单相交流稳压电源的制作方法

本发明涉及一种电源电路，具体地，涉及一种单相交流稳压电源。

背景技术

电网的波动和含有的噪声危害着用电设备的工作可靠性，特别是随着家用设备的不断智能化、小型化，使得设备越来越敏感化。因而，家用设备使用时更期待有稳定且含噪声干扰小的供电电压。传统交流稳压电源多采用调整自耦变压器的接入位置来实现某一输出电压的稳定，自耦变压器本身效率低，体积大，成本高，限制了其使用范围。绿色节能的需求推动电力电子技术不断发展，不少新型稳压电源应运而生，大多却仍然难以摆脱输出隔离变压器；若是采用传统半导体技术方案，因输入电源线与输出电源线无法共“地”，半导体产生的噪声将全部耦合到用电设备，这将导致部分敏感设备无法正常使用。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单相交流稳压电源。

根据本发明提供的一种单相交流稳压电源，包括上电缓冲电路、输入滤波电路、pfc电路、储能滤波电路、逆变电路、输出lc滤波电路以及主程序控制电路，其中：

主程序控制电路连接上电缓冲电路、输入滤波电路、pfc电路、储能滤波电路、逆变电路以及输出lc滤波电路；

所述上电缓冲电路一端为输入交流电压，上电缓冲电路另一端连接输入滤波电路的输入端；

滤波电路连接pfc电路；pfc电路和逆变电路共用一对开关管；所述逆变电路连接输出lc滤波电路的一端；输出lc滤波电路的另一端为输出交流电压；

所述储能滤波电路接入一脉动的交流半波电压，滤波后变为直流电压；

所述输入交流电压和输出交流电压共用一根交流电力线。

优选地，所述上电缓冲电路包括热敏电阻r1，热敏电阻r1的一端接入输入交流电压的第一输入端，热敏电阻r1的另一端连接输入滤波电路；热敏电阻r1的两端设置有开关k1。

优选地，所述输入滤波电路为电容c1：

电容c1一端连接热敏电阻r1的另一端，电容c1另一端连接所述交流电力线；

优选地，所述pfc电路包括升压电感l1、开关管vt1、开关管vt2、开关管vt3以及开关管vt4，其中：

电感l1的一端连接开关管vt1、vt2的公共连接点，电感l1的另一端连接输入滤波电容c1；

开关管vt1和开关管vt3的集电极连接直流电压的正极；

开关管vt1的发射极连接电感l1的另一端和开关管vt2的集电极；

开关管vt3的发射极连接交流电力线和开关管vt4的集电极；

开关管vt2和开关管vt4的发射极接地。

优选地，所述逆变电路包括开关管vt3、开关管vt4、开关管vt5以及开关管vt6，其中：

开关管vt3和开关管vt5的集电极连接直流电压的正极；

开关管vt5的发射极连接开关管vt6的集电极；

开关管vt3的发射极连接交流电力线和开关管vt4的集电极；

开关管vt6和开关管vt4的发射极接地。

优选地，所述输出lc滤波电路包括电容c2和电感l2，其中：

电感l2的一端连接开关管vt5的发射极，电感l2的另一端连接输出交流电压的第一输出端；

电容c2一端连接输出交流电压的第一输出端，电容c1另一端连接所述交流电力线。

优选地，所述储能滤波电路包括储能滤波电容cd1和电阻r2，其中：所述储能滤波电容cd1一端连接直流电压正极，储能滤波电容cd1另一端接地；所述电阻r2与储能滤波电容cd1并联。

优选地，所述主程序控制电路采用pwm波控制上电缓冲电路、输入滤波电路、pfc电路、储能滤波电路、逆变电路以及输出lc滤波电路。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供一种能实现宽电压输入、高精度电压输出、高输入功率因数且能量可回馈到电网的pwm驱动交流稳压电源；同时具有输入输出过压、欠压、过流及过温保护功能；

2、本发明的输出交流电压无需用变压器隔离，且输入、输出交流电压共用一根交流电力线，既能够实现输入电压与输出电压相位同步，又能为半导体器件产生的噪声提供流回电网地的回路，实现输入与输出共“地”，减小电路中的噪声干扰，可满足家庭和办公等敏感设备的使用；

3、本发明能够缩小产品体积，减少半导体器件的使用量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为单相交流稳压电源的系统框图；

图2为单相交流稳压电源的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，根据本发明提供的一种单相交流稳压电路，包括上电缓冲电路、输入电压电流检测电路、输入滤波电路、pfc电路、储能滤波电路、直流电压采样电路、逆变电路、lc滤波电路、输出电压/电流检测电路。其中pfc电路和逆变电路共用一对开关管vt3、vt4，且输入电压和输出电压共用一根acn线。

图中，acin为交流电压输入端，并设置有上电缓冲电路、交流电压采样电路以及电流采样电路；所述上电缓冲电路包括热敏电阻r1，热敏电阻r1的一端接入交流电压输入端的acl1线，热敏电阻r1的另一端连接输入滤波电路；热敏电阻r1的两端设置有开关k1；所述输入滤波电路为电容c1，电容c1一端连接热敏电阻r1的另一端，电容c1另一端连接所述acn线；交流电压采样电路v1和电流采样电路i1分别采集交流电压输入端的电压信号和电流信号；接通电源后，交流电压通过热敏电阻r1限流，实现上电缓冲。

所述pfc电路包括升压电感l1、开关管vt1、开关管vt2、开关管vt3以及开关管vt4，其中：电感l1的一端连接开关管vt1、vt2的公共连接点，电感l1的另一端连接输入滤波电容c1；开关管vt1和开关管vt3的集电极连接直流电压的正极；开关管vt1的发射极连接电感l1的另一端和开关管vt2的集电极；开关管vt3的发射极连接交流电力线和开关管vt4的集电极；开关管vt2和开关管vt4的发射极接地。交流电压流经开关管vt1、开关管vt2、开关管vt3以及开关管vt4中的体二极管对储能滤波电容cd1充电，当直流电压采样电路v2检测到储能滤波电容cd1两端电压高于某一个设定值时，由主程序控制电路发送命令使开关k1闭合短路，并保持闭合状态不变，从而把热敏电阻r1短路。此后，主程序控制电路根据交流电压采样电路v1、电流采样电路i1、直流电压采样电路v2采集到的信号大小值和相位，发送pwm波形控制开关管vt1、开关管vt2、开关管vt3以及开关管vt4的开通和关闭，达到提高输入功率因数和升高母线电压vcc的目的，使储能滤波电容cd1两端的电压值上升到设定值。因实时对电流波形进行监测，可通过控制开关管vt1、开关管vt2、开关管vt3以及开关管vt4的导通与关断提高输入功率因数至接近1。

所述逆变电路包括开关管vt3、开关管vt4、开关管vt5以及开关管vt6，其中：开关管vt3和开关管vt5的集电极连接直流电压的正极；开关管vt5的发射极连接开关管vt6的集电极；开关管vt3的发射极连接交流电力线和开关管vt4的集电极；开关管vt6和开关管vt4的发射极接地。在储能滤波电容cd1两端电压稳定后，由主程序控制电路输出pwm波，使其驱动逆变电路的开关管vt3、开关管vt4、开关管vt5以及开关管vt6执行逆变输出，输出电压经过lc滤波电路的电感l2、电容c2后形成稳定的交流电压acout。当储能滤波电容cd1两端电压过高时，通过控制开关管vt1、开关管vt2、开关管vt3以及开关管vt4可实现能量回馈到电网，实现节能。

pfc电路和逆变共用开关管vt3和开关管vt4，acn线公共点为开关管vt4的集电极。其控制的关键在于使开关管vt3和开关管vt4的驱动频率与电网电压频率一致；开关管vt1、开关管vt2、开关管vt5以及开关管vt6的驱动频率根据输入输出波形的好坏进行调整，但频率必须保持一致。因为对输入、输出电压和电流进行采样，采样值输入到主程序控制电路中进行a/d转换和运算处理，实现闭环控制，主程序控制电路可通过发送pwm波实现稳压电源的输出交流电压与输入交流电压同相位。

主回路与主程序控制电路电气连接，主回路有大电流通过，主程序控制电路负责运算及信号处理，无大电流流过。在稳压电源电路中，各电压、电流采样均设计有pi闭环控制，由主程序控制电路对采样信号进行a/d转换并对电路实施运算控制。采样电路均设置有保护阀值，当超过保护值后，稳压电源的动作包括但不仅限于停止交流电压输出，系统发出报警声。正常工作时，交流输入电压范围为90vac到310vac间的任意值，输出电压220vac，输出电流的大小由所接负载的大小而定。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。