直流轉交流轉換器的製作方法

2023-05-15 17:00:06

專利名稱：直流轉交流轉換器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源裝置，特別是一種直流轉交流轉換器。
其次，請參照圖3所示的另一直流轉交流轉換器電路。是將上述應用加入一儲能電感器L1，並於控制驅動電路40增加一波形產生器30，藉以產生低失真的正弦波訊號，以供脈寬調製器(PWM-2)作比較之用。脈寬調製器(PWM-2)的輸出再經由控制驅動電路40切換成四個開關電晶體(Q3~Q6)所需的訊號，經控制驅動電路40後驅動由四開關電晶體(Q3~Q6)組成的橋式開關電路10，使之同時具有高頻及低頻變化的開關運作，其輸出再經L1儲能濾波後得到低失真的正弦波輸出。然而，上述傳統技術不論是近似正弦波(Modified sine wave)輸出亦或真正正弦波(Pure sine wave)輸出，其均需將直流經過一個變壓器、二級開關電路(由開關電晶體(Q1、Q2)組成的推挽升壓電路10』)及(由四開關電晶體(Q3~Q6)組成的橋式開關電路10)、及一組整流濾波電路(由整流二極體(D1~D4)組成的橋式整流電路20』及濾波電容器C2』組成)，且該部份均需使用大功率的零件，應力大、容易故障，且電路所需零件甚多，使成本居高不下。
且上述傳統技術的輸出端由四開關電晶體(Q3~Q6)組成的開關電路10，因其處於高壓狀態下操作，如遇輸出端負載過大或短路時，容易造成四開關電晶體(Q3~Q6)產生過大瞬間功率而燒毀的現象，造成保護電路不易克服，產生價格高且信賴度不佳的缺點。
本實用新型的其它目的與詳細的構造，通過下面的結合附圖的詳細說明而更為明確，


圖10是本實用新型的控制驅動電路合成的正弦波正半周的波形圖；圖11是本實用新型的控制驅動電路合成的正弦波負半周的波形圖。
附圖標記說明10開關電路；10』升壓電路；20積分電路；20』整流電路；30波形產生器；40控制驅動電路；C1-C3電容器；C2』濾波電容器；D1-D6二極體；L1電感器；PWM脈寬調製器；PWM-1脈寬調製器-1；PWM-2脈寬調製器-2；Q1-Q6電晶體；T1變壓器。
該開關電路10是由四開關電晶體Q1至Q4連接成的橋式開關電路，而該橋式開關電晶體(Q1~Q4)是金屬氧化物半導體一場效電晶體(MOS-FET)，於一端接於直流電源，其一交流端串聯連接於儲能電感器L1，再接至變壓器T1輸入側的一端；該變壓器T1，其輸入側的另一端再接至開關電路10的另一交流端，且開關電路10的二交流端分別接於二極體D1、D2，該積分電路20由電阻器及電容器組成，或以運算放大器組成的低通濾波電路(Low Pass Filter)，其輸入端接於二極體D1、D2，而輸出端則接至脈寬調製器PWM的回授端；一脈寬調製器PWM，其參考電位端是連接于波形產生器30，以輸入波形產生器30的正弦波(請參閱圖5)；而回授端則接至積分電路20的輸出端，以依據兩波形的比較結果而調整其輸出的脈波寬度；一波形產生器30，是用振蕩電路或以簡單功能的單片微機(Single ChipMicro-Processor)製成，以產生半周期的正弦波(請參閱圖5)，及產生兩頻率相同，相位相反的低頻(50Hz或60Hz)方形波(如圖6、圖7所示)以供應控制驅動電路40，該兩低頻方形波亦可只由波形產生器30產生其中一個，另一個由非門(NOT GATE)組成；一控制驅動電路40，用以將脈寬調製器(PWM)的輸出與波形產生器30產生的低頻方形波運算，以提供開關電路10所需的控制信號。
藉由波形產生器30產生低失真的正弦波(F1)(請參閱圖5)及兩個低頻(50Hz或60Hz)的方形波(F3)、(F4)，請參考圖6、圖7，該兩方形波相位相反，該正弦波接至脈寬調製器PWM作為參考電壓，另連接於橋式開關電路交流端的二極體D1、D2所檢出的電壓，經一積分電路20以將高頻濾除並保留低頻而得到全波波形F7(請參考圖8)以供脈寬調製器PWM比較之用，脈寬調製器PWM將依參考電壓與檢知電壓的高低調整輸出的脈波寬度F2(請參考圖9)，其脈波再與由波形產生器30所產生的低頻方形波經由控制驅動電路40而合成，使其產生二個同時具有高頻脈波寬度及低頻方形波的波形信號，此兩信號一為在正弦波正半周時用於控制開關電晶體Q1、Q4導通的波形F5(請參考圖10)，另一為正弦波負半周時用於控制開關電晶體Q2、Q3導通的波形F6(請參考圖11)。
當正弦波在正半周期時藉開關電晶體Q1、Q4的高頻ON/OFF切換，電流將自直流正端輸入經開關電晶體Q1、儲能電感器L1到達變壓器T1的A端，變壓器T1的B端再經由開關電晶體Q4回到直流輸入的負端，而在此ON/OFF過程中儲能電感器L1將於開關電晶體Q1、Q4 ON時儲存部份能量，至開關電晶體Q1、Q4 OFF時再將能量釋放給變壓器T1。當正弦波在負半周期時，藉由開關電晶體Q2、Q3的高頻ON/OFF切換，電流將自直流正端輸入經開關電晶體Q2到達變壓器T1的B端，變壓器A端再經由儲能電感器L1及開關電晶體Q3回到直流輸入的負端，在此ON/OFF過程中儲能電感器L1將於開關電晶體Q2、Q3 ON時儲存部份能量，至開關電晶體Q2、Q3 OFF時再將能量釋放給變壓器T1。
在開關電路10操作過程中，儲能電感器L1所儲存能量的多寡取決於此PWM依輸出電壓變化實施修正所產生的脈波寬度，因為儲能電感器L1具有儲能的效果，故能藉由開關電路10的操作而使輸出電壓能有以正弦波方式自零值上升至最大值再回到零值的變化，且因設有儲能電感器L1使開關電路10的高頻電流經儲能電感器L1的儲能效果的處理後使變壓器T1隻獲得低頻的交流電流，經由變壓器T1圈數比例升壓後即可得到所需要的正弦波交流輸出，而不需要其它濾除高頻電流的組件。
綜上所述，本實用新型確可達預期的效果，以上所述者僅為本實用新型的較佳實施例，且已達廣泛的功效。凡依本實用新型權利要求所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本實用新型專利涵蓋的範圍內。
權利要求1.一種直流轉交流轉換器，其特徵在於包括一開關電路，該開關電路是一橋式開關電路，其一端接於直流電源，而一交流端串聯連接於儲能電感器，再接至變壓器輸入側的一端；一變壓器，其輸入側的另一端再接至開關電路的另一交流端，且開關電路的二交流端分別接於二極體；一積分電路，其輸入端接於二極體，而輸出端則接至脈寬調製器的回授端；一脈寬調製器，其參考電位端連接于波形產生器，以輸入波形產生器的正弦波；一波形產生器，用以產生半周期的正弦波，及產生低頻方形波以供應控制驅動電路；一控制驅動電路，用以將脈寬調製器的輸出與波形產生器產生的低頻方形波運算，以提供開關電路所需的控制信號。
2.如權利要求1所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該橋式開關電路由四個金屬氧化物半導體一場效電晶體(MOS-FET)連接成。
3.如權利要求1所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該積分電路是一濾波電路。
4.如權利要求3所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該濾波電路是電阻器濾波電路。
5.如權利要求1所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該波形產生器包含一振蕩電路。
6.如權利要求1所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該波形產生器包含一單晶片處理器。
7.如權利要求1所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該低頻方形波為二相位相反的低頻方形波。
8.如權利要求7所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該二相位相反的低頻方形波由波形產生器所產生。
9.如權利要求7所述的直流轉交流轉換器電路，其中，該二相位相反的低頻方形波由波形產生器及非門所產生。
專利摘要本實用新型是一種直流轉交流轉換器，包括一橋式開關電路，該橋式開關電路的正端接至直流輸入端的正端，橋式電路的負端接至直流輸入的負端，橋式的其中一個交流端串接儲能電感後再接至變壓器輸入側的一端，變壓器輸入側的另一端再接至橋式電路的另一交流端，並從橋式電路的二交流端分別檢出波形，經積分後接至PWM的回授端，控制部分由波形產生器產生半周的正弦波以提供脈波寬度產生器(PWM)的參考電位端，波形產生器另產生低頻(50Hz或60Hz)方波以供控制電路將PWM輸出與該方波運算後提供橋式電路所需的控制信號。如此即能將直流電源只經過一組開關電路及一隻變壓器即可轉換成交流輸出。而其直流電源的直流電只經一組開關電路及一個變壓器即可轉換成交流電輸出，可簡化電路結構、提升可靠度並節省成本。
文檔編號H02M7/48GK2596662SQ03200449
公開日2003年12月31日 申請日期2003年1月8日 優先權日2003年1月8日
發明者陳韋光, 楊德仁 申請人:協欣電子工業股份有限公司