一种交流信号生成电路和生成方法技术

本发明专利技术公开了一种交流信号生成电路，包括直流电源电路、MCU控制电路、DC‑DC升压变换电路和全桥逆变电路，MCU控制电路的SPWM信号输出端与DC‑DC升压变换电路的控制端连接；DC‑DC升压变换电路的输出端与全桥逆变电路的输入端连接；MCU控制电路的PWM信号输出端与全桥逆变电路的控制端连接；还公开一种交流信号的生成方法。本发明专利技术一种交流信号生成电路和生成方法直接将MCU控制电路的SPWM信号传入到DC‑DC升压转换电路当中对其进行调制，可大大地简化正弦波电源设计，缩小电路体积，降低电源功耗，通过MCU控制电路的SPWM信号控制DC‑DC升压转换电路的输出为正弦半波，再结合后面的全桥逆变电路实现正弦全波交流信号输出。

【技术实现步骤摘要】
一种交流信号生成电路和生成方法
本专利技术涉及交流信号生成领域，尤其是一种交流信号生成电路和生成方法。
技术介绍
PDLCFILM:polymerdispersedliquidcrystalfilm，聚合物分散液晶膜PWM:Pulse-WidthModulation,脉冲宽度调制SPWM:SinusoidalPulseWidthModulation，正弦脉冲宽度调制DC:DirectCurrent，直流电HV:HighVoltage，高压L,C:电感，电容IC:IntegratedCircuit，集成电路MCU:MicroControlUnit，单片机电信号的两个基本状态：DC(直流),AC(交流)。不改变电信号DC状态，只改变电信号波形的形状和幅值可以通过PWM脉宽调制得以实现，PWM是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来获取所需要的波形形状和幅值。而将电信号的状态由DC变成AC的过程，是SPWM的调制思想，SPWM又称之为正弦脉宽调制技术，它通过对一系列宽窄不一的脉冲进行调制，得到等效正弦波形(幅值，相位，频率)，能实现这一过程，主要依赖于SPWM的基本原理，即面积等效原理，也就是在具有惯性的环节上加上冲量相等而形状不同的窄脉冲，其环节的输出响应波形基本相同，这边冲量指的是窄脉冲的面积，参考图1，图1是SPWM面积等效示意图。基于这一原理，可以将正弦半波的信号按面积等分为若干份，它们就等效于若干个幅度一样，宽度不一的脉冲信号。聚合物分散液晶膜(PDLCFILM),又称之为智能调光膜，是在两块透明的薄膜材料之间将小分子液晶分散于透明的聚合物基体当中，并形成微米尺寸或纳米尺寸的液晶微滴，并且聚合物为这些液晶微滴提供了稳定的网络结构，介于液晶微滴有强的光学各向异性和介电各向异性，使得这种材料具备显著的电光特性。其中液晶微滴的光轴处于自由取向的状态，它的折射率与聚合物基体并不匹配，当光通过基体时，液晶微滴强烈散射，呈不透明的乳白状态或半透明状态，施加电场可以改变液晶微滴的光轴取向，将无序的液晶材料变换成有序的排列状态，当液晶微滴的折射率和基体的折射率匹配时，呈现透明状态，撤去电场，液晶微滴恢复最初的散光不透明状态，进而达到显示的效果，该材料目前的商业用途主要是调光玻璃。当前的常见液晶显示面板驱动电源，一般是采用液晶驱动IC集成的电容电荷泵技术，生成正负15V。当需要的驱动电压高于40V时，现在的半导体工艺很难实现，成本高昂。如果需要一个100V/10mA的微功率正弦波交流电源，商用成熟的只有正弦波逆变电源可以配套。采用商用车载车载正弦波逆变器进行驱动，该方法通过单片机MCU控制全桥逆变开关的开启和断开，使DC/DC升压变换器的高电压直流输出通过全桥后，输出变为正弦全波，进而驱动液晶显示。现有市场上驱动液晶的方案采用纯正的正弦波车载逆变器，通过单片机MCU发出的时序来控制全桥电路开关的开启和断开，进而将SPWM等效的正弦半波转换为低频的正弦全波交流信号，这种方案主要服务于市电220V的设备，并且其功耗大，体积大，电源模块设计复杂，成本高，配套使用不经济。如图2所示。图2为一个车载正弦波逆变器成熟商用设计方案示意图。现有的驱动液晶的成熟方案是商用成熟车载正弦波逆变器方案，它的主要思想是将单片机MCU输出的SPWM信号通过全桥驱动电路去控制全桥逆变电路，将DC直流电压变换成AC正弦波交流电压。整体分为前级和后级两部分；前级电路由直流电源、高频变压器、整流桥、直流高压滤波电路组成，在图2中对应DC/DC升压模块，将12V的直流DC输入转换到至少310V的输出，后级电路由全桥逆变和LC低通滤波器组成，实现将直流高压转换成50HZ/220V的低频正弦信号。其中，SPWM信号由单片机MCU产生，由单片机的PWM口输出，再经过全桥驱动电路，直接驱动全桥逆变电路，实现直流交流逆变和正弦波转换的功能，全桥逆变的输出再经过末路的LC低通滤波器，输出为50HZ/220V的正弦波交流信号。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种功耗低的交流信号生成电路和生成方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种交流信号生成电路，包括直流电源电路、MCU控制电路、DC-DC升压变换电路和全桥逆变电路，所述直流电源电路的输出端分别与DC-DC升压变换电路的电源输入端、MCU控制电路的电源输入端连接；所述MCU控制电路的SPWM信号输出端与DC-DC升压变换电路的控制端连接；所述DC-DC升压变换电路的输出端与全桥逆变电路的输入端连接；所述MCU控制电路的PWM信号输出端与全桥逆变电路的控制端连接；所述全桥逆变电路的输出端作为交流信号生成电路的输出端输出正弦全波交流信号。进一步地，所述DC-DC升压变换电路包括DC-DC升压变换芯片、升压变压器、第一电压调节电阻和第二电压调节电阻，所述直流电源电路的输出端分别与DC-DC升压变换芯片的电源端、升压变压器的第一输入端连接；所述DC-DC升压变换芯片的控制端为DC-DC升压变换电路的控制端，所述MCU控制电路的SPWM信号输出端与DC-DC升压变换芯片的控制端连接；所述DC-DC升压变换芯片的第一输出端与升压变压器的第二输入端连接，所述升压变压器的第一输出端与第二电压调节电阻的一端连接，所述升压变压器的第二输入端与第二输出端连接；所述第二电压调节电阻的一端与全桥逆变电路的输入端连接；所述第二电压调节电阻的另一端与第一电压调节电阻的一端连接；所述第一电压调节电阻的另一端与DC-DC升压变换芯片的第二输出端连接；所述第一电压调节电阻的另一端接地。进一步地，所述全桥逆变电路包括第一光耦、第二光耦、第一开关管、第二开关管、第一电容；所述第一光耦的第一输入端、第二光耦的第一输入端、第一开关管的控制端、第二开关管的控制端为全桥逆变电路的控制端，所述MCU控制电路的PWM信号输出端分别与第一光耦的第一输入端、第二光耦的第一输入端、第一开关管的控制端、第二开关管的控制端连接；所述第一光耦的第二输入端、第二光耦的第二输入端接地；所述DC-DC升压变换电路的输出端与第一光耦的第一输出端、第二光耦的第一输出端连接；所述第一光耦的第二输出端与第一电容的一端连接；所述第一电容的另一端与第二光耦的第二输出端连接；所述第一光耦的第二输出端与第一开关管的正输出端连接；所述第一开关管的负输出端接地；所述第二光耦的第二输出端与第二开关管的正输出端连接；所述第二开关管的负输出端接地；所述第一开关管的正输出端、第二开关管的正输出端分别作为全桥逆变电路的输出端。进一步地，所述交流信号生成电路还包括LC滤波电路，所述全桥逆变电路的输出端与LC滤波电路的输入端连接。进一步地，所述MCU控制电路包括STM8S003F3型号的单片机及其外围电路。进一步地，所述DC-DC升压变换芯片包括ETA1617型号的DC-DC升压变换芯片。进一步地，所述升压变压器为自抽头变压器。进一步地，所述第一开关管、第二开关管为NMOS管，所述NMOS管的栅极为开关管的控制端，所述NMOS管的漏极为开关管的正输出端，所述NMOS管的源极为开关管的负输出端。进一步地，所述LC滤波电路包括第一电感和第二电容，所述全桥逆变电路的输出端与第一电感的一端连接，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流信号生成电路，其特征在于，包括直流电源电路、MCU控制电路、DC‑DC升压变换电路和全桥逆变电路，所述直流电源电路的输出端分别与DC‑DC升压变换电路的电源输入端、MCU控制电路的电源输入端连接；所述MCU控制电路的SPWM信号输出端与DC‑DC升压变换电路的控制端连接；所述DC‑DC升压变换电路的输出端与全桥逆变电路的输入端连接；所述MCU控制电路的PWM信号输出端与全桥逆变电路的控制端连接；所述全桥逆变电路的输出端作为交流信号生成电路的输出端输出正弦全波交流信号。

【技术特征摘要】
1.一种交流信号生成电路，其特征在于，包括直流电源电路、MCU控制电路、DC-DC升压变换电路和全桥逆变电路，所述直流电源电路的输出端分别与DC-DC升压变换电路的电源输入端、MCU控制电路的电源输入端连接；所述MCU控制电路的SPWM信号输出端与DC-DC升压变换电路的控制端连接；所述DC-DC升压变换电路的输出端与全桥逆变电路的输入端连接；所述MCU控制电路的PWM信号输出端与全桥逆变电路的控制端连接；所述全桥逆变电路的输出端作为交流信号生成电路的输出端输出正弦全波交流信号。2.根据权利要求1所述的交流信号生成电路，其特征在于，所述DC-DC升压变换电路包括DC-DC升压变换芯片、升压变压器、第一电压调节电阻和第二电压调节电阻，所述直流电源电路的输出端分别与DC-DC升压变换芯片的电源端、升压变压器的第一输入端连接；所述DC-DC升压变换芯片的控制端为DC-DC升压变换电路的控制端，所述MCU控制电路的SPWM信号输出端与DC-DC升压变换芯片的控制端连接；所述DC-DC升压变换芯片的第一输出端与升压变压器的第二输入端连接，所述升压变压器的第一输出端与第二电压调节电阻的一端连接，所述升压变压器的第二输入端与第二输出端连接；所述第二电压调节电阻的一端与全桥逆变电路的输入端连接；所述第二电压调节电阻的另一端与第一电压调节电阻的一端连接；所述第一电压调节电阻的另一端与DC-DC升压变换芯片的第二输出端连接；所述第一电压调节电阻的另一端接地。3.根据权利要求1所述的交流信号生成电路，其特征在于，所述全桥逆变电路包括第一光耦、第二光耦、第一开关管、第二开关管、第一电容；所述第一光耦的第一输入端、第二光耦的第一输入端、第一开关管的控制端、第二开关管的控制端为全桥逆变电路的控制端，所述MCU控制电路的PWM信号输出端分别与第一光耦的第一输入端、第二光耦的第一输入端、第一开关管的控制端、第二开关管的控制端连接；所述第一光耦的第二输入端、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国富，曾磊，翟迪国，易子川，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，华南师范大学，深圳市国华光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44