一种逆变控制模块及电源的制作方法

本实用新型涉及逆变电源技术领域，具体而言，涉及一种逆变控制模块及电源。

背景技术：

随着各行各业控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式，逆变就是对电能进行变换和控制的一种基本形式，它完成将直流电变换成交流电的功能。在日常生活中常用的干电池、蓄电池、太阳能电池等，只能提供直流电，但是当需要向交流负载供电时，这时就需要用到逆变技术，将直流电转换为交流电。

但是现有的传统逆变电源采用模拟控制技术，只满足其输出电压、频率可调即可，其稳定性低、可靠性低、抗电磁干扰能力差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种逆变控制模块及电源，以改善传统逆变电源采用模拟控制技术，只满足其输出电压、频率可调即可，其稳定性低、可靠性低、抗电磁干扰能力差的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供了一种逆变控制模块，所述逆变控制模块包括：脉冲宽度调制PWM信号产生电路，包括PWM控制芯片，所述PWM控制芯片生成PWM信号；驱动电路，包括驱动芯片，所述驱动芯片与所述PWM控制芯片连接，所述驱动芯片将所述PWM信号转换为驱动信号；逆变电路，通过输入端与所述驱动电路连接，基于所述驱动信号将直流电压转变为交流电压，并通过所述驱动芯片的交流输出端输出所述交流电压。

在本实用新型可选的实施例中，所述逆变控制模块还包括光电隔离电路，所述PWM信号产生电路通过所述光电隔离电路与所述驱动电路连接，所述PWM控制芯片生成的PWM信号通过所述光电隔离电路传输至所述驱动芯片。

在本实用新型可选的实施例中，所述逆变控制模块还包括保护电路，所述保护电路分别与所述逆变电路的输出端以及所述PWM控制芯片连接，所述保护电路在所述逆变电路的输出端传输来的所述交流电压超过预设阈值时向所述PWM控制芯片输出保护触发信号，以使所述PWM控制芯片停止输出所述PWM信号从而停止所述交流电压的输出。

在本实用新型可选的实施例中，所述逆变控制模块还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述交流输出端连接，所述滤波电路的输出端输出滤波后的交流电压。

在本实用新型可选的实施例中，所述PWM信号产生电路还包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一二极管、第二二极管和滑动变阻器，所述PWM控制芯片的第二引脚通过第五电阻与所述滑动变阻器的滑片连接，所述滑动变阻器的第一端通过第三电阻与所述PWM控制芯片的第十六引脚连接，所述滑动变阻器的第二端通过第四电阻接地，所述第一电容的第一端通过所述第二电阻与所述PWM控制芯片的第七引脚连接，所述第一电容的第二端在接地的同时还通过所述第一电阻与所述PWM控制芯片的第六引脚连接，所述PWM控制芯片的第十一引脚与所述第一三极管的正极连接，所述PWM控制芯片的第十四引脚与所述第二三极管的正极连接，所述第一三极管与所述第二三极管的负极相连接，所述第一三极管的负极为所述PWM信号产生电路的输出端。

在本实用新型可选的实施例中，所述驱动电路包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述驱动电路还包括第二电容和第三电容，所述第一驱动芯片的第十引脚和第十二引脚、所述第二驱动芯片的第十引脚和第十二引脚分别与所述PWM信号产生电路的输出端连接，所述第二电容的第一端与所述第一驱动芯片的第九引脚连接，所述第二电容的第二端与所述第一驱动芯片的第十一引脚以及第十三引脚连接，所述第一驱动芯片的第一引脚和第七引脚分别与所述逆变电路连接，所述第三电容的第一端与所述第二驱动芯片的第九引脚连接，所述第三电容的第二端与所述第二驱动芯片的第十一引脚以及第十三引脚连接，所述第二驱动芯片的第一引脚和第七引脚分别与所述逆变电路连接，所述第一驱动芯片的第五引脚和所述第二驱动芯片的第五引脚为所述交流输出端。

在本实用新型可选的实施例中，所述逆变电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂分别包括场效应管、桥臂二极管、桥臂电容和桥臂电阻，所述场效应管的漏极分别与所述桥臂二极管的正极、所述桥臂电阻的第一端连接，所述桥臂二极管的第二端和所述桥臂电阻的第二端均与所述桥臂电容的第一端连接，所述桥臂电容的第二端与所述场效应管的源极连接，所述第一桥臂的场效应管的漏极分别与所述直流电压正极以及所述第三桥臂的场效应管的漏极连接，所述第一桥臂的场效应管的栅极与所述第一驱动芯片的第七引脚连接，所述第一桥臂的场效应管的源极与所述第二桥臂的场效应管的漏极连接，所述第二桥臂的场效应管的栅极与所述第一驱动芯片的第一引脚连接，所述第二桥臂的场效应管的源极分别与所述直流电压的负极以及所述第四桥臂的场效应管的源极连接，所述第三桥臂的场效应管的栅极与所述第二驱动芯片的第七引脚连接，所述第三桥臂的场效应管的源极与所述第四桥臂的场效应管的漏极连接，所述第四桥臂的场效应管的栅极与所述第二驱动芯片的第一引脚连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述光电隔离电路包括光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与所述PWM控制芯片连接，所述光电耦合器的输出端与所述驱动芯片连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述保护电路包括比较器、第六电阻、第四电容、第三二极管以及第四二极管，所述比较器的同相输入端与所述驱动芯片的交流输出端连接，所述第六电阻的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第六电阻的第一端、所述第四电容的第二端以及所述第三二极管的负极均与所述比较器的同相输入端连接，所述比较器的反相输入端、所述第三二极管的正极分别与外接电源连接，所述比较器的输出端通过所述第四二极管与所述PWM控制芯片连接。

本实用新型提供了一种逆变控制电源，所述逆变控制电源包括上述逆变控制模块和与所述逆变控制模块中的逆变电路连接的直流电源。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供了一种逆变控制模块及电源，通过采用PWM信号产生电路和驱动电路对电源的逆变和输出进行控制，逆变控制效率高、具有快速的暂态响应能力，PWM调制时既能调压，又能调频，大大的提高了电能的利用率，采取PWM调制的逆变电路还具备系统稳态误差小、有良好的输出特性等特点；同时，PWM信号产生电路采用PWM信号专用芯片进行PWM信号生成，具有体积小、抗电磁干扰能力强的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰，在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型第一实施例提供的一种逆变控制模块的模块示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的一种PWM信号产生电路的电路示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的一种驱动电路的电路示意图；

图4为本实用新型第一实施例提供的一种逆变电路的电路示意图；

图5为本实用新型第一实施例提供的一种光电隔离电路的电路示意图；

图6为本实用新型第一实施例提供的一种保护电路的电路示意图；

图7为本实用新型第一实施例提供的一种滤波电路的电路示意图。

图标：10-逆变控制模块；12-PWM信号产生电路；13-光电隔离电路；14-驱动电路；16-逆变电路；17-保护电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

第一实施例

请参考图1，图1为本实用新型第一实施例提供的一种逆变控制模块的模块示意图。

逆变控制模块10包括PWM信号产生电路12、驱动电路14和逆变电路16。PWM信号产生电路12的PWM控制芯片将外接电源信号转换为PWM信号，驱动电路14的驱动芯片与所述PWM控制芯片连接，将所述PWM信号转换为驱动信号，逆变电路16通过输入端与所述驱动电路14连接，基于所述驱动信号将直流电压转变为交流电压，并通过所述驱动芯片的交流输出端输出所述交流电压。

请参考图2，图2为本实用新型第一实施例提供的一种PWM信号产生电路的电路示意图。

PWM信号产生电路12包括PWM控制芯片、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2和滑动变阻器Rw，应当理解的是，上述标号如R1均只与图2中电气元件标号对应。可选地，所述PWM控制芯片为G3525AN型号的PWM芯片，则所述PWM控制芯片的第二引脚IN+通过第五电阻R5与所述滑动变阻器Rw的滑片连接，所述滑动变阻器Rw的第一端通过第三电阻R3与所述PWM控制芯片的第十六引脚VREF连接，所述滑动变阻器Rw的第二端通过第四电阻R4接地，所述第一电容C1的第一端通过所述第二电阻R2与所述PWM控制芯片的第七引脚DISC连接，所述第一电容C1的第二端在接地的同时还通过所述第一电阻R1与所述PWM控制芯片的第六引脚RT连接，所述PWM控制芯片的第十一引脚OUTA与所述第一二级管D0的正极连接，所述PWM控制芯片的第十四引脚OUTB与所述第二二极管D2的正极连接，所述第一二极管D1与所述第二二极管D2的负极相连接，所述第一二极管D1与所述第二二极管D2的负极通过一光电隔离电路分别与两个稳压二极管的负极连接，所述两个稳压二极管的正极连接，所述两个稳压二极管的负极分别与一输出电阻连接，该输出电阻的两端分别为PWM控制信号的输出端V_G和V_E。

其中，PWM控制芯片采用恒频脉宽调制方式进行控制，其调节占空比可以通过调节滑动变阻器Rw来完成，通过调节Rw就可以改变Ur(参考信号)的电压，可以在OUTA和OUTB两端输出两个占空比可调的矩形波(即PWM信号)。当Ur增大时,PWM控制芯片的第十一引脚OUTA输出的PWM信号的占空比减小，从而对其进行占空比调节。

应当理解是，PWM信号产生电路12还包括其他电气元件组成的外围电路或引脚连接方式，所述外围电路以及引脚连接方式如图2所示，不再赘述。

请参考图3，图3为本实用新型第一实施例提供的一种驱动电路的电路示意图。

驱动电路14包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述驱动电路14还包括第二电容C2和第三电容C3，应当理解的是，上述标号如C2均只与图3中电气元件标号对应。可选地，本实施例中的第一驱动芯片和第二驱动芯片的型号为IR2110，则所述第一驱动芯片的第十引脚HIN和第十二引脚LIN、所述第二驱动芯片的第十引脚HIN和第十二引脚LIN分别与所述PWM信号产生电路的输出端连接，所述第二电容C1的第一端与所述第一驱动芯片的第九引脚VDD连接，所述第二电容C1的第二端与所述第一驱动芯片的第十一引脚SD以及第十三引脚VSS连接，所述第一驱动芯片的第一引脚LO和第七引脚HO分别与所述逆变电路连接，所述第三电容C2的第一端与所述第二驱动芯片的第九引脚VDD连接，所述第三电容C2的第二端与所述第二驱动芯片的第十一引脚SD以及第十三引脚VSS连接，所述第二驱动芯片的第一引脚LO和第七引脚HO分别与所述逆变电路连接，所述第一驱动芯片的第五引脚VS和所述第二驱动芯片的第五引脚BS为所述交流输出端。

应当理解是，驱动电路14还包括其他电气元件组成的外围电路或引脚连接方式，所述外围电路以及引脚连接方式如图3所示，不再赘述。

请参考图4，图4为本实用新型第一实施例提供的一种逆变电路的电路示意图。

逆变电路16包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂分别包括场效应管(Q1/Q2/Q3/Q4)、桥臂二极管(D1/D4/D3/D5)、桥臂电容(C3/C7/C5/C8)和桥臂电阻(R2/R3/R5/R6)，所述场效应管的漏极分别与所述桥臂二极管的正极、所述桥臂电阻的第一端连接，所述桥臂二极管的第二端和所述桥臂电阻的第二端均与所述桥臂电容的第一端连接，所述桥臂电容的第二端与所述场效应管的源极连接，所述第一桥臂的场效应管Q1的漏极分别与所述直流电压正极以及所述第三桥臂的场效应管Q3的漏极连接，所述第一桥臂的场效应管Q1的栅极与所述第一驱动芯片的第七引脚HO连接，所述第一桥臂的场效应管Q1的源极与所述第二桥臂的场效应管Q2的漏极连接，所述第二桥臂的场效应管Q2的栅极与所述第一驱动芯片的第一引脚LO连接，所述第二桥臂的场效应管Q2的源极分别与所述直流电压的负极以及所述第四桥臂的场效应管Q4的源极连接，所述第三桥臂的场效应管Q3的栅极与所述第二驱动芯片的第七引脚HO连接，所述第三桥臂的场效应管Q3的源极与所述第四桥臂的场效应管Q4的漏极连接，所述第四桥臂的场效应管Q4的栅极与所述第二驱动芯片的第一引脚LO连接。应当理解的是，上述标号如Q1均只与图4中电气元件标号对应。

应当理解是，逆变电路16还包括其他电气元件组成的外围电路或引脚连接方式，所述外围电路以及引脚连接方式如图4所示，不再赘述。

请参考图5，图5为本实用新型第一实施例提供的一种光电隔离电路的电路示意图。

作为一种实施方式，本实施例中的逆变控制模块10还包括光电隔离电路13，光电隔离电路13包括光电耦合器,所述光电耦合器的输入端与所述PWM控制芯片(即第一二极管与第二二极管的负极)连接。

应当理解是，光电隔离电路13还包括其他电气元件组成的外围电路或引脚连接方式，所述外围电路以及引脚连接方式如图5所示，不再赘述。其中，V_G和V_E为光电隔离电路13的输出端，其与驱动电路14连接。

请参考图6，图6为本实用新型第一实施例提供的一种保护电路的电路示意图。

作为一种实施方式，本实施例中的逆变控制模块10还包括保护电路17，所述保护电路17分别与所述逆变电路16的输出端(即所述第一驱动芯片的第五引脚VS和所述第二驱动芯片的第五引脚BS)连接，还与所述PWM控制芯片连接，所述保护电路17将所述逆变电路16的输出端传输来的所述交流电压，经过分压、滤波后加到比较器的同相输入端时，所述交流电压比反相输入端的参考电平高时，则比较器输出高电平，以使PWM控制芯片关断逆变电路16中的MOS管，从而停止所述交流电压的输出。所述保护电路17包括第六电阻R3、第四电容C1、第三二极管D2以及第四二极管D1，所述比较器U1的同相输入端与所述驱动芯片的交流输出端连接，所述第六电阻R3的第二端与所述第四电容C1的第一端连接，所述第六电阻R3的第一端、所述第四电容C1的第二端以及所述第三二极管D2的负极均与所述比较器U1的同相输入端连接，所述比较器U1的反相输入端、所述第三二极管D2的正极分别与外接电源连接，所述比较器U1的输出端通过第四二极管与所述PWM控制芯片连接。应当理解的是，上述标号如第六电阻R3均只与图6中电气元件标号对应。

应当理解是，保护电路17还包括其他电气元件组成的外围电路或引脚连接方式，所述外围电路以及引脚连接方式如图6所示，不再赘述。

请参考图7，图7为本实用新型第一实施例提供的一种滤波电路的电路示意图。

逆变控制模块10还可以包括如图7所示的滤波电路，所述滤波电路分别与所述交流输出端以及用电设备连接。采用PWM的控制方式，输出的电压波形中含有一定量的基波和谐波，为了消除谐波，使输出电流波形更光滑，所以在逆变电路输出端设置LC滤波电路，改善输出波形。

第二实施例

本实用新型第二实施例提供了一种逆变控制电源，该逆变控制电源包括逆变控制模块10以及与所述逆变控制模块10的逆变电路16连接的直流电源。所述逆变控制电源将直流电源转化为交流电源输出。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种逆变控制模块及电源，通过采用PWM信号产生电路和驱动电路对电源的逆变和输出进行控制，逆变控制效率高、具有快速的暂态响应能力，PWM调制时既能调压，又能调频，大大的提高了电能的利用率，采取PWM调制的逆变电路还具备系统稳态误差小、有良好的输出特性等特点；同时，PWM信号产生电路采用PWM信号专用芯片进行PWM信号生成，具有体积小、抗电磁干扰能力强的优点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。