非隔离式电压转换电路及转换方法以及电子设备与流程

1.本发明涉及电子线路技术领域，特别是涉及一种非隔离式电压转换电路及转换方法以及电子设备。


背景技术：

2.220v交流电源的电压大小是随时间不断变化的，在控制电路中为了实现调压、调光、调温、调速及增强器件可靠性的目的，需要一个基准点作为起点，这个起点就是交流电源的电压为0v的瞬间。过零检测就是在交流电压为0v时向后级控制电路发出一个过零信号，过零信号的接收端一般是主控ic。
3.为了满足设计的简便以及可控硅的共线要求，典型的家电非隔离ac
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dc电压变换系统中通常采用浮地架构，即非隔离ac
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dc电压变换系统中ic的参考地电位是变化的，并不是真正的功率地，因此，浮地架构的非隔离ac
‑
dc电压变换系统无法输出一个参考地为功率地的过零信号。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种新的非隔离式电压转换电路及转换方法以及电子设备，达到输出参考地为功率地的过零信号。
5.一种非隔离式电压转换电路，包括：
6.非隔离检测电路，所述非隔离检测电路的接地端用以耦接地，所述非隔离检测电路的输入端用以与交流电源连接，用于根据所述交流电源的交流电压生成过零检测信号，还用于根据所述交流电压生成第一电压；以及
7.控制电路，所述控制电路的输入端与所述非隔离检测电路的第一输出端连接，所述控制电路的输出端用于与负载连接，所述控制电路根据所述第一电压生成输出电压以向所述负载供电。
8.在其中一个实施例中，所述非隔离检测电路包括：
9.交流检测电路，所述交流检测电路的接地端用以耦接地，所述交流检测电路的第一端为所述非隔离检测电路的输入端，用于根据所述交流电压生成检测电压；
10.过零检测电路，所述过零检测电路的接地端与所述交流检测电路的接地端连接，所述过零检测电路的输入端与所述交流检测电路的第二端连接，用于根据所述检测电压生成所述过零检测信号；
11.开关检测电路，所述开关检测电路的第一端与所述交流检测电路的第一端连接，所述开关检测电路的第二端与所述交流检测电路的第二端连接，用于根据所述检测电压、所述交流电压生成所述第一电压。
12.在其中一个实施例中，所述交流检测电路包括：
13.分压模块，所述分压模块的第一端为所述交流检测电路的第一端，所述分压模块的第二端接地，用于对所述交流电压进行分压得到分压信号；
14.电压检测模块，所述电压检测模块的第一端为所述交流检测电路的第二端，所述电压检测模块的第二端耦接分压模块的第三端，用于根据所述分压信号生成所述检测电压。
15.在其中一个实施例中，所述分压模块包括串联的第一电阻和第二电阻；其中，所述第一电阻的一端分别耦接所述电压检测模块的第二端和第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端与交流电源耦接。
16.在其中一个实施例中，所述过零检测电路包括：
17.第三电阻，所述第三电阻的一端与所述交流检测电路的第二端耦接；
18.第四电阻，所述第四电阻的一端与电源电压连接，所述第四电阻的另一端用于输出所述过零检测信号；
19.第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述第三电阻的另一端连接，所述第一开关管的第一端与所述第四电阻的另一端连接，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管用于根据所述检测电压生成所述过零检测信号。
20.在其中一个实施例中，所述开关检测电路包括：第一驱动电路、第二开关管、第一电容；
21.所述第一驱动电路的第一输入端为所述开关检测电路的第二端，所述第二开关管的第一端为所述开关检测电路的第一端；所述第一驱动电路的第二输入端与所述第二开关管的第二端连接，所述第一驱动电路的输出端与所述第二开关管的控制端连接；所述第一电容的一端与所述第二开关管的第二端连接，所述第一电容的另一端接地；
22.所述第一驱动电路用于根据所述检测电压和所述第一电压生成第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第二开关管的导通和关断；
23.所述第一电容用于根据所述交流电压生成所述第一电压。
24.在其中一个实施例中，所述第一驱动电路用于在所述检测电压不大于第一预设值且所述第一电压不大于第二预设值时，生成控制所述第二开关管导通的第一控制信号。
25.在其中一个实施例中，所述第二开关管包括pmos晶体管，所述pmos晶体管的漏极为所述第二开关管的第一端，所述pmos晶体管的源极为所述第二开关管的第二端。
26.在其中一个实施例中，所述控制电路包括：第二驱动电路，第三开关管，电压生成模块；
27.所述第二驱动电路的输入端与所述电压生成模块的输出端连接，所述第二驱动电路的输出端与所述第三开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端为所述控制电路的输入端，所述第三开关管的第二端与所述电压生成模块的输入端连接；
28.所述第二驱动电路用于根据所述输出电压生成第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第三开关管的导通和关断；
29.所述电压生成模块用于根据所述第一电压生成所述输出电压。
30.在其中一个实施例中，所述第二驱动电路用于在所述输出电压小于第三预设值时，生成控制所述第三开关管导通的第二控制信号。
31.在其中一个实施例中，所述第三开关管包括pmos晶体管，所述pmos晶体管的漏极为所述第三开关管的第一端，所述pmos晶体管的源极为所述第三开关管的第二端。
32.在其中一个实施例中，所述电压生成模块包括：
33.续流二极管，所述续流二极管的阴极与所述第三开关管的第二端连接，所述续流二极管的阳极接地；
34.电感，所述电感的一端与所述续流二极管的阴极连接；
35.输出电容，所述输出电容的一端为所述电压生成模块的输出端，且与所述电感的另一端连接，所述输出电容的另一端接地。
36.在其中一个实施例中，非隔离式电压转换电路还包括：
37.整流电路，所述整流电路的输入端用于与交流电源连接，所述整流电路的输出端用于与所述非隔离检测电路的输入端连接，所述整流电路用于根据所述交流电压输出整流电压，所述非隔离检测电路还用于根据所述整流电压生成所述过零检测信号及所述第一电压。
38.一种电子设备，包括如上述任一项所述的非隔离式电压转换电路。
39.一种非隔离式电压转换方法，所述方法基于如上述任一项所述的非隔离式电压转换电路，所述方法包括：
40.根据交流电源的交流电压生成过零检测信号；
41.根据所述交流电压生成第一电压；
42.根据所述第一电压生成输出电压。
43.上述非隔离式电压转换电路及转换方法以及电子设备中，非隔离式电压转换电路包括非隔离检测电路，非隔离检测电路的接地端用以耦接地，非隔离检测电路的输入端用以与交流电源连接，用于根据交流电源的交流电压生成过零检测信号，还用于根据交流电压生成第一电压，控制电路的输入端与非隔离检测电路的第一输出端连接，控制电路的输出端用于与负载连接，控制电路根据第一电压生成输出电压以向负载供电。通过将非隔离检测电路的接地端耦接地，使得非隔离检测电路的参考地为功率地，进而使得非隔离检测电路可以根据交流电源的交流电压生成参考地为功率地的过零检测信号。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
45.图1为根据本发明其中一实施例中非隔离式电压转换电路的结构框图；
46.图2为根据本发明其中一实施例中非隔离式电压转换电路的结构框图；
47.图3为根据本发明其中一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图；
48.图4为根据本发明其中一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图；
49.图5为根据本发明其中一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图；
50.图6为根据本发明其中一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图；
51.图7为一实施例中整流电压vbus随时间的变化示意图；
52.图8为一实施例中非隔离式电压转换方法的流程示意图。
具体实施方式
53.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
54.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
55.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
56.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
57.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
58.图1为一实施例中非隔离式电压转换电路的结构框图，如图1所示，在本实施例中，提供一种非隔离式电压转换电路，包括：非隔离检测电路10和控制电路20；非隔离检测电路10的接地端用以耦接地，非隔离检测电路10的输入端用以与交流电源连接，用于根据交流电源的交流电压生成过零检测信号，非隔离检测电路10用于根据交流电压生成第一电压；控制电路20的输入端与非隔离检测电路10的第一输出端连接，控制电路20的输出端用于与负载连接，控制电路20根据第一电压生成输出电压以向负载供电。
59.上述非隔离式电压转换电路，包括非隔离检测电路，非隔离检测电路的接地端用以耦接地，非隔离检测电路的输入端用以与交流电源连接，用于根据交流电源的交流电压生成过零检测信号，还用于根据交流电压生成第一电压，控制电路的输入端与非隔离检测电路的第一输出端连接，控制电路的输出端用于与负载连接，控制电路根据第一电压生成输出电压以向负载供电。通过将非隔离检测电路的接地端用以耦接地，使得非隔离检测电路的参考地为功率地，进而使得非隔离检测电路可以根据交流电源的交流电压生成参考地为功率地的过零检测信号。
60.图2为另一实施例中非隔离式电压转换电路的结构框图，如图2所示，在其中一个实施例中，非隔离检测电路10包括：交流检测电路102、过零检测电路104和开关检测电路106；交流检测电路102的接地端用以耦接地，交流检测电路102的第一端为非隔离检测电路10的输入端，用于根据交流电压生成检测电压；过零检测电路104的接地端与交流检测电路102的接地端连接，过零检测电路104的输入端与交流检测电路102的第二端连接，用于根据检测电压生成过零检测信号；开关检测电路106的第一端与交流检测电路102的第一端连接，开关检测电路106的第二端与交流检测电路102的第二端连接，开关检测电路106的第三端与控制电路20连接，开关检测电路106用于根据所述检测电压、所述交流电压生成第一电
压。
61.图3为一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图，如图3所示，在其中一个实施例中，交流检测电路102包括：分压模块1021和电压检测模块1022；分压模块1021的第一端为交流检测电路102的第一端，分压模块1021的第二端接地，用于对交流电压进行分压得到分压信号；电压检测模块1022的第一端为交流检测电路102的第二端，电压检测模块1022的第二端耦接分压模块1021的第三端，用于根据分压信号生成检测电压。
62.继续参考图3，在其中一个实施例中，分压模块1021包括串联的第一电阻r1和第二电阻r2；其中，第一电阻r1和第二电阻r2的公共端耦接电压检测模块1022的第二端，第一电阻r1的另一端接地，第二电阻r2的另一端与交流电源耦接，即，第一电阻r1和第二电阻r2的公共端为分压模块1021的第三端，第一电阻r1的另一端为分压模块1021的第二端，第二电阻r2的另一端为分压模块1021的第一端。在实际应用中，根据需要调整第一电阻r1和第二电阻r2的阻值，以得到需要的分压信号。在其他实施例中，第一电阻和第二电阻之间还可以耦接其他器件。
63.继续参考图3，在其中一个实施例中，过零检测电路104包括：第三电阻r3、第四电阻r4和第一开关管m1；第三电阻r3的一端与交流检测电路102的第二端耦接；第四电阻r4的一端与电源电压连接，第四电阻r4的另一端用于输出过零检测信号；第一开关管m1的控制端与第三电阻r3的另一端连接，第一开关管m1的第一端与第四电阻r4的另一端连接，第一开关管m1的第二端接地，第一开关管m1用于根据检测电压生成过零检测信号。示例性的，第一开关管m1包括npn三极管，此时，npn三极管的基极为第一开关管m1的控制端，npn三极管的集电极为第一开关管m1的第一端，npn三极管的发射极为第一开关管m1的第二端。
64.继续参考图3，在其中一个实施例中，过零检测电路104还包括：第五电阻r5，第五电阻r5的一端与第一开关管m1的控制端连接，第五电阻r5的另一端与第一开关管m1的第二端连接，示例性的，第五电阻r5和第四电阻r4的型号相同。
65.图4为另一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图，如图4所示，在其中一个实施例中，开关检测电路106包括：第一驱动电路1061、第二开关管m2、第一电容c1；第一驱动电路1061的第一输入端为开关检测电路106的第二端，第二开关管m2的第一端为开关检测电路106的第一端；第一驱动电路1061的第二输入端与第二开关管m2的第二端连接，第一驱动电路1061的输出端与第二开关管m2的控制端连接；第一电容c1的一端与第二开关管m2的第二端连接，第一电容c1的另一端接地；第一驱动电路1061用于根据检测电压和第一电压生成第一控制信号，所述第一控制信号用于控制第二开关管m2的导通和关断；第一电容c1用于根据所述交流电压生成所述第一电压，通过控制第二开关管m2的导通于管端来控制向控制电路20提供的第一电压。
66.在其中一个实施例中，第一驱动电路1061用于在检测电压不大于第一预设值且第一电压不大于第二预设值时，生成控制第二开关管m2导通的第一控制信号，具体的，第一预设值指的是第二开关管m2对应的导通电压，第二预设值指的是输出电压等于预设电压时对应的第一电压的电压值。
67.在其中一个实施例中，第二开关管m2包括pmos晶体管，pmos晶体管的漏极为第二开关管m2的第一端，pmos晶体管的源极为所述第二开关管m2的第二端。
68.图5为一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图，如图5所示，在其中一个
实施例中，控制电路20包括：第二驱动电路202、第三开关管m3和电压生成模块204；第二驱动电路202的输入端与电压生成模块204的输出端连接，第二驱动电路202的输出端与第三开关管m3的控制端连接，第三开关管m3的第一端为控制电路20的输入端，第三开关管m3的第二端与电压生成模块204的输入端连接；第二驱动电路202用于根据输出电压生成第二控制信号，所述第二控制信号用于控制第三开关管m3的导通和关断；电压生成模块204用于根据第一电压生成输出电压，通过控制第三开关管m3的导通和关断可以控制输出电压的大小和波动，从而将输出电压控制在一定范围内。
69.继续参考图5，在其中一个实施例中，第二驱动电路202用于在输出电压小于第三预设值时，生成控制所述第三开关管导通的第二控制信号，第三预设值指的是所需输出电压的最小值。
70.在其中一个实施例中，第三开关管m3包括pmos晶体管，pmos晶体管的漏极为第三开关管m3的第一端，pmos晶体管的源极为第三开关管m3的第二端。
71.图6为另一实施例中非隔离式电压转换电路的结构示意图，如图6所示，在其中一个实施例中，电压生成模块204包括：续流二极管d1、电感l和输出电容c2；续流二极管d1的阴极与第三开关管m3的第二端连接，续流二极管d1的阳极接地；电感l的一端与续流二极管d1的阴极连接；输出电容c2的一端为电压生成模块204的输出端，且与电感l的另一端连接，输出电容c2的另一端接地。
72.继续参考图6，在其中一个实施例中，非隔离式电压转换电路还包括：整流电路30，整流电路30的输入端用于与交流电源连接，整流电路30的输出端用于与非隔离检测电路10的输入端连接，整流电路30用于根据交流电压输出整流电压vbus，即电压检测模块1022的第二端(输入端)接收的是换过相的直流信号(馒头波)，但交流电压的幅值可以同步检测到。非隔离检测电路10还用于根据整流电压vbus生成过零检测信号及第一电压。示例性的，整流电路30包括二极管d2，其中，二极管d2的阳极与交流电源连接，二极管d2的阴极与非隔离检测电路10的输入端连接。
73.图7为一实施例中整流电压vbus随时间的变化示意图，以下以图6、图7为例对本技术中非隔离式电压转换电路的工作过程进行描述，当交流电压通过二极管d2整流后得到整流电压vbus，整流电压vbus通过第一电阻r1和第二点租r2分压后，电压检测模块1022可以检测到分压信号(输入电压信号)，在通过过零检测电路104采集的实时母线电压包络，输出一个非隔离型的过零信号，系统在整流后无需高压电解，进一步减低生产成本；同时也能控制第二开关管m2的导通和关断，在整流后的整流电压vbus不大于电压v0即整流电压vbus位于谷底位置时第二开关管m2导通，第二开关管m2的源极经过外部的第一电容c1电解滤波，提供一个第一电压(中间电压)给第三开关管m3漏极第三开关管m3的源极连接电感l的一端，电感l的另一端连接输出电容c2并提供直流的输出电压给负载。同时控制电路20中的第二驱动电路202实时采集到输出电压的电压值，以控制第三开关管m3的开关。当第三开关管m3关断时，电流也可通过续流二极管d1完成续流，与电感l组成一个buck电路。
74.本技术还提供一种电子设备，包括如上述任一项所述的非隔离式电压转换电路。
75.图8为一实施例中非隔离式电压转换方法的流程示意图，如图8所示，本技术还提供一种非隔离式电压转换方法，所述方法基于如上述任一项所述的电压转换电路，所述方法包括：
76.s102，根据交流电源的交流电压生成过零检测信号。
77.s104，根据交流电压生成第一电压。
78.s106，根据所第一电压生成输出电压。
79.上述非隔离式电压转换方法中，非隔离式电压转换电路包括非隔离检测电路，非隔离检测电路的接地端用以耦接地，非隔离检测电路的输入端用以与交流电源连接，用于根据交流电源的交流电压生成过零检测信号，还用于根据交流电压生成第一电压，控制电路的输入端与非隔离检测电路的第一输出端连接，控制电路的输出端用于与负载连接，控制电路根据第一电压生成输出电压以向负载供电。通过将非隔离检测电路的接地端耦接地，使得非隔离检测电路的参考地为功率地，进而使得非隔离检测电路可以根据交流电源的交流电压生成参考地为功率地的过零检测信号。
80.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
81.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
82.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。