空調控制器及其電源變換電路和功率因數校正電路的製作方法
2023-05-17 21:32:36
空調控制器及其電源變換電路和功率因數校正電路的製作方法
【專利摘要】一種功率因數校正電路，其包括一個電感、一個續流二極體、至少兩個開關管以及一個電容器，其中所述至少兩個開關管共同連接於電感與續流二極體的連接節點，所述開關管導通時與所述電感組成迴路，所述開關管截止時，所述電感通過所述續流二極體及電容器放電，所述至少兩個開關管由控制電路控制輪流或交替導通。本實用新型的功率因數校正電路，多個開關管輪流或交替導通，導通佔空比小，所以導通損耗小，在額定工作頻率下期間的耗散功率能夠滿足脈衝大電流工作。由於多個開關管的開關脈衝頻率是單個開關管的多倍，電感可以工作在高頻狀態，電感的鐵心尺寸和繞組匝數可以大幅降低，可以減小高頻電感的尺寸和重量，或大幅增大承受的電流和功率。
【專利說明】空調控制器及其電源變換電路和功率因數校正電路
【【技術領域】】
[0001]本實用新型屬於電源變換領域，特別是關於交流轉直流電源變換中一種功率因數校正電路的改進。
【【背景技術】】
[0002]現有的用電器具通常是採用市電的交流電經過整流之後形成的直流電作為DC電源該DC電源通常是在整流後用一個大容量的濾波電容將脈動的直流電濾為較平滑的直流電，這就造成了交流電在對該電容充電時，只有在交流電的正負峰值區域才有脈衝狀電流，其他區域因輸入交流電電壓低於電容器上電壓，整流橋處於反向截止狀態，此時段沒有輸入電流。這種嚴重失真的脈衝型電流波形含有大量的諧波成份，引起線路功率因數嚴重下降。為改善電路傳輸的效率，必須迫使交流線路電流追蹤電壓波形瞬時變化軌跡，並使電流和電壓保持同相位，使系統呈純電阻性，這樣的技術稱之為功率因數校正。
[0003]現有的功率因數校正電路分為無源功率因數校正電路和有源功率因數校正電路，有源功率因數校正電路是採用有源元件主動調整改善輸入功率因數，其改善效果更好。
[0004]現有的一種有源功率因數校正電路，其包括整流橋、電感、開關管以及續流二極體，其利用開關管的導通或截止狀態使電感電流呈斜坡線升降，從而使電感電流的絕對值在每一個周期內的最高點追隨輸入電壓的絕對值，實現功率因數校正。但這種功率因數校正電路是單個電感與單個開關管組成的功率因數校正電路，這種功率因數校正電路，因為單個開關管的散熱能力或電流限制，僅適用功率較小的場合。
[0005]現有的另一種有源功率因數校正電路，其校正電路包括兩個電感、兩個開關管以及兩個續流二極體，其同樣是利用開關管的導通或截止狀態使電感呈斜坡線升降，從而使電感電流的絕對值在每一個周期內的最高點追隨輸入電壓的絕對值，實現功率因數校正，不過這種功率因數校正電路是兩個電感與兩個開關管，其中每一個電感與一個開關管組成一個迴路，由控制電路控制兩個開關管彼此輪流或交替導通，其採用兩個電感，而且每個電感還是與一個開關管組成一個迴路，受開關管的限制，其工作頻率不能很高，因為電感的工作頻率不能很高，同樣的功率其必須要有較大的電感量和體積，所以這種功率因數校正電路不僅電感數量多，而且電感的體積也比較大，對於電路板的安裝會帶來困難，而且材料成本、重量都會提聞。
[0006]現有的再一種有源功率因數校正電路，其校正電路包括一個電感、兩個開關管以及兩個並聯的續流二極體，其中兩個開關管是同時導通或截止，來分流電感產生的電流。但這種功率因數校正電路，雖然是只有一個電感和多個開關管，但多個開關管是同時導通或截止，這樣雖然能夠分擔電感的電流，但因為多個開關管是同時導通或截止，因為每個開關管的控制電路是不同的，要保證多個開關管同時導通或截止比較困難，而一旦多個開關管導通或截止出現不同步的情況，例如出現一個導通快，一個導通慢的情況時，則流過兩個開關管的電流勢必會一個大一個小，會出現器件發熱的情況，再者，因為多個開關管是同時導通或截止的，其導通截止的頻率與一個開關管的導通截止頻率是相當的，受單個開關管的限制，電感的工作頻率也不會太高，因此其單個電感的體積還是比較大，還是會導致安裝困難以及成本和重量較大的問題。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在於提供一種功率因數校正電路，其能夠承受較大功率，而且電路體積小，成本低。
[0008]本實用新型的另一目的在於提供一種電源變換電路，其功率因數校正電路能夠承受較大功率，而且電路體積小，成本低。
[0009]本實用新型的再一目的在於提供一種空調控制器，其採用前述功率因數校正電路。
[0010]為達成前述目的，本實用新型一種功率因數校正電路，其包括一個電感、一個續流二極體、至少兩個開關管以及至少一個電容器，所述至少兩個開關管共同連接於所述電感與所述續流二極體的連接節點，所述開關管導通時與所述電感組成迴路，對電感儲能，所述開關管截止時，所述電感通過所述續流二極體及所述電容器放電，所述至少兩個開關管由控制電路控制輪流或交替導通，由所述至少兩個開關管的導通或截止控制電感與續流二極體的連接節點的電壓。
[0011]根據本實用新型的一個實施例，述至少兩個開關管由驅動控制電路控制輪流或交替導通，具體為，當一個開關管導通時，其他開關管截止，每個開關管導通時，只有一個開關管與所述電感或所述續流二極體組成迴路。
[0012]根據本實用新型的一個實施例，所述驅動控制電路能夠依據電路情況設定交替導通的開關管的數量，一部分開關管輪流或交替導通，其餘開關管一直處於截止狀態。
[0013]根據本實用新型的一個實施例，所述電感的一端與欲校正電路的電源正端連接，所述電感的另一端與續流二極體的正端連接；所述續流二極體的負端與所述電容器的正端連接；所述開關管的集電極連接於所述電感與續流二極體的正端連接的節點，所述開關管的發射極與所述電容器的負端及欲校正電路的電源負端相連接，所述開關管的基極由控制電路控制，以控制所述開關管的導通和截止。
[0014]根據本實用新型的一個實施例，所述開關管的集電極與欲校正電路的電源正端連接，所述開關管的發射極與電感的一端及續流二極體的負極連接，所述開關管的基極由控制電路控制，以控制所述開關管的導通和截止；所述電感的另一端與電容器的正端連接；所述續流二極體的正端與電容器的負端共同連接於欲校正電路的電源負端。
[0015]根據本實用新型的一個實施例，所述功率因數校正電路開關管採用的是IGBT電晶體、MOSFET電晶體或BJT電晶體。
[0016]根據本實用新型的一個實施例，所述功率因數校正電路開關管的控制電路，其控制信號由功率因數校正電路所校正的電路中的輸入端電壓採樣信號、輸出端電壓採樣信號、電流採樣信號經過中央處理器邏輯運算之後輸出。
[0017]根據本實用新型的一個實施例，所述功率因數校正電路開關管的控制電路包括電壓比較器、乘法器、電流比較器、振蕩器、欠壓鎖定器、觸發器脈衝分配器及或非門電路；電壓比較器接收功率因數校正電路所校正的電路中的輸出電壓採樣信號與一個參考電壓比較，電壓比較器輸出的信號與功率因數校正電路所校正的電路中的輸入電壓採樣信號經過乘法器運算之後輸出的信號輸入電流比較器的一個輸入端，功率因數校正電路所校正的電路中的電流採樣信號輸入電流比較器的另一輸入端，經過電流比較器比較之後輸出信號給觸發器，觸發器產生控制信號；振蕩器給各單元提供振蕩信號，一方面將觸發器復位，另一方面將輸出端的或非門鎖住，再一方面就是作為脈衝分配器的時鐘信號；脈衝分配器接受振蕩器的脈衝按序分配控制信號給各個不同的開關管；欠壓鎖定器在外部電源低於預定值時會關閉內部的振蕩器、乘法器等的電源，以確保驅動電路可靠關閉鎖定；其中觸發器產生的信號、脈衝分配器的輸出信號、振蕩器輸出的信號以及欠壓鎖定器輸出的信號分別經過所述或非門輸出作為每個開關管的控制信號。
[0018]為達成前述另一目的，本實用新型一種交流轉直流電源變換電路，其包括整流電路、功率因數校正電路，其中整流電路將交流電整流成直流脈動電，所述功率因數校正電路用於校正經整流電路整流後的直流電的功率因數；所述功率因數校正電路採用前述任一種功率因數校正電路，由所述至少兩個開關管的導通或截止控制電感、續流二極體與電容器連接節點的直流電壓來校正整流後的電源輸出。
[0019]為達成前述再一目的，本實用新型一種空調控制器，其包括濾波電路、整流電路、功率因素校正電路、功率因素校正驅動控制電路、開關電源、驅動控制晶片、變頻空調控制晶片以及IPM驅動電路；輸入電源經過濾波電路進行濾波，然後經過整流電路進行整流變成脈動的直流電，經過整流後的脈動直流電經過功率因數校正電路校正之後成為平穩的直流電源並供給IPM驅動電路進行電機驅動，同時供電給開關電源，該開關電源可以供給驅動控制晶片、變頻空調控制晶片以及IPM驅動電路；變頻空調控制晶片根據遙控器的輸入信號以及傳感器採集的信號輸出控制信號，控制室內機、風機、電子膨脹閥的步進電機或者輸出顯示信息，或者控制IPM驅動電路(智能功率模塊)驅動壓縮機的電機；其中所述功率因數校正電路採用前述的任一種功率因數校正電路。
[0020]與現有技術相比，本實用新型的功率因數校正電路，其電感與續流二極體之間共同連接多個開關管，通過控制電路控制多個開關管輪流或交替導通，來調整流過電感的電流，由於是多個開關管共同連接於電感與續流二極體之間，而且多個開關管是輪流或交替導通，單管的佔空比小，所以其導通損耗也較小，在額定工作頻率下器件的耗散功率能夠滿足脈衝大電流工作。由於開關管Ql、Q2、Q3……Qn集電極合成的開關脈衝頻率是單個開關管的η倍，所以，高頻電感L實際工作的頻率為η倍單管Q的開關頻率；高頻電感L是有源功率因數校正電路中最重最大的器件，其尺寸重量與電感量成正比，與流過電流的平方成正比；由工作原理，高頻電感L的電感量與工作頻率正反比，隨著電感工作頻率的成倍提高，鐵芯尺寸和繞組匝數也可以大幅降低，從而可以大幅減小了高頻電感的尺寸和重量，或大幅增大承受的電流和功率。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0021]圖1是本實用新型的一個實施例的功率因數校正電路的結構示意圖。
[0022]圖2是本實用新型的另一個實施例的功率因數校正電路的結構示意圖。
[0023]圖3是本實用新型的採用圖1所示的功率因數校正電路的電源變換電路的示意圖。
[0024]圖4是本實用新型的一個實施例的功率因數校正電路的開關管驅動控制電路的結構示意圖。
[0025]圖5是圖4所示的本實用新型的功率因數校正電路的開關管驅動控制電路的驅動電路部分的結構示意圖。
[0026]圖6是本實用新型的功率因數校正電路的開關管驅動控制電路的另一實施例的結構示意圖。
[0027]圖7是本實用新型的功率因數校正電路的各開關管的驅動脈衝時序圖。
[0028]圖8是本實用新型的功率因數校正電路校正後電路電壓電流波形的示意圖。
[0029]圖9是本實用新型的變頻空調控制器的結構示意圖。
【【具體實施方式】】
[0030]下面結合附圖對本實用新型的具體實施例進行說明。
[0031]請參閱圖1所示，其顯示本實用新型的功率因數校正電路的一個實施例的示意圖，其中該功率因數校正電路包括一個電感L、一個續流二極體Dl、多個開關管Ql、Q2……Qn以及一個電容器C。其中電感L的一端與電源輸入端的正極Vin+連接，電感L的另一端與續流二極體Dl的正極連接，續流二極體Dl的負極與電容器C的正端以及電源輸出端的正極Vout+連接，多個開關管的集電極共同連接於電感L與續流二極體Dl正極連接的節點，多個開關管的發射極與電容器C的負端以及電源的輸出端的負極Vout-連接，各個開關管Q1、Q2……Qn的基極分別由驅動控制電路驅動，控制該多個開關管Q1、Q2……Qn按順序輪流導通或交替導通。在開關管Ql、Q2……Qn導通時，續流二極體Dl截止，開關管Q1、Q2……Qn與電感L組成迴路，電感L儲能，在開關管Ql、Q2……Qn截止時，續流二極體Dl導通，電感L通過續流二極體Dl以及電容器C放電輸出電源。
[0032]圖2是本實用新型的功率因數校正電路的另一個具體實施例，在前述圖1所示的實施例中，功率因數校正電路在開關管截止時電感L與電源共同通過續流二極體Dl輸出電源，所以電壓增加，這種連接方式的功率因數校正電路稱之為升壓式功率因數校正電路。在圖2所示的功率因數權正電路中該功率因數校正電路的多個開關管Ql、Q2……Qn的集電極連接於電源的正極Vin+、功率因數校正電路的開關管Q1、Q2……Qn的發射極共同連接於電感L與續流二極體Dl負極的連接節點，電感L的另一端連接電容器C的正端以及電源輸出端的正極Vout+，續流二極體Dl的正極連接於電容器C的負端以及電源輸出端的負極Vout-，各個開關管Ql、Q2……Qn的基極分別由驅動控制電路驅動，控制該多個開關管Q1、Q2……Qn按順序輪流導通或者是交替導通，在開關管Q1、Q2……Qn導通時，續流二極體Dl截止，開關管Q1、Q2……Qn與電感L組成迴路輸出電源，在開關管Q1、Q2……Qn截止時，續流二極體Dl導通，電感L通過續流二極體Dl放電輸出電源。因為在開關管截止時，只通過電感放電輸出電源，所以電壓比電源低，稱為降壓型功率因數校正電路。
[0033]需要說明的是，本實用新型的多個開關管輪流導通，可以是Q1、Q2……Qn按順序輪流導通，也可以是Q1、Q3、Q5、Q2、Q4、Q6……Qn的交替導通，當一個開關管導通時，其他開關管截止，每個開關管導通時，只有一個開關管與所述電感或所述續流二極體組成迴路。此處僅僅是舉例說明，並非限定本實用新型必須是按開關管的排列順序依次導通。本實用新型的多個開關管也可以依據實際情況，例如電路功率的大小，來確定實際工作的開關管的數量，例如，當電路功率較小時，可以只設2個開關管交替導通，當電路功率較大時，可以設3個開關管交替導通，當電路功率非常大時，4個開關管交替導通等等。這可以在設計時確定功率開關器件數量，同時調整控制電路中的脈衝分配器T的循環輸出數量。另外，在其他的實施例中，本實用新型的開關管也可以是例如預設有4個開關管，當電路功率較小時，可以只有2個開關管交替導通，其他2個開關管一直處於截止狀態，當電路功率較大時，可以設3個開關管交替導通，I個開關管一直處於截止狀態，當電路功率非常大時，4個開關管交替導通等等。
[0034]以上僅僅是本實用新型的功率因數校正迴路的兩個具體實施例，在其他實施例中本實用新型的功率因數校正電路也可以為升降壓型功率因數校正電路、正激型功率因數校正電路、反激型功率因數校正電路等等，在這些功率因數校正電路中均可以採用前述實例中所述的，採用單個電感與多個開關管同時連接的方式，由控制電路控制多個開關管輪流或交替導通的技術方案，此處不再一一舉例詳細說明。
[0035]在前述實施例中，所述開關管Ql、Q2……Qn可以是絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)、金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)或雙極結型電晶體(BJT)，較佳的是採用絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)。
[0036]下面以本實用新型的功率因數校正電路為升壓型功率因數校正電路，所用的電晶體為IGBT電晶體為例對本實用新型的功率因數校正電路的一個實施例的工作過程進行說明。
[0037]如圖3所示，其顯示本實用新型的一個電源變換電路的結構示意圖，其中該電源變換電路採用圖1所示的本實用新型的升壓型功率因數校正電路對經過整流橋整流之後的輸出電源進行功率因數校正。如圖3所示，交流電源經過整流橋整流之後形成半周正弦律的脈動直流電，其中整流橋的正端與負端之間連接有一個濾波電容Cl，濾波電容濾去脈動直流電中的高頻尖峰電壓。
[0038]整流橋的正輸出端與功率因數校正電路的電感L的一端連接，電感L的另一端與續流二極體Dl的正極相連，多個開關管Ql、Q2……Qn的集電極共同連接於電感L與續流二極體Dl的連接節點，多個開關管Ql、Q2……Qn的發射極共同連接於一個共同節點B，該節點B與輸出電源的負極之間連接一個採樣電阻Rl，其中該節點B的即時電流採樣信號Is被送至開關管Ql、Q2……Qn的驅動控制電路作為控制開關管Ql、Q2……Qn導通的一個參考信號。
[0039]續流二極體Dl的負極與電容器Cl、電解電容El的正端和電壓採樣電阻R2的一端連接，共同連接於輸出電源的正極端DC+，其中電容器Cl是高頻電容器，電解電容El是低頻大容量電容器。整流橋BI的負端與電容器C1、C2、電流採樣電阻R1、電壓採樣電阻R3和電解電容El的負端相連接，共同連接於輸出電源的負極端DC-，該電源的負極端DC-作為驅動控制電路的COM端輸入信號。
[0040]電壓採樣電阻R2的另一端和電阻R3的另一端連接，其中輸出電源正極端DC+和輸出電源負極端DC-之間串聯的電壓採樣電阻R2和R3對輸出電壓形成分壓，電阻R2和R3相連接的節點作為電壓採樣節點，該節點的電壓信號為輸出電壓採樣信號Vdc，其被送至開關管Q1、Q2……Qn的驅動控制電路作為控制開關管Q1、Q2……Qn導通的一個參考信號。
[0041]在電容Cl的正端連接有一個電壓米樣電阻R4,電阻R4的電壓信號作為輸入電壓採樣信號Vac，其被送至開關管Ql、Q2……Qn的驅動控制電路作為控制開關管Ql、Q2……Qn導通的一個參考信號。
[0042]請參閱圖4所示，其顯示本實用新型的功率因數校正電路的開關管驅動控制電路的一個實施例的結構示意圖。如圖4所示，本實用新型的功率因數校正電路的驅動控制電路包括一個中央處理器(MCU)，其中前述電阻Rl上採樣的採樣電流信號Is輸入MCU的A2引腳，前述電阻R2、R3上採樣的輸出電壓採樣信號Vdc輸入MCU的A3引腳，前述電阻R4上米樣的輸入電壓米樣信號Vac輸入MCU的Al引腳，電源的負極端DC-輸入MCU的COM端引腳，在MCU內部經過邏輯運算，通過MCU的輸出埠 P1、P2……Pn分別輸出對應控制開關管Ql、Q2……Qn的控制信號給開關管Ql，Q2……Qn的驅動電路Dl、D2……Dn0其中MCU內部的邏輯運算主要是依據輸出採樣電壓信號Vdc以及輸入採樣電壓信號Vac和電流採樣信號Is進行運算，使得電路的電流信號儘量與電壓信號保持同相位並減少諧波，關於MCU內部的具體算法本實用新型不再詳細說明。
[0043]請參閱圖5所示，其顯示本實用新型圖4所示的開關管Q1、Q2……Qn驅動電路的一個實施例的具體結構。如圖5所示，當MCU輸出的開關管的控制信號Pn為高電平時NPN型開關管NA導通，使得PNP型開關管PA的基極電壓變為低電平，開關管PA導通，則NPN型開關管NB的基極電壓變成高電平，開關管NB導通輸出高電平控制開關管Qn導通。當MCU輸出的開關管的控制信號Pn為低電平時NPN型開關管NA截止，PNP型開關管PA的基極電壓為高電平，開關管PA截止，則PNP型開關管PB的基極電壓變成低電平，開關管PB導通輸出低電平控制開關管Qn截止。
[0044]請參閱圖6所示，其顯示本實用新型的功率因數校正電路的開關管驅動控制電路的另一實施例的結構示意圖。如圖6所示，在本實用新型的一個具體實施例中，功率因數校正電路的驅動控制電路採用的是模擬元件組成，其中驅動控制電路主要包括電壓比較器C0MP1、乘法器M、電流比較器C0MP2、振蕩器0SC、欠壓鎖定器UVL0、觸發器D以及脈衝分配器T。電壓比較器COMPl接收圖3中採樣電阻R2、R3所採集的輸出電壓採樣信號Vdc與一個參考電壓VREF比較，比較器COMPl輸出的信號與圖3中電阻R4採集的輸入電壓採樣信號Vac經過乘法器M運算之後輸出的信號輸入電流比較器C0MP2的一個輸入端，圖3中電阻Rl採集的電流採樣信號Is輸入電流比較器C0MP2的另一輸入端經過電流比較器比較之後輸出信號給觸發器D，觸發器D產生控制信號，脈衝分配器T分配不同的控制信號給不同的開關管Ql、Q2……Qn。振蕩器OSC給各單元提供振蕩信號，脈衝分配器是由振蕩器的脈衝產生時序，即振蕩器每一周期結束都會輸出一個很窄的脈衝，一方面將觸發器D復位,另一方面將輸出端的或非門鎖住，再一方面就是作為脈衝分配器T的時鐘信號，脈衝分配器T每接收一次時鐘信號就切換到下一個輸出口，從而實現開關管的切換。欠壓鎖定器UVLO在外部電源VCC低於預定值(例如低於11伏時)時會關閉內部的振蕩器0SC、乘法器M等的5V電源，以確保驅動電路可靠關閉鎖定。其中觸發器D產生的信號、脈衝分配器T的輸出信號、振蕩器OSC輸出的信號以及欠壓鎖定器UVLO輸出的信號分別經過一個或非門輸出作為每個開關管Q1、Q2……Qn的控制信號。如圖6中所示，每個開關管Qn的驅動電路是由一個NPN電晶體Nn和一個PNP電晶體Pn組成，當控制信號為高電平時，NPN電晶體Nn導通，輸出高電平驅動開關管Qn導通，當控制信號為低電平時，PNP電晶體Pn導通，輸出低電平驅動開關管Qn截止。
[0045]以上僅僅是列舉的兩個不同的控制開關管導通和截止的驅動電路的結構示意圖。具體的驅動控制電路可以採用不同的具體電路結構形式，此處不再一一列舉，只要能夠產生如圖7所示的驅動各開關管輪流或交替導通的驅動脈衝信號即可。
[0046]請參閱圖3所示，在工作時，交流電經過整流橋整流之後輸出半周正弦律的脈動直流電，此時開關管驅動控制電路根據電阻R4採樣的電壓信號、電阻R2、R3採樣的電壓信號以及電阻Rl採樣的電感電流信號經過邏輯運算產生驅動開關管Ql導通的脈衝，則開關管Ql導通，開關管Ql導通後續流二極體Dl截止，電感與開關管Ql組成迴路，電感上的電流則呈斜線上升。當開關管Ql截止時，電感L通過續流二極體Dl放電，電感L上的電流呈斜線下降，形成一個鋸齒波。接下來驅動控制電路可以控制開關管Q2導通，開關管Q2導通後續流二極體截止，電感與開關管Q2組成迴路，電感上的電流則呈斜線上升。當開關管Q2截止時，電感L通過續流二極體放電，電感L上的電流呈斜線下降，形成一個鋸齒波，依此類推，直到開關管Qn導通，這樣形成的電流波形如圖8所示，電感上的電流實現基本上與電壓同相，達到有源功率因數校正的目的。
[0047]請參閱圖9所示，其顯示本實用新型的變頻空調控制器的結構示意圖，其採用如圖3所示的包含本實用新型的功率因數校正電路的電源變換電路。如圖9所示，本實用新型的變頻空調控制器100，其包括濾波電路、整流電路、功率因素校正電路、功率因素校正驅動控制電路、開關電源電路、變頻空調控制晶片以及IPM驅動電路等。
[0048]市電經過濾波電路進行濾波，然後經過整流電路進行整流變成脈動的直流電，經過整流後的脈動直流電經過功率因數校正電路校正之後成為平穩的直流電源並供給IPM驅動電路進行電機驅動，同時供電給開關電源電路，該開關電源電路提供電源供給變頻空調控制晶片以及IPM驅動電路等。變頻空調控制晶片根據遙控器的輸入信號以及傳感器採集的信號輸出控制信號，控制室內機、風機、電子膨脹閥的步進電機或者輸出顯示信息，或者控制IPM驅動電路(智能功率模塊)驅動壓縮機的電機。其中圖9中的功率因數校正電路即本實用新型的圖1或圖2所示的功率因數校正電路，圖中的整流電路和功率因數校正電路以及給功率因數校正電路提供信號的驅動控制電路即前述圖3所示的電源變換電路，市電經過整流電路整流之後，經過功率因數校正電路進行功率校正，其中功率因數校正電路中的多個開關管由功率因數校正電路驅動控制電路控制交替導通，其具體的工作過程，此處不再詳細說明。
[0049]本實用新型的功率因數校正電路，其電感L與續流二極體Dl之間共同連接多個開關管Q1、Q2……Qn，通過控制電路控制多個開關管Q1、Q2……Qn輪流或交替導通，來調整流
過電感L的電流，由於是多個開關管Ql、Q2......Qn共同連接於電感L與續流二極體Dl之
間，而且多個開關管Q1、Q2……Qn是輪流或交替導通，單管的佔空比小，所以其導通損耗也較小，在額定工作頻率下器件的耗散功率能夠滿足脈衝大電流工作。
[0050]由於開關管Ql、Q2、Q3……Qn集電極合成的開關脈衝頻率是單個開關管的η倍，所以，高頻電感L實際工作的頻率為η倍單管Q的開關頻率；高頻電感L是有源功率因數校正電路中最重最大的器件，其尺寸重量與電感量成正比，與流過電流的平方成正比；由工作原理，高頻電感L的電感量與工作頻率正反比，隨著電感工作頻率的成倍提高，鐵芯尺寸和繞組匝數也可以大幅降低，從而可以大幅減小了高頻電感的尺寸和重量，或大幅增大承受的電流和功率。
[0051]需要說明的是:以上實施例僅用於說明本實用新型而並非限制本實用新型所描述的技術方案，儘管本說明書參照上述的實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，所屬【技術領域】的技術人員仍然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而一切不脫離本實用新型的精神和範圍的技術方案及其改進，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍內。
【權利要求】
1.一種功率因數校正電路，其包括一個電感、一個續流二極體、至少兩個開關管以及至少一個電容器，所述至少兩個開關管共同連接於所述電感與所述續流二極體的連接節點，所述開關管導通時與所述電感組成迴路，對電感儲能，所述開關管截止時，所述電感通過所述續流二極體及所述電容器放電，所述至少兩個開關管由驅動控制電路控制輪流或交替導通，由所述至少兩個開關管的導通或截止控制電感與續流二極體的連接節點的電壓。
2.如權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述至少兩個開關管由驅動控制電路控制輪流或交替導通，具體為，當一個開關管導通時，其他開關管截止，每個開關管導通時，只有一個開關管與所述電感或所述續流二極體組成迴路。
3.如權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述驅動控制電路能夠依據電路情況設定交替導通的開關管的數量，一部分開關管輪流或交替導通，其餘開關管一直處於截止狀態。
4.如權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述電感的一端與欲校正電路的電源正端連接，所述電感的另一端與續流二極體的正端連接；所述續流二極體的負端與所述電容器的正端 連接；所述開關管的集電極連接於所述電感與續流二極體的正端連接的節點，所述開關管的發射極與所述電容器的負端及欲校正電路的電源負端相連接，所述開關管的基極由控制電路控制，以控制所述開關管的導通和截止。
5.如權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述開關管的集電極與欲校正電路的電源正端連接，所述開關管的發射極與電感的一端及續流二極體的負極連接，所述開關管的基極由控制電路控制，以控制所述開關管的導通和截止；所述電感的另一端與電容器的正端連接；所述續流二極體的正端與電容器的負端共同連接於欲校正電路的電源負端。
6.如權利要求1所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述功率因數校正電路開關管採用的是IGBT電晶體、MOSFET電晶體或BJT電晶體。
7.如權利要求1-6項中任意一項所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述功率因數校正電路開關管的驅動控制電路，其控制信號由功率因數校正電路所校正的電路中的輸入端電壓採樣信號、輸出端電壓採樣信號、電流採樣信號經過中央處理器邏輯運算之後輸出。
8.如權利要求1-6項中任意一項所述的功率因數校正電路，其特徵在於:所述功率因數校正電路開關管的驅動控制電路包括電壓比較器、乘法器、電流比較器、振蕩器、欠壓鎖定器、觸發器脈衝分配器及或非門電路；電壓比較器接收功率因數校正電路所校正的電路中的輸出電壓米樣信號與一個參考電壓比較，電壓比較器輸出的信號與功率因數校正電路所校正的電路中的輸入電壓採樣信號經過乘法器運算之後輸出的信號輸入電流比較器的一個輸入端，功率因數校正電路所校正的電路中的電流採樣信號輸入電流比較器的另一輸入端，經過電流比較器比較之後輸出信號給觸發器，觸發器產生控制信號；振蕩器給各單元提供振蕩信號，一方面將觸發器復位，另一方面將輸出端的或非門鎖住，再一方面就是作為脈衝分配器的時鐘信號；脈衝分配器接受振蕩器的脈衝按序分配控制信號給各個不同的開關管；欠壓鎖定器在外部電源低於預定值時會關閉內部的振蕩器、乘法器等的電源，以確保驅動電路可靠關閉鎖定；其中觸發器產生的信號、脈衝分配器的輸出信號、振蕩器輸出的信號以及欠壓鎖定器輸出的信號分別經過所述或非門輸出作為每個開關管的控制信號。
9.一種交流轉直流電源變換電路，其包括整流電路、功率因數校正電路，其中整流電路將交流電整流成直流脈動電，所述功率因數校正電路用於校正經整流電路整流後的直流電的功率因數；所述功率因數校正電路採用如權利要求7所述的任一種功率因數校正電路，由所述至少兩個開關管的導通或截止控制電感、續流二極體與電容器連接節點的直流電壓來校正整流後的電源輸出。
10.一種空調控制器，其包括濾波電路、整流電路、功率因素校正電路、功率因素校正驅動控制電路、開關電源電路、變頻空調控制晶片以及IPM驅動電路；輸入電源經過濾波電路進行濾波，然後經過整流電路進行整流變成脈動的直流電，經過整流後的脈動直流電經過功率因數校正電路校正之後成為平穩的直流電源並供給IPM驅動電路進行電機驅動，同時供電給開關電源電路，該開關電源電路提供電源給變頻空調控制晶片以及IPM驅動電路；變頻空調控制晶片根據遙控器的輸入信號以及傳感器採集的信號輸出控制信號，控制室內機、風機、電子膨脹閥的步進電機或者輸出顯示信息，或者控制IPM驅動電路驅動壓縮機的電機；其中所述功率因數校正電路採用如權利要求7所述的任一種功率因數校正電路。
【文檔編號】H02M7/217GK203734522SQ201320842543
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】不公告發明人 申請人:杭州先途電子有限公司