一种基于脉宽调制电路的三端集成稳压型逆变系统

本发明涉及电子领域，具体的说，是一种基于脉宽调制电路的三端集成稳压型逆 变系统。

逆变系统是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V，50Hz正弦波)。 逆变系统广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗 衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。随着科技的发展，上述的电子产品也 在不断的发展，因此对逆变系统输出电压的稳定性和负载能力的要求也越来越高。然而，现 有的逆变系统逆变后输出的交流电压不稳定；并且现有的逆变系统还存在的负载能力差的 问题，即现有的逆变系统仅为额定负载的40-60％，不能满足人们的要求。

因此，提供一种既能输出稳定的电压，又能提高负载能力的逆变系统是当务之急。

本发明的目的在于克服现有技术中的现有的逆变系输出的电压不稳定，负载能力 差的缺陷，提供的一种基于脉宽调制电路的三端集成稳压型逆变系统。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基于脉宽调制电路的三端集成稳压型逆变 系统，主要由逆变芯片U1，变压器T，三极管VT1，串接在三极管VT1的集电极与逆变芯片U1的 C1管脚之间的三端集成稳压电路，正极与三极管VT1的基极相连接、负极接地的极性电容 C1，P极经电感L1后与三极管VT1的发射极相连接、N极经电阻R1后与极性电容C1的负极相连 接的二极管D1，一端与逆变芯片U1的COUT管脚相连接、另一端与逆变芯片U1的REF管脚相连 接的电阻R3，负极与逆变芯片U1的DT管脚相连接、正极与逆变芯片U1的REF管脚相连接的极 性电容C3，正极经电阻R2后与极性电容C3的正极相连接、负极经电阻R4后与极性电容C3的 负极相连接的极性电容C2，正极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接、负极接地的极 性电容C19，N极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接、P极与极性电容C19的负极相连 接的稳压二极管D13，正极与变压器T副边电感线圈的同名端相连接、负极经电感L2后与极 性电容C19的负极相连接的极性电容C18，负极经电阻R24后与逆变芯片U1的VCC管脚相连 接、正极与逆变芯片U1的C2管脚相连接的极性电容C17，一端与逆变芯片U1的GND管脚相连 接、另一端接地的电阻R14，分别与二极管D1的N极和逆变芯片U1以及与极性电容C2的正极 相连接的比较放大电路，与逆变芯片U1相连接的电压检测电路，串接在比较放大电路与电 压检测电路之间的脉宽调制电路，以及分别与逆变芯片U1的C1管脚和E1管脚以及变压器T 相连接的压控振荡电路组成；所述极性电容C2的负极与逆变芯片U1的+IN2管脚相连接后接 地；所述极性电容C17的负极还与逆变芯片U1的C1管脚相连接；所述压控振荡电路还分别与 极性电容C18的负极和电压检测电路相连接；所述变压器T副边电感线圈的非同名端与稳压 二极管D13的P极共同形成输出端。

所述三端集成稳压电路由稳压芯片U2，三极管VT11，正极经电阻R34后与稳压芯片 U2的IN管脚相连接、负极与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C24，P极经电阻R35后与 极性电容C24的负极相连接、N极经电阻R36后与三极管VT11的集电极相连接的二极管D16， 正极与稳压芯片U2的IN管脚相连接、负极经电阻R37后与三极管VT11的基极相连接的极性 电容C25，N极经电阻R41后与稳压芯片U2的OUT管脚相连接、P极经电感L4后与极性电容C25 的正极相连接的二极管D17，P极经电阻R42后与稳压芯片U2的OUT管脚相连接、N极作为三端 集成稳压电路的输出端并与逆变芯片U1的C1管脚相连接的稳压二极管D18，正极经电阻R38 后与三极管VT11的发射极相连接、负极经可调电阻R40后与稳压芯片U2的OUT管脚相连接的 极性电容C26，正极与稳压二极管D18的P极相连接、负极与极性电容C26的负极相连接后接 地的极性电容C27，一端与可调电阻R40的可调端相连接、另一端与极性电容C27的负极相连 接的电阻R43，以及一端与稳压芯片U2的GND管脚相连接、另一端与极性电容C26的负极相连 接的电阻R39组成；所述二极管D16的N极接地。

进一步的，所述脉宽调制电路由三极管VT9，三极管VT10，正极经电阻R26后与三极 管VT9的发射极相连接、负极经电阻R27后与三极管VT9的基极相连接的极性电容C20，N极与 极性电容C20的正极相连接、P极与极性电容C20的负极相连接的二极管D14，正极与三极管 VT9的集电极相连接、负极经电阻R29后与三极管VT10的集电极相连接的极性电容C21，一端 与极性电容C21的负极相连接、另一端与三极管VT10的集电极相连接的电感L3，P极经电阻 R28后与三极管VT9的集电极相连接、N极经电阻R30后与三极管VT10的集电极相连接的二极 管D15，一端与二极管D15的P极相连接、另一端接地的电阻R32，正极经电阻R31后与三极管 VT10的基极相连接、负极接地的极性电容C22，正极与三极管VT10的发射极相连接、负极接 地的极性电容C23，以及一端与三极管VT10的发射极相连接、另一端与极性电容C23的负极 相连接的电阻R33组成；所述极性电容C20的负极接地；所述二极管D14的N极与比较放大电 路相连接；所述极性电容C22的正极与二极管D15的P极相连接；所述三极管VT10的集电极作 为脉宽调制电路的输出端并与电压检测电路相连接。

所述比较放大电路由三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，N极与极性电容C2的正极 相连接、P极与三极管VT2的基极相连接的二极管D2，负极经电阻R5后与三极管VT3的基极相 连接、正极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C4，P极与三极管VT3的集电极相连接、N极 经电阻R6后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3，正极与逆变芯片U1的-IN2管脚相连 接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C5，N极与逆变芯片U1的PWM管脚相连接、P 极经电阻R7后与二极管D3的N极相连接的二极管D5，负极与三极管VT3的发射极相连接、正 极与二极管D5的P极相连接的极性电容C6，正极经电阻R8后与三极管VT2的集电极相连接、 负极与三极管VT4的集电极相连接的极性电容C7，P极与三极管VT2的集电极相连接、N极与 三极管VT4的集电极相连接的二极管D4，以及一端与二极管D5的P极相连接、另一端与三极 管VT4的集电极相连接后接地的电阻R9组成；所述三极管VT3的基极还与二极管D1的N极相 连接；所述二极管D1的P极和N极共同形成输入端；所述三极管VT4的发射极与二极管D14的N 极相连接、其基极与逆变芯片U1的-IN1管脚相连接。

所述电压检测电路由三极管VT5，正极与三极管VT10的集电极相连接、负极接地的 极性电容C8，P极与极性电容C8的负极相连接、N极经电阻R10后与逆变芯片U1的+IN1管脚相 连接的二极管D6，P极经电阻R11后与逆变芯片U1的+IN1管脚相连接、N极与三极管VT5的发 射极相连接的二极管D7，正极与逆变芯片U1的CT管脚相连接、负极与三极管VT5的基极相连 接的极性电容C9，一端与逆变芯片U1的RT管脚相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接 的可调电阻R12，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电阻R13后与二极管D7的N极相 连接的极性电容C10，以及负极与极性电容C10的负极相连接、正极经电阻R20后与逆变芯片 U1的E2管脚相连接的极性电容C11组成；所述二极管D6的比较与三极管VT5的集电极相连 接；所述极性电容C9的正极还与逆变芯片U1的RT管脚相连接；所述极性电容C10的负极还与 压控振荡电路相连接。

所述压控振荡电路由三极管VT6，三极管VT7，三极管VT8，场效应管MOS，P极与三极 管VT7的基极相连接、N极与逆变芯片U1的E1管脚相连接的二极管D8，正极经电阻R21后与场 效应管MOS的漏极相连接、负极与三极管VT7的基极相连接的极性电容C16，正极与三极管 VT7的集电极相连接、负极经电阻R19后与场效应管MOS的栅极相连接的极性电容C15，负极 经电阻R17后与三极管VT8的基极相连接、正极与三极管VT6的基极相连接的极性电容C12，P 极经电阻R15后与三极管VT6的发射极相连接、N极与三极管VT8的基极相连接的二极管D9， 负极与三极管VT8的集电极相连接、正极经电阻R25后与变压器T原边电感线圈的非同名端 相连接的极性电容C14，P极经电阻R23后与三极管VT7的发射极相连接、N极与变压器T原边 电感线圈的同名端相连接的稳压二极管D12，正极经电阻R18后与极性电容C14的正极相连 接、负极经电阻R16后与三极管VT8的发射极相连接的极性电容C13，N极与场效应管MOS的源 极相连接、P极经电阻R22后与极性电容C13的正极相连接的二极管D11，以及P极与三极管 VT8的发射极相连接后接地、N极与极性电容C13的负极相连接的二极管D10组成；所述极性 电容C16的正极还与逆变芯片U1的C1管脚相连接；所述三极管VT7的基极还与三极管VT6的 集电极相连接；所述极性电容C15的负极还与三极管VT8的基极相连接；所述二极管D9的N极 还与极性电容C18的负极相连接、其P极则与极性电容C10的负极相连接。

为了本发明的实际使用效果，所述逆变芯片U1则优先采用TL494集成芯片来实现； 同时所述稳压芯片U2则优先采用了W337L集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能提高逆变后的电压的耐压性和动态范围，并且能将逆变后的电压电 流的中间零点偏移控制在0.5nA以内，从而确保了本发明输出的交流电压的稳定性；并且本 发明还能降低逆变时电压电流的泄露电流和损耗电流，并能抑制输出电流的异常波动，从 而提高了本发明的负载能力，即本发明的负载能力为额定负载的80-95％。

(2)本发明能对输入电压因环境温度和电路参数以及电磁干扰而产生的波动进行 抑制，使输入电压保持恒定，从确保了本发明输出电压的稳定性。

(3)本发明能通过改变脉冲宽度对电压的强度进行调节，并能对电压中的低次谐 波进行抑制或消除，从而提高了本发明的负载能力。

(4)本发明的逆变芯片U1采用TL494集成芯片来实现，并且该芯片与外部电路相结 合，能提高本发明输出的交流电压的稳定性，有效的提高本发明的负载能力。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的脉宽调制电路的电路的结构示意图。

图3为本发明的三端集成稳压电路的电路结构示意图。

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由逆变芯片U1，变压器T，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻 R3，电阻R4，电阻R14，电阻R24，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C17，极性电 容C18，极性电容C19，二极管D1，稳压二极管D13，电感L1，电感L2，三端集成稳压电路，脉宽 调制电路，比较放大电路，电压检测电路，以及压控振荡电路组成。

连接时，极性电容C1的正极与三极管VT1的基极相连接，其负极则接地。二极管D1 的P极经电感L1后与三极管VT1的发射极相连接，其N极则经电阻R1后与极性电容C1的负极 相连接。电阻R3的一端与逆变芯片U1的COUT管脚相连接，其另一端则与逆变芯片U1的REF管 脚相连接。极性电容C3的负极与逆变芯片U1的DT管脚相连接，其正极则与逆变芯片U1的REF 管脚相连接。

其中，极性电容C2的正极经电阻R2后与极性电容C3的正极相连接，其负极则经电 阻R4后与极性电容C3的负极相连接。极性电容C19的正极与变压器T副边电感线圈的非同名 端相连接，其负极则接地。三端集成稳压电路串接在三极管VT1的集电极与逆变芯片U1的C1 管脚之间。稳压二极管D13的N极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接，其P极则与极 性电容C19的负极相连接。极性电容C18的正极与变压器T副边电感线圈的同名端相连接，其 负极则经电感L2后与极性电容C19的负极相连接。

同时，极性电容C17的负极经电阻R24后与逆变芯片U1的VCC管脚相连接，其正极则 与逆变芯片U1的C2管脚相连接。电阻R14的一端与逆变芯片U1的GND管脚相连接，其另一端 则接地。比较放大电路分别与二极管D1的N极和逆变芯片U1以及与极性电容C2的正极相连 接。电压检测电路与逆变芯片U1相连接。脉宽调制电路串接在比较放大电路与电压检测电 路之间。压控振荡电路分别与逆变芯片U1的C1管脚和E1管脚以及变压器T相连接。

所述极性电容C2的负极与逆变芯片U1的+IN2管脚相连接后接地；所述极性电容 C17的负极还与逆变芯片U1的C1管脚相连接；所述压控振荡电路还分别与极性电容C18的负 极和电压检测电路相连接；所述变压器T副边电感线圈的非同名端与稳压二极管D13的P极 共同形成逆变系统的输出端并与负载相连接；所述二极管D1的P极和N极共同形成逆变系统 的输入端。为了本发明的实际使用效果，所述逆变芯片U1则优先采用TL494集成芯片来实 现。

进一步地，所述比较放大电路由三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，电阻R5，电阻 R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，极性电容C4，极性电容C5，极性电容C6，极性电容C7，二极管D2， 二极管D3，二极管D4，以及二极管D5组成。

连接时，二极管D2的N极与极性电容C2的正极相连接，其P极则与三极管VT2的基极 相连接。极性电容C4的负极经电阻R5后与三极管VT3的基极相连接，其正极则与三极管VT2 的基极相连接。二极管D3的P极与三极管VT3的集电极相连接，其N极则经电阻R6后与三极管 VT2的发射极相连接。极性电容C5的正极与逆变芯片U1的-IN2管脚相连接，其负极则与三极 管VT3的发射极相连接。

同时，二极管D5的N极与逆变芯片U1的PWM管脚相连接，其P极则经电阻R7后与二极 管D3的N极相连接。极性电容C6的负极与三极管VT3的发射极相连接，其正极则与二极管D5 的P极相连接。极性电容C7的正极经电阻R8后与三极管VT2的集电极相连接，其负极则与三 极管VT4的集电极相连接。二极管D4的P极与三极管VT2的集电极相连接，其N极则与三极管 VT4的集电极相连接。电阻R9的一端与二极管D5的P极相连接，其另一端则与三极管VT4的集 电极相连接后接地。

所述三极管VT3的基极还与二极管D1的N极相连接；所述二极管D1的P极和N极共同 形成输入端；所述三极管VT4的发射极与二极管D14的N极相连接、其基极与逆变芯片U1的- IN1管脚相连接。

更进一步地，所述电压检测电路由三极管VT5，电阻R10，电阻R11，可调电阻R12，电 阻R13，电阻R20，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，二极管D6，以及二极 管D7组成。

连接时，极性电容C8的正极与三极管VT10的集电极相连接，其负极则接地。二极管 D6的P极与极性电容C8的负极相连接，其N极则经电阻R10后与逆变芯片U1的+IN1管脚相连 接。二极管D7的P极经电阻R11后与逆变芯片U1的+IN1管脚相连接，其N极则与三极管VT5的 发射极相连接。极性电容C9的正极与逆变芯片U1的CT管脚相连接，其负极则与三极管VT5的 基极相连接。

同时，可调电阻R12的一端与逆变芯片U1的RT管脚相连接，其另一端则与三极管 VT5的发射极相连接。极性电容C10的正极与三极管VT5的发射极相连接，其负极则经电阻 R13后与二极管D7的N极相连接。极性电容C11的负极与极性电容C10的负极相连接，其正极 则经电阻R20后与逆变芯片U1的E2管脚相连接。

所述二极管D6的比较与三极管VT5的集电极相连接；所述极性电容C9的正极还与 逆变芯片U1的RT管脚相连接；所述极性电容C10的负极还与压控振荡电路相连接。

再进一步地，所述压控振荡电路由三极管VT6，三极管VT7，三极管VT8，场效应管 MOS，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R25， 极性电容C12，极性电容C13，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C6，二极管D8，二极管D9， 二极管D10，二极管D11，以及稳压二极管D12组成。

连接时，二极管D8的P极与三极管VT7的基极相连接，其N极则与逆变芯片U1的E1管 脚相连接。极性电容C16的正极经电阻R21后与场效应管MOS的漏极相连接，其负极则与三极 管VT7的基极相连接。极性电容C15的正极与三极管VT7的集电极相连接，其负极则经电阻 R19后与场效应管MOS的栅极相连接。极性电容C12的负极经电阻R17后与三极管VT8的基极 相连接，其正极与三极管VT6的基极相连接。

其中，二极管D9的P极经电阻R15后与三极管VT6的发射极相连接，其N极则与三极 管VT8的基极相连接。极性电容C14的负极与三极管VT8的集电极相连接，其正极则经电阻 R25后与变压器T原边电感线圈的非同名端相连接。稳压二极管D12的P极经电阻R23后与三 极管VT7的发射极相连接，其N极则与变压器T原边电感线圈的同名端相连接。

同时，极性电容C13的正极经电阻R18后与极性电容C14的正极相连接，其负极则经 电阻R16后与三极管VT8的发射极相连接。二极管D11的N极与场效应管MOS的源极相连接，其 P极经则电阻R22后与极性电容C13的正极相连接。二极管D10的P极与三极管VT8的发射极相 连接后接地，其N极则与极性电容C13的负极相连接。

所述极性电容C16的正极还与逆变芯片U1的C1管脚相连接；所述三极管VT7的基极 还与三极管VT6的集电极相连接；所述极性电容C15的负极还与三极管VT8的基极相连接；所 述二极管D9的N极还与极性电容C18的负极相连接、其P极则与极性电容C10的负极相连接。

如图2所示，所述脉宽调制电路由三极管VT9，三极管VT10，电阻R26，电阻R27，电阻 R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，极性电容C20，极性电容C21，极性电容 C22，极性电容C23，二极管D14，二极管D15，以及电感L3组成。

连接时，极性电容C20的正极经电阻R26后与三极管VT9的发射极相连接，负极经电 阻R27后与三极管VT9的基极相连接。二极管D14的N极与极性电容C20的正极相连接，P极与 极性电容C20的负极相连接。极性电容C21的正极与三极管VT9的集电极相连接，负极经电阻 R29后与三极管VT10的集电极相连接。电感L3的一端与极性电容C21的负极相连接，另一端 与三极管VT10的集电极相连接。

同时，二极管D15的P极经电阻R28后与三极管VT9的集电极相连接，N极经电阻R30 后与三极管VT10的集电极相连接。电阻R32的一端与二极管D15的P极相连接，另一端接地。 极性电容C22的正极经电阻R31后与三极管VT10的基极相连接，负极接地。极性电容C23的正 极与三极管VT10的发射极相连接，负极接地。电阻R33的一端与三极管VT10的发射极相连 接，另一端与极性电容C23的负极相连接。

所述极性电容C20的负极接地；所述二极管D14的N极与比较放大电路相连接；所述 极性电容C22的正极与二极管D15的P极相连接；所述三极管VT10的集电极作为脉宽调制电 路的输出端并与电压检测电路相连接。

如图3所示，所述三端集成稳压电路由稳压芯片U2，三极管VT11，电阻R34，电阻 R35，电阻R36，电阻R37，电阻R38，电阻R39，可调电阻R40，电阻R41，电阻R42，电阻R43，极性 电容C24，极性电容C25，极性电容C26，极性电容C27，电感L4，二极管D16，二极管D17，以及稳 压二极管D18组成。

连接时，极性电容C24的正极经电阻R34后与稳压芯片U2的IN管脚相连接，其负极 则与三极管VT1的集电极相连接。二极管D16的P极经电阻R35后与极性电容C24的负极相连 接，其N极则经电阻R36后与三极管VT11的集电极相连接。极性电容C25的正极与稳压芯片U2 的IN管脚相连接，其负极则经电阻R37后与三极管VT11的基极相连接。

其中，二极管D17的N极经电阻R41后与稳压芯片U2的OUT管脚相连接，其P极则经电 感L4后与极性电容C25的正极相连接。稳压二极管D18的P极经电阻R42后与稳压芯片U2的 OUT管脚相连接，其N极则作为三端集成稳压电路的输出端并与逆变芯片U1的C1管脚相连 接。极性电容C26的正极经电阻R38后与三极管VT11的发射极相连接，其负极则经可调电阻 R40后与稳压芯片U2的OUT管脚相连接。

同时，极性电容C27的正极与稳压二极管D18的P极相连接，其负极则与极性电容 C26的负极相连接后接地。电阻R43的一端与可调电阻R40的可调端相连接，其另一端则与极 性电容C27的负极相连接。电阻R39的一端与稳压芯片U2的GND管脚相连接，另一端则与极性 电容C26的负极相连接。所述二极管D16的N极接地。为了本发明的实际使用效果，所述稳压 芯片U2则优先采用了W337L集成芯片来实现。

运行时，本发明能提高逆变后的电压的耐压性和动态范围，并且能将逆变后的电 压电流的中间零点偏移控制在0.5nA以内，从而确保了本发明输出的交流电压的稳定性；并 且本发明还能降低逆变时电压电流的泄露电流和损耗电流，并能抑制输出电流的异常波 动，从而提高了本发明的负载能力，即本发明的负载能力为额定负载的80-95％。

同时，本发明能对输入电压因环境温度和电路参数以及电磁干扰而产生的波动进 行抑制，使输入电压保持恒定，从确保了本发明输出电压的稳定性。本发明能通过改变脉冲 宽度对电压的强度进行调节，并能对电压中的低次谐波进行抑制或消除，从而提高了本发 明的负载能力。本发明的逆变芯片U1采用TL494集成芯片来实现，并且该芯片与外部电路相 结合，能提高本发明输出的交流电压的稳定性，有效的提高本发明的负载能力。

按照上述实施例，即可很好的实现本发明。