CN209472559U - 一种双电压控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双电压控制电路，涉及焊接电源技术领域，其包括：整流模块，与相应的电源输入模块耦接；检测模块，与相应的电源输入模块耦接，对电源输入模块输出的电压进行检测并输出检测信号；逆变切换模块，与整流模块的输出端耦接，并响应于检测信号进行电路内部的转换以与相应的电源输入模块匹配；执行模块，与逆变切换模块的输出端耦接，以使输出的电压符合使用要求。本实用新型具有提高电容的寿命、延长整机使用寿命的优点。

Description

一种双电压控制电路

技术领域

本实用新型涉及焊接电源技术领域，尤其是涉及一种双电压控制电路。

背景技术

目前，国内外都同时存在工业电网和民用电网，不同区域之间的电压等级也不相同，例如有220V/380V、115V/230V以及120V/240V等，所以市场上120V/240V双电压的焊接设备很受欢迎。

目前市场上主流的双电压自动切换技术有源功率因素校正PFC以及倍压整流电路，其中有源功率因素校正PFC的成本高，不适用于低成本DIY焊机的实际生产，而倍压整流电路的结构简单且成本低，从而广泛使用，但倍压整流电路也有很明显的缺点。

如图1所示，为现有倍压整流电路的电路图，其中当输入网压为220/240V伏时，断开倍压继电器J1,电容C,C2为串联连接，220/240V交流输入经D3,D4,D5,D6组成的全桥整流电路整流后，由C1,C2进行滤波，产生稳定的直流电（DC310V/340V)供给后级的全桥逆变电路。而当输入网压为110/120V时，"网压检测电路"会执行倍压操作，驱动倍压继电器J1吸合，这时电容C1,C2中点连接至交流输入端，D3,D4,C1,C2构成标准的倍压整流电路，所以输入的110V/120V交流电整流滤波后的输出电压与220V/240V交流输入（不通过倍压整流）时的整流输出电压相同，都为DC310/340V,对于后级的全桥逆变电路而言，供电电压完全相同。

但是，这个电路对倍压电容C1,C2的要求很高，对于50/60HZ的交流电来说，要传送5KW的功率，这两个电容的容量要求很高，通常只有采用电解电容，并且有很大的电流流过这两个电容，造成这两个电容损耗严重，发热较大，因为电解电容的使用寿命和温度关系很大（温度每升高10度，电解电容的寿命将缩短一倍），过高的温度使电解电容的寿命严重缩短，因此使用该技术实现双电压切换的焊接设备，整机寿命也很短，且采用倍压技术的双电压焊接设备，在倍压状态下（110V输入）往往会降低输出功率，一般降低20%-30%，不能输出额定的功率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双电压控制电路，提高电容的寿命，延长整机的使用寿命。

本实用新型的目的是通过以下技术方案得以实现的：

整流模块，与相应的电源输入模块耦接；检测模块，与相应的电源输入模块的输出端耦接，对电源输入模块输出的电压进行检测并输出检测信号；逆变切换模块，包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、电容C1、电容C2以及变压器T1，变压器T1包括线圈N1、线圈N2、线圈N3，晶体管Q1、晶体管Q2依次串联于整流模块的输出端和地之间，晶体管Q3、晶体管Q4依次串联于整流模块的输出端和地之间，当电源输入模块输出第一网压时，线圈N1的两端分别与晶体管Q1、晶体管Q3的发射极耦接，且电容C1、电容C2相并联于电源输入模块的输出端和地之间；当电源输入模块输出第二的网压时，晶体管Q1、晶体管Q3的发射极短接，且电容C1、电容C2串联于电源输入模块的输出端和地之间，且线圈N1的两端分别与电容C1和电容C2的耦接点、晶体管Q3的发射极耦接；执行模块，与逆变切换模块的输出端耦接，并输出符合使用要求的电压。

采用上述技术方案，将整流模块的输入端与相应的电源输入模块耦接，从而为整个控制电路提供电压，同时检测模块对整流模块输入端的电压进行检测，并判断电源输入模块的种类，输出检测信号。

如输入为第一网压时，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4形成全桥逆变电路，且电容C1、电容C2并联于电源输入模块的输出端和地之间，此为倍正常状态。

输入为第二电压时，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4形成半桥逆变电路，且电容C1、电容C2串联于电源输入模块的输出端和地之间，此为倍压状态。

如果要输出与使用第一电压时相同的功率，半桥逆变电路的功率器件要流过2倍于全桥逆变电路的电流，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4的电流额定值要加倍，在不增加成本的前提下，全桥逆变电路与半桥逆变电路的对应输出功率相同，且电容C1、电容C2正常运行，提高电容的寿命，延长整机的使用寿命。

本实用新型进一步设置为：逆变切换模块还继电器J1、继电器J2，继电器J1具有开关S1-1、开关S1-2以及开关S1-3，继电器J2具有开关S2-1、开关S2-2以及开关S2-3，线圈N1和开关S1-1串联于晶体管Q1的发射极和晶体管Q3的发射极之间；开关S1-2串联于晶体管Q1的发射极和晶体管Q3的发射极之间；开关S1-3和电容C2串联于线圈N1远离晶体管Q1的一端与地之间，开关S1-1和开关S1-3位于线圈1的同侧；开关S2-1串联于整流模块的输出端与电容C2的正极之间；开关S2-2以及电容C1串联于整流模块的输出端与电容C2的正极之间；开关S2-3串联于电容C1的负极和地之间。

采用上述技术方案，由晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，晶体管Q4构成逆变桥臂，通过继电器J1进行切换，可以把这4个晶体管的连接方式在半桥、全桥之间进行切换，通过继电器J2可以实现电容C1、电容C2之间串、并联的切换以与晶体管的连接方式匹配，从而能够适应第一网压、第二网压的网压输入，且具有成本低的优点，通过减小对电容C1和电容C2的损伤，以提高整机的使用寿命。

本实用新型进一步设置为：晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4设置为绝缘栅双极型晶体管。

采用上述技术方案，绝缘栅双极型晶体管是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其融合了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，以适应输入的高压，提高整体的使用寿命。

本实用新型进一步设置为：开关S1-1、开关S2-1、开关S2-3同步闭合或断开，开关S1-3、开关S1-2、开关S2-2同步闭合或断开，开关S1-1与开关S1-3异步闭合或断开。

采用上述技术方案，当输入为220/240V的网压时，开关S1-1、开关S2-1、开关S2-3同步闭合，开关S1-3、开关S1-2、开关S2-2同步断开，实现适应第一网压、第二网压的对应输入。

本实用新型进一步设置为：还包括用于提醒用户使用电源输入模块种类的提醒模块，提醒模块与逆变切换模块电连接。

采用上述技术方案，通过设置提醒模块，提醒模块具有2种模式并与电源输入模块对应配合，从而使用户快速了解正在使用的是第一网压还是第二网压。

本实用新型进一步设置为：提醒模块包括第一LED灯、第二LED灯以及供电单元，继电器J2还包括开关S2-4、开关S2-5，第一LED灯与开关S2-4串联于供电单元的输出端，第二LED灯与开关S2-5串联与供电单元的输出端，开关S2-4开关S2-1同步闭合，开关S2-5与开关S2-3同步闭合。

采用上述技术方案，通过设置第二LED灯与第二网压配合，第一LED灯与第一网压配合，从而能够通过第二LED灯和第一LED灯的提示了解使用的电源情况。

本实用新型进一步设置为：执行模块包括二极管D1、二极管D2、电阻R以及电感L，线圈N2与线圈N3串联并与线圈N1耦合；二极管D1的阳极与线圈N3远离线圈N2的一端耦接；二极管D2的阳极与线圈N2远离线圈N3的一端耦接，二极管D2的阴极与二极管D1的阴极耦接；电感L和电阻R串联于二极管D2的阴极、线圈N2和线圈N3的耦接点之间。

采用上述技术方案，线圈N1、线圈N2以及线圈N3为同一变压器的部件，从而便于适应对应的使用设备。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

（1）检测信模块对整流模块输入端的电压进行检测，使逆变切换模块根据检测信号选择对应的模式，然后执行模块输出相应的电压，且电容C1、电容C2正常运行，提高电容的寿命，延长整机的使用寿命；

（2）通过继电器J1进行切换，可以把这4个晶体管的连接方式在全桥、半桥之间进行切换，从而能够适应第一网压、第二网压网压输入；

（3）通过设置第一LED灯与第一网压配合，第二LED灯与第二网压配合，从而能够通过第二LED灯和第一LED灯的提示了解使用的电源情况。

附图说明

图1是现有倍压整流电路的电路图；

图2是本实用新型的整体电路图；

图3是图2中逆变切换模块和执行模块的电路图；

图4是图3中输入为220V/240V的网压，逆变切换模块、执行模块的电路图；

图5是图3中输入为110V/120V的网压，逆变切换模块、执行模块的电路图；

图6是提醒模块的电路图。

附图标记：1、整流模块；2、检测模块；3、逆变切换模块；4、执行模块；5、提醒模块；6、第一LED灯；7、第一LED灯；8、电源输入模块；9、供电单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图2和图3，一种双电压控制电路，包括整流模块1、检测模块2、逆变切换模块3、执行模块4。将整流模块1的输入端与相应的电源输入模块8耦接，同时检测模块2对整流模块1输入端的电压进行检测，并判断电源输入模块8的种类，使逆变切换模块3根据检测信号选择对应的模式，然后执行模块4输出相应的电压。

参照图2和图3，整流模块1包括二极管D3，二极管D4、二极管D5、二极管D6。二极管D4阴极的与二极管D3阴极耦接，二极管D4的阳极与二极管D6阴极耦接；二极管D6的阳极接地，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极耦接；二极管D5的阳极接地。二极管D3、二极管D4的阳极与对应的电源输入模块8耦接，从而输入110V/120V、220V/240V的网压，经过该整流模块1的整流后从二极管D3的阴极输出电压VDCBUS。

参照图2和图3，检测模块2与相应的电源输入模块8耦接，对电源输入模块8输出的电压进行检测并输出检测信号，其中检测模块2设置为网压检测电路，该电路为现有技术，在此便不详加赘述。

参照图2和图3，逆变切换模块3，与整流模块1的输出端耦接，并响应于检测信号进行电路的转换以与整流模块1输出的电压匹配。逆变切换模块3包括晶体管1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、电容C1、电容C2、继电器J1、继电器J2以及变压器T1，变压器T1包括线圈N1、线圈N2、线圈N3，继电器J1具有开关S1-1、开关S1-2以及开关S1-3，继电器J2具有开关S2-1、开关S2-2以及开关S2-3。

参照图2和图3，晶体管Q1的集电极与二极管D3的阴极耦接；晶体管Q2的集电极与晶体管Q1的发射极耦接，发射极接地；晶体管Q3的集电极与整流模块1的输出端耦接；晶体管Q4的集电极与晶体管Q3的发射极耦接，发射极接地；线圈N1和开关S1-1串联于晶体管Q1的发射极和晶体管Q3的发射极之间；开关S1-2串联于晶体管Q1的发射极和晶体管Q3的发射极之间；

参照图2和图3，开关S1-3和电容C2串联于线圈N1远离晶体管Q1的一端与地之间；开关S2-1串联于二极管D3的阴极与电容C2的正极之间；开关S2-2以及电容C1串联于二极管D3的阴极与电容C2的正极之间；开关S2-3串联于电容C1的负极和地之间。开关S1-1、开关S2-1、开关S2-3同步闭合或断开，开关S1-3、开关S1-2、开关S2-2同步闭合或断开，开关S1-1与开关S1-3异步闭合或断开，开关S1-1和开关S1-3位于线圈1的同侧。其中晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4设置为绝缘栅双极型晶体管。

参照图3和图4，当检测信号检测到输入为第一电压，第一电压为220V/240V，在继电器J1和继电器J2的作用下，开关S1-1、开关S2-1、开关S2-3同步闭合，开关S1-3、开关S1-2、开关S2-2同步断开，以使晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，晶体管Q4构成全桥逆变模式，且电容C1、C2被配置成并联模式。

参照图3和图5，当检测信号检测到输入为第二电压，第二电压为110V/120V，在继电器J1和继电器J2的作用下，开关S1-1、开关S2-1、开关S2-3同步断开，开关S1-3、开关S1-2、开关S2-2同步闭合，以使晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，晶体管Q4构成半桥逆变模式，且电容C1、C2被配置成串联模式，从而输出与220V/240V相同的电压。

参照图3，执行模块4包括二极管D1、二极管D2、电阻R以及电感L，线圈N2与线圈N3串联并与线圈N1耦合；二极管D1的阳极与线圈N3远离电容C2的一端耦接；二极管D2的阳极与线圈N2远离电容C3的一端耦接，二极管D2的阴极与二极管D1的阴极耦接；电感L和电阻R串联于二极管D2的阴极、线圈N2和线圈N3的耦接点之间，从而在电阻R的两端输出所需的电压。

参照图2和图5，该控制电路还包括提醒模块5，提醒模块5用于提醒用户使用电源输入模块8种类，提醒模块5与逆变切换模块3电连接。提醒模块5包括第二LED灯6、第一LED灯7以及供电单元9。

参照图2和图5，继电器J2还包括开关S2-4、开关S2-5，第一LED灯6与开关S2-4串联于供电单元9的输出端，第二LED灯7与开关S2-5串联于供电单元9的输出端，开关S2-4开关S2-1同步闭合，开关S2-5与开关S2-3同步闭合。且第一LED灯6设置为红灯，第二LED灯7设置为绿灯。当红灯亮时，电源输入模块8输入220V/240V的网压，当绿灯亮时，电源输入模块8输入110V/120V的网压。

本实施例的实施原理为：当输入220V/240V的网压时，红灯亮，且逆变切换模块3形成全桥逆变电路；当输入110V/120V的网压时，绿灯亮，且逆变切换模块3形成板桥逆变电路，从而得到相同的输出电压。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双电压控制电路，其特征在于，包括：

整流模块(1)，与相应的电源输入模块(8)耦接；

检测模块(2)，与相应的电源输入模块(8)的输出端耦接，对电源输入模块(8)输出的电压进行检测并输出检测信号；

逆变切换模块(3)，包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、电容C1、电容C2以及变压器T1，变压器T1包括线圈N1、线圈N2、线圈N3，晶体管Q1、晶体管Q2依次串联于整流模块(1)的输出端和地之间，晶体管Q3、晶体管Q4依次串联于整流模块(1)的输出端和地之间，

当电源输入模块(8)输出第一网压时，线圈N1的两端分别与晶体管Q1、晶体管Q3的发射极耦接，且电容C1、电容C2相并联于电源输入模块(8)的输出端和地之间；

当电源输入模块(8)输出第二网压时，晶体管Q1、晶体管Q3的发射极短接，且电容C1、电容C2串联于电源输入模块(8)的输出端和地之间，且线圈N1的两端分别与电容C1和电容C2的耦接点、晶体管Q3的发射极耦接；

执行模块(4)，与逆变切换模块(3)的输出端耦接，并输出符合使用要求的电压。

2.根据权利要求1所述的一种双电压控制电路，其特征在于，逆变切换模块(3)还继电器J1、继电器J2，继电器J1具有开关S1-1、开关S1-2以及开关S1-3，继电器J2具有开关S2-1、开关S2-2以及开关S2-3，

线圈N1和开关S1-1串联于晶体管Q1的发射极和晶体管Q3的发射极之间；开关S1-2串联于晶体管Q1的发射极和晶体管Q3的发射极之间；开关S1-3和电容C2串联于线圈N1远离晶体管Q1的一端与地之间，开关S1-1和开关S1-3位于线圈1的同侧；

开关S2-1串联于整流模块(1)的输出端与电容C2的正极之间；开关S2-2以及电容C1串联于整流模块(1)的输出端与电容C2的正极之间；开关S2-3串联于电容C1的负极和地之间。

3.根据权利要求2所述的一种双电压控制电路，其特征在于，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4设置为绝缘栅双极型晶体管。

4.根据权利要求3所述的一种双电压控制电路，其特征在于，开关S1-1、开关S2-1、开关S2-3同步闭合或断开，开关S1-3、开关S1-2、开关S2-2同步闭合或断开，开关S1-1与开关S1-3异步闭合或断开。

5.根据权利要求4所述的一种双电压控制电路，其特征在于，还包括用于提醒用户使用电源输入模块(8)种类的提醒模块(5)，提醒模块(5)与逆变切换模块(3)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种双电压控制电路，其特征在于，提醒模块(5)包括第一LED灯(6)、第二LED灯(7)以供电单元(9)，继电器J2还包括开关S2-4、开关S2-5，第一LED灯(6)与开关S2-4串联于供电单元(9)的输出端，第二LED灯(7)与开关S2-5串联于供电单元(9)的输出端，开关S2-4开关S2-1同步闭合，开关S2-5与开关S2-3同步闭合。

7.根据权利要求2所述的一种双电压控制电路，其特征在于，执行模块(4)包括二极管D1、二极管D2、电阻R以及电感L，

线圈N2与线圈N3串联并与线圈N1耦合；二极管D1的阳极与线圈N3远离线圈N2的一端耦接；二极管D2的阳极与线圈N2远离线圈N3的一端耦接，二极管D2的阴极与二极管D1的阴极耦接；电感L和电阻R串联于二极管D2的阴极、线圈N2和线圈N3的耦接点之间。