一种基于PWM控制的电容储能电路的制作方法

一种基于pwm控制的电容储能电路
技术领域
1.本发明涉及储能电路技术领域，更具体地说，涉及一种基于pwm控制的电容储能电路。


背景技术：

2.电容储能在电源电路中是较为常见的储能方式。目前， boost升压电路是将电能和磁场能相互转换的能量进行转换，当开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当开关管断开后电感将储存的磁场能转换为电场能。然而，boost升压电路将电压升至500 v左右时，其需要多组外围电路配合，输出电压范围的调节性较差，且所需的元件较多及线路较为复杂，导致使用成本较高。
3.因此，如何提高电压的稳定性及输出电压的可调性成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述boost升压电路将电压升至500v左右时，电路所需的元件较多，且线路较为复杂，使得使用成本较高的缺陷，提供一种输出电压稳定且可调节电压范围的基于pwm控制的电容储能电路。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于pwm控制的电容储能电路，具备：主控电路，用于输出pwm脉冲信号；输入滤波电路，其一端与电源输出端连接，用于电源信号的输入；变压器，其初级绕组的一端耦接于所述主控电路的输出端，用于接收所述pwm脉冲信号，所述变压器的初级绕组的另一端与所述输入滤波电路的另一端连接，用于接收所述电源信号，通过所述pwm脉冲信号控制而对所述电源信号进行升压；整流电路，其输入端耦接于所述变压器的次级绕组的一端，用于对升压后的脉冲电源信号进行整流处理；储能滤波电路，其输入端与所述整流电路的输出端连接，用于储存经整流后的所述电源信号。
6.在一些实施方式中，所述主控电路包括第一电阻及主控器，所述第一电阻的一端与电源输出端连接，所述主控器的信号输入端耦接于所述第一电阻的另一端，所述主控器的信号输出端与所述变压器的初级绕组的一端连接。
7.在一些实施方式中，所述输入滤波电路包括并联连接的第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及第五电容，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容、所述第四电容及所述第五电容的一
端分别与所述变压器的初级绕组的另一端连接，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容、所述第四电容及所述第五电容的另一端分别与公共端连接。
8.在一些实施方式中，所述整流电路包括串联连接的第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，所述第一二极管的阳极与所述变压器的次级绕组的一端连接，所述第四二极管的阴极耦接于所述储能滤波电路的输入端。
9.在一些实施方式中，所述储能滤波电路包括并联连接的第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容及第十一电容，所述第六电容、所述第七电容、所述第八电容、所述第九电容、所述第十电容及所述第十一电容的一端分别与所述第四二极管的阴极连接，所述第六电容、所述第七电容、所述第八电容、所述第九电容、所述第十电容及所述第十一电容的另一端分别与公共端连接。
10.在一些实施方式中，还包括输出电路，所述输出电路的输入端分别与所述储能滤波电路的一端及所述整流电路的输出端连接，所述输出电路的输出端与负载端连接。
11.在一些实施方式中，所述输出电路包括串联连接的第四电阻、第五电阻及第六电阻，所述第四电阻的一端分别与所述第四二极管的阳极及所述第六电容、所述第七电容、所述第八电容、所述第九电容、所述第十电容及所述第十一电容的一端的连接。
12.在一些实施方式中，还包括电压反馈电路，所述电压反馈电路的输入端与所述变压器的次级绕组的一端连接，所述电压反馈电路的输出端耦接于所述主控器的反馈端。
13.在一些实施方式中，所述电压反馈电路包括串联连接的第七电阻、第八电阻及第九电阻，所述第七电阻的一端耦接于所述变压器的次级绕组的一端，所述第九电阻的一端耦接于所述主控器的反馈端。
14.在本发明所述的基于pwm控制的电容储能电路中，包括用于输出pwm脉冲信号的主控电路、用于接收电源信号输入的滤波电路、用于接收pwm脉冲信号及电源信号的变压器，其中，变压器通过pwm脉冲信号控制电源信号进行升压；储能滤波电路的输入端与整流电路的输出端连接，用于储存经整流后的电源信号。与现有技术相比，通过主控电路输出用于控制变压器对电源信号进行升压的pwm脉冲信号，可将次级绕组端的电压升压至500v左右，然后将升压后的电源信号电源输出至储能滤波电路进行储存，可有效解决现有技术中的升压电路需要多组外围电路配合，输出电压范围的调节性较差，且所需的元件较多及线路较为复杂的问题。
15.附图说明
16.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的基于pwm控制的电容储能电路一实施例的电路原理图。
17.具体实施方式
18.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
19.如图1所示，在本发明的基于pwm控制的电容储能电路的第一实施例中，基于pwm控制的电容储能电路100包括主控电路101、输入滤波电路102、整流电路103、电压反馈电路104、储能滤波电路105及输出电路106。
20.具体地，主控电路101作为电容储能电路的核心，具有运算、驱动及输出pwm脉冲信号的作用。
21.需要说明的是，pwm
‑‑
pulse width modulation为脉冲宽度调制，利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术手段。
22.其中，主控电路101配置于电容储能电路内，用于产生并输出pwm脉冲信号。具体为，通过调节ur的大小，在输出端可输出幅度相等、频率相等、相位相差一个周期、占空比可调的pwm脉冲信号，再将该pwm脉冲信号输出至变压器tr101的初级绕组n1的一端（对应1脚）。
23.进一步地，输入滤波电路102的输入端与电源输出端（对应vcc端）连接，用于接收外部电源输入的电源信号，并对输入的电源信号进行滤波。
24.变压器tr101为升压变压器。
25.其中，变压器tr101的初级绕组n1的一端（对应1脚）与主控电路101的输出端连接，用于接收pwm脉冲信号，该pwm脉冲信号用于控制变压器tr101的初级绕组n1工作时的占空比。
26.变压器tr101的初级绕组n1的另一端（对应2脚）与输入滤波电路102的另一端连接，用于接收电源信号，通过pwm脉冲信号控制变压器tr101的初级绕组n1的占空比，而对输入的电源信号进行升压，然后再将升压后的电源信号通过次级绕组n2的一端（对应3脚）输出至整流电路103及电压反馈电路104。
27.整流电路103具有整流的作用。
28.具体地，整流电路103输入端耦接于变压器tr101的n2的一端（对应3脚），用于接收升压后的脉冲电源信号，并对其进行整流处理然后再输出至储能滤波电路105及输出电路106。
29.储能滤波电路105用于储能及滤波。
30.其中，储能滤波电路105的输入端与整流电路103的输出端连接，用于储存经整流后的电源信号，其中，储能滤波电路105输出的电源信号为高压电源，以供后级电路使用。
31.使用本技术方案，通过主控电路101输出用于控制变压器tr101对电源信号进行升压的pwm脉冲信号，可将次级绕组n2端的电压升压至500v左右，然后将升压后的电源信号输出至储能滤波电路105进行储存，以供后级电路使用，可有效解决现有技术中的升压电路需要多组外围电路配合，输出电压范围的调节性较差，且所需的元件较多及线路较为复杂的问题。
32.在一些实施方式中，为了提高电容储能电路的性能，可在主控电路101中设置第一电阻r101及主控器u101，其中，主控器u101具有运算、驱动及输出pwm脉冲信号的作用。
33.具体地，第一电阻r101的一端与电源输出端（对应vcc端）连接，用于接收电源信号，主控器u101的信号输入端（对应3脚）耦接于第一电阻r101的另一端，外部或外围电路输入的直流电源（对应chg
‑
init）经第一电阻r101输入主控器u101，以控制主控器u101工作，进而输出pwm脉冲信号。
34.主控器u101的信号输出端（对应8脚）与变压器tr101的初级绕组n1的一端（对应1脚）连接。其中，外部输入的电压为9v左右的低压，通过主控器u101输出pwm脉冲信号控制变压器tr101进行升压，以在变压器tr101的次级绕组n2端输出500v
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600v的高压。
35.在一些实施方式中，为了保证变压器tr101工作的稳定性，可在输入滤波电路102中设置第一电容c101、第二电容c102、第三电容c103、第四电容c104及第五电容c105，该电容为输入滤波电容。
36.其中，第一电容c101、第二电容c102、第三电容c103、第四电容c104及第五电容c105并联连接。
37.第一电容c101、第二电容c102、第三电容c103、第四电容c104及第五电容c105的一端分别与变压器tr101的初级绕组n1的另一端（对应2脚）连接，第一电容c101、第二电容c102、第三电容c103、第四电容c104及第五电容c105的另一端分别与公共端连接。
38.在一些实施方式中，为了保证输出电压的稳定性，可在整流电路103中设置第一二极管vd101、第二二极管vd102、第三二极管vd103及第四二极管vd104。其中，第一二极管vd101、第二二极管vd102、第三二极管vd103及第四二极管vd104串联连接。
39.具体地，第一二极管vd101的阳极与变压器tr101的次级绕组n2的一端（对应3脚）连接，第四二极管vd104的阴极分别与储能滤波电路105的输入端及输出电路106的输入端连接。
40.即，经变压器tr101升压后的电压经第一二极管vd101、第二二极管vd102、第三二极管vd103及第四二极管vd104整流后，再分别输出至与储能滤波电路105及输出电路106。
41.在一些实施方式中，为了保证输出电源信号的稳定性，可在储能滤波电路105中设置第六电容c106、第七电容c107、第八电容c108、第九电容c109、第十电容c110及第十一电容c111，上述电容用于储存经整流后的电源信号。
42.其中，第六电容c106、第七电容c107、第八电容c108、第九电容c109、第十电容c110及第十一电容c111并联连接。
43.第六电容c106、第七电容c107、第八电容c108、第九电容c109、第十电容c110及第十一电容c111的一端分别与第四二极管vd104的阴极连接，第六电容c106、第七电容c107、第八电容c108、第九电容c109、第十电容c110及第十一电容c111的另一端分别与公共端连接。
44.在一些实施方式中，还包括输出电路106，其中，输出电路106的输入端分别与储能滤波电路105的一端及整流电路103的输出端连接，输出电路106的输出端与负载端连接。
45.其中，输出电路106包括串联连接的第四电阻r104、第五电阻r105及第六电阻r106，上述电阻具有限流的作用。
46.具体地，第四电阻r104的一端分别与第四二极管vd104的阳极及第六电容c106、第
七电容c107、第八电容c108、第九电容c109、第十电容c110及第十一电容c111的一端的连接。
47.在一些实施方式中，为了提高电容储能电路工作的安全性，可在电容储能电路中设置电压反馈电路104，其中，电压反馈电路104用于获取变压器tr101的次级绕组n2输出的电源信号，再将该电源信号反馈至主控器u101。
48.具体地，电压反馈电路104的输入端与变压器tr101的次级绕组n2的一端（对应3脚）连接，变压器tr101的次级绕组n2的另一端（对应4脚）与公共端连接。
49.电压反馈电路104的输出端与主控器u101的反馈端（对应5脚）连接，电压反馈电路104将获取的电源信号进行限流，然后再反馈至主控器u101的反馈端（对应5脚），主控器u101根据反馈的电源信号以调整输出pwm脉冲信号的脉宽（或占空比），进而调整输出电压范围。
50.进一步地，电压反馈电路104包括串联连接的第七电阻r107、第八电阻r108及第九电阻r109，其中，第七电阻r107的一端耦接于变压器tr101的次级绕组n2的一端（对应3脚），其用于获取变压器tr101的次级绕组n2的电源信号，第九电阻r109的一端与主控器u101的反馈端（对应5脚），该电源信号经第七电阻r107、第八电阻r108及第九电阻r109限流后，再输入主控器u101的反馈端（对应5脚）。
51.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。