本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種基于PFC與LLC諧振的智能全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，由AC轉(zhuǎn)AC的智能升降壓轉(zhuǎn)換裝置又被稱(chēng)為旅行插排，該裝置中，PFC、LLC和全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路拓?fù)涫瞧潢P(guān)鍵電路，是一種能實(shí)現(xiàn)AC-AC變換的電路，可以在AC-AC變換中實(shí)現(xiàn)升降壓并穩(wěn)定電壓與頻率的功能。然而目前的AC-AC便雋式設(shè)備市場(chǎng)大多數(shù)為非隔離型的拓?fù)潆娐?，且PF值低、輸出電壓質(zhì)量低、安全可靠性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于PFC與LLC諧振的智能全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，用以提高電壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值、提高輸出電壓質(zhì)量，以及取得安全可靠等效果。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于PFC與LLC諧振的智能全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其包括有：一輸入整流單元，其輸入端連接電網(wǎng)，用于對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流；一濾波單元，連接于輸入整流單元的輸出端，用于對(duì)輸入整流單元輸出的電壓進(jìn)行濾波；一PFC升壓?jiǎn)卧?，連接于濾波單元的輸出端，用于對(duì)濾波單元輸出的電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；一LLC隔離變換器單元，包括有第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、變壓器、諧振電容和放電電阻，所述第一開(kāi)關(guān)管的漏極連接于PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆?，所述第一開(kāi)關(guān)管的源極連接于變壓器的第一端，所述變壓器的第二端通過(guò)諧振電容連接前端地，所述第二開(kāi)關(guān)管的漏極連接于第一開(kāi)關(guān)管的源極，所述第二開(kāi)關(guān)管的源極通過(guò)放電電阻連接前端地，所述第一開(kāi)關(guān)管的柵極和第二開(kāi)關(guān)管的柵極用于加載兩路相位相反的PWM脈沖信號(hào)，以令所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通，所述變壓器副邊繞組的第一端連接于第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極，所述變壓器副邊繞組的第二端連接于第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極，所述第一續(xù)流二極管的陰極和第二續(xù)流二極管的陰極均連接后端地，所述變壓器副邊繞組的中間抽頭作為L(zhǎng)LC隔離變換器單元的輸出端；一DC電壓濾波單元，包括有第一電解電容，所述第一電解電容的正極連接于LLC隔離變換器單元的輸出端，所述第一電解電容的負(fù)極連接后端地；一逆變倒相單元，連接于LLC隔離變換器單元的輸出端，所述逆變倒相單元用于對(duì)LLC隔離變換器單元的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電。

優(yōu)選地，所述第一開(kāi)關(guān)管的柵極與源極之間連接有第一下拉電阻。

優(yōu)選地，所述第二開(kāi)關(guān)管的柵極與源極之間連接有第二下拉電阻。

優(yōu)選地，所述濾波單元包括有濾波電容，所述濾波電容連接于輸入整流單元的輸出端與前端地之間。

優(yōu)選地，所述PFC升壓?jiǎn)卧ㄓ猩龎弘姼?、第三開(kāi)關(guān)管、第一整流二極管和第二電解電容，所述升壓電感的前端連接于濾波單元的輸出端，所述升壓電感的后端連接于第三開(kāi)關(guān)管的漏極，所述第三開(kāi)關(guān)管的源極接前端地，所述第三開(kāi)關(guān)管的柵極用于接入一路PWM控制信號(hào)，所述第三開(kāi)關(guān)管的漏極連接第一整流二極管的陽(yáng)極，所述第一整流二極管的陰極作為PFC升壓?jiǎn)卧妮敵龆?，且該第一整流二極管的陰極連接第二電解電容的正極，第二電解電容的負(fù)極接前端地。

優(yōu)選地，所述第三開(kāi)關(guān)管的柵極與前端地之間連接有第三下拉電阻。

優(yōu)選地，還包括有一MCU控制單元，所述第一開(kāi)關(guān)管的柵極、第二開(kāi)關(guān)管的柵極和第三開(kāi)關(guān)管的柵極分別連接于MCU控制單元，所述MCU控制單元用于分別輸出PWM信號(hào)至第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管，以控制第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管通斷狀態(tài)。

優(yōu)選地，還包括有一交流采樣單元，所述交流采樣單元連接于輸入整流單元的輸入端與MCU控制單元之間，所述交流采樣單元用于采集輸入整流單元交流側(cè)的電壓并反饋至MCU控制單元。

優(yōu)選地，所述第三開(kāi)關(guān)管的源極與前端地之間連接有第一采樣電阻，所述第三開(kāi)關(guān)管的源極連接于MCU控制單元，藉由所述第一采樣電阻而令MCU控制單元采集第三開(kāi)關(guān)管源極的電信號(hào)。

優(yōu)選地，還包括有一DC電壓采樣單元，所述DC電壓采樣單元包括有依次串聯(lián)的第二采樣電阻和第三采樣電阻，所述第二采樣電阻的前端連接于LLC隔離變換器單元的輸出端，所述第三采樣電阻的后端連接于MCU控制單元，藉由所述第二采樣電阻和第三采樣電阻而令MCU控制單元采集LLC隔離變換器單元輸出端的電信號(hào)。

本發(fā)明公開(kāi)的基于PFC與LLC諧振的智能全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用輸入整流單元對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流后，再經(jīng)過(guò)濾波單元濾波而輸出脈動(dòng)直流電壓，之后利用PFC升壓?jiǎn)卧獙?duì)脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行升壓處理，在LLC隔離變換器單元中，第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、諧振電容、放電電阻與變壓器原邊的漏感及原邊勵(lì)磁電感組成LLC諧振電路，并在LLC諧振電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中將電能傳輸至變壓器的副邊線(xiàn)圈，通過(guò)第一續(xù)流二極管和第二續(xù)流二極管整流成單向脈動(dòng)電平，通過(guò)改變變壓器原副邊繞組的匝數(shù)比，可以調(diào)整輸出電壓的高低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)升壓或者降壓轉(zhuǎn)換?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，進(jìn)而提高升壓/降壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，還提高了輸出電壓質(zhì)量，使得電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程更加安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路的原理圖。

圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中交流采樣單元的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中MCU控制單元的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更加詳細(xì)的描述。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于PFC與LLC諧振的智能全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，結(jié)合圖1至圖3所示，其包括有：

一輸入整流單元10，其輸入端連接電網(wǎng)，用于對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流；

一濾波單元20，連接于輸入整流單元10的輸出端，用于對(duì)輸入整流單元10輸出的電壓進(jìn)行濾波；

一PFC升壓?jiǎn)卧?0，連接于濾波單元20的輸出端，用于對(duì)濾波單元20輸出的電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；

一LLC隔離變換器單元40，包括有第一開(kāi)關(guān)管Q6、第二開(kāi)關(guān)管Q7、第一續(xù)流二極管D6、第二續(xù)流二極管D5、變壓器T1、諧振電容C4和放電電阻R2B，所述第一開(kāi)關(guān)管Q6的漏極連接于PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端，所述第一開(kāi)關(guān)管Q6的源極連接于變壓器T1的第一端，所述變壓器T1的第二端通過(guò)諧振電容C4連接前端地，所述第二開(kāi)關(guān)管Q7的漏極連接于第一開(kāi)關(guān)管Q6的源極，所述第二開(kāi)關(guān)管Q7的源極通過(guò)放電電阻R2B連接前端地，所述第一開(kāi)關(guān)管Q6的柵極和第二開(kāi)關(guān)管Q7的柵極用于加載兩路相位相反的PWM脈沖信號(hào)，以令所述第一開(kāi)關(guān)管Q6和第二開(kāi)關(guān)管Q7交替導(dǎo)通，所述變壓器T1副邊繞組的第一端連接于第一續(xù)流二極管D6的陽(yáng)極，所述變壓器T1副邊繞組的第二端連接于第二續(xù)流二極管D5的陽(yáng)極，所述第一續(xù)流二極管D6的陰極和第二續(xù)流二極管D5的陰極均連接后端地，所述變壓器T1副邊繞組的中間抽頭作為L(zhǎng)LC隔離變換器單元40的輸出端；

一DC電壓濾波單元50，包括有第一電解電容C3，所述第一電解電容C3的正極連接于LLC隔離變換器單元40的輸出端，所述第一電解電容C3的負(fù)極連接后端地；

一逆變倒相單元70，連接于LLC隔離變換器單元40的輸出端，所述逆變倒相單元70用于對(duì)LLC隔離變換器單元40的輸出電壓進(jìn)行逆變轉(zhuǎn)換后輸出交流電。

上述全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路中，利用輸入整流單元10對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流后，再經(jīng)過(guò)濾波單元20濾波而輸出脈動(dòng)直流電壓，之后利用PFC升壓?jiǎn)卧?0對(duì)脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行升壓處理，在LLC隔離變換器單元40中，第一開(kāi)關(guān)管Q6、第二開(kāi)關(guān)管Q7、諧振電容C4、放電電阻R2B與變壓器T1原邊的漏感及原邊勵(lì)磁電感組成LLC諧振電路，并在LLC諧振電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中將電能傳輸至變壓器T1的副邊線(xiàn)圈，通過(guò)第一續(xù)流二極管D6和第二續(xù)流二極管D5整流成單向脈動(dòng)電平，通過(guò)改變變壓器T1原副邊繞組的匝數(shù)比，可以調(diào)整輸出電壓的高低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)升壓或者降壓轉(zhuǎn)換?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了電壓的隔離傳輸，進(jìn)而提高升壓/降壓轉(zhuǎn)換裝置的PF值，還提高了輸出電壓質(zhì)量，使得電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程更加安全可靠。

本實(shí)施例中，為了提高第一開(kāi)關(guān)管Q6和第二開(kāi)關(guān)管Q7開(kāi)關(guān)速度，所述第一開(kāi)關(guān)管Q6的柵極與源極之間連接有第一下拉電阻R25。所述第二開(kāi)關(guān)管Q7的柵極與源極之間連接有第二下拉電阻R26。

作為一種優(yōu)選方式，所述濾波單元20包括有濾波電容C1，所述濾波電容C1連接于輸入整流單元10的輸出端與前端地之間。

進(jìn)一步地，所述PFC升壓?jiǎn)卧?0包括有升壓電感L2、第三開(kāi)關(guān)管Q5、第一整流二極管D1和第二電解電容C2，所述升壓電感L2的前端連接于濾波單元20的輸出端，所述升壓電感L2的后端連接于第三開(kāi)關(guān)管Q5的漏極，所述第三開(kāi)關(guān)管Q5的源極接前端地，所述第三開(kāi)關(guān)管Q5的柵極用于接入一路PWM控制信號(hào)，所述第三開(kāi)關(guān)管Q5的漏極連接第一整流二極管D1的陽(yáng)極，所述第一整流二極管D1的陰極作為PFC升壓?jiǎn)卧?0的輸出端，且該第一整流二極管D1的陰極連接第二電解電容C2的正極，第二電解電容C2的負(fù)極接前端地。

上述PFC升壓?jiǎn)卧?0中，當(dāng)監(jiān)測(cè)到C1輸出半波交流電壓時(shí)，PFC進(jìn)入升壓模式，以提高AC轉(zhuǎn)AC智能降壓轉(zhuǎn)換拓?fù)潆娐返腜F值，升壓后通過(guò)C2濾波后的電壓為400V。具體的升壓原理如下：Q5導(dǎo)通時(shí)，C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量；當(dāng)Q5關(guān)斷時(shí)，升壓電感上會(huì)形成比輸入電壓高得多的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)續(xù)流管D1進(jìn)行整流后形成單向脈沖電壓再送給C2電容進(jìn)濾波，濾波成400V的直流電壓。其中Q5是根據(jù)MCU控制單元80采到的輸入交流正弦波變化來(lái)加大或減少Q(mào)5的導(dǎo)通時(shí)間，使得電流與電壓相位達(dá)到一致來(lái)提高PF值。

本實(shí)施例中，為了提高第三開(kāi)關(guān)管Q5的開(kāi)關(guān)速度，所述第三開(kāi)關(guān)管Q5的柵極與前端地之間連接有第三下拉電阻R22。

作為一種優(yōu)選方式，本實(shí)施例還包括有一MCU控制單元80，所述第一開(kāi)關(guān)管Q6的柵極、第二開(kāi)關(guān)管Q7的柵極和第三開(kāi)關(guān)管Q5的柵極分別連接于MCU控制單元80，所述MCU控制單元80用于分別輸出PWM信號(hào)至第一開(kāi)關(guān)管Q6、第二開(kāi)關(guān)管Q7和第三開(kāi)關(guān)管Q5，以控制第一開(kāi)關(guān)管Q6、第二開(kāi)關(guān)管Q7和第三開(kāi)關(guān)管Q5通斷狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述MCU控制單元80包括有單片機(jī)U1及其外圍電路。

為了便于監(jiān)測(cè)交流側(cè)的電信號(hào)，本實(shí)施例還包括有一交流采樣單元90，所述交流采樣單元90連接于輸入整流單元10的輸入端與MCU控制單元80之間，所述交流采樣單元90用于采集輸入整流單元10交流側(cè)的電壓并反饋至MCU控制單元80。

關(guān)于該交流采樣單元90的具體組成，所述交流采樣單元90包括有運(yùn)放U9B，所述運(yùn)放U9B的兩個(gè)輸入端分別通過(guò)限流電阻而連接于輸入整流單元10的輸入端，所述運(yùn)放U9B的輸出端連接于MCU控制單元80。

為了便于對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，所述第三開(kāi)關(guān)管Q5的源極與前端地之間連接有第一采樣電阻R2A，所述第三開(kāi)關(guān)管Q5的源極連接于MCU控制單元80，藉由所述第一采樣電阻R2A而令MCU控制單元80采集第三開(kāi)關(guān)管Q5源極的電信號(hào)。

作為一種優(yōu)選方式，為了對(duì)直流側(cè)電信號(hào)進(jìn)行采集，本實(shí)施例還包括有一DC電壓采樣單元60，所述DC電壓采樣單元60包括有依次串聯(lián)的第二采樣電阻R13和第三采樣電阻R15，所述第二采樣電阻R13的前端連接于LLC隔離變換器單元40的輸出端，所述第三采樣電阻R15的后端連接于MCU控制單元80，藉由所述第二采樣電阻R13和第三采樣電阻R15而令MCU控制單元80采集LLC隔離變換器單元40輸出端的電信號(hào)。

關(guān)于逆變部分，所述逆變倒相單元70包括由第四開(kāi)關(guān)管Q1、第五開(kāi)關(guān)管Q2、第六開(kāi)關(guān)管Q3和第七開(kāi)關(guān)管Q4組成的逆變橋，所述第四開(kāi)關(guān)管Q1的柵極、第五開(kāi)關(guān)管Q2的柵極、第六開(kāi)關(guān)管Q3的柵極和第七開(kāi)關(guān)管Q4的柵極分別連接于MCU控制單元80，藉由所述MCU控制單元80而控制第四開(kāi)關(guān)管Q1、第五開(kāi)關(guān)管Q2、第六開(kāi)關(guān)管Q3和第七開(kāi)關(guān)管Q4導(dǎo)通或截止，以令所述逆變倒相單元70輸出交流電壓。

上述逆變倒相單元70中，經(jīng)過(guò)C3濾波后的直流電壓經(jīng)Q1、負(fù)載、Q4形成回路給負(fù)載供電形成第一個(gè)半周期工頻電平；第二個(gè)半周期工頻電平通過(guò)Q2、負(fù)載、Q3形成回路，這樣在負(fù)載上就形成了一個(gè)完整的工頻修正波交流電壓?？刂菩酒琔1輸出的PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后分別送出PWM1H、PWM1L、PWM2H、PWM2L給Q1、Q2、Q3、Q4的GATE極。逆變倒相電路中的相位與頻率按照控制芯片內(nèi)部設(shè)定的模式進(jìn)行工作。

本發(fā)明公開(kāi)的基于PFC與LLC諧振的智能全橋修正波電壓轉(zhuǎn)換電路，其相比現(xiàn)有技術(shù)而言，首先，本發(fā)明具有高PF值，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與輸出端隔離，安全性非常高，同時(shí)，在輸入全電壓范圍內(nèi)能夠能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，并且固定輸出頻率，再次，輸出電壓是以修正波輸出，對(duì)交流電壓有自動(dòng)整形功能，此外，本發(fā)明方案含有電壓與電流采樣電路，能防浪涌電壓與電流。

以上所述只是本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。