一種功率因數矯正電路的製作方法

2023-05-28 18:02:46

專利名稱：一種功率因數矯正電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種功率因數矯正電路，尤其涉及一種變頻空調的功率因數矯正電路。
背景技術：
因在眾多家用及商用的電器產品在工作時都對電網有或多或少的幹擾，這種現象在我國特別明顯，因此國家也出臺法規及CCC認證，就是為了保證產品對電網的幹擾降到最低。在空調產品上面如果沒有APFC電路，那產品工作時，將產生很多的高基次諧波來汙染電網，使電網的有用功率，及有效率變低，以至於電網工作都不穩定。現有技術解決該技術問題主要通過三種方法來實現一、採用單IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 絕緣柵雙極型電晶體，簡稱「IGBT」)，所述IGBT內部有一超快恢復續流二極體，非晶電感來實現，都工作電流連續模式；二、採用PFC (Power Factor Correction，功率因數矯正，簡稱 「PFC」)模塊加電抗器來實現；三、採用IPM (Intelligent Power Module，智能集成功率模塊簡稱「IPM」)與PFC部分集成在一個模塊中來作。現有技術存在如下缺陷第一種方式， 採用單IGBT，功率較低，不能承擔更高的功率；第二種方式，採用分立器件做時布線要求非常高，但功率只能去到3. 3KW左右，不能適用高功率。第三種方式，採用PFC模塊來做，功率可做到5. 5KW左右，但成本非常高。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題是構建一種功率因數矯正電路，克服現有技術中不能適用更高功率以及成本高的技術問題。本實用新型的技術方案是構建一種功率因數矯正電路，所述功率因數矯正電路輸出電流到變頻模塊，其特徵在於，包括數位訊號處理器、功率因數校正電感、功率因數控制晶片，所述數位訊號處理器驅動信號端將信號傳輸到所述功率因數控制晶片，在所述變頻模塊和所述功率因數控制晶片之間並聯兩個IGBT，所述兩個IGBT的柵極接所述功率因數控制晶片的脈寬調製輸出端，所述兩個IGBT的集電極接所述功率因數校正電路輸出到變頻模塊的電源輸入端。本實用新型的進一步技術方案是所述IGBT的集電極接經續流二極體後再接高壓電解電容濾波，然後輸出到變頻模塊的電源輸入端。本實用新型的進一步技術方案是所述功率因數矯正電路還包括對交流的電流進行採樣的電流採樣環路，所述電流採樣環路包括橋堆整流器、電容C55、電阻R103，所述橋堆整流器的輸出端接所述電容C55及所述電阻R103，所述電流採樣環路採樣流過電阻R103 的電流。本實用新型的進一步技術方案是所述功率因數矯正電路還包括對流過IGBT的電流進行的環路採樣的IGBT電流檢測環路，所述IGBT電流檢測環路包括無感採樣電阻 R65，電阻R65 —端接IGBT的E極，另一端接所述橋堆整流器直流側的負極。[0008]本實用新型的進一步技術方案是所述功率因數矯正電路還包括對輸出的電壓進行採樣的電壓輸出環路，所述電壓輸出環路包括串聯的電阻RlO與R20，所述電壓輸出環路檢測電阻RlO與R20的分壓。本實用新型的技術效果是通過構建一種功率因數矯正電路，在所述變頻模塊和所述數位訊號處理器之間並聯兩個IGBT，所述IGBT的柵極接所述數位訊號處理器的脈寬調製輸出端，所述IGBT的集電極接所述變頻模塊的電源輸入端，本實用新型採用兩個並聯的 IGBT JiAPFC (Active Power Factor Correction，有源功率因數矯正，簡稱 「APFC」) 的功率達到4. 5KW，同時成本不高。

圖1為本實用新型的電路連接圖。圖2本實用新型連接變頻器的電路圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本實用新型技術方案進一步說明。如圖1、圖2所示，本實用新型的具體實施方式
是構建一種功率因數矯正電路， 所述功率因數矯正電路輸出電流到變頻模塊，包括數位訊號處理器DSP、功率因數校正電感 Li、功率因數控制晶片IC1，所述數位訊號處理器DSP驅動信號端連接所述功率因數控制晶片ICl的激活使能端，在所述變頻模塊和所述功率因數控制晶片ICl之間並聯兩個IGBT (QU Q2)，所述兩個IGBT (QU Q2)的柵極接所述功率因數控制晶片的的脈寬調製輸出端， 所述兩個IGBT (Q1、Q2)的集電極接所述功率因數校正電路輸出到變頻模塊的電源輸入端。 具體實施例中，所述IGBT的集電極接經續流二極體後再接高壓電解電容濾波，然後輸出到變頻模塊的電源輸入端。如圖1、圖2所示，本實用新型的具體實施過程是220VAC/50HZ的市電經橋堆整流，再經電容C55濾波後經功率因數校正電路的電感Ll到IGBT(Q1、Q2)的集電極然後經超快恢復續流二極體Dll給電容C56充電。當功率因數控制晶片ICl經數位訊號處理器DSP 檢測並取得激活信號後開始工作。本實用新型中，當電壓在220VAC時要輸出5. 5KW的功率，因此流過IGBT的電流約為30A，加上三倍的裕量，就需要90A的IGBT，此時，通過兩個並聯的IGBT (QU Q2)，每個 IGBT只需要45A的IGBT即可。當電壓在165VAC時要輸出5. 5KW的功率時，流過IGBT的電流約為39A，加上三倍裕量，就需要117A的IGBT，此時，通過兩個並聯的IGBT (Q1、Q2)， 每個IGBT只需要不到60A的IGBT即可。另處，還包括三個檢測環電路，具體如下如圖1所示，所述功率因數矯正電路還包括對交流的電流進行採樣的電流採樣環路，所述電流採樣環路包括橋堆整流器、電阻R103、電容C55，所述橋堆整流器的輸出端接所述電容C55及所述電阻R103，檢測流過電阻R103的電流。交流電經橋堆整流、電阻R103， 然後檢測流過電阻R103的電流，最後將電流信號經C55濾波後送入控制晶片，通過檢測電阻R103經過的電流來檢測L端和N端的交流過零信號。如圖1所示，所述功率因數矯正電路還包括對流過IGBT的電流進行的環路採樣的IGBT電流檢測環路，所述IGBT電流檢測環路包括無感採樣電阻R65，電阻R65 —端接IGBT 的E極，另一端接所述橋堆整流器直流側的負極。採用R65作電流採樣電阻，對流過IGBT 的電流進行檢測。IGBT電流檢測環路工作過程如下首先採樣電流經過Li，再經IGBT，當 IGBT在PWM為高電平時IGBT導通，電流流過採樣電阻R65。R65 一端接IGBT的E極，另一端接整流橋的直流側的負極，在PCB設計中更需要使這三個器件靠近，並在採樣電路的PCB 設計中需採用開爾文走線方式來保證採樣不受幹擾。如圖1所示，所述功率因數矯正電路還包括對輸出的電壓進行採樣的電壓輸出環路，所述電壓輸出環路包括串聯的電阻RlO與R20，所述電壓輸出環路檢測電阻RlO與R20 的分壓。具體過程如下輸出電壓經RlO與R20分壓後R20兩端的電壓作為電壓輸出環路的電壓採樣，並送入控制晶片內部進行電壓環路誤差運算與比較，以此來穩定輸出電壓。通過RlO與R20來分壓得出輸出的反饋電壓為電壓環路，以此來檢測此輸出電壓是否滿足需求。本實用新型的技術效果是通過構建一種功率因數矯正電路，在所述變頻模塊和所述數位訊號處理器之間並聯兩個IGBT，所述IGBT的柵極接所述數位訊號處理器的脈寬調製輸出端，所述IGBT的集電極接所述變頻模塊的電源輸入端，本實用新型採用兩個並聯的 IGBT JiAPFC (Active Power Factor Correction，有源功率因數矯正，簡稱 「APFC」) 的功率達到4. 5KW，同時成本不高。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種功率因數矯正電路，所述功率因數矯正電路輸出電流到變頻模塊，其特徵在於， 包括數位訊號處理器、功率因數校正電感、功率因數控制晶片，所述數位訊號處理器驅動信號端將信號傳輸到所述功率因數控制晶片，在所述變頻模塊和所述功率因數控制晶片之間並聯兩個IGBT，所述兩個IGBT的柵極接所述功率因數控制晶片的脈寬調製輸出端，所述兩個IGBT的集電極接所述功率因數校正電路輸出到變頻模塊的電源輸入端。
2.根據權利要求1所述功率因數矯正電路，其特徵在於，所述IGBT的集電極接經續流二極體後再接高壓電解電容濾波，然後輸出到變頻模塊的電源輸入端。
3.根據權利要求1所述功率因數矯正電路，其特徵在於，所述功率因數矯正電路還包括對交流的電流進行採樣的電流採樣環路，所述電流採樣環路包括橋堆整流器、電容C55、 電阻R103，所述橋堆整流器的輸出端接所述電容C55及所述電阻R103，所述電流採樣環路採樣流過電阻R103的電流。
4.根據權利要求3所述功率因數矯正電路，其特徵在於，所述功率因數矯正電路還包括對流過IGBT的電流進行的環路採樣的IGBT電流檢測環路，所述IGBT電流檢測環路為無感採樣電阻R65，電阻R65 —端接IGBT的E極，另一端接所述橋堆整流器直流側的負極。
5.根據權利要求1所述功率因數矯正電路，其特徵在於，所述功率因數矯正電路還包括對輸出的電壓進行採樣的電壓輸出環路，所述電壓輸出環路包括串聯的電阻RlO與R20， 所述電壓輸出環路檢測電阻RlO與R20的分壓。
專利摘要本實用新型涉及一種功率因數矯正電路,在所述變頻模塊和所述數位訊號處理器之間並聯兩個IGBT，所述IGBT的柵極接所述數位訊號處理器的脈寬調製輸出端，所述IGBT的集電極接所述變頻模塊的電源輸入端，本實用新型採用兩個並聯的IGBT，使APFC的功率達到5.5KW，同時成本不高。
文檔編號H02M1/42GK202218156SQ20112031837
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者何素勇, 李軍濤 申請人:深圳市銳鉅科技有限公司