一种控制双向电源PFC和逆变工频管的硬件电路的制作方法

本发明涉及离并网双向电源，更具体地说，是涉及一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路。

背景技术：

1、双向电源是一种电子设备，其可以在两个方向上提供电力输出，同时能够充电和存储能量。这种电源的工作原理是通过将电源从电网中取出电能、转换、储存，然后通过逆变器将电能输出到负载端，逆变器可以根据负载的实际需求来控制输出电压，并可以在负载电压较低时自动切换到充电模式。

2、参见图1所示，在双向电源应用场景中，传统的应用是在充电时为无桥pfc控制方式，将市电升压为需要的pfc电压，放电时作为逆变桥，将pfc电压转换为交流电，实现并网或离网功能，其中q1和q2为mos管，控制方式为工频控制，q3和q4为igbt(绝缘栅双极型晶体管)，控制方式为高频控制，q1～q4充放电均由dsp(数字信号处理器)控制。

3、市电正半周时，q2开通，q1关闭；市电负半周时，q1开通，q2关闭；当交流市电出现异常突变，如从正半波突变掉落到负半波，由于dsp的相位和电流采样判断会有延时，从而导致q2的驱动关断有延时，在市电突变过程中，能量通路为：n→q2→q4(体二极管)→l1→l；在市电突变过程中，无法通过q4的开通和关断有效地控制能量，容易造成l1饱和，l1饱和后，市电经过q2和q4短路，此时容易造成q2和q4承受比较大的短路电流，容易造成q2和q4损坏；并且由于dsp控制，相位判断出现异常状态下，也容易出现q1/q2直通现象，导致电源损坏；为解决该问题一般会额外增加电流检测保护电路防止q1和q2出现直通或者驱动延时关断导致的异常现象。即，传统的双向电源驱动方式一般除了每个mos管需要增加驱动电路外，还需要增加短路保护电路或采用带有短路保护功能的驱动芯片，导致双向电源电路响应时间慢，还增加了成本。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，以解决双向电源电路响应时间慢的问题。

2、本发明技术方案如下所述：一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，包括控制主电路以及与控制主电路连接的控制支电路；控制主电路包括复合三极管q18、mos管q19、二极管d7、二极管d8、二极管组d9、二极管组d10、电容c12、电阻r17以及电阻r18；复合三极管q18具有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；第一引脚和第二引脚均与二极管组d9的正极端、第五引脚、mos管q19的漏极以及控制支电路的电阻r12连接；第三引脚分别与二极管组d9的负极端以及电阻r11连接；第四引脚分别与二极管d7的正极端以及二极管组d10的负极端连接，且二极管d7的负极端接地；第六引脚分别与二极管d8的正极端、二极管组d10的正极端连接，其中，二极管d8的负极端接agnd-p，二极管组d10的负极端分别连接二极管d7的正极端以及mos管q19的源极；mos管q19的栅极分别与电容c12一端、电阻r18一端以及电阻r17一端连接，且电容c12另一端接地，电阻r18另一端接地，电阻r17另一端与驱动信号on-inv2-dsp连接。

3、进一步地，控制支电路包括三极管q15、三极管q16、mos管q17、电容c7～电容c11以及电阻r10～电阻r16；mos管q17的栅极通过电阻r16与驱动信号drv2-inv-dsp连接；mos管q17的栅极通过电容c11接地，mos管q17的源极、电容c10的一端、三极管q16的集电极、电阻r15的一端以及电容c9的一端均接地，mos管q17的漏极分别与电容c10的另一端、三极管q15的基极、三极管q16的基极、电阻r11、复合三极管q18的第三引脚、二极管组d9的负极端连接；电阻r13和电阻r14并联以构成电阻组，电阻组的一端分别与三极管q15的发射极以及三极管q16的发射极连接，电阻组的另一端、电容c8、电容c9的另一端分别与信号驱动模块drv2连接，电容c8通过电阻r15接地；电容c7一端接地，电容c7另一端与三极管q15的集电极、电阻r11、电阻r12以及电阻r10一端连接，电阻r10另一端与电源vcc2连接。

4、进一步地，复合三极管q18包括第一三极管和第二三极管，第一引脚为第一三极管的发射极，第二引脚为第一三极管的基极，第三引脚为第一三极管的集电极；第三引脚为第二三极管的集电极，第四引脚为第二三极管的发射极，第五引脚为第二三极管的基极。

5、进一步地，第一三极管和第二三极管的型号均为npn型三极管。

6、进一步地，二极管组d9包括第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管并联，第一二极管的正极端与第二二极管的正极端连接到一个节点上，第一二极管的负极端与第二二极管的负极端连接到另一个节点上。

7、进一步地，第一二极管和第二二极管均为整流二极管。

8、进一步地，二极管组d10包括第三二极管和第四二极管，第三二极管和第四二极管串联，第三二极管的负极端连接第四二极管的正极端。

9、进一步地，第三二极管和第四二极管均为整流二极管。

10、进一步地，mos管q17和mos管q19均为n型mos管。

11、进一步地，三极管q15为npn型三极管，三极管q16为pnp型三极管。

12、根据上述方案的本发明，其有益效果在于：本发明提供了一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，通过将agnd-p作为dsp数字信号处理器的控制地，利用模拟电路搭建作为mos管q1和mos管q2的驱动控制电路，实现在充电模式时由硬件驱动控制mos管q1和mos管q2，模拟电路ns级别反应迅速，当mos管q1和mos管q2出现电流倒流时，能迅速地关断驱动，防止电源损坏；在dsp数字信号处理器电流采样存在延迟、相位判断出现异常状态时，该驱动电路可防止由于驱动电路关闭不及时导致mos管q1和mos管q2出现直通或电流倒流的现象，其次，采用本发明提供的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，不需要额外增加电流检测保护电路；处于放电模式时，由dsp数字信号处理器控制mos管q1和mos管q2；本发明提供的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路不但解决了市电异常时mos管q1和mos管q2延迟关闭导致mos管q1和mos管q2出现直通或电流倒流的现象，而且降低了使用成本。

技术特征：

1.一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于，包括控制主电路以及与控制主电路连接的控制支电路；控制主电路包括复合三极管q18、mos管q19、二极管d7、二极管d8、二极管组d9、二极管组d10、电容c12、电阻r17以及电阻r18；复合三极管q18具有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；第一引脚和第二引脚均与二极管组d9的正极端、第五引脚、mos管q19的漏极以及控制支电路的电阻r12连接；第三引脚分别与二极管组d9的负极端以及电阻r11连接；第四引脚分别与二极管d7的正极端以及二极管组d10的负极端连接，且二极管d7的负极端接地；第六引脚分别与二极管d8的正极端、二极管组d10的正极端连接，其中，二极管d8的负极端接agnd-p，二极管组d10的负极端分别连接二极管d7的正极端以及mos管q19的源极；mos管q19的栅极分别与电容c12一端、电阻r18一端以及电阻r17一端连接，且电容c12另一端接地，电阻r18另一端接地，电阻r17另一端与驱动信号on-inv2-dsp连接。

2.如权利要求1所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：控制支电路包括三极管q15、三极管q16、mos管q17、电容c7～电容c11以及电阻r10～电阻r16；mos管q17的栅极通过电阻r16与驱动信号drv2-inv-dsp连接；mos管q17的栅极通过电容c11接地，mos管q17的源极、电容c10的一端、三极管q16的集电极、电阻r15的一端以及电容c9的一端均接地，mos管q17的漏极分别与电容c10的另一端、三极管q15的基极、三极管q16的基极、电阻r11、复合三极管q18的第三引脚、二极管组d9的负极端连接；电阻r13和电阻r14并联以构成电阻组，电阻组的一端分别与三极管q15的发射极以及三极管q16的发射极连接，电阻组的另一端、电容c8、电容c9的另一端分别与信号驱动模块drv2连接，电容c8通过电阻r15接地；电容c7一端接地，电容c7另一端与三极管q15的集电极、电阻r11、电阻r12以及电阻r10一端连接，电阻r10另一端与电源vcc2连接。

3.如权利要求1所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：复合三极管q18包括第一三极管和第二三极管，第一引脚为第一三极管的发射极，第二引脚为第一三极管的基极，第三引脚为第一三极管的集电极；第三引脚为第二三极管的集电极，第四引脚为第二三极管的发射极，第五引脚为第二三极管的基极。

4.如权利要求3所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：第一三极管和第二三极管的型号均为npn型三极管。

5.如权利要求1所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：二极管组d9包括第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管并联，第一二极管的正极端与第二二极管的正极端连接到一个节点上，第一二极管的负极端与第二二极管的负极端连接到另一个节点上。

6.如权利要求5所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：第一二极管和第二二极管均为整流二极管。

7.如权利要求1所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：二极管组d10包括第三二极管和第四二极管，第三二极管和第四二极管串联，第三二极管的负极端连接第四二极管的正极端。

8.如权利要求7所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：第三二极管和第四二极管均为整流二极管。

9.如权利要求1所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：mos管q17和mos管q19均为n型mos管。

10.如权利要求2所述的一种控制双向电源pfc和逆变工频管的硬件电路，其特征在于：三极管q15为npn型三极管，三极管q16为pnp型三极管。

技术总结
本发明公开了一种控制双向电源PFC和逆变工频管的硬件电路，通过将AGND‑P作为DSP数字信号处理器的控制地，利用模拟电路搭建作为MOS管Q1和MOS管Q2的驱动控制电路，实现在充电模式时由硬件驱动控制MOS管Q1和MOS管Q2，模拟电路ns级别反应迅速，当MOS管Q1和MOS管Q2出现电流倒流时，能迅速地关断驱动，防止电源损坏；在DSP数字信号处理器电流采样存在延迟、相位判断出现异常状态时，该驱动电路可防止由于驱动电路关闭不及时导致MOS管Q1和MOS管Q2出现直通或电流倒流的现象，其次，不需要额外增加电流检测保护电路，降低了使用成本。

技术研发人员：周亚雷,李战伟,王庆棉
受保护的技术使用者：深圳市核达中远通电源技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7