一種具有保護電路的有源功率因素校正電路的製作方法
2023-09-20 13:54:00
專利名稱：一種具有保護電路的有源功率因素校正電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電源技術，具體地說涉及一種具有保護電路的有源功率因素 校正電路。
背景技術：
在電網中，各種負載尤其是非線性負載對電網供電質量存在重大影響。 例如，許多用電器的電源需要將電網的交流電轉換為直流電，在整流過程中 產生的脈動電流包含有大量電流諧波分量。這些電流諧波分量倒流入電網， 會造成對電網的諧波"汙染"，當電流流過線路阻抗時造成諧波電壓降，使正 弦波電網電壓發生畸變。此外，產生的諧波還造成電網電流的功率因素下降，增加配電系統導線與變壓器的損耗；以及增大中線諧波電流，以致對電網上 其它用電裝置造成電磁幹擾。同時功率因素降低也影響整個電源系統的負載 能力和可靠性。隨著變頻調速技術的不斷廣泛應用，該"^支術對電網功率因素產生的負面 影響日益顯著。這是由於，變頻調速中需要對電源進行交-直-交的變換，上 述過程會產生各種電流諧波，如果不採取措施，將嚴重降低電網功率因素， 進而使電網的實際供電能力降低；同時，還會產生電磁幹擾，影響其它用電 設備。為了應對上述情況，目前，我國對家電產品強制執行"CCC認證"(CCC 認證即"中國強制認證"，其英文名稱為"China Compulsory Certification")標 準，要達到這一標準的要求，各種家用變頻設備必須進行功率因素校正。將產品化的電流諧波抑制和功率因素校裝置應用於變頻空調等家用變頻 設備中，可以實現功率因素校正，並使各次諧波電流含量均滿足"CCC認證" 的EMC(電磁兼容)標準。所述EMC標準包括EMI(電磁幹擾)標準及EMS(電 磁耐受性)標準兩部份。所謂電磁幹擾，是指機器本身在執行應有功能的過程 中所產生不利於其它系統的電磁噪聲；所謂電^f茲耐受性，是指機器在執行功 能的過程中不受周圍電》茲環境影響的能力。i萄過折卑夾的研貧.,已右多種用千接富變頻#調勸率因小電流諧波分量的裝置，包括無源功率因素校正電路和有源功率因素校正電路。其中， 素校正電路。圖1示出現有技術下的一種全程有源功率因素校正電路，這種電路在整流器和負載之間接入一個DC/DC開關變換器。該DC/DC開關變換器包括一 個用作可控開關的大功率開關電晶體，在該實施例中具體為絕緣^P又極型晶 體管，即IGBT。該電路應用電流反饋技術，通過專用功率因素控制晶片(以 下簡稱PFC控制晶片)控制該可控開關IGBT的實時導通，進行DC/DC開 關變換，使輸入端電流Ii波形在整個電周期內跟蹤交流輸入正弦電壓波形。 這種有源功率因素校正電路可使Ii接近正弦，從而使輸入端總諧波畸變量 (THD)小於5。/。，功率因素可提高到0.99甚至更高。除了上述全程有源功率因素較正電路外，還存在部分有源功率因素校正 電路。不同的有源功率因素校正電路都需要釆用一些功率開關器件，包括該例 中所示的IGBT和大功率二極體等，這些器件是針對正常工作條件進行參數 選擇的，當整流電路處於異常電壓等情況時，這些器件將處於不適合的工作 條件，時間過長後，會嚴重縮短器件的使用壽命。目前的有源功率因素校正電路中，對於直流過壓等情況已經採用了 一些 保護措施，但是，這些保護措施不能完全保證功率因素校正電路工作在正常 工作條件下。 發明內容針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在於，提供一種具有保護電路的 有源功率因素校正電路，該電路能夠檢測當前電路工作條件是否正常，當工 作條件異常時，則停止有源功率因素校正電路的工作，從而實現對有源功率 因素校正電路的保護。本發明提供的一種具有保護電路的有源功率因素校正電路，至少包括可 控開關，以及實時控制該可控開關導通和截止的功率因素控制晶片，還包括 電壓檢測電路，用於從整流後的直流母線電壓或控制電壓獲得一電壓取樣值， 並將該電壓取樣值輸出到所述功率因素控制晶片；所述功率因素控制晶片中設置有對應於直流母線電壓或控制電壓正常範圍上限值的電壓取樣上限值， 當通過所述電壓檢測電路獲得的電壓取樣值高於所述電壓取樣上限值時，則 判斷所述直流母線電壓或控制電壓過高，所述功率因素控制晶片停止控制所 述有源功率因素校正電路的可控開關導通。優選地，所述功率因素控制晶片中設置有對應於直流母線電壓或控制電 壓正常範圍下限值的電壓取樣下限值，當通過所述電壓檢測電路獲得的電壓 取樣值低於所述母線電壓取樣下限值或控制電壓取樣下限值時，則判斷所述 直流母線電壓或控制電壓過低，所述功率因素控制晶片停止控制所述有源功 率因素校正電路的可控開關導通。優選地，所述電壓檢測電路包括串聯在直流母線正極和電源地或者串聯 在控制電源正極和電源地之間的第 一取樣電阻和第二取樣電阻，所述第 一取 樣電阻和第二取樣電阻的公共端通過限流電阻連接所述功率因素控制晶片上 相應的電壓檢測輸入端。優選地，所述電壓檢測電路包括箝位電路，所述箝位電路包括反向串聯在信號電源正極和電源地之間的第一箝位二極體、第二箝位二極體；其中，所述第一箝位二極體的陰極連接所述信號電源正極，其陽極連接所述第二箝位二極體的陰極；所述第二箝位二極體的陽極連接電源地；所述第一箝位二 極管的陽極和所述第二箝位二極體的陰極公共端即為所述第 一取樣電阻和所 述第二取樣電阻的^^共端。優選地，所述檢測電路包括連接在所述功率因素控制晶片的電壓檢測輸 入端和電源地之間的濾波電容。優選地，還具有溫度保護電路，該電路用於檢測該有源功率因素校正電 路中功率元件的溫度，當溫度過高時，則所述功率因素控制晶片停止控制所 述有源功率因素校正電路的可控開關導通。優選地，所述溫度保護電路採用安裝在散熱片上的熱敏電阻作為溫度檢 測元件；該熱敏電阻與一取樣電阻串聯在信號電源正才及和電源地之間，兩者 的公共端通過一限流電阻連接所述功率因素控制晶片的溫度檢測端。優選地，所述熱每丈電阻和取樣電阻串聯在信號電源正極和電源地之間的 具體連接方式是，所述熱敏電阻一端通過一隔離電感連接所述信號電源，所述取樣電阻連接在熱敏電阻另 一端和電源地之間。優選地，所述熱敏電阻兩端並聯用於濾波的可變電容。優選地，在所述功率因素控制晶片的溫度檢測端和電源地之間連接濾波 電容。本發明基本技術方案提供的有源功率因素校正電路的保護電路，通過檢 測整流器輸出端的直流母線電壓，提供了電壓過高檢測的功能，這一功能能 夠確保功率開關器件不會工作在母線電壓過高的條件下，使其不會因為工作 電壓過高而損壞。同時，本發明的優選實施例提供了直流母線電壓過低的檢 測，使母線電壓過低時，所述功率開關器件停止工作，避免其由於工作條件 異常而使功率開關器件老化。另外，本發明的進一步優選實施例中，還提供了對PFC控制晶片的控制 電壓的檢測，不論控制電壓過高或者過低，都會產生保護，停止PFC晶片的 工作，從而避免PFC控制晶片在非正常控制電壓條件下工作，造成晶片工作 異常以及損壞。在本發明的進一步的優選實施例中，設置散熱片溫度檢測電路，該電路 能夠檢測散熱器溫度是否偏高，當出現這種情況時，PFC控制晶片可以停止 工作，從而避免PFC電路中的功率元件由於溫度過熱而爆裂。
圖l是現有技術一種全程有源功率因素校正電路；圖2是本發明的第一實施例提供的直流母線電壓檢測電路的電路原理圖；圖3是本發明的第一實施例提供的控制電壓檢測電路的電路原理圖； 圖4是本發明第一實施例採用的溫度檢測電路的電路原理圖； 圖5是本發明第一實施例的控制動作時序圖。
具體實施方式
請參看圖1，該圖為一種具有有源功率因素校正的電源電路圖。這是本 發明提供的保護電路的一個具體應用場合，但是，本發明提供的各種保護電如圖1所示，該電路中，橋式整流電路ZT的交流輸入端連接市電Vi,其直流輸出端的正負極之間並聯濾波電容Cl,在整流電源ZT的輸出端負極 上串聯有電流取樣電阻SHl,該取樣電阻SH1的阻值很小，其遠離整流電源 ZT的一端連接逆變電路IPM的負向輸入端，並作為電源地。所述整流電路 ZT的直流輸出端正^L連"t妄電感Ll 一端，該電感Ll的另 一端連4妄二才及管FRD 陽極。二極體FRD的陰極連接逆變電路IPM的輸入端正極。所述二才及管FRD 的陽極和電源地之間連接可控開關IGBT，該實施例中，可控開關採用絕緣 柵雙極型電晶體(IGBT)。在所述二極體FRD的陰極和電源地之間，連接有 儲能電容C2。同時，在所述二極體FRD的陰極和電源地之間，還連接有作 為平波電容的可變電容E1。該電路中，還具有功率因素控制單元，該實施例中具體為一PFC控制芯 片IC。該晶片為具有編程功能的專用晶片，其輸出端3連接所述可控開關 IGBT的控制端，當該輸出端輸出高電平時，所述可控開關IGBT導通；當其 輸出低電平時，所述可控開關IGBT關斷。該晶片IC還具有取樣電流輸入端 1和取樣電流輸入端2,兩個端子分別連接電流取樣電阻SH1的兩端，以獲 得電流取樣電阻SH1兩端的電壓差，從而獲得整流電路的電流波形。同樣， 該晶片IC還具有取樣電壓輸入端4,該端子通過電阻R1連接到所述二極體 FRD的陰極，用於獲得該電路輸出到逆變電路的電壓值。此外，PFC輸出芯 片IC的輸出端6、輸出端7分別連接一外接發光二極體LED的陽極、陰極， 該發光二極體LED用於顯示晶片IC的輸出端3的狀態，當輸出端3為高電 平時，輸出端6、輸出端7的輸出電壓使該二極體LED正嚮導通發光，當輸 出端3為低電平時，輸出端6、輸出端7的輸出電壓使該二極體LED截至， 不發光；另外，該晶片IC的端子8連接電源地。另一端子9為該晶片的電源 輸入端，端子9和端子8之間連接直流電源Vd,該直流電源Vd為晶片IC的 工作電源。實際上，該直流電源Vd可以採用多種方式獲得，在本實施例中， 該直流電源Vd為一個從市電經過一個專用的開關電源，獲得的+ 15V的直流 電源。該電路圖中僅僅示意出該電源，但是並不表示該電源的具體實現方式。所述PFC控制晶片IC還具有直流母線電壓檢測端子11、控制電壓檢測 端子12和溫度保護檢測端子13,上述端子的作用見如下介紹。以上電路首先交流市電轉化為直流母線電壓Vdc,並且進一步經過圖中所8示的逆變電路IPM進行電流逆變，實現調頻調壓。目前，在變頻空調等場合 廣泛使用這一類電源，當然，具體應用場合中，可能採用與上述不同的具體 電路以及控制方式，但是，其基本的結構都包括如圖1所示的絕緣柵雙極型電晶體IGBT和大功率二極體FRD,以及儲能電容C2;此外，還包括控制所 述絕緣柵雙極型電晶體IGBT導通和截止的PFC控制晶片IC。在實際使用中， 上述器件如果不在正常的電壓條件和溫度條件下使用，會產生加速老化或者 無法正常工作等故障。請參看圖2,該圖為本發明的第一實施例提供的直流母線電壓4全測電路的 電路原理圖。該電路用於從直流母線電壓獲得一個母線電壓取樣值，並將該 母線電壓取樣值輸出到所述PFC控制晶片IC中。在所述PFC控制晶片IC 中，根據所述直流母線電壓的上限值和下限值，分別確定對應的母線電壓取 樣上限值和下限值，並由PFC控制晶片IC根據該電壓值進行判斷；如果母 線電壓取樣值高於預定的母線電壓取樣上限值，則表明母線電壓過高；如果 母線電壓取樣值低於預定的母線電壓取樣下P艮值，則表明母線電壓過低，在 上述兩種情況下，PFC控制晶片IC都會停止工作。以下結合圖2說明該直 流母線電壓檢測電路的原理。該直流母線電壓檢測電路中包括取樣電路、箝位電路、和濾波電容。所述取樣電路包括串聯在直流母線正極和直流母線負極(在該電路中直 流母線負極同時為電源地)之間的兩個取樣電阻，包括第七電阻R7、第九電 阻R9，所述第七電阻R7和第九電阻R9的公共端通過第八電阻R8連接所 述PFC控制晶片IC的母線電壓檢測輸入端，上述電路組成該直流母線電壓 檢測電路的取樣電路。該電路將直流母線電壓串聯分壓，將降落在所述第九 電阻R9和電源地上的電壓作為取樣電壓輸出到母線電壓檢測端；同時，通 過所述第八電阻R8，對該電壓進行限流。其中獲得的取樣電壓，通過適當選 取第七電阻R7和第九電阻R9的電阻值，使該電壓大致在0-5V之內，以滿 足所述PFC控制晶片IC的信號輸入端的電壓要求。所述箝位電路包括反向串聯在+ 5V直流電源之間的第二二極體D2、第 三二極體D3,所述+ 5V直流電源為輸入到所述PFC控制晶片IC的信號電 源正極；其中，所述第二二極體D2的陰極連接+ 5V電源，其陽極連接所述第三二極體D3的陰極；所述第三二極體D3的陽極連接電源地。所述第二二 極管D2的陽極和所述第三二極體D3的陰極的公共端即為所述第七電阻R7 和第九電阻R9的公共端。該箝位電路的作用在於防止輸入到所述PFC控制 晶片IC的電壓過低或者過高，超過所述PFC控制晶片IC的檢測端子可接收 的電壓範圍。當電壓過高時，例如達到5.7V時，所述第二二極體導通，使所過低，甚至成為負電壓時，達到-0.7V以下時，所述第三二極體導通，使所 述母線電壓檢測端的輸入電壓限制在高於該電壓。該母線電壓檢測電路還包括濾波電容，即圖中的第三電容C3，該電容連 接在所述PFC控制晶片IC的母線電壓4企測輸入端和電源地之間，用於過濾 可能流入PFC控制晶片IC的交流成分。由於具有上述電路，所述PFC控制晶片IC的母線電壓檢測端隨時可以獲 得直流母線電壓的取樣值，當該取樣值高於一預先設定的上限電壓時，表明 所述直流母線電壓過高，所述PFC控制晶片IC隨即停止工作，所述可控開 關IGBT的控制端始終為一個低電平，使該可控開關處於始終關斷的狀態， 這樣，該可控開關IGBT不會因為電壓過高或者過低而受到損壞。除了上述母線電壓檢測電路，本實施例中，該有源功率因素校正電路還 具有檢測PFC控制晶片IC的供電電壓的控制電壓檢測電路，該控制電壓檢 測電路的作用是檢測向所述PFC控制晶片IC提供的電源電壓的電壓值。該 電源電壓稱為控制電壓。該控制電壓在本實施例中為一個15V左右的直流電 壓，在圖l中，以一個電池符號代表該直流電源，但實際上，該控制電壓可 以通過多種直流電壓源獲得，例如，通過一個開關電源獲得。請參看圖3,該圖為本實施例提供的控制電壓檢測電路的電路原理圖。該 電路從所述控制電壓上獲得一個控制電壓取樣值，並將該取樣值輸出到所述 PFC控制晶片IC的控制電壓檢測端12，由PFC控制晶片IC根據該取樣電 壓值進行判斷，如果該取樣電壓值表明所述控制電壓低於預定的下限值，則 表明控制電壓過低；如果取樣電壓值高於預定的上限值，則表明控制電壓過 高，在上述兩種情況下，PFC控制晶片IC都會停止工作，以避免由於控制 電壓異常引起的功率因素校正控制異常。其取樣的電壓不同，輸入到所述PFC控制晶片IC的端子不同。具體的元件參數，也應當根據取樣電壓進行相應的改變。該控制電壓檢測電路包括取樣電路、箝位電路、和濾波電容。所述取樣電路包括串聯在控制電源正極和控制電壓電源地(該電路中所有的電源釆用同一個電源地)之間的第十電阻RIO、第十二電阻R12,所述 第十電阻R10和第十二電阻R12的公共端通過第十一電阻R11連接所述PFC 控制晶片IC的控制電壓檢測端，上述電路組成該控制電壓檢測電路的取樣電 路。該電路將直流母線電壓串聯分壓，將降落在所述第十二電阻R12和電源 地上的電壓作為取樣電壓輸出到控制電壓檢測端；同時，通過所述第十一電 阻Rll,對該電壓進行限流。其中獲得的取樣電壓，通過適當選取第十電阻 R10和第十二電阻R12的電阻值，使該電壓大致在0-5V之內，以滿足所述 PFC控制晶片IC的要求。所述箝位電路包括反向串聯在+ 5V直流電源正負極之間的第四二極體 D4、第五二極體D5;其中，所述第四二極體D4的陰極連接+ 5V電源，其 陽極連接所述第五二極體D5的陰極；所述第五二極體D5的陽極連接電源地。 所述第四二極體D4的陽極和所述第五二極體D5的陰極的公共端即為所述第 十電阻R10和第十二電阻R12的公共端。該箝位電路的作用在於防止輸入 到所述PFC控制晶片IC的電壓過低或者過高，超過所述PFC控制晶片IC 的檢測端子可接收的電壓範圍。當電壓過高時，例如達到5.7V時，所述第四 二極體D4導通，使所述輸入到PFC控制晶片的母線電壓檢測端的輸入限制 在低於該電壓；當電壓過低，甚至成為負電壓時，達到-0.7V以下時，所述 第五二極體D5導通，使所述控制電壓檢測端的輸入電壓限制在高於該電壓。該控制電壓檢測電路還包括濾波電容，即圖中的第四電容C4，該電容連 接在所述PFC控制晶片IC的控制電壓檢測輸入端和電源地之間，用於過濾 可能流入PFC控制晶片IC的交流成分。除了上述保護電路之外，由於在帶有功率因素校正的電源電路中，具有 若千功率器件，以圖l所示的電路為例，包括可控開關IGBT、 二極體FRD、 整流橋ZT等，這些功率器件都安裝在散熱片上。這些功率器件在工作中會產生比較多的熱量，使溫度升高，如果這些器件長期處於過熱狀態，會使器 件造成損傷，嚴重的會發生爆炸。為此，本實施例中，增加了溫度保護電路，該電路通過檢測散熱片的溫度，估計所述可控開關IGBT、 二極體FRD、整 流橋ZT的溫度值，並在溫度過高的情況下，使所述功率因素校正電路停止 工作，避免溫度繼續上升，造成器件損壞。當溫度返回一個預定的數值時， 再使所述功率因素校正電路恢復工作。圖4示出本實施例採用的溫度檢測電路的電路原理圖，該電路採用熱敏 電阻作為溫度傳感器，檢測獲得的溫度檢測電壓提供到PFC控制晶片的溫度 檢測端，供其進行判斷。如圖4所示，該溫度檢測電路釆用一個安裝在散熱片上的溫度傳感器進 行溫度^r測，該溫度傳感器具體是採用熱敏電阻CN2,該熱每文電阻CN2可 以採用正溫度係數熱敏電阻，即電阻阻值隨著溫度上升而升高；也可以採用 負溫度係數熱敏電阻，即電阻阻值隨著溫度上升而下降；因此，通過4企測該 熱敏電阻的阻值變化，就可以獲知相應散熱片的溫度情況。在本實施例中， 使用正溫度係數熱敏電阻。如圖4所示，所述溫度^r測電路包括溫度取樣電路，該電^各包括串聯在 信號電源+ 5V和電源地之間的熱敏電阻CN2和第六電阻R6，其中，熱敏電 阻CN2的一端通過隔離電感Ll連接所述+ 5V電源；所述第六電阻R6的一 端連接電源地；所述熱敏電阻CN2和第六電阻R6相連接的公共端通過起限 流作用的第五電阻R5，連接所述PFC控制晶片IC的溫度檢測端13。此外， 為了過濾所述+ 5V電源可能引入的雜波對熱敏電阻CN2的影響，在熱敏電 阻CN2兩端並聯第二可變電容E2。為了避免外界交流電雜波流入所述PFC 控制晶片IC的溫度保護檢測端子13,在該溫度保護;險測端子13和電源地之 間連接第五電容C5，以便過濾可能竄入的交流成分。上述溫度檢測電路輸出的溫度取樣電壓，輸入到所述PFC控制晶片IC 的溫度檢測輸入端13以後，由所述PFC控制晶片IC根據該採樣電壓判斷大 功率開關器件的溫度是否超出了正常值，當該採樣電壓高於一溫度取樣電壓 上限值時，則停止所述PFC控制晶片IC的控制，直到所述採樣電壓低於溫 度取樣電壓上限值後，則重新恢復所述PFC控制晶片IC的工作。以上三種檢測電路，都需要設置用於相應的工作條件判斷的預定值，然後，根據所測量的電壓的範圍，對PFC控制晶片IC的工作進行控制，當工 作條件不符合要求時，則停止所述PFC控制晶片IC的工作，待條件恢復後， 則恢復PFC控制晶片IC的工作。應當說明，所述的用於工作條件判斷的預 定值，實際上都採用具有回程間隔的兩個值，以免由於測量值波動而產生工 作狀態反覆變化，具體情況見後敘內容。圖5示出使用上述三個檢測電路獲得的採樣電壓進行PFC控制電路保護 的控制動作時序圖。該時序圖用於說明具體的根據檢測值和所設定的各種閥 值進行控制的過程。首先根據該圖說明直流母線電壓過高保護的控制過程。圖5示出，在該 有源功率因素校正電路正常工作時，直流母線電壓Vdc的正常值設定為不能 高於母線電壓上限值380V,對應所述380V的直流母線電壓取樣值為1.94V, 該值為直流母線電壓取樣第一上限值；通過所述直流母線電壓檢測電路輸出 到所述PFC控制晶片IC的直流母線電壓取樣值高於該直流母線電壓取樣第 一上限值1.94V時，如圖5所示，所述PFC控制晶片IC停止輸出，即停止 向所述可控開關IGBT輸出高電平控制信號，即對應圖5中表示可控開關 IGBT的工作狀態曲線中始終處於低電平的區間。當所述PFC控制晶片IC停 止輸出後，所述直流母線電壓檢測電路繼續檢測直流母線電壓取樣值，當所 述直流母線電壓取樣值低於一預定的直流母線電壓取樣第二上限值1.81V 時，說明直流母線電壓已經低於355V，則所述PFC控制晶片IC開始向所述 可控開關IGBT正常輸出控制信號。圖5的控制動作時序圖可以看出，前述 直流母線電壓上限值實際包括所述母線電壓取樣第一上限值和母線電壓取樣 第二上限值，這可以使所述母線電壓過高保護對應一定的回程區間，避免母線電壓在380V附近抖動時，出現剛剛進入母線電壓過高保護的範圍，又很 快結束保護，造成工作狀態不穩定。同樣參照圖5,說明直流母線電壓過低保護的控制過程。圖5示出，在該有源功率因素校正電路正常工作時，直流母線電壓Vdc的正常值設定為不能低於直流母線電壓下限值190V，對應所述190V的直流母線電壓取樣值為 0.97V，該值為直流母線電壓取樣第一下限值；通過所述直流母線電壓4全測電路輸出到所述PFC控制晶片IC的母線電壓取樣值低於該直流母線電壓取樣 第一下限值1.94V時，如圖5所示，所述PFC控制晶片IC停製輸出，即停 止向所述可控開關IGBT輸出高電平控制信號，即對應圖5中表示可控開關 IGBT的工作狀態曲線中始終處於低電平的區間。當所述PFC控制晶片IC停 止工作後，所述直流母線電壓檢測電路繼續檢測母線電壓取樣值，當所述母 線電壓取樣值高於一預定的母線電壓取樣第二下限值1.07V時，說明母線電 壓高於210V，則所述PFC控制晶片IC開始向所述可控開關IGBT正常輸出 控制信號。規定所述母線電壓取樣第一下限值和母線電壓取樣第二下限值的 原因與所述母線電壓過高保護相同。同樣參照圖5,說明控制電壓過低保護的控制過程。圖5示出，在該有源 功率因素校正電路正常工作時，控制電壓Vd的正常值設定為不能低於控制 電壓下限值10V,對應所述IOV的控制電壓取樣值為2.07V,該值為控制電 壓取樣第一下限值；通過所述控制電壓檢測電路輸出到所述PFC控制晶片IC 的控制電壓取樣值低於該控制電壓取樣第一下限值2.07V時，如圖5所示， 所述PFC控制晶片IC關斷，即停止向所述可控開關IGBT輸出高電平控制 信號，即對應圖5中表示可控開關IGBT的工作狀態曲線中始終處於低電平 的區間。當所述PFC控制晶片IC關斷後，所述控制電壓檢測電路繼續檢測 控制電壓取樣值，當所述控制電壓取樣值高於一預定的控制電壓取樣第二下 限值2.49V時，說明控制電壓高於12V,則所述PFC控制晶片IC開始向所 述可控開關IGBT正常輸出控制信號。規定所述控制電壓取樣第一下限值和 控制電壓取樣第二下限值的原因與所述母線電壓過高保護相同。圖5同時還示出溫度檢測電路的控制過程。其溫度取樣電壓第一上限值 為4.5V,溫度取樣電壓第二上限值為4.4V。其具體的控制過程不再詳述。圖5中還示出發光二極體LED的受控工作過程，可以看出，當所述可控 開關IGBT停止工作時，所述發光二極體熄滅，當所述可控開關IGBT正常 工作時，該發光二極體LED發光。通過上述保護電路，使該PFC控制電路能夠在各種不正常的工作條件下 停止工作，避免造成由於PFC控制異常而產生的電源工作異常以及器件損壞 或者降低使用壽命等不利後果。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以^L出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種具有保護電路的有源功率因素校正電路，至少包括可控開關，以及實時控制該可控開關導通和截止的功率因素控制晶片，其特徵在於，還包括電壓檢測電路，用於從整流後的直流母線電壓或控制電壓獲得一電壓取樣值，並將該電壓取樣值輸出到所述功率因素控制晶片；所述功率因素控制晶片中設置有對應於直流母線電壓或控制電壓正常範圍上限值的電壓取樣上限值，當通過所述電壓檢測電路獲得的電壓取樣值高於所述電壓取樣上限值時，則判斷所述直流母線電壓或控制電壓過高，所述功率因素控制晶片停止控制所述有源功率因素校正電路的可控開關導通。
2、 根據權利要求1所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特 徵在於，所述功率因素控制晶片中設置有對應於直流母線電壓或控制電壓正常 範圍下限值的電壓取樣下限值，當通過所述電壓檢測電路獲得的電壓取樣值低 於所述母線電壓取樣下限值或控制電壓取樣下限值時，則判斷所述直流母線電 壓或控制電壓過低，所述功率因素控制晶片停止控制所述有源功率因素校正電 路的可控開關導通。
3、 根據權利要求1或2所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路， 其特徵在於，所述電壓檢測電路包括串聯在直流母線正極和電源地或者串聯在 控制電源正極和電源地之間的第 一取樣電阻和第二取樣電阻，所述第 一取樣電 阻和第二取樣電阻的公共端通過限流電阻連接所述功率因素控制晶片上相應 的電壓^r測輸入端。
4、 根據權利要求3所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特 徵在於，所述電壓檢測電路包括箝位電路，所述箝位電路包括反向串聯在信號 電源正極和電源地之間的第一箝位二極體、第二箝位二4及管；其中，所述第一 箝位二極體的陰極連接所述信號電源正極，其陽極連接所述第二箝位二極體的 陰極；所述第二箝位二極體的陽極連接電源地；所述第一箝位二極體的陽極和 所述第二箝位二極體的陰極公共端即為所述第 一取樣電阻和所述第二取樣電 阻的公共端。
5、 根據權利要求4所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特 徵在於，電源地之間的濾波電容。
6、 根據權利要求1或者2所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特徵在於，還具有溫度保護電路，該電路用於檢測該有源功率因素校正電路 中功率元件的溫度，當溫度過高時，則所述功率因素控制晶片停止控制所述有 源功率因素校正電路的可控開關導通。
7、 根據權利要求6所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特件；該熱每文電阻與一取樣電阻串聯在信號電源正極和電源地之間，兩者的公共 端通過一限流電阻連接所述功率因素控制晶片的溫度4企測端。
8、 根據權利要求7所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特接方式是，所述熱敏電阻一端通過一隔離電感連接所述信號電源，所述取樣電 阻連接在熱敏電阻另 一端和電源地之間。
9、 根據權利要求8所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特 徵在於，所述熱^L電阻兩端並聯用於濾波的可變電容。
10、 根據權利要求8所述的具有保護電路的有源功率因素校正電路，其特 徵在於，在所述功率因素控制晶片的溫度檢測端和電源地之間連接濾波電容。
全文摘要
本發明公開一種具有保護電路的有源功率因素校正電路，至少包括可控開關，以及實時控制該可控開關導通和截止的功率因素控制晶片，還包括電壓檢測電路，用於從整流後的直流母線電壓或控制電壓獲得電壓取樣值，並將該電壓取樣值輸出到所述功率因素控制晶片；所述功率因素控制晶片中設置有對應於直流母線電壓或控制電壓正常範圍上限值的電壓取樣上限值，當通過所述電壓檢測電路獲得的電壓取樣值高於所述電壓取樣上限值時，則判斷所述直流母線電壓或控制電壓過高，所述功率因素控制晶片停止控制所述可控開關導通。本發明的優選實施方式進一步提供了具有其他類型保護電路的有源功率因素校正電路。本發明提供的電路可以使電路器件獲得更長的使用壽命。
文檔編號H02M1/14GK101325366SQ200710111078
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月14日 優先權日2007年6月14日
發明者劉俊傑, 姚啟媛, 張智春, 林凡卿, 毅 楚, 程永甫, 馬德新 申請人:海爾集團公司;青島海爾空調器有限總公司