一种低压直流逆变自耦高压交流电装置及其控制方法与流程

本发明涉及逆变升压技术领域，具体涉及一种用于小功率直流低压的升压装置。

背景技术：

冰箱是一种保持恒定低温的制冷设备，是生活中常见的一种用于低温保藏食物或其他物品的电器，广泛应用于生活、工业领域。目前，随着科学技术的发展和生活水平的提高，用户不仅要求冰箱具有食品保藏的功能，还要求冰箱能够实现食品的保鲜。目前，主要通过在冰箱的储藏区域内设置薄钢板，通过将高压传输到导电的薄钢板上，在其周围产生静电场，使食物中的水分子在电场的作用下有序、均匀地震荡、流动来达到保鲜的功能。但传统的保鲜装置使用220v交流电源供能，人体直接接触装置有触电的风险，在使用中存在安全隐患。同时，220v交流电源无法进行携带，在没有220v交流电源的环境中，冰箱将失去保鲜功能。

技术实现要素：

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种低压直流逆变自耦高压交流电装置及其控制方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种低压直流逆变自耦高压交流电装置，包括低压直流电源、集成芯片、非门电路、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管及自耦升压交流变压器，所述集成芯片连接于所述低压直流电源的输出端，用于将直流电压转换为方波脉冲信号，构成并联结构的所述第一场效应管和所述第二场效应管与构成并联结构的所述第三场效应管和所述第四场效应管并联连接于所述集成芯片与所述变压器之间，构成并联结构的所述第一场效应管和所述第二场效应管前端串联所述非门电路；所述变压器初级端一前端和所述变压器初级端二前端分别连接至所述第一场效应管和所述第二场效应管尾端及所述所述第三场效应管和所述第四场效应管尾端，所述变压器初级端一尾端和所述变压器初级端二尾端连接至控制公共端；所述集成芯片将方波脉冲信号分别经过或不经过所述非门电路输出至所述第一场效应管、所述第二场效应管和所述第三场效应管、所述第四场效应管，在自耦升压变压器的初级线圈交替形成从所述变压器初级端一向所述变压器初级端二的电流或从所述变压器初级端二向所述变压器初级端一的电流并产生自感电动势，使自耦升压变压器的次级线圈中产生交替的高压交流电并向电场振动装置供电。

进一步的，所述第一场效应管和所述第三场效应管为p沟道场效应管，所述第二场效应管和所述第四场效应管为n沟道场效应管。

进一步的，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管和所述第四场效应管的栅极第一栅极、第二栅极、第三栅极和第四栅极均连接至所述集成芯片，所述第一场效应管和所述第二场效应管的漏极第一漏极和第二漏极连接至所述变压器初级端一，所述第三场效应管和所述第四场效应管的漏极第三漏极和第四漏极连接至所述变压器初级端二，所述第一场效应管和所述第三场效应管的源极第一源极和第三源极连接至所述低压直流电源，所述第二场效应管和所述第四场效应管的源极第二源极和第四源极接地。

一种低压直流逆变自耦高压交流电装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)低压直流电源向集成芯片输出低压直流电，集成芯片将其转换为预设频率s、占空比为50％的方波脉冲信号，其中，预设频率s为20～100hz；

2)集成芯片将方波脉冲信号分别经过或不经过非门电路输出至第一场效应管、第二场效应管和第三场效应管、第四场效应管；

3)第一场效应管和第二场效应管交替呈第一场效应管断开第二场效应管导通或第一场效应管导通第二场效应管断开的状态，第三场效应管和第四场效应管交替呈第三场效应管导通第四场效应管断开或第三场效应管断开第四场效应管导通的状态；

4)电流由低压直流电源经第三场效应管通过变压器初级端二到变压器初级端一，再经过第二场效应管后到地，形成从变压器初级端二向变压器初级端一的电流并产生自感电动势，或电流由低压直流电源经第一场效应管通过变压器初级端一到变压器初级端二，再经过第四场效应管后到地，形成从变压器初级端一到变压器初级端二的电流并产生自感电动势，产生交替的方向相反的自感电动势；

5)升压自耦变压器次级线圈中产生交替的高压交流电并向电场振动装置供电。

本发明提供了一种低压直流逆变自耦高压交流电装置及其控制方法，具有以下有益效果：

1、设两组由p沟道场效应管和n沟道场效应管组成的自耦逆变升压装置，分别由两路高低平相反的方波脉冲信号驱动，两个p沟道场效应管和n沟道场效应管分别交替导通和断开，产生交替反向的自感电动势，并使自耦升压交流变压器的次级线圈产生高压交流电向电场振动装置功能，装置简单便携，易于携带运输；

2、输入为低压直流电源，安全性较高，即使人体直接接触没有触电风险，升压稳定，特别适用于小功率保鲜装置；

3、整体体积小、结构简单，易于冰箱整体结构的设计，占用空间小，几乎不影响冰箱的容量及空间利用率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一场效应管和第二场效应管的结构示意图；

图3为本发明的控制方法流程图。

图中：

tr1、第一场效应管，g1、第一栅极，s1、第一源极，d1、第一漏极；tr2、第二场效应管，g2、第二栅极，s2、第二源极，d2、第二漏极；tr3、第三场效应管，g3、第三栅极，s3、第三源极，d3、第三漏极；tr4、第四场效应管，g4、第四栅极，s4、第四源极，d4、第四漏极；u0、低压直流电源；a、变压器初级端一，b、变压器初级端二，u、控制公共端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图2所示，其结构关系为：包括低压直流电源、集成芯片、非门电路、第一场效应管tr1、第二场效应管tr2、第三场效应管tr3、第四场效应管tr4及自耦升压交流变压器，集成芯片连接于低压直流电源的输出端，用于将直流电压转换为方波脉冲信号，构成并联结构的第一场效应管tr1和第二场效应管tr2与构成并联结构的第三场效应管tr3和第四场效应管tr4并联连接于集成芯片与变压器之间，构成并联结构的第一场效应管tr1和第二场效应管tr2前端串联非门电路；变压器初级端一a前端和变压器初级端二b前端分别连接至第一场效应管tr1和第二场效应管tr2尾端及第三场效应管tr3和第四场效应管tr4尾端，变压器初级端一a尾端和变压器初级端二b尾端连接至控制公共端u；集成芯片将方波脉冲信号分别经过或不经过非门电路输出至第一场效应管tr1、第二场效应管tr2和第三场效应管tr3、第四场效应管tr4，在自耦升压变压器的初级线圈交替形成从变压器初级端一a向变压器初级端二b的电流或从变压器初级端二b向变压器初级端一a的电流并产生自感电动势，使自耦升压变压器的次级线圈中产生交替的高压交流电并向电场振动装置供电。

优选的，第一场效应管tr1和第三场效应管tr3为p沟道场效应管，第二场效应管tr2和第四场效应管tr4为n沟道场效应管。

优选的，第一场效应管tr1、第二场效应管tr2、第三场效应管tr3和第四场效应管tr4的栅极第一栅极g1、第二栅极g2、第三栅极g3和第四栅极g4均连接至集成芯片，第一场效应管tr1和第二场效应管tr2的漏极第一漏极d1和第二漏极d2连接至变压器初级端一a，第三场效应管tr3和第四场效应管tr4的漏极第三漏极d3和第四漏极d4连接至变压器初级端二b，第一场效应管tr1和第三场效应管tr3的源极第一源极s1和第三源极s3连接至低压直流电源u0，第二场效应管tr2和第四场效应管tr4的源极第二源极s2和第四源极s4接地。

如图3所示，具体使用时，其控制方法包括以下步骤：

1)低压直流电源u0向集成芯片输出低压直流电，集成芯片将其转换为预设频率s、占空比为50％的方波脉冲信号，其中，预设频率s为20～100hz；

2)集成芯片将方波脉冲信号分别经过或不经过非门电路输出至第一场效应管tr1、第二场效应管tr2和第三场效应管tr3、第四场效应管tr4；

3)第一场效应管tr1和第二场效应管tr2交替呈第一场效应管tr1断开第二场效应管tr2导通或第一场效应管tr1导通第二场效应管tr2断开的状态，第三场效应管tr3和第四场效应管tr4交替呈第三场效应管tr3导通第四场效应管tr4断开或第三场效应管tr3断开第四场效应管tr4导通的状态；

4)电流由低压直流电源u0经第三场效应管tr3通过变压器初级端二b到变压器初级端一a，再经过第二场效应管tr2后到地，形成从变压器初级端二b向变压器初级端一a的电流并产生自感电动势，或电流由低压直流电源u0经第一场效应管tr1通过变压器初级端一a到变压器初级端二b，再经过第四场效应管tr4后到地，形成从变压器初级端一a到变压器初级端二b的电流并产生自感电动势，产生交替的方向相反的自感电动势；

5)升压自耦变压器次级线圈中产生交替的高压交流电并向电场振动装置供电。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。