專利名稱：可將直流電轉變為交流電的電源轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源轉換器，特別是一種可將直流電轉變為交流電的電源轉換器。
眾所周知，由交流轉換成直流穩壓電源，已是成熟技術，而由直流電源轉換成交流電源的轉換器則起步晚，品種少，原設計中使用低頻變壓器，體積大而笨重，且效率低。
本實用新型的目的是，設計一種體積小、重量輕、效率高、便于攜帶且具有多種功能可將直流電轉變為交流電的電源轉換器。
本實用新型的目的是這樣實現的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，包括轉換器殼體，以及設在該殼體內的轉換電路，其特點是，所述的轉換電路包括一輸入濾波器電路、一由前級振蕩電路和前級控制單元以及變壓器初級構成的DC/DC變換電路、一由變壓器次級、后級振蕩電路和后級控制單元構成的DC/AC變換電路；所述的前級濾波電路的輸出分別與前級控制單元和前級振蕩電路的輸入端連接，前級控制單元的輸出與前級振蕩電路連接，前級振蕩電路的輸出與變壓器初級連接，通過變壓器次極的耦合，將已轉變的電流能量向后級傳遞，其中，通過一次級線圈整流后輸入到后級振蕩電路；通過另一次級線圈整流后輸入到后級控制單元，后級控制單元輸出到后級振蕩電路，最后轉換為交流電輸出；該交流電還反饋到后級控制器。
上述可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其中，所述的前級控制單元由一集成模塊構成，該集成模塊包括一過流比較部分、欠壓比較部分、過壓保護部分、關斷恢復部分、溫度比較部分、頻率調制部分、波寬調制部分以及驅動電路A和驅動電路B；電流信號輸入到過流比較部分，電源電壓信號分別輸入到過壓保護部分和欠壓比較部分；欠壓比較部分與關斷恢復電路雙向連接；從過流比較部分、欠壓比較部分、過壓保護部分以及頻率調制部分分別輸出一信號到波寬調制部分；波寬調制部分分別輸出一信號到驅動電路A、B，分別驅動前級振蕩電路工作。
上述可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其中，所述的后級控制單元由一集成模塊構成；該集成模塊包括一穩壓反饋部分、波寬調制部分、振蕩器部分、短路控制部分以及驅動電路A、驅動電路B；振蕩器部分產生一工作頻率到波寬調制部分，同時，電流輸入信號經短路控制部分輸出到波寬調制部分，交流電也輸出一交流信號經穩壓反饋部分到波寬調制部分；波寬調制部分輸出兩路信號分別到驅動電路A和驅動電路B；驅動電路A和驅動電路B的輸出分別驅動后級振蕩電路，并輸出交流電源。
上述可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其中，所述的前級振蕩電路由兩個場效應管組成的推挽電路及一變壓器初級構成。
上述可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其中，所述的后級振蕩電路由四個場效應管組成的全橋式變換電路組成。
上述可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其中，所述的輸入濾波電路由一濾波電容構成。
上述可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其中，還包括一逆接保護電路，該逆接保護電路由一個連接在輸入濾波電路前的反向二極管構成，連接在濾波電路的前級。
由于本實用新型采用了以上的技術方案，本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖進一步給出。


圖1是本實用新型電源轉換器實施例外觀圖。
圖2是本實用新型的電方框圖。
圖3是本實用新型的電路原理圖。
圖4是本實用新型前級控制模塊的內部功能示意圖。
圖5是本實用新型后級控制模塊的內部功能示意圖。
本實用新型可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，包括轉換器殼體，以及設在該殼體內的轉換電路。圖1是本實用新型電源轉換器實施例外觀圖。圖中，1為外殼散熱片，2為前面板，3、5為交流輸出插座，4為進風口，6為開關，7為綠色正常指示燈，8為紅色異常指示燈，9為前面板螺孔；本實用新型轉換器的殼體底部還設有機內散熱片、抽風機以及直流電源正極接線柱和直流電源負極接線柱。
請參閱圖2，這是本實用新型的電方框圖。該轉換電路包括一輸入濾波器電路、一由前級振蕩電路和前級控制單元以及變壓器初級構成的DC/DC變換電路、一由變壓器次級、后級振蕩電路和后級控制單元構成的DC/AC變換電路；所述的前級濾波電路的輸出分別與前級控制單元和前級振蕩電路的輸入端連接，前級控制單元的輸出與前級振蕩電路連接，前級振蕩電路的輸出與變壓器初級連接，通過變壓器次極的耦合，將已轉變的電流能量向后級傳遞，其中，通過一次級線圈整流后輸入到后級振蕩電路；通過另一次級線圈整流后輸入到后級控制單元，后級控制單元輸出到后級振蕩電路，最后轉換為交流電輸出；該交流電還反饋到后級控制器。
其工作過程分為兩步第一步，DC/DC變換過程把從蓄電池輸出的12V直流電通過前極高頻振蕩經變壓器升壓再整流濾波后輸出一完好高壓直流電；第二步，從前極輸出的直流電經后極振蕩再濾波后即可得到我們所要求的交流電。
請參閱圖3，這是本實用新型的電路原理圖。
電源濾波電路由E1構成，其作用是對來自12V直流電源或尖峰干擾脈沖進行平滑濾波，為DC-DC轉換器，提供質量較好的直流電。既可防止輸入電源竄入噪聲，又可抑制開關電源產生的噪聲反饋到輸入電源。
前級振蕩電路是DC/DC變換過程，其由兩個MOSFET場效應管Q1、Q2和變壓器T1的初級線圈T11構成的推挽式他勵變換器。所述MOSFET場效應管是單極型器件，是靠多數載流子傳導電流的，沒有載流子蓄積而產生的延遲時間，開關速度快，開關時間短。
MOSFET場效應管Q1和Q2受來自前極控制模塊Dr1送來的驅動信號控制而作交替通斷工作。其中任一晶體管導通時都給變壓器次級側線圈提供負載功率，當兩個晶體管都截止時，由電容器C2起到短時續流作用，同時，C2主要起到對電路中噪聲電壓的吸納作用。當從前極控制模塊3腳輸出高電平信號，而4腳輸出低電平時Q1進入導通而Q2截止，電流由電池正極經變壓器中心抽頭、變壓器初級線圈上部及場效應管Q1組成電流回路自下往上流動，這樣變壓器次級線圈也產生一自下往上的電流。但隨后從前極控制模塊3和4腳輸出脈沖出現翻轉，即3腳輸出低電平，而4腳變為高電平。此時Q1進入截止而Q2導通，電流將從電池正極流出經變壓器中心抽頭，經主線圈下部及Q2組成電流回路自上往下流動。同樣在變壓器次級輸出端也產生了一自上往下流動的電流。這樣在變壓器輸出端電流方向就發生了一次變化，隨著Q1、Q2的交替通斷，于是變壓器主線圈中的電流就交替地發生變化，在變壓輸出端的電流也隨之交替地變化，于是就完成了從直流到交流一個周期的變化。儲存在變壓器初級線圈中的能量經變壓器次級線圈的藕合，把已經轉變為交流電流的能量繼續往后傳遞。通過次級線圈T13再經D2-D5整流以及C10濾波后得到的高壓直流電提供給后級逆變振蕩電路；前極控制單元Dr1是一個集成電路模塊，其型號為982SINEDB，通過其第3、4端口發出控制脈沖控制場效應管Q1、Q2的導通與關斷。前極控制模塊工作時的工作頻率由和振蕩器相接的定時元件電阻和電容的數值決定。通過對電阻和電容的數值的選擇可以方便獲得我們要求的頻率，一旦定時元件固定后，輸出信號的工作頻率也固定不變了。在開關晶體管中，由于柵極驅動電流與漏級輸出之間存在一定的關系，漏極電流的變化也就反應了柵極輸入電流的變化。通過取樣電阻Rsf取樣就可把柵極電流信號轉化為一可以比較的電壓信號。從前級場效應管漏級輸出的電流信號取樣后經電阻器R1、Rv送入前極控制模塊第5腳。在過流比較單元里進行比較，若進入柵極的驅動電流大于所設定域值，則過流比較器會給出一高電平信號，迫使波寬調節器趨于關斷狀態，前極晶體管Q1、Q2因沒有驅動也隨之關斷，逆變過程被終止，故而實現過流保護之功能。
請參閱圖4，這是本實用新型前級控制模塊的內部功能示意圖。從電源輸入端取得的電壓信號從前極控制模塊第15端口進入前極控制模塊，再分為兩路，一路經取樣后送入過壓保護部分進行比較，若電源電壓幅值超過電壓限定值S，則電壓保護部分也會給出一高電平信號到波寬調制部分里，迫使波寬調節器關斷；另一路被送入欠壓比較部分，當電壓低于設定值S1時，欠壓比較部分給出一高電平信號到報警器，發出低壓報警信號，如果輸入電壓繼續下降到低于設定值S2時，欠壓報警單元還會給出一高電平信號至波寬調制部分，使其關斷。
當電路因輸入電壓過低而關斷時，欠壓比較部分同時給出一電平信號，使恢復起動單元電路工作，而恢復電路工作后，將使得欠壓比較部分的取樣基準發生變化，即輸入電壓必須高于某一設定值S3時，由于內部關斷的電路才能自行恢復啟動，從而進入正常工作。一般設定S3值大于S1值，這樣做的目的是為了避免電路在關斷電壓點處頻繁通斷，起保護電路各元器件作用。
當電路工作溫度過高時，位于主電路中的熱敏電阻將起作用，其阻值隨溫度升高而變大，反應為電源電壓取樣值變小。選擇適當的熱敏電阻，就可將溫度信號轉化為電壓信號。然后從前極控制模塊第2端口送入前極控制模快的欠壓比較部分。根據前面所述的道理就可實現過溫保護控制。
從波寬調制部分輸出兩信號分別經驅動電路A、B驅動振蕩電路Q1、Q2工作。
后級DC/AC逆變部分是由4個開關晶體管M1、M2、M3、M4組成的全橋式變換電路。從前級輸入的直流電通過M1、M3和M2、M4交替通斷工作而完成直流到交流的變化，和前級逆變電路一樣，其柵極驅動電路由后極控制模塊控制(后極控制模塊其后有專門敘述)。從DC/AC輸出的交流電經濾波電容C7濾波后，就可得到提供給交流負載使用的完好交流電。
后級控制單元Dr2主要工作原理和前極控制模塊基本相似。后級控制單元由一集成模塊構成，其型號為983SINEDB。通過其第1、2、3、4端口發出控制脈沖控制場效應管M1，M2，M3，M4的導通與關斷。只是在該單元里從全橋振蕩電路中取出AC輸出電壓作為反饋電壓，從后極控制模塊第9、10端口輸入后極控制模塊。通過該反饋來實現輸出電壓穩定的控制。
請參閱圖5，這是后級控制單元的內部功能示意圖。首先通過選取與波寬調制部分相聯接的振蕩器上的電阻和電容的數值，得到所要求的輸出電壓的頻率。由于輸出脈沖的寬度決定了場效應管的導通時間，進而影響了輸出電壓的大小，也即在輸出脈沖寬度和輸出電壓幅值間建立了一定的對應關系。故通過對波寬調制部分輸出脈沖寬度的調節，可以實現對輸出電壓幅值的控制。從波寬調制部分出來的兩路控制信號控制驅動電路A和驅動電路B交替工作。當驅動電路A工作時場效應管M1和M3導通工作，這樣在AC輸出端就產生了一正方向的電壓。驅動電路B工作時場效應管M2和M4導通工作，在AC輸出端就產生了一負方向的電壓。于是直流電就變化成交流電。同時輸出電壓經AC線送至穩壓反饋部分，在該單元里與設定的標準輸出電壓值相比較，給出一負反饋信號至波寬調制部分，波寬調制部分根據反饋信號自動調節輸出脈沖的寬度，從而實現輸出電壓的穩定。
本實用新型還包括短路及過載保護電路和逆接保護電路。
短路及過載保護電路與前極過流保護單元一樣，后極場管漏極電流經后極取樣電阻Rsh取樣后通過后極控制模塊12腳送入后極控制模塊短路控制單元進行比較，當輸出回路由于短路或過載，其反映是流過后極取樣電阻Rsh上的電流變大，如果電流超過設定之限值，短路控制單元發出一高電瓶信號到波寬調制部分控制驅動A、B，使其停止發射驅動信號，從而實現過載和短路保護功能。
逆接保護電路由二極管D1和熔斷器F1組成，當電源導線和蓄電池的電極按正確方式接入時，D1反向阻斷，電流順利向后面電路供電。如果不小心將正負極接反，二極管D1正向導通，電流經由D1、F1回流，而不再向后面電路供電，從而起到保護其它電子元件的目的。
本實用新型結構簡單，使用方便，效率高，并可制成多種規格的轉換器，以適應不妥信號的電器使用。
權利要求1.可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，包括轉換器殼體，以及設在該殼體內的轉換電路，其特征在于，所述的轉換電路包括一輸入濾波器電路、一由前級振蕩電路和前級控制單元以及變壓器初級構成的DC/DC變換電路、一由變壓器次級、后級振蕩電路和后級控制單元構成的DC/AC變換電路；所述的前級濾波電路的輸出分別與前級控制單元和前級振蕩電路的輸入端連接，前級控制單元的輸出與前級振蕩電路連接，前級振蕩電路的輸出與變壓器初級連接，通過變壓器次極的耦合，將已轉變的電流能量向后級傳遞，其中，通過一次級線圈整流后輸入到后級振蕩電路；通過另一次級線圈整流后輸入到后級控制單元，后級控制單元輸出到后級振蕩電路，最后轉換為交流電輸出；該交流電還反饋到后級控制器。
2.根據權利要求1所述的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其特征在于，所述的前級控制單元由一集成模塊構成，該集成模塊包括一過流比較部分、欠壓比較部分、過壓保護部分、關斷恢復部分、溫度比較部分、頻率調制部分、波寬調制部分以及驅動電路A和驅動電路B；電流信號輸入到過流比較部分，電源電壓信號分別輸入到過壓保護部分和欠壓比較部分；欠壓比較部分與關斷恢復電路雙向連接；從過流比較部分、欠壓比較部分、過壓保護部分以及頻率調制部分分別輸出一信號到波寬調制部分；波寬調制部分分別輸出一信號到驅動電路A、B，分別驅動前級振蕩電路工作。
3.根據權利要求1所述的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其特征在于，所述的后級控制單元由一集成模塊構成；該集成模塊包括一穩壓反饋部分、波寬調制部分、振蕩器部分、短路控制部分以及驅動電路A、驅動電路B；振蕩器部分產生一工作頻率到波寬調制部分，同時，電流輸入信號經短路控制部分輸出到波寬調制部分，交流電也輸出一交流信號經穩壓反饋部分到波寬調制部分；波寬調制部分輸出兩路信號分別到驅動電路A和驅動電路B；驅動電路A和驅動電路B的輸出分別驅動后級振蕩電路，并輸出交流電源。
4.根據權利要求1所述的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其特征在于，所述的前級振蕩電路由兩個場效應管組成的推挽電路及一變壓器初級構成。
5.根據權利要求1所述的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其特征在于，所述的后級振蕩電路由四個場效應管組成的全橋式變換電路組成。
6.根據權利要求1所述的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其特征在于，所述的輸入濾波電路由一濾波電容構成。
7.根據權利要求1所述的可將直流電轉變為交流電的電源轉換器，其特征在于，還包括一逆接保護電路，該逆接保護電路由一個連接在輸入濾波電路前的反向二極管構成，連接在濾波電路的前級。
專利摘要本實用新型可將直流電轉變為交流電的電源轉換器,包括轉換器殼體,以及設在該殼體內的轉換電路,其特點是,所述的轉換電路包括:一輸入濾波器電路、一由前級振蕩電路和前級控制單元以及變壓器初級構成的DC/DC變換電路、一由變壓器次級、后級振蕩電路和后級控制單元構成的DC/AC變換電路。具有體積小、重量輕、效率高、便于攜帶且具有多種功能的優點。
文檔編號H02M7/42GK2478279SQ0123853
公開日2002年2月20日 申請日期2001年3月28日 優先權日2001年3月28日
發明者洪偉弼 申請人:上海紐福克斯汽車配件有限公司