CN110149061A - 高功率因数可调数字直流电压源的转化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，包括：将包含滤波部分的桥式整流配置于220V交流市电与PFC‑boost部分之间并连接；通过配置PFC‑boost部分对整流后的市电进行功率因数校正并将其升压到400V；将电压互感器配置为实时观测电压源电压，配置555定时器为PWM输出电路，控制光耦隔离传压网络；配置555定时器芯片与光耦的电源均采用宽范围输入BUCK芯片降压得到；配置隔离传压光耦内部的光敏三极管的集电极为400V的正电压输入，发射极被配置为相应光耦的输出。该高功率因数可调数字直流电压源的转化方法更简单更易调节，克服了电压源对于电网电压的谐波干扰问题，优化了电网电压的转化效率，提高了转化的功率因数。

Description

高功率因数可调数字直流电压源的转化方法
技术领域
本发明涉及直流稳压电压源技术领域，具体地，涉及一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法。
背景技术
目前，直接对从电网中引出的电压进行整流，会产生大量谐波，对电网电压造成干扰的同时也会影响用电器的使用。同时，模拟电路较数字电路损耗较大，不易控制，且容易产生一定的误差。
然而，对于一般的全桥变压电路来说，需要的元器件较多，对于开关管的控制较复杂。用变压器进行电压变换会造成不必要的损耗，变压器的体积也会使得电压源整体体积较大。
因此，急需要提供一种用于将220V交流市电转化为0～400V的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，该高功率因数可调数字直流电压源的转化方法更简单更易调节，克服了电压源对于电网电压的谐波干扰问题，优化了电网电压的转化效率，提高了转化的功率因数以及使用过程中的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，包括：
将包含滤波部分的桥式整流配置于220V交流市电与PFC-boost部分之间并连接；通过配置PFC-boost部分对整流后的市电进行功率因数校正并将其升压到400V；
将电压互感器配置为实时观测电压源电压，配置555定时器为PWM输出电路，控制光耦隔离传压网络；
配置555定时器芯片与光耦的电源均采用宽范围输入BUCK芯片降压得到；
配置隔离传压光耦内部的光敏三极管的集电极为400V的正电压输入，发射极被配置为相应光耦的输出。
优选地，对输入的市电采用压敏电阻、热敏电阻和熔断保险丝进行输入过压、过流保护。
优选地，整流桥采用快恢复二极管联结而成。
优选地，PFC功率因数校正芯片型号为UCC28019，且UCC28019的电源由XD308H降压而成。
优选地，所述宽范围输入BUCK芯片型号为XD308H。
优选地，电压源用宽输入BUCK芯片降压后，用单运放OP07进行吃电流，接着再输入555定时器控制的PWM输出网络；并且，OP07的电源由XD308H降压而成。
优选地，隔离传压光耦型号为EL305X，400V高压从光耦内部光敏三极管引出的集电极引脚相连，引出的发射级作为输出引脚与负载相连；并且，EL305X的电源由XD308H降压而成。
优选地，PCB布线时有功率地、模拟地、大地。
根据上述技术方案，该方法得到的电压源主电路由PFC-boost构成，电压源包括电压互感器、555定时器PWM控制网络、光耦隔离传压网络和宽范围输入DC/DC降压芯片；电压源通过调节对光耦隔离传压网络的PWM控制进而控制电路输出总电压，同时，电压源采用PFC输入，既减小了自身对电网电压的干扰，也减小了电网电压对电压源的影响。此外，采用的光耦隔离在降低生产成本的同时也让使用者的人身安全得到了保障。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法的工作流程图；
图2是本发明提供的一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法中整流部分的电路图；
图3是本发明提供的一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法中BUCK降压部分的电路图；
图4是本发明提供的一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法中PFC-boost部分的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，包括：
将包含滤波部分的桥式整流配置于220V交流市电与PFC-boost部分之间并连接；通过配置PFC-boost部分对整流后的市电进行功率因数校正并将其升压到400V；
将电压互感器配置为实时观测电压源电压，配置555定时器为PWM输出电路，控制光耦隔离传压网络；
配置555定时器芯片与光耦的电源均采用宽范围输入BUCK芯片降压得到；
配置隔离传压光耦内部的光敏三极管的集电极为400V的正电压输入，发射极被配置为相应光耦的输出。
对输入的市电采用压敏电阻、热敏电阻和熔断保险丝进行输入过压、过流保护。
为了减少了不必要的因二极管频繁开关对电路带来的谐振干扰，优选地，整流桥采用快恢复二极管联结而成。
为了使得功率因数校正能力强，减少周围元器件，同时在一定程度上降低生产成本，优选PFC功率因数校正芯片型号为UCC28019，且UCC28019的电源由XD308H降压而成。
同样的，为了在减少***元器件的同时降低生产成本，优选地，所述宽范围输入BUCK芯片型号为XD308H。
电压源用宽输入BUCK芯片降压后，用单运放OP07进行吃电流，接着再输入555定时器控制的PWM输出网络；并且，OP07的电源由XD308H降压而成。
隔离传压光耦型号为EL305X，400V高压从光耦内部光敏三极管引出的集电极引脚相连，引出的发射级作为输出引脚与负载相连；并且，EL305X的电源由XD308H降压而成。
PCB布线时有功率地、模拟地、大地。
具体的，参考图1，本发明用于输出0～400V可调直流稳压，本发明在不同附图中利用相同参考标号标出相同功能的网络。为清楚起见仅示出并且将详述对于理解所描述的实施例有用的那些网络。
其中，PFC-boost部分包含数字型功率因数校正芯片，功率因数校正芯片提高本发明的功率因数，提高电力利用率。
电压互感器与PFC-boost的输出相联，电压互感器实时观测输出电压。光耦隔离传压网络采用大功率线性光耦，该大功率线性光耦对PFC-boost输出的电压进行隔离。并且，大功率线性光耦采用PWM波进行控制，PWM波采用数字芯片555定时器控制生成。这样，555定时器控制生成PWM波，PWM波占空比的控制通过调节与555定时器相连的电阻和电容的值从而使输出PWM波的频率和占空比发生改变，进而改变所述电压源的输出电压。BUCK降压部分采用宽范围输入DC/DC降压芯片进行控制，并且，BUCK降压部分将电压降低之后在必要条件下用OP07吃电流后为光耦隔离传压网络进行电源供电。
如图2所示，本发明整流部分包括整流桥、压敏电阻、高压保险丝及一系列滤波器件。其中，整流部分整流桥由快恢复二极管联结而成，快恢复二极管具有开关特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积较小、安装简便等优点，在开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间电源(UPS)、高频加热、交流电机变频调速等电子设备中得到了广泛的应用，是极有发展前途的电力、电子半导体器件。该整流部分输出包含一个π型滤波，该π型滤波输入和输出都呈低阻抗，***损耗特性比RC型和LC型更好。
参见图3，该BUCK降压部分包括功率地、模拟地和大地。
如图4所示，该PFC-boost部分还包括其附属电路，该附属电路包括boost升压电路，其中，boost升压电路是一种常见的开关直流升压电路，它可以使输出电压比输入电压高。
通过上述技术方案得到的电压源主电路由PFC-boost构成，电压源包括电压互感器、555定时器PWM控制网络、光耦隔离传压网络和宽范围输入DC/DC降压芯片；电压源通过调节对光耦隔离传压网络的PWM控制进而控制电路输出总电压，同时，电压源采用PFC输入，既减小了自身对电网电压的干扰，也减小了电网电压对电压源的影响。此外，采用的光耦隔离在降低生产成本的同时也让使用者的人身安全得到了保障。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，包括：
将包含滤波部分的桥式整流配置于220V交流市电与PFC-boost部分之间并连接；通过配置PFC-boost部分对整流后的市电进行功率因数校正并将其升压到400V；
将电压互感器配置为实时观测电压源电压，配置555定时器为PWM输出电路，控制光耦隔离传压网络；
配置555定时器芯片与光耦的电源均采用宽范围输入BUCK芯片降压得到；
配置隔离传压光耦内部的光敏三极管的集电极为400V的正电压输入，发射极被配置为相应光耦的输出。
2.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，对输入的市电采用压敏电阻、热敏电阻和熔断保险丝进行输入过压、过流保护。
3.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，整流桥采用快恢复二极管联结而成。
4.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，PFC功率因数校正芯片型号为UCC28019，且UCC28019的电源由XD308H降压而成。
5.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，所述宽范围输入BUCK芯片型号为XD308H。
6.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，电压源用宽输入BUCK芯片降压后，用单运放OP07进行吃电流，接着再输入555定时器控制的PWM输出网络；并且，OP07的电源由XD308H降压而成。
7.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，隔离传压光耦型号为EL305X，400V高压从光耦内部光敏三极管引出的集电极引脚相连，引出的发射级作为输出引脚与负载相连；并且，EL305X的电源由XD308H降压而成。
8.根据权利要求1所述的高功率因数可调数字直流电压源的转化方法，其特征在于，PCB布线时有功率地、模拟地、大地。
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