可靈活升壓的pfc控制電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可靈活升壓的PFC控制電路及其控制方法。該PFC控制電路包括：PFC升壓功率電路模塊；輸出電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸出端相連接；輸入電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸入端相連接；負載電流采樣模塊，用于對流過負載的電流進行采樣；PFC控制模塊，與輸出電壓采樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊分別相連接，用于根據輸出電壓采樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊。通過本發(fā)明，能夠根據輸入電壓以及負載靈活調節(jié)PFC輸出電壓，以實現PFC跟隨控制。
【專利說明】可靈活升壓的PFC控制電路及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電路領域，具體而言，涉及一種可靈活升壓的PFC控制電路及其控制方法。
【背景技術】
[0002]PFC (Power Factor Correction)也即功率因數校正,通常用于表征電力的被利用程度及對電網的污染程度，PFC電路主要用于改善諧波，降低負載對電網的污染?，F有硬件式PFC輸出電壓只能固定，難于靈活根據電源輸入電壓、輸出電壓以及負載大小實現跟隨升壓等功能，限制其應用范圍。
[0003]針對相關技術中PFC輸出電壓固定的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種可靈活升壓的PFC控制電路及其控制方法，以解決PFC輸出電壓固定的問題。
[0005]為了實現上述目的，根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種可靈活升壓的PFC控制電路。
[0006]根據本發(fā)明的PFC控制電路包括:PFC升壓功率電路模塊；輸出電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸出端相連接；輸入電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸入端相連接；負載電流采樣模塊，用于對流過負載的電流進行采樣；PFC控制模塊，與輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊和負載電流米樣模塊分別相連接，用于根據輸出電壓米樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊。
[0007]進一步地，PFC控制模塊包括:處理器,與輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊和負載電流采樣模塊分別相連接，用于根據各采樣模塊的采樣信號計算目標輸出電壓，并在目標輸出電壓大于實際輸出電壓時，輸出第一控制信號，在目標輸出電壓小于實際輸出電壓時，輸出第二控制信號，其中，第一控制信號用于控制PFC升壓功率電路模塊的輸出電壓升高，第二控制信號用于控制PFC升壓功率電路模塊的輸出電壓降低，實際輸出電壓為輸出電壓采樣模塊的采樣電壓；以及PFC控制芯片，與處理器相連接，用于根據處理器輸出的控制信號控制PFC升壓功率電路模塊。
[0008]進一步地,處理器輸出的控制信號為PWM信號,PFC控制模塊還包括:第一電阻,第一端與處理器的控制信號輸出端相連接，第二端與PFC控制芯片相連接；第二電阻，第一端連接于第一電阻與PFC控制芯片之間的節(jié)點，第二電阻的第二端接地；以及電容，第一端連接于第一電阻與PFC控制芯片之間的節(jié)點，電容的第二端接地。
[0009]進一步地，第一電阻與PFC控制芯片的基準參考電壓端相連接，PFC控制芯片的輸出電壓反饋端與輸出電壓采樣模塊的輸出端相連接。
[0010]進一步地，第一電阻與PFC控制芯片的輸出電壓反饋端相連接。
[0011]為了實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種可靈活升壓的PFC控制方法。
[0012]根據本發(fā)明的PFC控制方法包括:米樣電源的輸出電壓和輸入電壓；米樣電源的負載電流；根據米樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，控制電源的輸出電壓。
[0013]進一步地，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，控制電源的輸出電壓包括:根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓；比較目標輸出電壓與米樣的輸出電壓；在目標輸出電壓大于米樣的輸出電壓時，控制電源的輸出電壓升高；以及在目標輸出電壓小于米樣的輸出電壓時，控制電源的輸出電壓降低。
[0014]進一步地，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓包括:在電源輸入電壓線性變化時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化。
[0015]進一步地，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓包括:在電源輸入電壓線性變化時，判斷采樣的電源輸入電壓是否在預設區(qū)間值內；當采樣的電源輸入電壓在預設區(qū)間值內時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓按固定值升壓；以及當采樣的電源輸入電壓在預設區(qū)間值之外時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化。
[0016]通過本發(fā)明，采用包括以下部分的PFC控制電路:PFC升壓功率電路模塊；與？?〇升壓功率電路模塊的輸出端相連接的輸出電壓米樣模塊；與PFC升壓功率電路模塊的輸入端相連接的輸入電壓采樣模塊；用于對負載電流進行采樣的負載電流采樣模塊；用于根據各采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊的PFC控制模塊，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，進而達到了能夠根據輸入電壓及負載靈活調節(jié)PFC輸出電壓的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據本發(fā)明實施例的PFC控制電路的原理框圖；
[0019]圖2是根據本發(fā)明第一實施例的PFC控制電路的接線示意圖；
[0020]圖3是根據本發(fā)明實施例的PFC升壓功率電路模塊示意圖；
[0021]圖4是根據本發(fā)明第二實施例的PFC控制電路的接線示意圖；
[0022]圖5是根據本發(fā)明實施例的PFC控制方法的流程圖；以及
[0023]圖6是根據本發(fā)明實施例的PFC控制效果示意圖。
【具體實施方式】
[0024]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0025]圖1是根據本發(fā)明實施例的可靈活升壓的PFC控制電路的原理框圖，如圖1所示，該控制電路包括:PFC升壓功率電路模塊1、輸出電壓米樣模塊2、輸入電壓米樣模塊3、負載電流采樣模塊4和PFC控制模塊5。
[0026]其中，PFC升壓功率電路模塊I用于將電源的輸出電壓升壓至一定值；輸出電壓采樣模塊2與PFC升壓功率電路模塊I的輸出端相連接，用于對PFC升壓功率電路模塊I的輸出電壓進行米樣；輸入電壓米樣模塊3與PFC升壓功率電路模塊I的輸入端相連接，用于對PFC升壓功率電路模塊I的輸入電壓進行采樣；負載電流采樣模塊4，用于對流過電源負載的電流進行采樣；PFC控制模塊5與輸出電壓采樣模塊2、輸入電壓采樣模塊3和負載電流采樣模塊4分別相連接，用于根據各采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊1，以實現PFC升壓功率電路模塊I輸出的電壓跟隨電源輸入電壓變化以及跟隨負載變化等功倉泛。
[0027]采用該實施例提供的PFC控制電路，能夠根據輸入電壓以及負載電流靈活調節(jié)PFC輸出電壓，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，為實現PFC的電壓、負載跟隨控制提供基礎，同等應用條件下有效降低功耗及應用成本。
[0028]圖2是根據本發(fā)明第一實施例的PFC控制電路的接線示意圖，如圖2所示，該控制電路包括:PFC升壓功率電 路模塊、輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊、負載電流米樣模塊和PFC控制芯片、DSP/MCU、負載控制模塊以及電阻和電容。
[0029]其中,DSP/MCU為處理器,與輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊、負載電流米樣模塊和負載控制模塊分別相連接；PFC控制芯片與DSP/MCU相連接；第一電阻Rl的第一端與DSP/MCU的控制信號輸出端相連接，第一電阻Rl的第二端與PFC控制芯片相連接；第二電阻R2的第一端連接于第一電阻Rl與PFC控制芯片之間的節(jié)點，第二電阻R2的第二端接地；電容Cl的第一端連接于第一電阻Rl與PFC控制芯片之間的節(jié)點，電容Cl的第二端接地；負載控制模塊用于控制負載正常運轉(如直流電機等)。
[0030]PFC控制芯片基本工作原理:芯片具有參考電壓端和輸出電壓反饋端，其中，第一電阻Rl的第二端與參考電壓端相連接，以提供參考電壓端的電壓Vb，輸出電壓采樣模塊與輸出電壓反饋端相連接，以提供輸出電壓反饋端的電壓Vf，當Vf < Vb時，PFC控制芯片控制PFC升壓功率電路模塊工作，當Vf > Vb時，PFC控制芯片控制PFC升壓功率電路模塊停止工作，從而使PFC輸出電壓Vo穩(wěn)定在某一固定值范圍內。
[0031]該PFC控制電路的工作原理:先由DSP/MCU采樣當前的PFC輸入電壓值Vin、PFC輸出電壓值Vo、負載電流值1，按一定算法綜合計算出當前目標PFC輸出電壓值，例如目標PFC輸出電壓Vt=Vin+ Δ V+Vload，其中Λ V為某一固定電壓值(如30V、40V等)，Vload為與負載電流值1相關的電壓值(可線性相關,如Vload=k*1 ;也可分段相關,如1 ( 4A,Vload=5V -AA < 1 彡 6A, Vload=IOV ；6A < 1 彡 9A, Vload=15V ；9A < 1, Vload=20V 等)，當Vo>Vt時，DSP/MCU判斷當前應降壓，當Vo〈Vt時，則判斷當前應升壓，然后DSP/MCU輸出頻率為f、相應占空比的PWM信號，其中，占空比減小可將PFC輸出電壓降壓，占空比增大可將PFC輸出電壓升壓，DSP/MCU輸出的PWM信號至由限流電阻R1、放電電阻R2和儲能電容Cl組成的電路并轉換成直流電平信號，此直流電平信號作為PFC基準參考電壓Vb反饋給PFC控制芯片，最后PFC控制芯片根據Vb和Vf的大小關系，進而控制PFC升壓功率模塊輸出對應PFC電壓值。如圖3所示，PFC升壓功率模塊工作時，可通過控制其中的開關管Q導通，此時PFC電感L儲能，然后控制Q截止，此時PFC電感L放電并通過隔離二極管D給儲能電容C充電，以達到升壓目的。
[0032]圖4是根據本發(fā)明第二實施例的PFC控制電路的接線示意圖，如圖4所示，該PFC控制電路與圖2所示實施例的PFC控制電路的不同之處在于:PFC控制芯片的參考電壓由芯片內部提供，該參考電壓為固定值，第一電阻Rl的第二端與PFC控制芯片的輸出電壓反饋端相連接，以提供輸出電壓反饋端的電壓Vf。
[0033]采用圖2或圖4所示的實施例，硬件式PFC方案中的PFC輸出電壓值可完全由DSP/MCU來控制，可實現諸如固定升壓，線性跟隨升壓、非線性跟隨升壓、部分跟隨升壓、負載跟隨升壓等應用功能，既能擴大硬件式PFC的應用范圍，又能降低功耗及應用成本。
[0034]圖5是根據本發(fā)明實施例的PFC控制方法的流程圖，如圖5所示，該方法包括如下的步驟S102和步驟S104。
[0035]步驟S102:采樣電源的輸出電壓、輸入電壓和電源負載的電流。
[0036]步驟S104:根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，控制電源的輸出電壓。
[0037]其中，根據控制需要設置一定的算法，使得電源輸出電壓隨輸入電壓和負載電流呈一定規(guī)律變化，以滿足控制需求。
[0038]采用該實施例提供的PFC控制方法，能夠根據輸入電壓以及負載電流靈活調節(jié)PFC輸出電壓，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，為實現PFC的電壓、負載跟隨控制提供基礎，同等應用條件下有效降低功耗及應用成本。
[0039]優(yōu)選地，步驟S104包括:根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓；比較目標輸出電壓與米樣的輸出電壓；在目標輸出電壓大于米樣的輸出電壓時，控制電源的輸出電壓升高；以及在目標輸出電壓小于米樣的輸出電壓時，控制電源的輸出電壓降低。
[0040]采用該優(yōu)選實施例，根據計算的目標輸出電壓控制電源輸出電壓，控制方法簡單。
[0041]進一步優(yōu)選地，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓包括:在電源輸入電壓線性變化時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化，如圖6所示，曲線②實現輸出電壓隨電源輸入電壓同斜率上升；或者，在電源輸入電壓線性變化時，判斷采樣的電源輸入電壓是否在預設區(qū)間值內；當采樣的電源輸入電壓在預設區(qū)間值內時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓按固定值升壓；以及當采樣的電源輸入電壓小于預設區(qū)間下限值時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化；以及當采樣的電源輸入電壓大于預設區(qū)間上限值時，根據采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化，如圖5所示，曲線③實現輸出電壓隨電源輸入電壓部分跟隨升壓。
[0042]如圖6所示，跟隨升壓方式②與固定升壓方式①相比可有效降低PFC電感等功率器件的規(guī)格，擴大應用電源輸入電壓范圍，間接降低應用成本；實現部分跟隨升壓③能夠保證在某一額定輸入電壓范圍內輸出固定升壓值，以保證負載額定功率，而在額定輸出電壓范圍外則跟隨升壓，與固定升壓方式①相比可有效降低PFC電感等功率器件的規(guī)格，擴大應用電源輸入電壓范圍，間接降低應用成本等。
[0043]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實現了如下技術效果:能夠根據輸入電壓以及負載電流靈活調節(jié)PFC輸出電壓，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，為實現PFC的電壓、負載跟隨控制提供基礎，同等應用條件下有效降低功耗及應用成本。
[0044]需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種可靈活升壓的PFC控制電路，其特征在于，包括: PFC升壓功率電路模塊(I)； 輸出電壓米樣模塊(2),與所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸出端相連接； 輸入電壓采樣模塊(3)，與所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸入端相連接； 負載電流采樣模塊(4 )，用于對流過負載的電流進行采樣； PFC控制模塊(5),與所述輸出電壓米樣模塊(2)、所述輸入電壓米樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)分別相連接，用于根據所述輸出電壓采樣模塊(2)、所述輸入電壓采樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)的采樣信號控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)。
2.根據權利要求1所述的PFC控制電路，其特征在于，所述PFC控制模塊(5)包括: 處理器，與所述輸出電壓采樣模塊(2)、所述輸入電壓采樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)分別相連接,用于根據所述輸出電壓米樣模塊(2)、所述輸入電壓米樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)的采樣信號計算目標輸出電壓，并在所述目標輸出電壓大于實際輸出電壓時，輸出第一控制信號，在所述目標輸出電壓小于所述實際輸出電壓時，輸出第二控制信號，其中，所述第一控制信號用于控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸出電壓升高，所述第二控制信號用于控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸出電壓降低，所述實際輸出電壓為所述輸出電壓采樣模塊(2)的采樣電壓；以及 PFC控制芯片，與所述處理器相連接，用于根據所述處理器輸出的控制信號控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)。
3.根據權利要 求2所述的PFC控制電路，其特征在于，所述處理器輸出的控制信號為PWM信號，所述PFC控制模塊(5 )還包括: 第一電阻(R1)，第一端與所述處理器的控制信號輸出端相連接，第二端與所述PFC控制芯片相連接； 第二電阻(R2)，第一端連接于所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片之間的節(jié)點，所述第二電阻(R2)的第二端接地；以及 電容(Cl)，第一端連接于所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片之間的節(jié)點，所述電容(Cl)的第二端接地。
4.根據權利要求3所述的PFC控制電路，其特征在于，所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片的基準參考電壓端相連接，所述PFC控制芯片的輸出電壓反饋端與所述輸出電壓采樣模塊(2)的輸出端相連接。
5.根據權利要求3所述的PFC控制電路，其特征在于，所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片的輸出電壓反饋端相連接。
6.一種可靈活升壓的PFC控制方法，其特征在于，包括: 米樣電源的輸出電壓和輸入電壓； 采樣電源的負載電流； 根據米樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，控制所述電源的輸出電壓。
7.根據權利要求6所述的PFC控制方法,其特征在于,根據米樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，控制所述電源的輸出電壓包括: 根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算所述電源的目標輸出電壓； 比較所述目標輸出電壓與所述采樣的輸出電壓；在所述目標輸出電壓大于所述采樣的輸出電壓時，控制所述電源的輸出電壓升高；以及 在所述目標輸出電壓小于所述米樣的輸出電壓時，控制所述電源的輸出電壓降低。
8.根據權利要求7所述的PFC控制方法，其特征在于，根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算所述電源的目標輸出電壓包括: 在所述電源輸入電壓線性變化時，根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算所述電源的目標輸出電壓，以使所述電源的目標輸出電壓跟隨所述電源輸入電壓線性變化。
9.根據權利要求7所述的PFC控制方法，其特征在于，根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算所述電源的目標輸出電壓包括: 在所述電源輸入電壓線性變化時，判斷所述采樣的電源輸入電壓是否在預設區(qū)間值內； 當所述采樣的電源輸入電壓在預設區(qū)間值內時，根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算所述電源的目標輸出電壓，以使所述電源的目標輸出電壓按固定值升壓；以及 當所述采樣的電源輸入電壓小于預設區(qū)間下限值時，根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算所述電源的目標輸出電壓，以使所述電源的目標輸出電壓跟隨所述電源輸入電壓線性變化；以及` 當所述采樣的電源輸入電壓大于預設區(qū)間上限值時，根據所述采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算所述電源的目標輸出電壓，以使所述電源的目標輸出電壓跟隨所述電源輸入電壓線性變化。
【文檔編號】H02M1/42GK103427619SQ201210166853
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權日:2012年5月24日
【發(fā)明者】陳名才, 宋德超 申請人:珠海格力電器股份有限公司