開關關斷觸發電路和功率因數校正電路的製作方法
2023-11-02 06:36:47 2
專利名稱：開關關斷觸發電路和功率因數校正電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力電子領域，尤其涉及一種開關關斷觸發電路和功率因數校正電路。
背景技術：
電力電子裝置的應用日益廣泛，由此帶來的諧波和無功問題也日益嚴重，而解決這一問題的主要途徑之一是使用功率因數校正(Power Factor Correct, PFC)技術。該技術是在傳統整流電路中加入有源開關，通過控制有源開關的通斷來強迫輸入電流隨輸入電壓變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流及接近I的功率因數。如圖I所示的功率因數校正電路，在正弦交變輸入電壓的正半周，該電路的工作過程如下Q2管導通給電感儲能，Q2管關斷後，電流通過與Ql管並聯的二極體自然續流，Ql 管導通實現了零電壓開通(Zero Voltage Switch, ZVS);電感Lr上的電流減小到0後反向， 當檢測到反向電流達到給定負電流(例如-2A)時，關斷Q I管；電容C2放電到0V，Q2管開通實現ZVS，最終電感電流如圖2所示，其電流峰值包絡線為正弦波，再經濾波後獲得接近正弦波的輸入電流。其中，有源開關Ql管和Q2管的關斷控制部分主要包括一個比較器，比較器的一個輸入端輸入給定負電流(例如-2A),比較器的另一個輸入端輸入反饋的電感電流，當檢測到反饋的電感電流達到給定負電流大小(例如-2A)時，比較器產生關斷信號，使 Ql管或Q2管關斷。現有技術至少存在如下問題現有開關管關斷觸發電路中，從檢測到-2A到關斷Ql有延時，這段時間會讓校正電路的負電流額外增加，且輸入電壓越高增加的負電流△ I越小，結果高輸入電壓下額外增加的負電流ΔΙ小,低輸入電壓下額外增加的負電流Λ I大;同樣,在正弦交變輸入電壓的負半周，Q2管也有類似問題，結果在不同輸入電壓段關斷Ql管或Q2管時，實際獲得的負向電流並不一致，影響電路的總諧波失真(Total Harmonic Distortion, THD)及效率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種開關關斷觸發電路和功率因數校正電路，可使功率因數校正電路在不同輸入電壓下，實際得到的電感負向電流都一致，降低THD， 提高了功率因數校正電路的效率。為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案一種用於功率因數校正電路的開關關斷觸發電路，包括給定負電流電路、電流反饋電路和比較器，所述給定負電流電路，用於產生預設的給定負電流，輸入到所述比較器，所述給定負電流為預先設定的控制所述開關關斷的電流值；所述電流反饋電路，用於將所述功率因數校正電路的電感電流反饋給所述比較器；所述比較器，用於當所述功率因數校正電路的電感電流等於所述給定負電流時， 產生觸發開關關斷的觸發信號；輸入到所述比較器的給定負電流或者反饋到所述比較器的電感電流，疊加有與所述功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號，所述補償信號用於補償所述電感電流在不同所述輸入電壓下因所述開關關斷延時額外增加的不同電流值，使所述比較器輸出的所述觸發信號隨所述輸入電壓變化，從而使在不同的所述輸入電壓下，所述觸發信號觸發所述開關關斷時，所述功率因數校正電路上的電感電流都一致。本發明實施例提供的開關關斷觸發電路和功率因數校正電路，在開關關斷觸發電路中，給定負電流電路輸出的給定負電流或者電流反饋電路反饋到比較器的電感電流，疊加有隨輸入電壓變化的補償信號，使開關關斷觸發電路輸出的觸發信號能隨功率因數校正電路的輸入電壓的不同而動態調節，最終使不同的輸入電壓下開關關斷時功率因數校正電路上的電感電流都一致，降低THD，提高了校正電路效率。
圖I為現有技術中的功率因數校正電路示意圖2為現有技術中功率因數校正電路的電感電流示意圖3為本發明實施例中的開關關斷觸發電路示意圖4為本發明實施例一中的開關關斷觸發電路示意圖5為圖4開關關斷觸發電路的具體結構示意圖6為本發明實施例二中開關關斷觸發電路的示意圖7為本發明實施例三中的開關關斷觸發電路示意圖。
附圖標記說明
11-比較器，12-給定負電流電路，13-電流反饋電路；
121-恆定負電流模塊，122-第一補償模塊；
131-電流反饋模塊，132-第二補償模塊。
具體實施方式
本發明實施例提供一種開關關斷觸發電路和功率因數校正電路，使功率因數校正
電路在不同輸入電壓下，開關關斷時的電感電流都一致，降低THD，提高了功率因數校正電路的效率。下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明實施例提供一種用於功率因數校正電路的開關關斷觸發電路如圖3所示， 該電路包括比較器11、給定負電流電路12和電流反饋電路13，給定負電流電路12，用於產生預設的給定負電流，輸入到比較器11，所述給定負電流為預先設定的控制所述開關關斷的電流值；電流反饋電路13，用於將功率因數校正電路的電感電流反饋給比較器11 ；比較器11，用於當功率因數校正電路的電感電流等於給定負電流時，產生觸發開關關斷的觸發信號；輸入到比較器11的給定負電流或者反饋到比較器11的電感電流，疊加有與功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號，補償信號用於補償所述電感電流在不同所述輸入電壓下因所述開關關斷延遲額外增加的不同電流值，使比較器11輸出的觸發信號隨功率因數校正電路的輸入電壓變化，從而使在不同的輸入電壓下，觸發信號觸發開關關斷時， 功率因數校正電路上的電感電流都一致。其中，本發明所述輸入電壓均指功率因數校正電路的輸入電壓。功率因數校正電路上的電感電流，是指功率因數校正電路上流過電感器件的電流，該電感電流再經濾波後即是功率因數校正電路的輸入電流。補償信號的獲得方式有多種，可用很多信號來實現，只要這些信號中包含交流輸入電壓的信息即可，例如交流電壓採樣、開關的驅動信號等。本發明實施例提供的開關關斷觸發電路，給定負電流電路輸出的信號或者電流反饋電路輸出的信號疊加有補償信號，而補償信號包含輸入電壓信息，隨輸入電壓變化，這樣開關關斷觸發電路輸出的觸發信號能隨輸入電壓的不同而動態變化，最終使不同的輸入電壓下開關關斷時功率因數校正電路上的電感電流都一致，降低THD，提高了校正電路效率。實施例一本發明實施例提供一種用於功率因數校正電路的開關關斷觸發電路如圖4所示， 該電路包括給定負電流電路12、電流反饋電路13和比較器11，比較器11用於當功率因數校正電路的電感電流等於所述給定負電流時，產生觸發開關關斷的觸發信號；輸入到比較器11的給定負電流疊加有與功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號時，給定負電流電路12包括用於產生預設給定負電流的恆定負電流模塊121，所述恆定負電流模塊輸出恆定的給定負電流；用於輸出所述第一補償信號的第一補償模塊122，所述第一補償信號與所述輸入電壓相關，在所述輸入電壓高時，所述第一補償信號大，在所述輸入電壓低時，所述第一補
償信號小；第一補償模塊122輸出的第一補償信號，疊加在恆定負電流模塊121輸出的恆定的給定負電流上，輸入比較器11。本實施例中的電流反饋電路13用於反饋功率因數校正電路的電感電流，而恆定負電流模塊121用於產生恆定的負電流(例如-2A)，熟悉本技術領域的技術人員很容易實現，並且實現方式多樣，在此不再贅述。第一補償模塊122用於輸出第一補償信號，第一補償信號的特點是與輸入電壓相關，在輸入電壓高時，第一補償信號大，在輸入電壓低時，第一補償信號小，最終輸入到比較器11用於控制開關關斷的總給定負電流在輸入電壓高時大，在輸入電壓低時小。用於實現第一補償模塊122的具體電路及信號有多種。其中，可選的，用於實現第一補償模塊122功能的信號包含交流輸入電壓的佔空比信息，輸入電壓高時佔空比大，輸入電壓低時佔空比小，例如交流電壓採樣、開關的驅動信號等。圖5所示為一種具體的開關關斷觸發電路，該電路包括比較器11，給定負電流電路12和電流反饋電路，給定負電流電路12包括恆定負電流模塊121和第一補償模塊 122 ；其中，第一補償模塊122包括低通濾波器，所述低通濾波器的輸入端輸入開關的高頻驅動信號PWM2B。此處，低通濾波器的輸入端輸入的信號並不限於高頻驅動信號 PWM2B，也可以是交流電壓採樣信號，只要具有輸入電壓高時佔空比大，輸入電壓低時佔空比小的特點即可。低通濾波器的輸入信號在高輸入電壓時佔空比大，低輸入電壓時佔空比小，濾波後在高輸入電壓下就得到大的負電流，低輸入電壓下得到小的負電流。因開關關斷延時在不同輸入電壓下導致負電感電流額外增加的ΛΙ不一致(高輸入電壓下Λ I小，低輸入電壓下Λ I大)，而本實施例中因疊加有補償信號，輸入到比較器的總的給定負電流信號呈現高輸入電壓下大，低輸入電壓下小的特點，結果控制開關關斷的觸發信號隨輸入電壓變化，高輸入電壓關斷延後，低輸入電壓下關斷相對提前，因此相對現有技術，高輸入電壓下會變大些，低輸入電壓下△ I會變小些，最終使開關關斷時功率因數校正電路獲得的電感電流較為一致，濾波後更接近正弦波，降低THD，提高功率因數校正電路效率。通過不斷優化組成第一補償模塊各器件的參數值，第一補償模塊122輸出的特定的第一補償信號，疊加在恆定負電流模塊121產生的恆定信號上，輸入比較器11的輸入端，即圖5中比較器11的4腳。比較器根據這個輸入的給定負電流信號以及反饋的電感電流產生觸發信號使開關關斷時，最終恰使開關關斷時功率因數校正電路獲得電感電流一致，使濾波後的電流更接近正弦波，降低THD，提高功率因數校正電路效率。實施例二本發明實施例還提供一種用於功率因數校正電路的開關關斷觸發電路如圖6所示，該電路包括比較器11，給定負電流電路12和電流反饋電路，比較器11用於當功率因數校正電路的電感電流等於給定負電流時，產生觸發開關關斷的觸發信號；電流反饋電路，用於將功率因數校正電路的電感電流反饋給所述比較器；輸入到比較器11的給定負電流疊加有與功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號時，給定負電流電路12包括數位訊號處理器和濾波器，數位訊號處理器輸出與所述輸入電壓相關的高頻載波信號，經所述濾波器濾波後輸入比較器11的輸入端，即圖6中比較器11的4腳。所述高頻載波信號包含所述輸入電壓的佔空比信息，所述高頻載波信號在所述輸入電壓高時佔空比大，在所述輸入電壓低時佔空比小。可選地，圖6中的數位訊號處理器還可為其它PWM發生器，用於發出與輸入電壓相關的聞頻載波/[目號。本實施例中的數位訊號處理器輸入信號可選的有多種，只要這些信號種包含交流輸入電壓的信息即可，例如交流電壓採樣、開關管的驅動信號等，本實施例中的數位訊號處理器輸出信號包含交流輸入電壓的佔空比信息，輸入高壓時佔空比小，輸入低壓時佔空比大。本實施例中的輸出信號在輸入高壓時佔空比小，輸入低壓時佔空比大，這樣濾波後高壓下就得到大的給定負電流，低壓下得到小的給定負電流小，最終使開關關斷時功率因數校正電路獲得的電感電流一致，使輸入電流更接近正弦波，降低THD，提高功率因數校正電路的效率。實施例三如圖7所示，本發明實施例還提供一種用於功率因數校正電路的開關關斷觸發電路，包括比較器11，給定負電流電路12和電流反饋電路13，其中，反饋到比較器11的電感電流，疊加有與功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號時，電流反饋電路13包括用於將所述功率因數校正電路的電感電流反饋給所述比較器的電流反饋模塊 131 ；用於輸出所述第二補償信號的第二補償模塊132，所述第二補償信號與所述輸入電壓相關，在所述輸入電壓高時，所述第二補償信號小，在所述輸入電壓低時，所述第二補償信號大；第二補償模塊132輸出的所述第二補償信號疊加在電流反饋模塊131輸出的信號上，再輸入比較器11。第二補償模塊132輸出隨輸入電壓變化的補償信號。其中，本實施例所述輸入電壓指功率因數校正電路的電感電流，第二補償信號的特點是輸入電壓高時第二補償信號小，輸入電壓低時第二補償信號大。本實施例中給定負電流電路12用於產生恆定的給定負電流，電流反饋電路13中的電流反饋模塊131用於輸出反饋的電感電流信號，熟悉本技術領域的技術人員很容易實現，並且實現方式多樣，在此不再一一贅述。而用於實現第二補償模塊132的具體電路及信號有多種。其中，可選的，第二補償模塊132的一種具體實現方案為，使用輸入電壓高時佔空比小，輸入電壓低時佔空比大的信號，再經濾波器濾波後獲得隨輸入電壓變化的第二補償信號，其特點為高輸入電壓下第二補償信號小，低輸入電壓下第二補償信號大。第二補償信號疊加在電流反饋模塊131輸出的電流反饋信號上，輸入比較器11的輸入端，這樣，雖然給定負電流恆定，但由於反饋到比較器11的電感電流疊加有第二補償信號，比較器11產生的觸發信號仍然會隨輸入電壓變化，最終使開關關斷時功率因數校正電路獲得的電感電流一致，使輸入電流更接近正弦波，降低THD，提高功率因數校正電路的效率。實施例四本發明實施例還提供一種功率因數校正電路，包括包括上述任一個實施例中所述的開關關斷觸發電路。本發明實施例提供的功率因數校正電路，其中控制有源開關關斷的給定負電流信號或者電流反饋信號，疊加有隨輸入電壓變化的補償信號，使開關關斷觸發電路輸出的觸發信號能隨輸入電壓的不同而動態變化，最終使不同的輸入電壓下開關關斷時功率因數校正電路上的電感電流都一致，降低THD，提高了校正電路效率。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種用於功率因數校正電路的開關關斷觸發電路，包括給定負電流電路、電流反饋電路和比較器，所述給定負電流電路，用於產生預設的給定負電流，輸入到所述比較器，所述給定負電流為預先設定的用於控制所述開關關斷的電流值；所述電流反饋電路，用於將所述功率因數校正電路的電感電流反饋給所述比較器； 所述比較器，用於當所述功率因數校正電路的電感電流等於所述給定負電流時，產生觸發開關關斷的觸發信號；其特徵在於，輸入到所述比較器的給定負電流或者反饋到所述比較器的電感電流，疊加有與所述功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號，所述補償信號用於補償所述電感電流在不同所述輸入電壓下因所述開關關斷延時額外增加的不同電流值，使所述比較器輸出的所述觸發信號隨所述輸入電壓變化，從而使在不同的所述輸入電壓下，所述觸發信號觸發所述開關關斷時，所述功率因數校正電路上的電感電流都一致。
2.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於，所述輸入到所述比較器的給定負電流疊加有與所述功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號時，所述給定負電流電路包括用於產生預設給定負電流的恆定負電流模塊，所述恆定負電流模塊輸出恆定的給定負電流；用於輸出第一補償信號的第一補償模塊，所述第一補償信號與所述輸入電壓相關，在所述輸入電壓高時，所述第一補償信號大，在所述輸入電壓低時，所述第一補償信號小；所述第一補償模塊輸出的所述第一補償信號，疊加在所述恆定負電流模塊輸出的恆定的給定負電流上，輸入所述比較器。
3.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述第一補償模塊包括低通濾波器，所述低通濾波器的輸入端輸入開關的高頻驅動信號。
4.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於，所述輸入到所述比較器的給定負電流疊加有與所述功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號時，所述給定負電流電路包括數位訊號處理器和濾波器，所述數位訊號處理器輸出與所述輸入電壓相關的高頻載波信號， 經所述濾波器濾波後輸入所述比較器，所述高頻載波信號包含所述輸入電壓的佔空比信息，所述高頻載波信號在所述輸入電壓高時佔空比大，在所述輸入電壓低時佔空比小。
5.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於，所述反饋到所述比較器的電流，疊加有與所述功率因數校正電路的輸入電壓相關的補償信號時，所述電流反饋電路包括用於將所述功率因數校正電路的電感電流反饋給所述比較器的電流反饋模塊；用於輸出第二補償信號的第二補償模塊，所述第二補償信號與所述輸入電壓相關，在所述輸入電壓高時，所述第二補償信號小，在所述輸入電壓低時，所述第二補償信號大；所述第二補償模塊輸出的所述第二補償信號疊加在所述電流反饋模塊輸出的信號上， 輸入所述比較器。
6.一種功率因數校正電路，包括權利要求I至5任一項所述的開關關斷觸發電路。
全文摘要
本發明公開了一種開關關斷觸發電路和功率因數校正電路，涉及電力電子領域，使功率因數校正電路在不同輸入電壓下，開關關斷時的實際電感電流一致，降低THD，提高了效率。所述開關關斷觸發電路，包括給定負電流電路、電流反饋電路和比較器，給定負電流電路，產生預設的給定負電流；電流反饋電路，將功率因數校正電路的電感電流反饋給比較器；比較器，當功率因數校正電路的電感電流等於給定負電流時，產生觸發開關關斷的觸發信號；輸入到比較器的給定負電流或者電反饋到比較器的電感電流，疊加有與輸入電壓相關的補償信號，使輸出的觸發信號隨輸入電壓變化，使在不同的輸入電壓下，觸發開關關斷時，功率因數校正電路上的電感電流都一致。
文檔編號H02M1/42GK102611296SQ20121006528
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者陳濱 申請人:華為技術有限公司