0030]具体地，LCL滤波电路由电感L1、L3和电容Cl组成，自举型全桥驱动电路由驱动芯片U5、U6(型号均为IR2103)，电容C7、C8和二极管D14、D15组成，C7、C8为自举电容，U5和U6内部集成死区时间控制器，可以防止上下桥臂直通，逆变桥电路由超快恢复二极管D4、D5、D6、
07、010、011、012、013和场效应管叭、03、04、05组成，场效应管01、03、04、05内部有寄生二极管，续流回路需流经该寄生二极管，但由于该寄生二极管反向恢复时间通常很大，不能有效满足应用，因此在逆变桥电路中加入超快恢复二极管04、05、06、07、010、011、012、013。
[0031]反馈环控制电路由电流互感器Ul、整流桥芯片U2、DAC芯片U3组成。电流互感器Ul与全桥逆变电路相连，用于将全桥逆变电路输出的高压交流电变换成低压交流电；整流桥芯片U2与电流互感器Ul相连，用于将低压交流电变换成低压直流电，低压直流电经电阻R5、R8，电容C8的一系列分压和滤波后输出交流电压采样值;为了使输出的交流电的有效值按照随机曲线变化，本发明采用DAC芯片U3实现这一功能，该DAC芯片U3的型号为DAC7512，其适合低功耗和高精度应用，内部DAC的精度为12位，微控制单元的管脚连接至DAC芯片U3，以使得U3的输出电压受微控制芯片控制，微控制单元内预有随机函数，随机函数随机生成一个预设范围之内的数，随机函数输出值随着微控制单元的定时器时间溢出而刷新，微控制单元控制DAC芯片U3输出的直流信号随随机生成的数变化，在微控制单元的定时器时间内，DAC芯片U3输出的随机直流信号和交流电压采样值共同作为反馈信号连接至逆变主控芯片U4的VAC端口，通过随机直流信号和交流电压采样值的共同作用，使得全桥逆变电路输出的交流电有效值在预设范围内随机变化。
[0032]此外，为了实现宽范围的稳压输入和高精度的稳压输出，本发明提供的随机曲线变化式数字交流稳压电源采用二级闭环稳压结构，即boost电路为直流闭环稳压电路，全桥逆变电路为交流闭环稳压电路。
[0033]另外，本发明提供的随机曲线变化式数字交流稳压电源还包括辅助电源电路，该辅助电源电路分别与boost电路和全桥逆变电路、反馈环控制电路和微控制单元相连，用于分别给boost电路和全桥逆变电路、反馈环控制电路和微控制单元供电。其中，辅助电源电路采用非隔离式降压拓扑结构，其分别输出12V和5V电压，5V电压由12V电压通过低压差线性降压获得;其中，12V电压为boost电路和自举型全桥驱动电路供电；5V电压为逆变主控芯片U4、DAC芯片U3和微控制单元供电。
[0034]上电后交流输入电压经过交流滤波电路滤除电网的毛刺和瞬时高压脉冲，然后经过桥式整流电路变化成未经稳压的直流电压，boost电路采用电流型PffM芯片和电阻分压式闭环反馈构成，PWM占空比最高可达96%，升压电感最好采用大电感量的铁硅铝磁环，高压直流升压环境下，效率高，发热量小，工作稳定。全桥逆变电路采用四只高压MOS管、SP丽波形采用专用纯正弦波控制器芯片生成，基波频率约为20KHz左右，晶振选为16M的时候输出正弦波的频率为50HZ，且VBAT引脚上电压超过1.35V和低于0.9V时，全桥逆变电路停止工作，因此可以通过电阻RlO、R11的分压将该管脚电压值设定为规定值，比如+5V电压情况下，R10 = 15K，R11 = 4.7K的时候VBAT引脚将为1.19V，满足正常工作条件。全桥驱动电路采用自举型驱动，而且驱动芯片内部集成死区时间控制器，可以防止上下桥臂直通，二极管D14、Dl 5需采用快恢复二极管，自举电容C7、C8容量不可过小。
[0035]本发明提供的随机曲线变化式数字交流稳压电源的技术参数如下:
[0036]负载性质:阻性、容性、感性均可；
[0037]稳压精度:±1%;
[0038]输出波形:纯正弦波；
[0039]波形失真度:<1%;
[0040]输出交流频率:50Hz;
[0041 ] 电源转换效率:288%。
[0042]需要说明的是，本发明通过调整内部元件参数，可以调整输入电压的范围和输出电压，因此可以根据本发明，针对实现需求设置相应的输入电压和输出电压，同时综合考虑稳压电源的体积和功率，设计出具有实际效用的交流稳压电源。
[0043]如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明的。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的，还可以在不脱离本
【发明内容】
的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
【主权项】
1.一种随机曲线变化式数字交流稳压电源，包括交流输入端，其中还包括:交流滤波电路、桥式整流滤波电路、boost电路、全桥逆变电路、反馈环控制电路和微控制单元;其中， 所述交流滤波电路与所述交流输入端相连，用于对输入的交流电进行滤波处理； 所述桥式整流滤波电路与所述交流滤波电路相连，用于将经过滤波处理的交流电变换成未经稳压的直流电； 所述boost电路与所述桥式整流滤波电路相连，采用PWM控制器和电阻分压式闭环反馈电路对所述直流电进行电压电流双环控制； 所述全桥逆变电路与所述boost电路相连，用于将所述boost电路输出的直流电逆变为交流电；其中， 所述反馈环控制电路与所述全桥逆变电路相连，所述微控制单元与所述反馈环控制电路相连，所述微控制单元内预设有随机函数，通过所述随机函数生成一个随机直流信号，所述反馈环控制电路输出的反馈信号由所述随机函数生成的随机直流信号和交流电压采样值叠加而成;其中，所述交流电压采样值为所述全桥逆变电路的采样输出； 所述反馈环控制电路所输出的反馈信号连接至所述全桥逆变电路，通过所述反馈环控制电路所输出的反馈信号控制全桥逆变电路输出的交流电有效值在所述预设范围之内随机变化。2.如权利要求1所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中， 所述桥式整流滤波电路包括两对桥臂和第一滤波电容(C3);其中， 所述桥式整流滤波电路的一端接地，另一端连接至所述boost电路。3.如权利要求1所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中， 所述1300^电路包括电感仏2)、场效应管(02)、快恢复二极管(01)、电阻(1?6、1?2、1?9)、第二滤波电容(C2)和PffM控制器;其中， 所述boo st电路的一端接地，另一端连接至所述全桥逆变电路。4.如权利要求1所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中， 所述全桥逆变电路包括逆变主控芯片、与所述逆变主控芯片相连的自举型全桥驱动电路、与所述自举型全桥驱动电路相连的逆变桥电路和LCL滤波电路;其中， 所述自举型全桥驱动电路将所述逆变主控芯片发出的SPWM信号变换为驱动所述逆变桥电路的信号，通过所述逆变桥电路将所述boost电路输出的直流电逆变为高压交流电；其中， 通过所述LCL滤波电路滤除所述SPWM信号中的载波信号，使所述高压交流电纯正弦波输出。5.如权利要求4所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中， 所述反馈环控制电路包括电流互感器(Ul )、整流桥芯片(U2)和DAC芯片(U3);其中， 所述电流互感器(Ul)与所述全桥逆变电路相连，用于将所述全桥逆变电路输出的高压交流电变换成低压交流电； 所述整流桥芯片(U2)与所述电流互感器(Ul)相连，用于将所述低压交流电变换成低压直流电，所述低压直流电经分压和滤波后输出交流电压采样值； 所述DAC芯片(U3)与所述微控制单元相连;其中， 所述微控制单元内预设有随机函数，随机函数随机生成一个预设范围之内的数，所述随机函数输出值随着所述微控制单元的定时器时间溢出而刷新，所述微控制单元控制所述DAC芯片(U3)输出的直流信号随所述随机生成的数变化，在所述微控制单元的定时器时间内，所述DAC芯片(U3)输出的随机直流信号和所述交流电压采样值共同作为反馈信号连接至所述逆变主控芯片，通过所述随机直流信号和所述交流电压采样值的共同作用，使所述全桥逆变电路输出的交流电有效值在所述预设范围内随机变化。6.如权利要求1所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中， 所述boost电路为直流闭环稳压电路； 所述全桥逆变电路为交流闭环稳压电路。7.如权利要求1?6中任意一项所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中，还包括辅助电源电路，所述辅助电源电路分别与所述boost电路和所述全桥逆变电路、反馈环控制电路和微控制单元相连，用于分别给所述boost电路和所述全桥逆变电路、反馈环控制电路和微控制单元供电。8.如权利要求7所述的随机曲线变化式数字交流稳压电源，其中，所述辅助电源电路采用非隔离式降压拓扑结构;其中， 所述辅助电源电路分别输出12V和5V电压，所述5V电压由所述12V电压通过低压差线性降压获得;其中， 所述12V电压为所述boost电路和所述自举型全桥驱动电路供电； 所述5V电压为所述逆变主控芯片、所述DAC芯片(U3)和所述微控制单元供电。
【专利摘要】本发明提供一种随机曲线变化式数字交流稳压电源，包括交流输入端、交流滤波电路、桥式整流滤波电路、boost电路、全桥逆变电路、反馈环控制电路和微控制单元；其中，输入的交流电依次经交流滤波电路和桥式整流滤波电路整流滤波后，通过boost电路对桥式整流滤波电路输出的直流电进行电压电流双环控制，然后再通过全桥逆变电路将boost电路输出的直流电逆变为交流电，全桥逆变电路的输出再经过受微控制单元控制的反馈环控制电路的闭环反馈，从而使输出的交流电的有效值按照预设范围随机变化。本发明能够满足一种要求供电电压随机变化且在一定范围内的高精密设备的供电需求。
【IPC分类】H02M5/458
【公开号】CN105576995
【申请号】CN201610069582
【发明人】许存禄, 衡飞, 杨军平
【申请人】兰州智豆信息科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月1日