电源电路及电源的制作方法

    专利查询2025-03-31  3


    本发明涉及一种电源电路,特别是涉及一种用于便携式储能电源、户外电源等的电源电路。


    背景技术:

    1、户外电源是一种内置锂离子电池、自身可储备电能的户外多功能电源,又称为便携式交直流电源,其具备交流输出/直流输出功能。户外电源相当于小型便携式充电站,具有重量轻、容量高、功率大、寿命长、稳定性强的特点,不仅配备了多个usb接口满足数码产品的充电,还可输出dc、ac、汽车点烟器等常用电源接口,能够为笔记本电脑、无人机、摄影灯、投影仪、电饭煲、电风扇、烧水壶、汽车等设备供电,能为各种中小型用电设备提供可持续输出的交流电,不但稳定,而且对电器无损害,适用于户外露营、户外直播、户外施工、外景拍摄、家庭应急用电等耗电量大的场景。

    2、现有户外电源的电源电路的拓扑结构包括:储能电池——>dcdc变压器——>整流滤波电路——>dcac换流器。具体而言,由储能电池进行供电,经由dcdc变压器进行升压之后,经由整流滤波电路被整流滤波成直流母线电压,然后再经由dcac换流器将直流电转换为交流电。其中,控制芯片通过pwm信号来控制dcdc变压器和dcac换流器。


    技术实现思路

    1、然而,储能电池在低电量时的电压比满电时的电压要低,因此如果想要输出稳定的220v交流电压,则需要根据储能电池在低电量时的电压和所需输出的交流电压对dcdc变压器的变比进行设计。然而,在这种情况下,如果储能电池处于满电状态,则经过dcdc变压器升压之后,主输出直流母线的电压会变得过高(即超出220v交流电压的需求),因此主输出直流母线上的滤波电容需要用到500v的电解电容,其成本较高;并且还会导致dcac换流器中的滤波电感的温度变高,散热性能变差,损耗变高。此外,在户外电源空载时也会产生同样的问题。

    2、针对上述问题,可以考虑通过调整pwm占空比的方式来进行应对,但是该方式仅适合硬件pwm芯片或高性能mcu的应用中,并且该方案的输出也需要储能电感或500v的电解电容,工作效率低,成本高,体积大,不适合小型化。

    3、本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供一种电源电路,通过对滤波电容的一端上的直流母线电压与预定的直流母线电压比对基准进行比较,在直流母线电压大于等于直流母线电压比对基准的情况下,由比较模块向pwm驱动功率放大模块发送关闭pwm驱动的指令,从而能够解决电池满电时所产生的直流母线电压过高的问题,能够显著地降低滤波电感的温度,并且还能够使得滤波电容所需要的耐压降低至450v以下,可使得滤波电容的成本降低40~50%。

    4、解决技术问题的技术方案

    5、为了解决上述问题,本发明的第一方面所涉及的电源电路中,包括pwm驱动功率放大模块、变压器、第一整流模块、第二整流模块、滤波电容、供电电容、dc-ac逆变控制功率模块、比较模块,

    6、所述pwm驱动功率放大模块的一侧与所述变压器的初级侧连接,并且所述pwm驱动功率放大模块的另一侧与比较模块连接,

    7、所述变压器的第一次级侧与第一整流模块的一侧连接,所述变压器的第二次级侧与第二整流模块的一侧连接,

    8、所述第一整流模块的另一侧与所述滤波电容并联连接,所述第二整流模块的另一侧与所述供电电容并联连接,

    9、所述滤波电容还与所述dc-ac逆变控制功率模块连接,所述供电电容还与所述dc-ac逆变控制功率模块连接,

    10、所述dc-ac逆变控制功率模块与所述比较模块连接,

    11、所述比较模块对所述滤波电容的一端上的直流母线电压与预定的直流母线电压比对基准进行比较,在所述直流母线电压大于等于所述直流母线电压比对基准的情况下,所述比较模块向所述pwm驱动功率放大模块发送关闭pwm驱动的指令。

    12、进一步地,所述pwm驱动功率放大模块在从所述比较模块接收到关闭pwm驱动的指令时,以最大占空比输出pwm信号。

    13、进一步地,在所述电源电路刚启动时,在所述直流母线电压大于等于所述直流母线电压比对基准的情况下,所述dc-ac逆变控制功率模块使所述比较模块向所述pwm驱动功率放大模块发送关闭pwm驱动的指令的定时延迟预定时间。

    14、进一步地,所述预定时间被设定为以使得所述供电电容的电压达到预定大小。

    15、进一步地,所述比较模块包括第一比较器、第一晶体管、隔离光电耦合器,

    16、所述第一比较器对所述滤波电容的一端上的直流母线电压与预定的直流母线电压比对基准进行比较,

    17、在所述直流母线电压大于等于所述直流母线电压比对基准的情况下,所述第一比较器经由所述第一晶体管和所述隔离光电耦合器向所述pwm驱动功率放大模块发送关闭pwm驱动的指令。

    18、进一步地,所述比较模块还包括第一电阻、稳压二极管、第一二极管,

    19、所述直流母线电压被输入至所述第一比较器的第一输入端,所述直流母线电压比对基准被输入至所述第一比较器的第二输入端,

    20、所述第一比较器的输出端与所述第一晶体管的栅极连接,

    21、所述第一晶体管的集电极与所述隔离光电耦合器的第一输入端子、所述第一二极管的一端和所述第一电阻的一端连接,

    22、所述第一晶体管的发射极与所述隔离光电耦合器的第二输入端子和所述滤波电容的另一端连接,

    23、所述第一二极管的另一端与所述dc-ac逆变控制功率模块连接,

    24、所述第一电阻的另一端经由所述稳压二极管与所述dc-ac逆变控制功率模块连接。

    25、进一步地,所述pwm驱动功率放大模块中的晶体管以谐振软开关的方式工作。

    26、进一步地,所述pwm驱动功率放大模块中的晶体管的耐压为40v。

    27、进一步地,所述滤波电容为电解电容,所述电解电容的耐压为450v。

    28、本发明的第二方面所涉及的电源中,包括上述的电源电路。

    29、发明效果

    30、根据本发明的电源电路,通过对滤波电容的一端上的直流母线电压与预定的直流母线电压比对基准进行比较,在直流母线电压大于等于直流母线电压比对基准的情况下,由比较模块向pwm驱动功率放大模块发送关闭pwm驱动的指令,从而能够解决电池满电时所产生的直流母线电压过高的问题,能够显著地降低滤波电感的温度,并且可以避免消费者在长时间空载使用时滤波电感高温的问题,并且还能够使得滤波电容所需要的耐压降低至450v以下,可使得滤波电容的成本降低40~50%。

    31、此外,根据本发明的电源电路,通过在从比较模块接收到关闭pwm驱动的指令时,以最大占空比输出pwm信号,从而pwm驱动功率放大模块中的晶体管始终以谐振软开关的方式进行工作,可使得损耗最低,效率最高,并且可使得温度降低,可提高消费者使用体验;此外,由于pwm驱动功率放大模块中的晶体管始终以谐振软开关的方式进行工作,因此可将晶体管的尖峰电压控制得较小,从而仅需使用40v耐压的晶体管即可,与通常所使用的60v以上的耐压的晶体管相比,可进一步减小损耗。

    32、此外,根据本发明的电源电路,通过在电源电路刚启动(尤其是满载或短路启动)时增加延时设置,使得供电电容充分充能以使dc-ac逆变控制功率模块正常工作之后再进行pwm驱动,从而能够使得电源电路的系统稳定。


    技术特征:

    1.一种电源电路,其特征在于,包括pwm驱动功率放大模块、变压器、第一整流模块、第二整流模块、滤波电容、供电电容、dc-ac逆变控制功率模块、比较模块,

    2.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,

    3.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,

    4.根据权利要求3所述的电源电路,其特征在于,

    5.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,

    6.根据权利要求5所述的电源电路,其特征在于,

    7.根据权利要求2所述的电源电路,其特征在于,

    8.根据权利要求7所述的电源电路,其特征在于,

    9.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,

    10.一种电源,其特征在于,使用了权利要求1至9中任一项所述的电源电路。


    技术总结
    本发明提供一种电源电路,通过对滤波电容的一端上的直流母线电压与预定的直流母线电压比对基准进行比较,在直流母线电压大于等于直流母线电压比对基准的情况下,由比较模块向PWM驱动功率放大模块发送关闭PWM驱动的指令,从而能够解决电池满电时所产生的直流母线电压过高的问题,能够显著地降低滤波电感的温度,并且还能够使得滤波电容所需要的耐压降低至450V以下,可使得滤波电容的成本降低40~50%。

    技术研发人员:冯立远,文雷,方挺
    受保护的技术使用者:宁波公牛新能源科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
    转载请注明原文地址:https://tc.8miu.com/read-27051.html

    最新回复(0)