一种具有高压保护的逆变电路板的制作方法

1.本实用新型涉及逆变电路技术领域，尤其涉及一种具有高压保护的逆变电路板。


背景技术：

2.户外电源是一种可以输出交流和直流的储能装置，应用于出差旅游、室外活动、野餐露营、地质勘探、消防巡查和应急通讯等场景，为人们的生产生活提供了便利。
3.户外电源设置有将逆变电路板，将电池的直流电转换化220v交流电。户外电源除了可以使用内置电池外，还可以使用外接直流电源，若外接直流电源高压波动过高，则会造成逆变电路的损坏，现在的逆变电路未考虑到这一情形，导致了存在安全风险。市面上常见的逆变电路板输出的是方波交流电，但方波交流电含有大量高次谐波，不适合带感性负载，在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗，对收音机和某些通讯设备有干扰，噪声也比较大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种具有高压保护的逆变电路板，以解决直流电压过高造成逆变电路损坏的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型的一种具有高压保护的逆变电路板的具体技术方案如下：
6.一种具有高压保护的逆变电路板，包括推挽放大电路、所述直流电源转换为交流电的推挽逆变电路和用于产生pwm驱动信号的pwm控制器，还包括用于给pwm控制器提供反馈信号的高压保护电路，高压保护电路包括用作电压比较器的运放，运放的反相输入端设置有参考电源，用于提供逆变输入的直流电源连接有电阻分压电路，电阻分压电路包括串联的电阻r23和电阻r19，电阻r23的第一端与直流电源连接，电阻r23的第二端与电阻r19的第一端连接，电阻的r19第一端与运放的同相输出端连接，电阻r19的第二端接地，运放的输出端与pwm控制器的外部关断信号输入端连接。通过电阻分压电路产生分压，作为对直流电源的采样，通过运放与参考电压比较，当采样电压过高时，运放输出高电平， pwm控制器外部关断信号输入端检测到高电平时关断，从而起到保护作用。
7.进一步的，运放的输出端与pwm控制器之间设有用于隔离保护的二极管 d1，防止电流倒灌。
8.进一步的，用于所述直流电源转换为交流电的逆变电路为推挽逆变电路。
9.进一步的，推挽放大电路包括npn型的三极管q9和pnp型的三极管q10，三极管q9的集电极与电源+13vb连接，三极管q9的基极通过电阻r13与pwm 控制器的外部关断信号脚连接，三极管q9的发射极与三极管q10的发射极连接，三极管q10的集电极接地，三极管q10的基极通过电阻r14与pwm控制器的驱动信号脚连接，三极管q10的集电极接地，pwm控制器的驱动信号脚通过电阻r21接地，三极管q9的发射极用于推挽输出并与推挽逆变电路连接。
10.进一步的，所述逆变电路板设有至少两组推挽逆变电路。
11.本实用新型提供的一种具有高压保护的逆变电路板具有以下优点：
12.通过电阻分压电路产生分压，作为对直流电源的采样，通过运放与参考电压比较，当采样电压过高时，运放输出高电平，pwm控制器外部关断信号输入端检测到高电平时关断，从而起到高压保护作用。
附图说明
13.图1为本实用新型提供的逆变电路板的功能框图；
14.图2为本实用新型提供的pwm控制和推挽放大电路结构图；
15.图3为实用新型提供的推挽逆变电路结构图；
16.图4为本实用新型提供的桥式逆变电路结构图；
17.图5为本实用新型提供的高压保护电路结构图。
18.图中：ic1、pwm控制器；l3、滤波电感；l8、第一共模电感；l9、第二共模电感；u4、spwm模块；u1-a、运放；t1、变压器。
具体实施方式
19.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
20.参阅图1至图5，本实用新型提供的一种具有高压保护的逆变电路板，包括pwm控制器ic1、推挽放大电路、推挽逆变电路、变压器t1、整流电路、桥式逆变电路和spwm模块u4。
21.pwm控制器ic1产生两路同步输入交错的pwm驱动信号，通过推挽放大电路进行放大驱动推挽逆变电路，电池的正极bat+与变压器t1的中心抽头连接，推挽逆变电路与变压器t1的初级线圈连接，变压器t1的次级线圈连接有整流电路，通过变压器t1升压，通过整流电路将交流电转化为直流电， spwm模块u4发出的脉冲宽度按正弦规律变化且和正弦波等效的pwm波形即 spwm波形，通过spwm波形控制桥式逆变电路的通断，从而输出正弦波交流电。
22.除直接接电池作为电源外，还可以通过接入外部直流电，通过电磁开关后接入变压器t1，该电磁开关可以为继电器，由控制板控制电磁开关的通断。
23.参阅图2，pwm控制器ic1用于dc-dc驱动，第1脚为pwm控制器ic1 内误差放大器的反向输入端，第1脚与作为补偿信号的第9脚连接，构成跟随器；第2脚为误差放大器的同向输入端；第3脚和第4脚悬空；第5脚为振荡器定时电容接入端，通过103p的电阻c3接地；第6脚为振荡器定时电阻接入端，通过1.5k的电阻r3接地；第7脚为振荡器放电端，与第5脚之间接入电阻r7构成放电回路；第8脚为软启动电容接入端，通过电阻c2接地；第9脚为pwm比较器补偿信号输入端；第10脚为外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护；第11脚为驱动输出端a，第11脚和第14脚是两路互补输出端第12脚为信号地和功率地；第13脚为输出级偏置电压接入端；第14脚为驱动输出端b；第15脚为电源接入端；第16脚为基准电源输出端，可输出一温度稳定性极好的基准电压，可以分压后作为误差放大器的参考电压。
24.pwm控制器ic1的第11脚和第14脚输出同步输入交错的pwm驱动信号，分别连接有
一组推挽放大电路，当第11脚输出高电平的时候，第14脚输出低电平，通过推挽放大电路放大后控制推挽逆变电路的通断。
25.其中一组推挽放大电路包括npn型的三极管q9和pnp型的三极管q10，三极管q9的集电极与电源+13vb连接，三极管q9的基极通过电阻r13与pwm 控制器ic1的第14脚连接，三极管q9的发射极与三极管q10的发射极连接，三极管q10的集电极接地，三极管q10的基极通过电阻r14与pwm控制器ic1 的第14脚连接，三极管q10的集电极接地，pwm控制器ic1的第14脚通过电阻r21接地，三极管q9的发射极进行推挽输出，通过线路out1与推挽逆变电路连接。
26.同理，pwm控制器ic1的第14脚连接有另一组推挽放大电路。
27.参阅图3，推挽逆变电路中的一路包括nmos管q1和nmos管q2，nmos 管q1和nmos管q2的漏极分别与变压器t1的初级线圈的两端连接，初级线圈的中心抽头与电池的正极bat+连接，nmos管q1源极接地，nmos管q1的栅极通过电阻r15与推挽放大电路的输出端连接，nmos管q1的栅极与源极之间还连接有泻放电阻r12，用于释放栅极静电，防止误动作，起到保护nmos 的作用。nmos管q2的外围电路结构与原理nmos管q1。
28.可以看出，pwm控制器ic1输出方波信号，同一时间，第14脚输出高电平时，第11脚输出低电平时。
29.当第14脚输出高电平时，三极管q9导通，三极管q10截止，线路out1 为高电平，即nmos管q1的栅极为高电平，nmos管q1导通，电流从初级线圈的的中部经上部流经nmos管q1下地，形成一个电流回路；与时同时，第 11脚输出低电平，三极管q14导通，nmos管q2截止，电流从初级线圈的的中部经下部是不通的，没有电流回路。
30.当第14脚输出低电平时，三极管q9截止，三极管q10导通，线路out1 为低电平，即nmos管q1的栅极为低电平，nmos管q1截止，电流从初级线圈的的中部经上部无电流回路；与时同时，第11脚输出高电平，三极管q13 导通，nmos管q2导通，电流从初级线圈的的中部经下部形成电流回路。
31.变压器t1中的电流方向发生了变化，由于有pwm控制器ic1控制，初级线圈的电流方向不断发生变化，通过次级线圈耦合出预定频率的交流电。变压器t1在此起到升压的作为，最终将低压直流电转换成高压交流电，但此时的波形仍为方波。
32.进一步的，为了增加驱动能力，nmos管q1可以为两个、三个或更多个，通过并联连接；nmos管q2可以为两个、三个或更多个，通过并联连接。
33.进一步的，为了增大输出，可以包括多个上述的变压器t1及相应的nmos 管，变压器t1的次级线圈串联。
34.输出端设有整流电路，用于将高压交流电转换成高压直流压，并进一步设置滤波电路滤波。
35.优选的，整流电路为桥式整流电路。
36.参阅图4，整流电路输出高压直流电与桥式逆变电路连接，桥式逆变电路包括nmos管q3、nmos管q11、nmos管q12和nmos管q15，nmos管q3和 q12的漏极与高压直流电连接，nmos管q3的源极与nmos管q11的漏极连接， nmos管q12的源极与nmos管q15的漏极连接；
37.nmos管q3的源极与第一共模电感l8的第1端连接，nmos管q12的源极与第一共模电感l8的第3端连接，第一共模电感l8的第2端和第4端为交流输出端；
38.spwm模块u4中，ifb端用于输出电流反馈输入，引脚输入电压大于0.5v 时过流保护；1lo端用于右桥臂下管驱动门极输出；vs1端用于右桥臂上下功率mos管中心点输出；1ho端用于右桥臂上管驱动门极输出；2lo端用于左桥臂下管驱动门极输出；vs2端用于左桥臂上下功率mos管中心点输出； 2ho端用于左桥臂上管驱动门极输出；vfb端用于输出电压反馈输入。
39.nmos管q11和q15的源极与spwm模块u4的ifb端连接，nmos管q11 的栅极通过电阻r28与spwm模块u4的1lo端连接，nmos管q15的栅极通过电阻r34与spwm模块u4的2lo端连接，nmos管q12的栅极通过电阻r31 与spwm模块u4的2ho端连接，nmos管q3的栅极通过电阻r34与spwm模块 u4的1ho端连接，nmos管q12的源极与spwm模块u4的vs2端连接，nmos 管q12的源极与spwm模块u4的vs1端连接；交流输出端的其中一端通过电压反馈电路与spwm模块u4的vfb端连接。
40.spwm模块u4产生正弦波驱动信号，驱动桥式逆变电路产生正弦波交流电。
41.桥式逆变电路的输出线路中用于抑制噪声的第一共模电感l8。
42.桥式逆变电路的输出线路中串联有滤波电感l3，优选为铁硅铝电感，具有软饱满特性，可承受的电流值更高。若超出安全电流值，也不会对电感的功能造成很大的影响。
43.为了抑制电磁干扰，交流输出电路中设有cbb22电容c20，cbb22电容 c20连接在第二共模电感l9的前级。
44.进一步的，桥式逆变电路的输出线路串联有第二共模电感l9，第二共模电感l9连接有工频互感器用于参数采样。
45.当外部直流电电压输入过高时，会对后级电路造成损害，为此设有高压保护电路，参阅图4，高压保护电路包括运放u1-a，运放u1-a的反相输入端通过电阻r20与电源+5v连接，当外部直流电通过由r23和r19构成的分压电路与运放u1-a的同相输出端连接，运放u1-a的同相输出端通过分压电路获得分压，运放u1-a的输出端与pwm控制器ic1的第10脚连接。
46.具体地，电阻r23的第一端与直流电源连接，电阻r23的第二端与电阻 r19的第一端连接，电阻r19的第一端与所述运放u1-a的同相输出端连接，电阻r19的第二端接地，运放u1-a的输出端与pwm控制器ic1的外部关断信号输入端连接。
47.在其中一个实施例中，r23为100k,r19为39k。
48.正常状态下，运放u1-a的反相输入端为5v，运放u1-a的同相输入端由于获得的分压很小，运放u1-a的同相输入端小于反相输入端的电压，运放 u1-a的输出低电平。
49.当电压过高时，运放u1-a的同相输入端大于反相输入端的电压，运放 u1-a的输出高电平，使pwm控制器ic1关断，起到保护作用。
50.运放u1-a的输出端与pwm控制器ic1之间设有用于隔离保护的二极管 d1，防止电流倒灌。
51.综上所述，本实用新型提供的一种具有高压保护的逆变电路板，通过电阻分压电路产生分压，作为对直流电源的采样，通过运放与参考电压比较，当采样电压过高时，运放输出高电平，pwm控制器外部关断信号输入端检测到高电平时关断，从而起到高压保护作用。通过pwm控制器产生双路同步pwm 驱动信号，经推挽放大电路放大，驱动推挽逆变电路产生交流电，由变压器升压，再通过整流电路获得高压直流电，输入桥式逆变电路，在spwm模块的控制下产生正弦波交流电，正弦波交流电不仅适合阻性负载还适合带感性负载，减
少导致用电器中将产生附加损耗，对外部干扰小，噪声低。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。