專利名稱：部分有源電源功率因數(shù)校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源技術(shù)，具體地說涉及 一種部分有源電源功率因數(shù) 校正電路。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)中，各種負(fù)載尤其是非線性負(fù)載對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量存在重大 影響。例如，許多用電器的電源需要將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電， 在整流過程中產(chǎn)生脈動(dòng)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(wǎng)，會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)的諧波"污染"，當(dāng)電流流過線路阻抗 時(shí)造成諧波電壓降，使正弦波電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變。此外，產(chǎn)生的諧波 還造成電網(wǎng)電流的功率因數(shù)下降，增加配電系統(tǒng)導(dǎo)線與變壓器的損
耗；以及增大中線諧波電流，以致對(duì)電網(wǎng)上其它用電裝置造成電磁干 擾。同時(shí)功率因數(shù)降低也影響整個(gè)電源系統(tǒng)的負(fù)載能力和可靠性。
目前，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的 技術(shù)手段。變頻調(diào)速中需要對(duì)電源進(jìn)行交-直-交的變換，上述過程會(huì) 產(chǎn)生的各種電流諧波，如果不采取措施，將降低電網(wǎng)功率因數(shù)，使電 網(wǎng)的實(shí)際供電能力降低；同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，影響其它用電設(shè) 備。因此，目前對(duì)各種電器尤其是變頻空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行功率因數(shù)校正 已成必然趨勢(shì)。
目前，我國(guó)對(duì)家電產(chǎn)品強(qiáng)制執(zhí)行"CCC認(rèn)證"(CCC認(rèn)證即"中國(guó)
強(qiáng)制認(rèn)證"，其英文名稱為"China Compulsory Certification")標(biāo)準(zhǔn)，要
達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的要求，各種家用變頻設(shè)備必須進(jìn)行功率因數(shù)校正。
將產(chǎn)品化的電流諧波抑制和功率因數(shù)校裝置應(yīng)用于變頻空調(diào)等家 用變頻設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，并使各次諧波電流含量均滿 足"CCC認(rèn)證"的EMC(電磁兼容)標(biāo)準(zhǔn)。所述EMC標(biāo)準(zhǔn)包括EMI(電
4磁干擾)標(biāo)準(zhǔn)及EMS(電磁耐受性)標(biāo)準(zhǔn)兩部份。所謂電磁干擾，是指 機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪
聲；所謂電磁耐受性，是指機(jī)器在執(zhí)行功能的過程中不受周圍電磁環(huán) 境影響的能力。
通過近年來的研究，已有多種用于提高變頻空調(diào)功率因數(shù)和減小 電流諧波分量的裝置，包括
1、 無源功率因數(shù)校正電路
無源PFC是通過電感、電容、二極管等元器件補(bǔ)償交流輸入的基 波電流與電壓的相位差，強(qiáng)迫電流與電壓相位一致，可以降低電源對(duì) 電網(wǎng)諧波干擾和電網(wǎng)對(duì)電源干擾。這種功率因數(shù)校正電路可以將功率 因數(shù)提高到0.7 0.8,電流諧波含量降到40%以下，在中小容量的電 子設(shè)備中被廣泛釆用。其主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、維護(hù) 方便、EMI小，缺點(diǎn)是電路體積大而笨重，且功率因數(shù)不高，只能對(duì) 一部分諧波有濾波效果，且濾波效果易受元件或系統(tǒng)參數(shù)、以及電網(wǎng) 頻率變化的影響；在某些條件下可能和系統(tǒng)發(fā)生諧振，引發(fā)事故；當(dāng) 諧波源增大時(shí)，濾波器負(fù)擔(dān)隨之加重，以致可能因諧波過載不能運(yùn)行 等，因此，其校正效果還不是十分理想。
2、 有源功率因數(shù)校正電路
這種方式又可稱為主動(dòng)式功率因數(shù)校正方式。又分為全程有源功 率因數(shù)校正和部分有源功率因數(shù)校正。
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)一種全程有源功率因數(shù)校正電路，這種電路在 整流器和負(fù)載之間接入一個(gè)DC/DC開關(guān)變換器，應(yīng)用電流反饋技術(shù)， 通過PFC專用邏輯芯片控制，使輸入端電流Ii波形在整個(gè)電周期內(nèi) 跟蹤交流輸入正弦電壓波形。這種有源功率因數(shù)校正電路可使Ii接近 正弦，從而使輸入端總諧波畸變量(THD)小于5%，功率因數(shù)可提 高到0.99甚至更高。這種功率因數(shù)校正電路的問題是內(nèi)部的開關(guān) 管的開關(guān)頻率非常高(一般在20K以上)，因此工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的電磁干擾，使系統(tǒng)的干擾電壓和干擾功率超標(biāo)，為了抑制PFC自 身所帶來的干擾一般要采取多級(jí)濾波，勢(shì)必增加變頻控制系統(tǒng)的成 本。另外，由于其工作頻率很高，需要非晶態(tài)磁性材料作磁芯的高頻 電感與其配合，而這種電感價(jià)格很高，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的成本，不 利于巿場(chǎng)竟?fàn)帯?br> 為解決全程有源功率因數(shù)校正存在的問題，使用部分有源PFC也 是一種較好的選擇。圖2示出現(xiàn)有技術(shù)下一種部分有源PFC的電路 圖。這種功率因數(shù)校正電路的特點(diǎn)是，在180度電角度對(duì)電源作一次 功率因數(shù)校正，而不是在整個(gè)電源周期不斷進(jìn)行功率因數(shù)的校正。因 此，內(nèi)部開關(guān)管的工作頻率降低了，使電磁干擾大幅降低，同時(shí)，功 率因數(shù)校正的效果也較好，功率因數(shù)可以達(dá)到95%以上。
如圖2所示，該部分有源PFC的電路中，交流電源U經(jīng)過電感L 連接橋式整流電路交流輸入端。在橋式整流電路的直流輸出端，與該 橋式整流電路并聯(lián)有受控開關(guān)SW。橋式整流電路的正極與所述受控 開關(guān)的公共端子連接二極管D的陽(yáng)極，該二極管D的陰極連接負(fù)載 R。所述二極管D所起的作用為隔離作用，可以稱之為隔離二極管。 在所述二極管D的陰極一側(cè)，與所述負(fù)載并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C。所述受 控開關(guān)SW有專用的控制電路控制其開關(guān)狀態(tài)。該控制電路根據(jù)電源 電壓檢測(cè)值控制受控開關(guān)SW的開關(guān)狀態(tài)。
請(qǐng)參閱圖3，該圖示出圖2電路中整流后的電壓波形。圖中U1為 所設(shè)定的臨界電壓。該臨界電壓是電源是否直接向負(fù)載R供電的分界 點(diǎn)。當(dāng)電源電壓高于臨界電壓U1時(shí)，電源電壓向負(fù)載R供電，當(dāng)電 源電壓低于該臨界電壓U1時(shí)，實(shí)際上是由儲(chǔ)能電容C向負(fù)載供電。
本電路中，當(dāng)整流后電壓高于U1時(shí)，則受控開關(guān)SW打開。此 時(shí)，圖2電路可以簡(jiǎn)化為圖4所示的等效電路。從圖4可以看出，電 路中電感L與儲(chǔ)能電容C組成LC回路，可以改變電路中電壓與電流 的相位差角，提高功率因數(shù)。從能量角度而言，就是電感L將存儲(chǔ)的
6電能釋放出來用于為負(fù)載供電。同時(shí)，當(dāng)電源一側(cè)的交流電壓低于整 流橋二極管的截至電壓時(shí)，由于電流突然中斷，會(huì)引起電感L兩側(cè)電
壓的升高，使整流橋中的二極管重新導(dǎo)通，從而減少整流橋的輸出電 壓的死區(qū)部分。
當(dāng)電壓降低到低于U1時(shí)，所述受控開關(guān)sw在開關(guān)控制電路的
作用下閉合，通過二極管D的阻隔，電源一側(cè)形成獨(dú)立的回路，其 等效電路見圖5。從圖5可知，該電路相當(dāng)于電源向電感L存儲(chǔ)電能。 因此，此時(shí)電源U的電能繼續(xù)獲得利用，電感L存儲(chǔ)的電能在開關(guān) SW打開后，將如前所述向負(fù)載R釋放。
選擇合適的電器參數(shù)的情況下，上述開關(guān)時(shí)間控制，可以使電感 L每次獲得接近飽和的充電，并在放電時(shí)釋放掉大部分電能，因此， 可以使所有電能都得到充分利用，轉(zhuǎn)化為有功功率，從而使功率因數(shù) 顯著改善。該電路可以使功率因數(shù)達(dá)到0.95-0.96之間。
總之，上述部分有源PFC可以使受控開關(guān)SW在180電角度中只 開關(guān)一次，同時(shí)又使電路功率因數(shù)顯著提高。受控開關(guān)SW開關(guān)次數(shù) 的減少，其直接好處是減少電磁干擾，避免了全程有源PFC方式的 電磁干擾問題。
但是，就功率因數(shù)的改善而言，該P(yáng)FC方式?jīng)]有達(dá)到全程有源PFC 的近乎100%的功率因數(shù)的效果，且受控開關(guān)的開關(guān)頻率仍會(huì)較高， 因此，其改善不能令人滿意。在與上述PFC電路同樣產(chǎn)生較少的電 磁干擾的情況下，進(jìn)一步提高功率因數(shù)成為一個(gè)重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
'針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種部分有源 電功率因數(shù)校正電路，該種電路能夠在產(chǎn)生較少的電磁干擾的情況 下，進(jìn)一步提高電路功率因數(shù)，進(jìn)一步降低受控開關(guān)的開關(guān)頻率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是釆用 一種部分有源電源功 率因數(shù)校正電路，所述電路包括全波整流單源，所述全波整流單源的正極通過電感與二極管陽(yáng)極連接，所述二極管的陰極與負(fù)載的正極連接，電流檢測(cè)單元串接在所述負(fù)載的負(fù)極與所述全波整流電源的負(fù)極之間，所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述負(fù)載中的電流；所述負(fù)載與
電容并聯(lián)；所述二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間并聯(lián)有受控開關(guān)和電壓檢測(cè)單元，所述電壓檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間的電壓；所述負(fù)載中的電流大于一個(gè)臨界電流，所述臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，且所述全波整流電源的輸入電壓高于第二臨界電壓值低于第三臨界電壓值時(shí)，所述受控開關(guān)受控打開，當(dāng)負(fù)載中的電流小于所述臨界電流，所述臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，且所述全波整流電源的輸入電壓低于第二臨界電壓或高于第三臨界電壓時(shí)受控開關(guān)受控閉合。
其中，所述電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元分別設(shè)有檢測(cè)信號(hào)輸出端，所述兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)輸出端分別與處理器的信號(hào)輸入端連接，所述處理器的信號(hào)輸出端與受控開關(guān)的控制端連接，所述處理器用于控制所述受控開關(guān)的打開或閉合。
其中，所述處理器包括電壓判斷單元和開關(guān)控制單元，所述電壓判斷單元判斷所述電壓檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元輸入的檢測(cè)信號(hào)與所述臨界電壓的關(guān)系；所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述電壓判斷單元輸出的判斷結(jié)果，控制所述受控開關(guān)打開或閉合。
其中，所述電流檢測(cè)單元包括串接在所述負(fù)載的負(fù)極與所述全波整流電源的負(fù)極之間的A電阻，在所述A電阻的兩端并聯(lián)有電壓信號(hào)釆集器件，所述電壓釆集器件設(shè)有信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸出端與所述處理器信號(hào)輸入端連接，所述第一臨界電壓值為所述A電阻中流過某一特定電流值時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值。
其中，所述電壓檢測(cè)單元包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻，所述串聯(lián)電阻中包括B電阻，所述B電阻的一端與所述負(fù)載的負(fù)極相連接，在所述B電阻的另一端與所述處理器之間設(shè)有連線，所述第二臨界電壓值或第三臨界電壓值為所述B電阻另一端的特定電壓值。
其中，所述第二臨界電壓值為所述二極管截止導(dǎo)通時(shí)的電壓值。其中，所述第三臨界電壓值為所述全波整流電源的電角度在80
度至100度和260度至280度時(shí)的電壓值。
其中，所述電角度根據(jù)所述交流電源的周期計(jì)算獲得。其中，所述受控開關(guān)釆用絕緣柵雙極晶體管，所述絕緣柵雙極晶體管的柵極與所述處理器的控制信號(hào)輸出端連接，集電極與所述二極管的陽(yáng)極連接，發(fā)射極與所述負(fù)載的輸出端連接，處理器的控制信號(hào)為脈沖信號(hào)，輸出的脈沖信號(hào)分別為高電平或低電平時(shí)，分別控制絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通、截止，實(shí)現(xiàn)所述受控開關(guān)的受控閉合、受控打開。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于，本發(fā)明提供的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，在保持了部分有源PFC的電磁干擾較小的優(yōu)點(diǎn)的情況下，更進(jìn)一步提高了電源的功率因數(shù)，其原因在于這種功率因素校正電路在80-100度電角度不對(duì)電源作功率因素校正，而是在其他電角度電源周期不斷進(jìn)行功率因素的校正。這樣可使開關(guān)頻率相對(duì)較低(開關(guān)頻率在20k左右)，由于內(nèi)部開關(guān)管的工作頻率降低了，使得電磁干擾大幅降低，同時(shí)，功率因素校正的效果也較好，功率因素可以達(dá)到95%以上。同時(shí)在所述處理器的軟件控制程序中設(shè)定了，只有當(dāng)功率模塊中的電流大于3安培時(shí)，處理器才開始控制受控開關(guān)開始工作發(fā)出脈沖信號(hào)，在本發(fā)明中的電路增加PFC電流檢測(cè)單元后，可以通過對(duì)負(fù)載中電流的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PFC的開啟控制，增加電壓檢測(cè)單元后，可以根據(jù)電源端輸出的直流電壓大小對(duì)PFC開關(guān)脈沖頻率進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)電路中的電角度運(yùn)行在80度至100度和260度至280度時(shí)，受控開關(guān)處于閉合狀態(tài)，同時(shí)本發(fā)明將現(xiàn)有電路中的電感器由600nH提高到了 5mH，通過上述改進(jìn)可實(shí)現(xiàn)不同輸出電壓要求。使電能獲得充分利用，功率因數(shù)也因此進(jìn)一步提高。
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圖i是現(xiàn)有技術(shù)的一種全程有源功率因數(shù)校正電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)一種部分PFC的電路圖；圖3經(jīng)過橋式整流后的電壓波形圖；圖4是受控開關(guān)關(guān)斷時(shí)，圖2所示電路的等效電路圖；圖5是受控開關(guān)閉合時(shí)，圖2所示電路的等效電路圖；圖6是本發(fā)明部分有源電源功率因數(shù)校正電路圖。圖中1、 IGBT; 2、電抗器或高頻電感；3、整理橋；4、升壓二級(jí)管；5、平波電解電容；6、功率模塊IPM; 7、處理器IC; 8、驅(qū)動(dòng)脈沖；9、電流檢測(cè)單元；9-1、 A電阻；10、直流電壓檢測(cè)單元；10-1、 B電阻。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖6所示，本發(fā)明較佳的實(shí)施方案為， 一種部分有源電源功率因數(shù)校正電路，所述電路包括將橋式整流電單路的輸入端與交流電源連接，所述橋式整流電路的輸端為全波整流電源端，將所述全波整流電源的正極通過電感器與二極管陽(yáng)極連接，所述二極管的陰極與負(fù)載的正極連接，所述負(fù)載是為空調(diào)器中壓縮機(jī)供電的功率模塊，將電流檢測(cè)單元串接在所述負(fù)載的負(fù)極與所述全波整流電源的負(fù)極之間；所述負(fù)載與電容器并聯(lián)；在所述二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間并聯(lián)有受控開關(guān)和電壓檢測(cè)單元，當(dāng)所述負(fù)載中的電流大于一個(gè)臨界電流，其中，所述臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，并且，當(dāng)所述全波整流電源的輸入電壓高于第二臨界電壓值如圖3中的U1并低于第三臨界電壓值時(shí)，所述受控開關(guān)受控打開，當(dāng)負(fù)載中的電流小于所述臨界電流，其中，所述臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，并且，所述全波整流電源的輸入電壓低于第二臨界電壓或高于第三臨界電壓時(shí)受控開關(guān)受控閉合。
在本發(fā)明中，在所述電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元中分別設(shè)有檢測(cè)信號(hào)輸出端，將所述檢測(cè)信號(hào)輸出端與處理器的信號(hào)輸入端連接，將所述處理器的信號(hào)輸出端與受控開關(guān)的控制端連接，所述處理器用于控制所述受控開關(guān)的打開或閉合。
在本發(fā)明中，所述處理器包括電壓判斷單元和開關(guān)控制單元，所述電壓判斷單元判斷所述電壓檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元輸入的檢測(cè)信號(hào)與所述臨界電壓的關(guān)系；所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述電壓判斷單元輸出的判斷結(jié)果，控制所述受控開關(guān)打開或閉合。所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述負(fù)載中的電流，所述電流檢測(cè)單元包括串接在所述負(fù)載的負(fù)極與所述全波整流電源的負(fù)極之間的A電阻，在所述A電阻的兩端并聯(lián)有電壓信號(hào)釆集器件，所述電壓釆集器件設(shè)有信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸出端與所述處理器信號(hào)輸入端連接，所述第一臨界電壓值為所述A電阻中流過某一特定電流值時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值。所述電壓檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間的電壓，所述
電壓檢測(cè)單元包括4個(gè)串聯(lián)連接的電阻,所述串聯(lián)電阻中包括B電阻，所述B電阻的一端與所述負(fù)載的負(fù)極相連接，在所述B電阻的另一端與所述處理器之間設(shè)有連線，所述第二臨界電壓值或第三臨界電壓值為所述B電阻另一端的特定電壓值。所述第二臨界電壓值為所述二極管截止導(dǎo)通時(shí)的電壓值。所述第三臨界電壓值為所述全波整流電源的電角度在80度至100度和260度至280度時(shí)的電壓值。所述電角
度根據(jù)所述交流電源的周期計(jì)算獲得。
在本發(fā)明中，所述受控開關(guān)釆用絕緣柵雙極晶體管(IGBT),所述絕緣柵雙極晶體管的柵極與所述處理器的控制信號(hào)輸出端連接，集電極與所述二極管的陽(yáng)極連接，發(fā)射極與所述負(fù)載的輸出端連接，處理器的控制信號(hào)為脈沖信號(hào)，輸出的脈沖信號(hào)分別為高電平或低電平時(shí)，分別控制絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通、截止，實(shí)現(xiàn)所述受控開關(guān)的受控閉合、受控打開。
本發(fā)明的實(shí)施案例為，將220V交流電源與橋式整流電路1的輸入端連接。在橋式整流電路3的輸出端正極串聯(lián)有電感器2，將一個(gè)5mH的電感器2的一端與二極管4的陽(yáng)極連接，將二極管4的陰極與功率模塊6的正極連接，將功率模塊6的負(fù)極與A電阻9-1的一端連接，將A電阻9-1的另一端與橋式整流電路3的輸出端負(fù)極連接。在所述A電阻9-1的兩端并聯(lián)有帶信號(hào)從輸出端的電壓表，由所述A電阻9-l與所述電壓表一起構(gòu)成所述電流檢測(cè)單元9，將所述電壓表的輸出端與處理器7的信號(hào)輸入端連接。在所述功率模塊6的正極與負(fù)極之間并聯(lián)有電解電容5。在所述二極管4的陽(yáng)極與功率模塊6的負(fù)之間并聯(lián)有，由電阻R廣R4串接而成的電壓檢測(cè)單元10，在所述二極管4的陽(yáng)極與功率模塊6的負(fù)之間還并聯(lián)有受控開關(guān)1，所述受控開關(guān)1為絕緣柵雙極晶體管IGBT。將絕緣柵雙極晶體管IGBT的柵極與所述處理器7的控制信號(hào)輸出端連接，集電極與所述二極管4的陽(yáng)極連接，發(fā)射極與所述功率模塊6的負(fù)極端連接。將電壓檢測(cè)單元串接電阻R廣R4中的R4設(shè)定為B電阻10-1,在電阻R廣R4之間接出一條引線并將該引線連接到處理器7的信號(hào)輸入端。所述信號(hào)處理器為現(xiàn)有技術(shù)中的器件，在所述處理器內(nèi)包括電壓判斷單元和開關(guān)控制單元，電壓判斷單元首先判斷A電阻9-1中流過的電流是否大于3安培，也就是功率模塊中的電流是否大于3安培，該電流流經(jīng)A電阻9-l后在A電阻9-l兩端產(chǎn)生的電壓就是第一臨界電壓，電壓判斷單元同時(shí)還要判斷電阻R廣R4之間的電壓，也就是B電阻10-1的端電壓是否大于二極管4的截止電壓，也就是第二臨界電壓U1，當(dāng)電壓判斷單元判斷出所述電路中同時(shí)出現(xiàn)高于第一臨界電壓和第二臨界電壓時(shí)，電壓判斷單元發(fā)出判斷結(jié)果信號(hào)給開關(guān)控制單元，開關(guān)控制單元依據(jù)此判斷結(jié)果，輸出低電平控制信號(hào)給絕緣柵雙極晶體管的柵
12極，使絕緣柵雙極晶體管的集電極與發(fā)射極之間截止導(dǎo)通，此時(shí)受控 開關(guān)被打開，當(dāng)電壓判斷單元檢測(cè)到B電阻10-1的端電壓大于第三 臨界電壓時(shí)，電壓判斷單元發(fā)出判斷結(jié)果信號(hào)給開關(guān)控制單元，開關(guān) 控制單元依據(jù)此判斷結(jié)果，輸出高電平控制信號(hào)給絕緣柵雙極晶體管 的柵極，使絕緣柵雙極晶體管的集電極與發(fā)射極之間導(dǎo)通，此時(shí)受控
開關(guān)被閉合，所述B電阻10-1的端電壓大于第三臨界電壓標(biāo)志著全 波整流的電流在電角度80度至100度或260度至280度之間，所述 電角度是根據(jù)所述交流電源的周期計(jì)算獲得，當(dāng)電壓判斷單元判斷出 所述電路中同時(shí)出現(xiàn)低于第一臨界電壓和第二臨界電壓時(shí)，電壓判斷 單元發(fā)出判斷結(jié)果信號(hào)給開關(guān)控制單元，開關(guān)控制單元依據(jù)此判斷結(jié) 果，輸出高電平控制信號(hào)給絕緣柵雙極晶體管的柵極，使絕緣柵雙極 晶體管的集電極與發(fā)射極之間導(dǎo)通，此時(shí)受控開關(guān)被閉合，當(dāng)電壓判 斷單元檢測(cè)到B電阻10-1的端電壓小于第三臨界電壓時(shí)，電壓判斷 單元發(fā)出判斷結(jié)果信號(hào)給開關(guān)控制單元，開關(guān)控制單元依據(jù)此判斷結(jié) 果，輸出高電平控制信號(hào)給絕緣柵雙極晶體管的柵極，使絕緣柵雙極 晶體管的集電極與發(fā)射極之間截止導(dǎo)通，此時(shí)受控開關(guān)被打開，其中 所述開關(guān)控制單元發(fā)出的高電平或低電平為所述處理器中的驅(qū)動(dòng)脈 沖8。在本發(fā)明中所述電阻R廣R3的設(shè)置是為了提高R3 R4之間端電 壓的精度等級(jí)。本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的電流檢測(cè)單元和電壓檢測(cè)單元對(duì)電 路中的臨界電壓進(jìn)行檢測(cè)，處理器依據(jù)領(lǐng)結(jié)電壓檢測(cè)的結(jié)果對(duì)受控開 關(guān)絕緣柵雙極晶體管進(jìn)行控制，省去了現(xiàn)有技術(shù)中的過零檢測(cè)電路， 降低了受控開關(guān)的開關(guān)頻率，進(jìn)一步提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)，同時(shí)還 減少了受控開關(guān)對(duì)電網(wǎng)的干擾，使得電路更為簡(jiǎn)潔，控制開關(guān)的時(shí)機(jī) 更加精確。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述電路包括全波整流單源，所述全波整流單源的正極通過電感與二極管陽(yáng)極連接，所述二極管的陰極與負(fù)載的正極連接，電流檢測(cè)單元串接在所述負(fù)載的負(fù)極與所述全波整流電源的負(fù)極之間，所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述負(fù)載中的電流；所述負(fù)載與電容并聯(lián)；所述二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間并聯(lián)有受控開關(guān)和電壓檢測(cè)單元，所述電壓檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間的電壓；所述負(fù)載中的電流大于一個(gè)臨界電流，所述臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，且所述全波整流電源的輸入電壓高于第二臨界電壓值低于第三臨界電壓值時(shí)，所述受控開關(guān)受控打開，當(dāng)負(fù)載中的電流小于所述臨界電流，所述臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，且所述全波整流電源的輸入電壓低于第二臨界電壓或高于第三臨界電壓時(shí)受控開關(guān)受控閉合。
2、 如權(quán)利要求1所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特 征在于，所述電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元分別設(shè)有檢測(cè)信號(hào)輸出 端，所述兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)輸出端分別與處理器的信號(hào)輸入端連接，所述 處理器的信號(hào)輸出端與受控開關(guān)的控制端連接，所述處理器用于控制 所述受控開關(guān)的打開或閉合。
3、 如權(quán)利要求2所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述處理器包括電壓判斷單元和開關(guān)控制單元，所述電壓判 斷單元判斷所述電壓檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元輸入的檢測(cè)信號(hào)與所述 臨界電壓的關(guān)系；所述開關(guān)控制單元根據(jù)所述電壓判斷單元輸出的判 斷結(jié)果，控制所述受控開關(guān)打開或閉合。
4、 如權(quán)利要求3所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特 征在于，所述電流檢測(cè)單元包括串接在所述負(fù)載的負(fù)極與所述全波整流電源的負(fù)極之間的A電阻，在所述A電阻的兩端并聯(lián)有電壓信號(hào) 采集器件，所述電壓采集器件設(shè)有信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸出端與所 述處理器信號(hào)輸入端連接，所述第一臨界電壓值為所述A電阻中流 過某一特定電流值時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值。
5、 如權(quán)利要求3所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特 征在于，所述電壓檢測(cè)單元包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻，所述串聯(lián) 電阻中包括B電阻，所述B電阻的一端與所述負(fù)載的負(fù)極相連接， 在所述B電阻的另一端與所述處理器之間設(shè)有連線，所述第二臨界電 壓值或第三臨界電壓值為所述B電阻另一端的特定電壓值。
6、 如權(quán)利要求5所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特 征在于，所述第二臨界電壓值為所述二極管截止導(dǎo)通時(shí)的電壓值。
7、 如權(quán)利要求5所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特 征在于，所述第三臨界電壓值為所述全波整流電源的電角度在80度 至100度和260度至280度時(shí)的電壓值。
8、 如權(quán)利要求7所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路，其特 征在于，所述電角度根據(jù)所述交流電源的周期計(jì)算獲得。
9、 如權(quán)利要求2或3所述的部分有源電源功率因數(shù)校正電路， 其特征在于，所述受控開關(guān)采用絕緣柵雙極晶體管，所述絕緣柵雙極 晶體管的柵極與所述處理器的控制信號(hào)輸出端連接，集電極與所述二 極管的陽(yáng)極連接，發(fā)射極與所述負(fù)載的輸出端連接，處理器的控制信 號(hào)為脈沖信號(hào)，輸出的脈沖信號(hào)分別為高電平或低電平時(shí)，分別控制 絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通、截止，實(shí)現(xiàn)所述受控開關(guān)的受控閉合、受控 打開。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源技術(shù)，具體地說涉及一種部分有源電源功率因數(shù)校正電路，包括全波整流單源，全波整流單源的正極通過電感與二極管陽(yáng)極連接，二極管的陰極與負(fù)載的正極連接，電流檢測(cè)單元串接在負(fù)載的負(fù)極與全波整流電源的負(fù)極之間；負(fù)載與電容并聯(lián)；二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的負(fù)極之間并聯(lián)有受控開關(guān)和電壓檢測(cè)單元，負(fù)載中的電流大于一個(gè)臨界電流，該臨界電流對(duì)應(yīng)有第一臨界電壓值，且全波整流電源的輸入電壓高于第二臨界電壓值低于第三臨界電壓值時(shí)，受控開關(guān)受控打開，相反時(shí)受控開關(guān)受控閉合。該種電路能夠在產(chǎn)生較少的電磁干擾的情況下，進(jìn)一步提高電路功率因數(shù)，進(jìn)一步降低受控開關(guān)的開關(guān)頻率。
文檔編號(hào)H02M1/42GK101656467SQ200810117969
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者吳麗琴, 張守信, 耿寶寒 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司;青島海爾空調(diào)器有限總公司