高频AC/AC直接变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种AC/AC直接变换器，包括：调制电路，将具有第一频率的交流输入电压转换为具有第二频率的双极脉宽调制电压，其中第二频率高于第一频率；变压器，具有原边绕组和副边绕组，其中原边绕组耦接至调制电路以接收双极脉宽调制电压；以及解调电路，耦接至变压器的副边绕组，将变压器副边绕组两端的电压转换为具有第一频率的交流输出电压。为具有第一频率的交流输出电压。为具有第一频率的交流输出电压。

【技术实现步骤摘要】
高频AC/AC直接变换器


[0001]本专利技术涉及电子电路，特别涉及AC/AC变换器。

技术介绍

[0002]在不同电压等级的AC(Alternating Current，交流)电压之间进行带电气隔离的转换，通常采用两种解决方案。一种是使用低频变压器。然而，在交流电压的频率为工频(例如50～60Hz)的情况下，低频变压器的体积非常庞大，而且价格昂贵。
[0003]另一种解决方案是使用基于直流母线的AC/AC变换器，如图1所示。在这种拓扑中，需要两个大容量的电容器来保持直流母线电压的稳定，这不可避免地增加了变换器的体积和成本。
[0004]因此，市场上迫切需要一种体积小、成本低的AC/AC变换器。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供一种AC/AC直接变换器，包括：调制电路，将具有第一频率的交流输入电压转换为具有第二频率的双极脉宽调制电压，其中第二频率高于第一频率；变压器，具有原边绕组和副边绕组，其中原边绕组耦接至调制电路以接收双极脉宽调制电压；以及解调电路，耦接至变压器的副边绕组，将变压器副边绕组两端的电压转换为具有第一频率的交流输出电压。
[0006]本专利技术的实施例还提供一种AC/AC直接变换方法，包括：通过调制电路将具有第一频率的交流输入电压转换为具有第二频率的双极脉宽调制电压，其中第二频率高于第一频率；将双极脉宽调制电压提供至变压器的原边绕组；以及通过解调电路将变压器副边绕组两端的电压转换为具有第一频率的交流输出电压。
[0007]根据本专利技术实施例的一种用于AC/AC直接变换器的控制芯片，其中AC/AC直接变换器用于将具有第一频率的交流输入电压转换为同样具有第一频率的交流输出电压，并包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，每个晶体管均具有第一端、第二端和控制端，第二晶体管的第一端耦接至第一晶体管的第一端，第四晶体管的第一端耦接至第三晶体管的第一端，第四晶体管的第二端耦接至第一晶体管的第二端。其中该控制芯片包括：控制电路，产生第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号；第一驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第一自举电容器的第一端，第二供电端耦接至第一晶体管的第二端和第一自举电容器的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第一控制信号，输出端耦接至第一晶体管的控制端；第二驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第二自举电容器的第一端，第二供电端耦接至第二晶体管的第二端和第二自举电容器的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第二控制信号，输出端耦接至第二晶体管的控制端；第三驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第三自举电容器的第一端，第二供电端耦接至第三晶体管的第二端和第三自举电容器的第二端，输入端耦接
至控制电路以接收第三控制信号，输出端耦接至第三晶体管的控制端；第四驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第四驱动电路的第一供电端耦接至第一驱动电路的第一供电端，第四驱动电路的第二供电端耦接至第四晶体管的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第四控制信号，输出端耦接至第四晶体管的控制端；第一低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压，输出端耦接至第一驱动电路的第一供电端；第二低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压，输出端耦接至第二驱动电路的第一供电端；以及第三低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至供电电压，第三低压差线性稳压器的输出端耦接至第三驱动电路的第一供电端。
[0008]本专利技术其他实施例还提供的一种用于AC/AC直接变换器的控制芯片，包括：控制电路，产生第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号；第一驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第一自举电容器的第一端，第二供电端耦接至第一晶体管的第二端和第一自举电容器的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第一控制信号，输出端耦接至第一晶体管的控制端；第二驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第二自举电容器的第一端，第二供电端耦接至第二晶体管的第二端和第二自举电容器的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第二控制信号，输出端耦接至第二晶体管的控制端；第三驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第三自举电容器的第一端，第二供电端耦接至第三晶体管的第二端和第三自举电容器的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第三控制信号，输出端耦接至第三晶体管的控制端；第四驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第四驱动电路的第一供电端耦接至第一驱动电路的第一供电端，第四驱动电路的第二供电端耦接至第四晶体管的第二端，输入端耦接至控制电路以接收第四控制信号，输出端耦接至第四晶体管的控制端；低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中低压差线性稳压器的输入端接收供电电压；第一二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端，阴极耦接至第一驱动电路的第一供电端；第二二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端，阴极耦接至第二驱动电路的第一供电端；以及第三二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端，阴极耦接至第三驱动电路的第一供电端。
[0009]根据本专利技术的实施例还提供一种用于AC/AC直接变换器的控制芯片，其中AC/AC直接变换器用于将交流输入电压转换为交流输出电压，并包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，每个晶体管均具有第一端、第二端和控制端。该控制芯片包括：第一引脚，用于耦接至第二晶体管的控制端；第二引脚，用于耦接至第一自举电容器的第一端；第三引脚，用于耦接至第一晶体管的控制端；第四引脚，用于耦接至第一和第四晶体管的第二端、以及第一自举电容器的第二端；第五引脚，用于耦接至第四晶体管的控制端；第六引脚，用于耦接至第三晶体管的控制端；第七引脚，用于耦接至第二晶体管的第二端、以及第二自举电容器的第二端；第八引脚，用于耦接至第二自举电容器的第一端；第九引脚，用于接收供电电压；第十引脚，用于耦接至参考地；第十一引脚，用于耦接至第三自举电容器的第一端；第十二引脚，用于耦接至第三晶体管的第二端，以及第三自举电容器的第二端；控制电路，产生第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号；低压差线性稳
压器，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第九引脚以接收供电电压；第一二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端；第一驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第一二极管的阴极，第二供电端耦接至第四引脚，输入端耦接至控制电路以接收第一控制信号，输出端耦接至第三引脚；第二二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端；第二驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第二二极管的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AC/AC直接变换器，包括：调制电路，将具有第一频率的交流输入电压转换为具有第二频率的双极脉宽调制电压，其中第二频率高于第一频率；变压器，具有原边绕组和副边绕组，其中原边绕组耦接至调制电路以接收双极脉宽调制电压；以及解调电路，耦接至变压器的副边绕组，将变压器副边绕组两端的电压转换为具有第一频率的交流输出电压。2.如权利要求1所述的AC/AC直接变换器，其中调制电路包括：第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第二晶体管的第一端耦接至第一晶体管的第一端，第二晶体管的第二端耦接至用于提供交流输入电压的交流电源的第一端；第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第三晶体管的第二端耦接至交流电源的第二端；以及第四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第四晶体管的第一端耦接至第三晶体管的第一端，第四晶体管的第二端和第一晶体管的第二端耦接在一起、并耦接至变压器原边绕组的第一端。3.如权利要求2所述的AC/AC直接变换器，其中调制电路还包括：第一电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第二晶体管的第二端；以及第二电容器，具有第一端和第二端，其中第二电容器的第一端和第一电容器的第二端耦接在一起、并耦接至变压器原边绕组的第二端，第二电容器的第二端耦接至第三晶体管的第二端。4.如权利要求2所述的AC/AC直接变换器，其中：当交流输入电压处于第一半周期时，第二和第四晶体管保持导通，第一和第三晶体管以第二频率进行开关切换；当交流输入电压处于第二半周期时，第一和第三晶体管保持导通，第二和第四晶体管以第二频率进行开关切换。5.如权利要求1所述的AC/AC直接变换器，其中解调电路包括：第五晶体管，具有第一端、第二端和控制端；第六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中的第六晶体管的第一端耦接至第五晶体管的第一端，第六晶体管的第二端耦接至负载的第一端以提供交流输出电压；第七晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第七晶体管的第二端耦接至负载的第二端；以及第八晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第八晶体管的第一端耦接至第七晶体管的第一端，第八晶体管的第二端和第五晶体管的第二端耦接在一起、并耦接至变压器副边绕组的第一端。6.如权利要求5所述的AC/AC直接变换器，其中解调电路还包括：第三电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第六晶体管的第二端；以及第四电容器，具有第一端和第二端，其中第四电容器的第一端和第三电容器的第二端耦接在一起、并耦接至变压器副边绕组的第二端，第四电容器的第二端耦接至第七晶体管
的第二端。7.如权利要求5所述的AC/AC直接变换器，其中：当交流输入电压处于第一半周期时，第六和第八晶体管保持导通，第五和第七晶体管用作同步整流管，对变压器副边绕组两端的电压进行整流；以及当交流输入电压处于第二半周期时，第五和第七晶体管保持导通，第六和第八晶体管用作同步整流管，对变压器副边绕组两端的电压进行整流。8.如权利要求2所述的AC/AC直接变换器，其中调制电路还包括：第九晶体管，具有第一端、第二端和控制端；第十晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第十晶体管的第一端耦接至第九晶体管的第一端，第十晶体管的第二端耦接至第二晶体管的第二端；第十一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第十一晶体管的第二端耦接至第三晶体管的第二端；以及第十二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第十二晶体管的第一端耦接至第十一晶体管的第一端，第十二晶体管的第二端和第九晶体管的第二端耦接在一起、并耦接至变压器原边绕组的第二端。9.如权利要求2所述的AC/AC直接变换器，其中调制电路还包括：第五电容器，具有第一端和第二端，其中第五电容器的第一端耦接至变压器原边绕组的第二端，第五电容器的第二端耦接至第三晶体管的第二端。10.如权利要求5所述的AC/AC直接变换器，其中解调电路还包括：第十三晶体管，具有第一端、第二端和控制端；第十四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第十四晶体管的第一端耦接至第十三晶体管的第一端，第十四晶体管的第二端耦接至第六晶体管的第二端；第十五晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第十五晶体管的第二端耦接至第七晶体管的第二端；以及第十六晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第十六晶体管的第一端耦接至第十五晶体管的第一端，第十六晶体管的第二端和第十三晶体管的第二端耦接在一起、并耦接至变压器副边绕组的第二端。11.如权利要求5所述的AC/AC直接变换器，其中解调电路还包括：第六电容器，具有第一端和第二端，其中第六电容器的第一端耦接至变压器副边绕组的第二端，第六电容器的第二端耦接至第七晶体管的第二端。12.如权利要求2所述的AC/AC直接变换器，还包括：整流桥电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至交流电源的第一端，第二输入端耦接至交流电源的第二端，第一输出端提供供电电压，第二输出端耦接至参考地；供电电容器，耦接在整流桥电路的第一输出端与参考地之间；第一驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第二供电端耦接至第一晶体管的第二端，输入端接收第一控制信号，输出端耦接至第一晶体管的控制端；第一自举电容器，耦接在第一驱动电路的第一和第二供电端之间；第二驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第二供电端耦接
至第二晶体管的第二端，输入端接收第二控制信号，输出端耦接至第二晶体管的控制端；第二自举电容器，耦接在第二驱动电路的第一和第二供电端之间；第三驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第二供电端耦接至第三晶体管的第二端，输入端接收第三控制信号，输出端耦接至第三晶体管的控制端；第三自举电容器，耦接在第三驱动电路的第一和第二供电端之间；以及第四驱动电路，具有第一供电端、第二供电端、输入端和输出端，其中第一供电端耦接至第一驱动电路的第一供电端，第二供电端耦接至第四晶体管的第二端，输入端接收第四控制信号，输出端耦接至第四晶体管的控制端。13.如权利要求12所述的AC/AC直接变换器，还包括：第一低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中第一低压差线性稳压器的输入端耦接至整流桥电路的第一输出端以接收供电电压，第一低压差线性稳压器的输出端耦接至第一驱动电路的第一供电端；第二低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中第二低压差线性稳压器的输入端耦接至整流桥电路的第一输出端以接收供电电压，第二低压差线性稳压器的输出端耦接至第二驱动电路的第一供电端；以及第三低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中第三低压差线性稳压器的输入端耦接至整流桥电路的第一输出端以接收供电电压，第三低压差线性稳压器的输出端耦接至第三驱动电路的第一供电端。14.如权利要求12所述的AC/AC直接变换器，还包括：低压差线性稳压器，具有输入端和输出端，其中低压差线性稳压器的输入端耦接至整流桥电路的第一输出端以接收供电电压；第一二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端，阴极耦接至第一驱动电路的第一供电端；第二二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端，阴极耦接至第二驱动电路的第一供电端；以及第三二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至低压差线性稳压器的输出端，阴极耦接至第三驱动电路的第一供电端。15.一种AC/AC直接变换方法，包括：通过调制电路将具有第一频率的交流输入电压转换为具有第二频率的双极脉宽调制电压，其中第二频率高于第一频率；将双极脉宽调制电压提供至变压器的原边绕组；以及通过解调电路将变压器副边绕组两端的电压转换为具有第一频率的交流输出电压。16.如权利要求15所述的AC/AC直接变换方法，其中调制电路包括：第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第二晶体管的第一端耦接至第一晶体管的第一端，第二晶体管的第二端耦接至用于提供交流输入电压的交流电源的第一端；第三晶体管，具有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢正人，杨先庆，姜剑，韩笛，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：