路。8.如权利要求1所述的一种正弦波逆变电源，其特征在于:所述后级隔离驱动器为一光电親合器。
【文档编号】H02J9/06GK205647286SQ201620457112
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】陆维佳
【申请人】深圳技嘉电源有限公司