單相功率因數校正單周期控制器的製作方法

2023-05-26 20:00:26

專利名稱：單相功率因數校正單周期控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用單周期控制策略的單相有源功率因數校正電路的數字設計方案，該 校正電路方案採用輸出功率測量技術，具有連續電流模式、數字控制手段、採用感量較大電 感等特徵。
背景技術：
隨著微控制器技術的發展以及考慮到數字控制的靈活性和可塑性，採用數字控制技術的 單相有源功率因數校正(APFC)電路正在日益成為技術發展的主流，有取代傳統模擬APFC的 趨勢。數字控制APFC具有很多優點，通過微控制器，很多新的調製策略和控制算法可以實現。 另一方面單周期控制技術同時具有調製技術和控制技術於一體的特點，非常適合作為功率因
數校正器的控制算法，常規單周期控制技術需要輸出電壓作為檢測信號，可以穩定輸出電壓， 但是對輸出功率的魯棒性效果較差，而且均為模擬控制方案。
鑑於此，實有必要設計一種新的單相有源功率因數校正電路的數字設計方案以解決上述 問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種單相功率因數校正單周期控制器，它採用輸出功
率作為反饋技術、單周期控制思想的單相有源功率因數校正電路的數字設計方案，它可以適
用所有APFC的應用場合，具有概念清新、靈活性強、校正效果佳之優點。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案單相功率因數校正單周期控制器，其
特徵在於所述單相功率因數校正單周期控制器包括控制電路模塊以及與其配套的功率電路 模塊，所述控制電路模塊包括依次連接的三個模塊
檢測模塊，其包括十二隻電阻、三隻電容和四隻運放；
數控模塊，其包括四個模數轉換濾波程序、 一個輸入電壓有效值計算程序、 一個輸出功 率計算程序、 一個控制電壓計算程序、 一個減法程序、 一個可復位積分程序、 一個比較程序、 一個RS觸發程序和一個時鐘程序；
以及驅動模塊，其包括一隻推挽驅動器。
功率電路模塊由八隻電阻、四隻電容、 一隻電解電容、 一隻快速恢復功率二極體和一隻 穩壓二極體構成，整個電路構成一個典型的APFC功率電路模塊。
檢測模塊完成檢測正弦半波輸入電壓、分流電阻電壓(反映電感電流)、輸出電壓和輸出 電流，基於上述信息，數控模塊完成對其模數轉換，在計算出輸出功率之後，根據輸出功率
的大小和輸入電壓有效值確定控制電壓，再經過可復位積分程序、RS觸發程序產生PWM脈 衝信號，最終經過驅動模塊的驅動器產生PWM驅動脈衝。
功率電路模塊接收單相交流輸入電壓和來自控制電路模塊的PWM驅動脈衝，控制功率開 關的開通與關斷，調節升壓電感的充電(儲存能量)和放電(釋放能量)，完成功率因數校正 的設計功能。
本發明根據單相有源功率因數校正基本原理以及單周期控制原理，設計製作了新型的跟 隨輸出功率的單相功率因數校正的數字設計方案，因而具有設計構思新穎、通用性強等特徵，
同時具有結構簡單、成本低、實現容易、靈活強等優點，還可以支持較寬範圍功率輸出，尤 其適用於大功率變頻空調的APFC。


圖1為本發明單相功率因數校正單周期控制器的電路原理圖。
具體實施例方式
一種單相功率因數校正單周期控制器，其包括控制電路模塊以及配套的功率電路模塊， 其中，控制電路模塊中，包括三個組成模塊檢測模塊，數控模塊和驅動模塊，
檢測模塊完成檢測正弦半波輸入電壓、分流電阻電壓(反映電感電流)、輸出電壓和輸出 電流，基於上述信息，數控模塊完成對其模數轉換，在計算出輸出功率之後，根據輸出功率
的大小和輸入電壓有效值確定控制電壓，再經過可復位積分程序、RS觸發程序產生PWM脈 衝信號，最終經過驅動模塊的驅動器產生PWM驅動脈衝。
功率電路模塊接收單相交流輸入電壓和來自控制電路模塊的PWM驅動脈衝，控制功率開 管(開關)的開通與關斷，調節升壓電感的充電(儲存能量)和放電(釋放能量)，完成功率 因數校正的設計功能。
其中，檢測模塊包括12隻電阻、3隻電容和4隻運放；數控模塊包括4個模數轉換濾波 程序、1個輸入電壓有效值計算程序、1個輸出功率計算程序、 一個控制電壓計算程序、1個 減法程序、1個可復位積分程序、1個比較程序、1個RS觸發程序、1個時鐘程序；驅動模塊 包括1隻推挽驅動器。檢測模塊中，第六隻電阻的一端與第七隻電阻的一端相連後與第一隻 運放的同相輸入端相連，第六隻電阻的另一端與第七隻電阻的另一端分別與功率電路模塊中 第一隻整流橋的正極和負極相連，第一隻運放的反相輸入端與其輸出端相連後與第一隻模數 轉換濾波程序的入口相連。
第八隻電阻的一端與第九隻電阻的一端相連後與第二隻運放的反相輸入端相連，第八隻電 阻的另一端與功率電路模塊中第三隻電阻、第四隻電容的公共端相連，第九隻電阻的另一端
分別與第二隻運放的輸出端相連後與第十一隻電阻的一端相連。第十隻電阻的一端與第二隻 運放的同相輸入端相連，其另一端接地。第十一隻電阻的另一端與第五隻電容的一端相連後 與第二隻模數轉換濾波程序的入口相連，第五隻電容的另一端接地。
第十二隻電阻的一端與第十三隻電阻的一端相連後與第三隻運放的反相輸入端相連，第十
二隻電阻的另一端接地，第三隻運放的反、同相輸入端與功率電路模塊中第二隻分流電阻、 五隻電阻公共端相連，第十三隻電阻的另一端分別與第二、三隻運放的輸出端相連後與第十 四隻電阻的一端相連。第十四隻電阻的一端分別與第六隻電容的一端相連後與第三隻模數轉 換濾波程序的入口相連，第六隻電容的另一端接地。
第十五隻電阻的一端與第十六隻電阻的一端相連後與第四隻運放的反相輸入端相連，第十 五隻電阻的另一端接地，第四隻運放的反相輸入端與功率電路模塊中第四隻電阻、第五隻電 阻公共端相連，第十六隻電阻的另一端分別與第二、四隻運放的輸出端相連後與第十七隻電 阻的一端相連。第十七隻電阻的一端分別與第七隻電容的一端相連後與第四隻模數轉換濾波 程序的入口相連，第七隻電容的另一端接地。數控模塊中第一隻模數轉換濾波程序的出口與 第一隻輸入電壓有效值計算程序的入口相連，第一隻輸入電壓有效值計算程序的出口與第一 只控制電壓計算程序入口相連。第二隻模數轉換濾波程序的出口與第一隻減法程序的反相入 口相連。第三隻模數轉換濾波程序的出口與第一隻輸出功率計算程序的第一入口相連。第四 只模數轉換濾波程序的出口與第一隻輸出功率計算程序的第二入口相連。
第一隻輸出功率計算程序的出口與第一隻控制電壓計算程序的入口相連，第一隻控制電壓 計算程序的出口與第一隻減法程序的同相入口、第一隻可復位積分程序的第一入口相連，第 一隻可復位積分程序的出口與第一隻比較程序的反相入口相連，第一隻減法程序的出口與第 一隻RS觸發程序的復位端相連。第一隻RS觸發程序的同相輸出口與驅動模塊中驅動器的輸入 端相連，其反相輸出口與第一隻可復位積分器的第二入口相連。時鐘發生程序與第一隻RS觸 發程序的置位端相連。驅動模塊中第一個驅動器的輸出端與功率電路模塊中的第一隻功率開 關的門極、第一隻穩壓二極體的陰極和第二隻電阻的一端構成的公共端相連。
本發明所述的功率電路模塊由l相交流電源、7隻電阻、4隻電容、l只電解電容、l只 快速恢復功率二極體、1隻穩壓二極體構成，屬於典型的有橋的APFC功率電路模塊，其中整 流橋前的兩個交流輸入端分別連接第一隻電容的兩端，並與交流電源的兩端相連。整流橋後 的直流正極與第一隻電阻的一端相連，並與控制電路模塊中的第六隻電阻、第一隻電感的一 端相連，第一隻電感的另一端與第一隻功率二極體的陽極、第二隻電容的一端、第一隻功率 開關的集電極共同相連，第一隻功率二極體的陰極與第二隻電容的另一端相連後與第三隻電
容的一端、第一隻電解電容的正極、第四隻電容的一端以及等效負載電阻的一端相連。整流 橋後的直流負極與第一隻電阻的另一端、第三隻電阻的一端、第一隻分流電阻的一端相連， 第一隻分流電阻的另一端接地。第三隻電阻的另一端與第四隻電容的一端、控制電路模塊的 第八隻電阻的一端相連，第四隻電容的另一端接地。第一隻功率開關的門極與第一隻穩壓二 極管的陰極、第二隻電阻的一端相連後與控制電路模塊中的PWM輸出端相連，第一隻功率開 關的發射極、第一隻穩壓二極體的陽極、第二隻電阻的另一端分別接地。第三隻電容的另一 端、第一隻電解電容的負極、第二隻分流電阻的一端接地，第二隻分流電阻的另一端與第五 只電阻的一端、第一隻等效負載電阻的另一端相連後與控制電路模塊中第三隻運放的同相輸 入端相連。第五隻電阻的另一端與第四隻電阻的另一端相連後與控制電路模塊2中第四隻運 放的同相輸入端相連。
以下結合附圖1對本發明的技術方案作進一步描述。
本發明的單相功率因數校正單周期控制器如圖1所示，由控制電路模塊1和功率電路模塊 2構成。
控制電路模塊l由檢測模塊、數控模塊和驅動模塊構成，其中，檢測模塊包括十二隻電阻 R6 R17、三隻電容C5 C7和四隻運放A1 A4;數控模塊包括四個模數轉換濾波程序B1 B4、 一個輸入電壓有效值計算程序B5、 一個輸出功率計算程序B6、 一個控制電壓計算程序B7、 一 個減法程序B8、 一個可復位積分程序B9、 一個比較程序BIO、 一個RS觸發程序Bll、 一個時鐘 程序B12;驅動模塊包括一隻推挽驅動器。功率電路模塊2由八隻電阻R1 R5、 RS1、 RS1和 RL、四隻電容CK4、 一隻電解電容E1、 一隻快速恢復功率二極體FRD1和一隻穩壓二極體 ZD1構成，整個電路構成一個典型的APFC功率電路模塊。
控制電路模塊1中，檢測模塊中，電阻R6的一端與電阻R7的一端相連後與運放A1的同 相輸入端相連，R6電阻的另一端與電阻R7的另一端分別與功率電路模塊中整流橋B1的正極 和負極相連，運放A1的反相輸入端與其輸出端相連後與模數轉換濾波程序B1的入口相連。
電阻R8的一端與電阻R9的一端相連後與運放A2的反相輸入端相連，電阻R8的另一端與 功率電路模塊中電阻R3、電容C4的公共端相連，電阻R9的另一端分別與運放A2的輸出端相 連後與電阻Rll的一端相連。電阻RIO的一端分別與運放A2的同相輸入端相連，其另一端接 地。電阻Rll的另一端與電容C5的一端相連後與模數轉換濾波程序B2的入口相連，電容C5 的另一端接地。
電阻R12的一端與電阻R13的一端相連後與運放A3的反相輸入端相連，電阻R12的另一 端接地，運放A3的反、同相輸入端與功率電路模塊中分流電阻RS2、電阻R5公共端相連，電
阻R13的另一端分別與運放A2的輸出端相連後與電阻R14的一端相連。電阻R14的一端分別 與電容C6的一端相連後與模數轉換濾波程序B3的入口相連，電容C6的另一端接地。
電阻R15的一端與電阻R16的一端相連後與運放A4的反相輸入端相連，電阻R15的另一 端接地，運放A4的反相輸入端與功率電路模塊中電阻R4、電阻R5公共端相連，電阻R16的 另一端分別與運放A2的輸出端相連後與電阻R17的一端相連。電阻R17的一端分別與電容C4 的一端相連後與模數轉換濾波程序B4的入口相連，電容C7的另一端接地。數控模塊中模數轉 換濾波程序B1的出口與輸入電壓有效值計算程序B5的入口相連，輸入電壓有效值計算程序 B5的出口與控制電壓計算程序B7的入口相連。第二隻模數轉換濾波程序B2的出口與減法程 序B8的反相入口相連。模數轉換濾波程序B3的出口與輸出功率計算程序B6的第二入口相連。 模數轉換濾波程序B4的出口與輸出功率計算程序B6的第二入口相連。
輸出功率計算程序B6的出口與控制電壓計算程序B7的入口相連，控制電壓計算程序B7 的出口與減法程序B8的同相入口、可復位積分程序B9的第一入口相連，可復位積分程序B9 的出口與比較程序B10的反相入口相連，減法程序B8與比較程序B10的入口相連，比較程序 B10的出口與RS觸發程序B12的復位端相連。RS觸發程序Bll的同相輸出口與驅動模塊中驅 動器DRV1的輸入端相連，其反相輸出口與可復位積分器B9的第二入口相連。時鐘發生程序 B12與RS觸發程序B11的置位端相連。驅動模塊中驅動器DRV1的輸出端與功率電路模塊中的 功率開關S1的門極、穩壓二極體ZD1的陰極和電阻R2的一端構成的公共端相連。
功率電路模塊2中，整流橋B1前的兩個交流輸入端分別連接電容C1的兩端，並與交流電 源VS1的兩端相連。整流橋B1後的直流正極與電阻R1的一端相連，並與控制電路模塊中的 電阻R6、電感L1的一端相連，電感L1的另一端與功率二極體FRD1的陽極、電容C2的一端、 功率開關S1的集電極共同相連，功率二極體FRD1的陰極與電容C4的另一端相連後與電容C3 的一端、電解電容E1的正極、電容C4的一端以及等效負載電阻RL的一端相連。整流橋B1後 的直流負極與電阻R1的另一端、電阻R3的一端、分流電阻RS1的一端相連，分流電阻RS1 的另一端接地。電阻R3的另一端與電容C4的一端、控制電路模塊的電阻R8的一端相連，電 容C4的另一端接地。功率開關S1的門極與穩壓二極體ZD1的陰極、電阻R2的一端相連後與 控制電路模塊中的PWM輸出端相連，功率開關S1的發射極、穩壓二極體ZD1的陽極、電阻 R2的另一端分別接地。電容C3的另一端、電解電容E1的負極、分流電阻RS2的一端接地， 分流電阻RS2的另一端與電阻R5的一端、等效負載電阻RL的另一端相連後與控制電路模塊中 運放A3的同相輸入端相連。電阻R5的另一端與電阻R4的另一端相連後與控制電路模塊2中 運放A4的同相輸入端相連。
本發明的工作原理為
(1) 控制電路模塊l中，根據APFC的工作原理和拓撲結構，假設系統效率為。，輸入功 率與輸出功率之間有下式成立Pi =P。M//7，其中Pi。代表輸入功率，P。u,代表輸出功率。則在負 載功率和輸入交流電壓有效值確定的情況下就可以確定輸入電流的有效值，波形為掙下波形 輸入電流有效值等於I, =Pin/Uin =P。U, /;7/Uin ，其中Uin代表輸入電壓有效值，1 代表輸入電流有效 值，則該輸入電流的幅值即為控制電壓，再通過可復位積分電路和RS觸發器構成的單周期控 製程序，RS觸發程序產生PWM脈衝信號，PWM脈衝信號經過驅動器放大後，控制功率電路 模塊中功率開關的開通與關斷規律，完成功率因數校正能力。
控制電路模塊由三個組成模塊檢測模塊中，電阻R6 R7、運放A1完成對正弦半波電壓
的檢測，可以判斷電網電壓是否過壓和欠壓。電阻R8 R11、電容C5、運放A2完成對分流電
阻RS1電壓即電感電流的檢測，還可以判斷功率開關是否過流和過載。電阻R12 R14、電容
C6、運放A3完成對輸出電流的檢測，還可以判斷負載是否過流和過載。電阻R15 R17、電容
C7、運放A4完成對輸出電壓的檢測，還可以判斷輸出電壓是否出現過過壓和欠壓。控制模塊
中，模數轉換濾波程序B1 B4分別完成對正弦半波電壓、電感電流、輸出電流、輸出電壓的
模數轉換和濾波，在完成對輸入電壓有效值計算(B5)的基礎上，計算出輸出功率(B6)和
輸入電流有效值(B7)，得到輸入電流的幅值，該幅值與輸出功率和輸入電壓有關，作為控制
電壓。該電壓通過一個可復位積分器得到一個幅值隨控制電壓大小變化的鋸齒波序列，與控
制電壓減去瞬時電感電流的差值進行比較，差值大於鋸齒波幅值時比較程序產生復位高電平，
RS觸發程序產生低電平，關閉功率開關S1。差值小於鋸齒波幅值時比較程序產生低電平，則
RS觸發程序按照時鐘發生器產生高電平的作用下，周期地開通功率丌關S1。可復位積分器的
復位信號來源於RS觸發程序的反相輸出，高電平時復位，低電平時積分。
由於實際APFC數控電路中受到具體實現技術和產品性能規範等方面的要求，控制器不僅
可以採用16位單片機、DSP，還可以採用ARM等。因此數控電路中細節模塊會有所變化，但
是基本原理不變。分流電阻RS1與RS2的阻值為mQ級，整流橋後正弦半波的電阻降壓電路輸
出為幾伏級。
(2) 功率電路模塊2中，PWM驅動脈衝處於高電平時，功率開關S1導通，電源VS被短 路，電感L1電流上升，儲存能量；PWM驅動脈衝處於低電平時，功率開關S1關斷，電源VS 被開放，電感L1電流下降，將儲存能量的一模塊通過功率二極體FRD1轉移到電解電容E1中， 供等效負載RL使用。由於PWM驅動脈衝是控制電路模塊按照APFC控制策略產生的，因而功 率電路模塊最終能夠得到紋波電壓低、平均值穩定的輸出直流電壓和與高正弦度的交流電流,
達到APFC的目的和目標。
本發明的控制電路模塊和功率電路模塊為密不可分的兩個組成模塊，不能簡單地單獨分
析，從而構成單相功率因數校正單周期控制器。工作原理的實質是控制電路模塊1根據單 相功率因數校正器的工作原理和實質，首先確定輸出功率大小和輸入電流的幅值，作為控制
電壓，並跟根據單周期控制原理計算功率開關所需的PWM脈衝信號，通過功率電路模塊獲得 APFC校正的良好效果。所有的計算工作均由數字控制器完成，靈活性強，數字控制器開銷的 資源較少。雖然控制電路模塊和功率電路模塊為密不可分的兩個組成模塊，但是控制電路模 塊尤為重要，因此給出控制電路模塊的元器件參數選擇依據。
上述器件中各電阻、運放均要求具有高精度和滿幅能力；本發明一個實施例的參數為期 望輸出直流電壓350V，電阻R3取20Q，電阻R4取349kQ，電阻R5取lkH。電阻R6取349kQ， 電阻R7取lkQ。電阻R8取10kQ，電阻R9取10kQ。電阻RIO取10kQ，電阻Rll取lkQ。電 阻R12取10kQ，電阻R13取10kQ。電阻R14取lkfi，電阻R15取10kQ。電阻R16取10kn， 電阻R17取lkf2。電容C4取lnF，電容C5取lnF，電容C6取lnF，電容C7取lnF。電阻RS1 取15mQ，無感。電阻RS2取15mQ，無感。電感L1取5.0mH。運放A1 A4均選擇較高精度 和滿幅值輸出的放大器，控制器選擇16位MCU、 DSP或ARM等。
本發明根據單相有源功率因數校正基本原理以及單周期控制原理，設計製作了新型的跟 隨輸出功率的單相功率因數校正的數字設計方案，因而具有設計構思新穎、通用性強等特徵， 同時具有結構簡單、成本低、實現容易、靈活強等優點，還可以支持較寬範圍功率輸出，尤 其適用於大功率變頻空調的APFC。
這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這 裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替 換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本 質特徵的情況下，本發明可以以其他形式、結構、布置、比例，以及用其他元件、材料和部 件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其他變形 和改變。
權利要求
1. 單相功率因數校正單周期控制器，其特徵在於所述單相功率因數校正單周期控制器包括控制電路模塊(1)以及與其配套的功率電路模塊(2)，所述控制電路模塊(1)包括依次連接的三個模塊檢測模塊，其包括電連接的十二隻電阻、三隻電容和四隻運放；數控模塊，其包括電連接的四個模數轉換濾波程序、一個輸入電壓有效值計算程序、一個輸出功率計算程序、一個控制電壓計算程序、一個減法程序、一個可復位積分程序、一個比較程序、一個RS觸發程序和一個時鐘程序；以及驅動模塊，其包括一隻推挽驅動器，功率電路模塊(2)由八隻電阻、四隻電容、一隻電解電容、一隻快速恢復功率二極體和一隻穩壓二極體電連接構成，整個電路構成一個典型的APFC功率電路模塊。
2. 如權利要求1所述的單相功率因數校正單周期控制器，其特徵在於所述檢測模塊中電阻(R6)的一端與電阻(R7)的一端相連後與運放(Al)的同相輸入端相連，(R6)電阻 的另一端與電阻(R7)的另一端分別與功率電路模塊中整流橋(Bl)的正極和負極相連，運 放(Al)的反相輸入端與其輸出端相連後與模數轉換濾波程序(Bl)的入口相連，電阻(R8)的一端與電阻(R9)的一端相連後與運放(A2)的反相輸入端相連，電阻(R8) 的另一端與功率電路模塊中電阻(R3)、電容(C4)的公共端相連，電阻(R9)的另一端分 別與運放(A2)的輸出端相連後與電阻(R11)的一端相連。電阻(R10)的一端分別與運放 (A2)的同相輸入端相連，其另一端接地。電阻(R11)的另一端與電容(C5)的一端相連後 與模數轉換濾波程序(B2)的入口相連，電容(C5)的另一端接地，電阻(R12)的一端與電阻(R13)的一端相連後與運放(A3)的反相輸入端相連，電阻 (R12)的另一端接地，運放(A3)的同相輸入端與功率電路模塊中分流電阻(RS2)、電阻(R5) 公共端相連，電阻(R13)的另一端分別與運放(A2、 A3)的輸出端相連後與電阻(R14)的 一端相連。電阻(R14)的一端分別與電容(C6)的一端相連後與模數轉換濾波程序(B3) 的入口相連，電容(C6)的另一端接地，電阻(R15)的一端與電阻(R16)的一端相連後與運放(A4)的反相輸入端相連，電 阻(R15)的另一端接地，運放(A4)的同相輸入端與功率電路模塊中電阻(R4)、電阻(R5) 公共端相連，電阻(R16)的另一端分別與運放(A2、 A4)的輸出端相連後與電阻(R17)的 一端相連，電阻(R17)的一端分別與電容(C4、 C7)的一端相連後與模數轉換濾波程序(B4) 的入口相連，電容(C7)的另一端接地。
3. 如權利要求1所述的單相功率因數校正單周期控制器，其特徵在於數控模塊中模數 轉換濾波程序(Bl)的出口與輸入電壓有效值計算程序(B5)的入口相連，輸入電壓有效值 計算程序(B5)的出口與控制電壓計算程序(B7)的入口相連，第二隻模數轉換濾波程序(B2) 的出口與減法程序(B8)的反相入口相連，模數轉換濾波程序(B3)的出口與輸出功率計算 程序(B6)的第二入口相連，模數轉換濾波程序(B4)的出口與輸出功率計算程序(B6)的 第二入口相連，輸出功率計算程序(B6)的出口與控制電壓計算程序(B7)的入口相連，控 制電壓計算程序(B7)的出口與減法程序(B8)的同相入口、可復位積分程序(B9)的第一入口相 連，可復位積分程序(B9)的出口與比較程序(B10)的反相入口相連，減法程序(B8)(比較程序 (B10))的出口與RS觸發程序(B12、 Bll)的復位端相連，RS觸發程序(Bll)的同相輸出口與驅 動模塊中驅動器(DRV1)的輸入端相連，其反相輸出口與可復位積分器(B9)的第二入口相連， 時鐘發生程序(B12)與RS觸發程序(B11)的置位端相連。
4. 如權利要求1所述的單相功率因數校正單周期控制器，其特徵在於驅動模塊中驅動 器(DRV1)的輸出端與功率電路模塊中的功率開關(Sl)的門極、穩壓二極體(ZD1)的陰極和電 阻(R2)的一端構成的公共端相連。
5. 如權利要求1所述的單相功率因數校正單周期控制器，其特徵在於所述功率電路模 塊中的整流橋(B1)前的兩個交流輸入端分別連接電容(C1)的兩端，並與交流電源(VS1)的兩端 相連，整流橋(B1)後的直流正極與電阻(R1)的一端相連，並與控制電路模塊中的電阻(R6)、 電感(L1)的一端相連，電感(L1)的另一端與功率二極體(FRD1)的陽極、電容(C2)的一端、功率 開關(S1)的集電極共同相連，功率二極體(FRD1)的陰極與電容(C4)的另一端相連後與電容(C3) 的一端、電解電容(E1)的正極、電容(C4)的一端以及等效負載電阻(RL)的一端相連，整流橋(B1) 後的直流負極與電阻(R1)的另一端、電阻(R3)的一端、分流電阻(RS1)的一端相連，分流電阻 (RS1)的另一端接地。電阻(R3)的另一端與電容(C4)的一端、控制電路模塊的電阻(R8)的一端 相連，電容(C4)的另一端接地，功率開關(S1)的門極與穩壓二極體(ZD1)的陰極、電阻(R2)的一 端相連後與控制電路模塊中的(PWM)輸出端相連，功率開關(S1)的發射極、穩壓二極體(ZD1) 的陽極、電阻(R2)的另一端分別接地，電容(C3)的另一端、電解電容(E1)的負極、分流電阻(RS2) 的一端接地，分流電阻(RS2)的另一端與電阻(R5)的一端、等效負載電阻(RL)的另一端相連後 與控制電路模塊中運放(A3)的同相輸入端相連，電阻(R5)的另一端與電阻(R4)的另一端相連後 與控制電路模塊(2)中運放(A4)的同相輸入端相連。
全文摘要
本發明涉及一種單相功率因數校正單周期控制器，由控制電路模塊和功率電路模塊構成。控制電路模塊中包括檢測模塊、控制模塊和驅動模塊。數字控制器根據檢測到的輸出功率大小和輸入電壓有效值計算得到輸入電流的有效值，作為控制電壓，結合可復位積分程序和RS觸發程序以及時鐘程序產生PWM脈衝信號。功率電路模塊接受交流輸入電壓和PWM驅動脈衝，控制功率開關的開通與關斷，使得電感電流被控制在外限和內限範圍內，完成APFC功能，同時輸出電壓具有跟隨輸出功率和電網電壓的特性。本發明根據功率因數校正器的工作原理和實質，設計了單相功率因數校正單周期控制器數字電路設計方案，具有結構簡單、附加成本低、實現容易、通用性強等優點。
文檔編號H02J3/18GK101383513SQ20081020157
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月23日 優先權日2008年10月23日
發明者劉智翎, 邱海陵, 雷淮剛 申請人:上海儒競電子科技有限公司