基於橋式整流器的功率變換模塊的製作方法

2023-10-04 14:28:29 2

本發明涉及控制電路，具體涉及基於橋式整流器的功率變換模塊。

背景技術：

近年來，隨著環保和節能意識的逐步提高，一種新興的"綠色的廚具"--電磁爐正在家庭中普及。它改變了傳統的明火烹調方式，利用電磁感應原理，使電流通過內置的線圈時產生磁場，磁場內的磁力線感應到鐵製器皿，產生無數高速運動的小渦流，渦流產生的巨大循環能量轉換為有效熱能，使鍋具自行高速加熱，最終直接加熱食物。電磁爐的熱效率達到90％以上，同時它無煙無灰，無汙染，不升高室溫，不產生一氧化碳等有害物質，安全環保。電磁爐還採用了微電腦控制，能夠隨意控制溫度。正是由於上述種種優點，電磁爐在發達國家的家庭普及率已經達到80％以上。

為了提高電熱轉換率，家用電磁爐一般採用的是高頻電磁爐，須將工頻電整流成直流電後再逆變成20kHz以上的高頻振蕩電流，在高頻下，穩定功率輸出就成了設計的難點和關鍵所在。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是電磁爐功率輸出不穩定，目的在於提供基於橋式整流器的功率變換模塊，提高電磁爐功率輸出的穩定性，進而提升電磁爐的使用性能。

本發明通過下述技術方案實現：

基於橋式整流器的功率變換模塊，包括功率開關電路和信號放大電路，所述功率開關電路包括三極體Q7、三極體Q8、三極體Q9、二極體D7、二極體D8、二極體D9和電感L1，電感L1一端接電壓正極端，其另一端與二極體D9的陰極、三極體Q9的集電極、三極體Q8的集電極、三極體Q7的集電極連接，三極體Q7的基極與二極體D7的陰極連接，其發射極與三極體Q9的基極連接，二極體D7的陽極與三極體Q8的基極連接，三極體Q8的發射極、三極體Q9的發射極、二極體D8的陽極共同接電壓負極端並接地，二極體D9的陽極與二極體D8的陰極連接；所述信號放大電路包括三極體Q3、三極體Q4、三極體Q5、三極體Q6、三極體Q10、二極體D5、二極體D6，所述三極體Q10的基極為信號輸入端，其集電極與三極體Q3的基極連接；三極體Q3的集電極與三極體Q5的基極連接，其發射極與三極體Q6的基極連接，二極體D5的陰極與三極體Q5的基極、二極體D6的陰極連接，其陽極與三極體Q4的基極連接，二極體D6的陽極連接三極體Q5的發射極、三極體Q4的發射極、三極體Q6的集電極，同時與二極體D7的陰極連接，三極體Q3、三極體Q4、三極體Q5、三極體Q10的集電極接正5V電源，三極體Q3、三極體Q10、三極體Q6的發射極共同接地。電感L1、二極體D5-D9和三極體Q3-Q10等構成電壓諧振變換器，二極體D8、二極體D9的作用是為部分諧振電流提供通路，保護功率開關管，三極體是電壓諧振變換器的主開關，三極體Q10的基極接收的信號是PWM信號，該信號由單片機提供。

進一步地，基於橋式整流器的功率變換模塊，還包括電容C12，所述電容C12一端與二極體D9的陰極連接，其另一端與二極體D8的陽極連接。

進一步地，基於橋式整流器的功率變換模塊，還包括電容C13，所述電容C13一端接電壓正極端，其另一端與電壓負極端連接。電容C12、電容C13能增強電壓耐受能力。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：本發明利用電感L1、二極體D5-D9和三極體Q3-Q10等元器件構成電壓諧振變換器，設置二極體D8、二極體D9的作用是為部分諧振電流提供通路，保護功率開關管，三極體是電壓諧振變換器的主開關，整個裝置提高了電磁爐功率輸出的穩定性，進而提升了電磁爐的使用性能。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例

如圖1所示，基於橋式整流器的功率變換模塊，包括功率開關電路和信號放大電路，所述功率開關電路包括三極體Q7、三極體Q8、三極體Q9、二極體D7、二極體D8、二極體D9和電感L1，電感L1一端接電壓正極端，其另一端與二極體D9的陰極、三極體Q9的集電極、三極體Q8的集電極、三極體Q7的集電極連接，三極體Q7的基極與二極體D7的陰極連接，其發射極與三極體Q9的基極連接，二極體D7的陽極與三極體Q8的基極連接，三極體Q8的發射極、三極體Q9的發射極、二極體D8的陽極共同接電壓負極端並接地，二極體D9的陽極與二極體D8的陰極連接；所述信號放大電路包括三極體Q3、三極體Q4、三極體Q5、三極體Q6、三極體Q10、二極體D5、二極體D6，所述三極體Q10的基極為信號輸入端，其集電極與三極體Q3的基極連接；三極體Q3的集電極與三極體Q5的基極連接，其發射極與三極體Q6的基極連接，二極體D5的陰極與三極體Q5的基極、二極體D6的陰極連接，其陽極與三極體Q4的基極連接，二極體D6的陽極連接三極體Q5的發射極、三極體Q4的發射極、三極體Q6的集電極，同時與二極體D7的陰極連接，三極體Q3、三極體Q4、三極體Q5、三極體Q10的集電極接正5V電源，三極體Q3、三極體Q10、三極體Q6的發射極共同接地。基於橋式整流器的功率變換模塊，還包括電容C12、電容C13，所述電容C12一端與二極體D9的陰極連接，其另一端與二極體D8的陽極連接，所述電容C13一端接電壓正極端，其另一端與電壓負極端連接。

本實施例中，設置電感L1、二極體D5-D9和三極體Q3-Q10等構成電壓諧振變換器，二極體D8、二極體D9的作用是為部分諧振電流提供通路，保護功率開關管，三極體是電壓諧振變換器的主開關，三極體Q3-Q6將PWM信號進行信號放大，三極體Q7-Q9相當於功率開關(用Q表示)，當主開關Q導通時，使直流電壓加在電感L1上，電感L1中的電流開始按指數規律上升，通過電感L1向負載傳輸能量，電感L1發熱，同時，電感L1中也儲存能量。當開關Q關斷後，電感L1中的能量向電容C13轉移而發生諧振。三極體Q10的基極的PWM信號輸入控制負荷電流，通過改變PWM佔空比實現自由調節和控制功率，使功率穩定輸出。

本實施例中使用的元器件及其規格如下：電阻R20-2.2K，電阻R21-650，電阻R22-3K，電阻R23-2K，電阻R24-1K，電阻R25-1K，電阻R26-3.3K，電阻R27-200，三極體均採用2N2368，二極體均採用1N4148，電容C12-0.3F，電容C13-5uF。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。