一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型所述的一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，包括EMI濾波電路、整流橋、BOOST有源PFC電路、輔助電源和PFC控制電路，EMI濾波電路的輸入端與市電相連，輸出端與整流橋的輸入端相連，整流橋的輸出端與BOOST有源PFC電路的輸入端相連，BOOST有源PFC電路的輸出端外接負載，所述輔助電源的輸入端與EMI濾波電路的輸出端、整流橋的交流輸入端相連，輔助電源的輸出端與PFC控制電路的供電端相連，PFC控制電路的驅(qū)動輸出端與BOOST有源PFC電路相連。本實用新型所述的電路簡單，濾波效果好、抗干擾能力強、提高了用電的功率因數(shù)、減小了對電力系統(tǒng)的諧波污染。
【專利說明】一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，開關(guān)電源以其成本低、效率高、體積小、重量輕等諸多優(yōu)勢獲得迅速發(fā)展，其應用也遍布人們的日常生活，工業(yè)生產(chǎn)以及軍用設備等領(lǐng)域。然而，開關(guān)電源也有其不足之處，如采用傳統(tǒng)非控整流方式的開關(guān)電源，其功率因數(shù)極低，諧波含量很高，給電力系統(tǒng)帶來了嚴重的諧波污染。較大的諧波污染，不僅會對其它用電設備的正常運行產(chǎn)生影響，還可能會導致用電安全隱患。為此，國際電工委員會在90年代初就制定了 IEC1000-3-2標準，嚴格限定設備的功率因數(shù)必須接近于I。有源功率因數(shù)校正電路可以有效治理電網(wǎng)諧波污染，同時又可以提高開關(guān)電源的效率。但目前所采用的有源功率因數(shù)校正電路，具有電路復雜，維修檢測不方便，抗干擾能力弱等缺點。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，該電路簡單，濾波效果好、抗干擾能力強、提高了用電的功率因數(shù)、減小了對電力系統(tǒng)的諧波污染。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，包括EMI濾波電路、整流橋、BOOST有源PFC電路、輔助電源和PFC控制電路，所述EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端與整流橋的輸入端相連，整流橋的直流輸出端與BOOST有源PFC電路的輸入端相連，BOOST有源PFC電路的輸出端外接負載，所述輔助電源的輸入端與EMI濾波電路的輸出端、整流橋的交流輸入端相連，輔助電源的輸出端與PFC控制電路的供電端相連，PFC控制電路的驅(qū)動輸出端與BOOST有源PFC電路相連。
[0006]所述BOOST有源PFC電路包括控制器、電壓采樣電路和故障檢測電路，所述電壓采樣電路由第一電阻和第二電阻組成；故障檢測電路通過第一電阻與控制器的連接，第一電阻與控制器之間的節(jié)點通過第二電阻接地。
[0007]所述故障檢測電路是由光電耦合器、兩個電容、精密調(diào)節(jié)器和多個電阻組成；第三電阻的一端與第一電阻相連，另一端通過兩個相互并聯(lián)的第四電阻和第一電容接地；精密調(diào)節(jié)器的陽極和參考端分別連接在第一電容的接地端和另一端，其陰極依次通過第二電容、第五電阻與電源高電平連接，第六電阻并聯(lián)在第二電容兩端；光電耦合器的正向輸入端連接在第五電阻與第六電阻之間，其反向輸入端與精密調(diào)節(jié)器的陰極相連。
[0008]所述控制器采用ICE1PCS02G芯片。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型提出的有源功率因數(shù)校正電路，其性能優(yōu)越、調(diào)試簡單、工作可靠并且保護功能齊全。通過應用有源功率因數(shù)校正電路，不但使輸入儲能電容器的容量減少了一半，而且還調(diào)整了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當負載發(fā)生變化或輸入電壓在允許范圍發(fā)生變化時，均不會影響直流回路的穩(wěn)定性。除此之外，PFC控制電路中的故障檢測電路對后級電路的可靠運行也提供了重要保障，使得整個電源的可靠性大大增強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的電路框圖；
[0011]圖2為本實用新型的EMI濾波電路；
[0012]圖3為本實用新型BOOST有源PFC電路；
[0013]圖4為本實用新型PFC控制電路。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0015]一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，包括EMI濾波電路、整流橋、BOOST有源PFC電路、輔助電源和PFC控制電路，所述EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端與整流橋的輸入端相連，整流橋的直流輸出端與Boost有源PFC電路的輸入端相連，Boost有源PFC電路的輸出端外接負載，輔助電源的輸入端與EMI濾波電路的輸出端、整流橋電路的交流輸入端相連，輔助電源的輸出端與PFC控制電路的供電端相連，PFC控制電路的驅(qū)動輸出端與Boost有源PFC電路相連，Boost有源PFC電路的輸出端可接DC/DC變換電路或其他負載電路。市電通過EMI濾波電路進行濾波，濾波后的市電通過整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電，并通過Boost有源PFC電路和PFC控制電路實現(xiàn)功率因數(shù)校正，有源PFC控制電路對輸入電壓和輸入電流進行采樣，使輸入電流跟隨輸入電壓，從而實現(xiàn)功率因數(shù)校正目的，其中輔助電源主要用于給PFC控制電路供電。
[0016]有源功率因數(shù)校正電路中的功率開關(guān)管在高頻下開通和關(guān)斷會產(chǎn)生大幅度的電壓和電流跳變，從而產(chǎn)生很強的電磁干擾。電磁干擾會對產(chǎn)品的正常工作產(chǎn)生影響，如干擾過大，甚至會導致控制電路的工作異常，因此必須要對電源的電磁干擾進行抑制。EMI濾波是抑制電磁干擾的有效手段，它不僅能夠抑制電網(wǎng)的電磁干擾，同時還可以抑制電源本身的電磁干擾，以使電網(wǎng)不受污染。輸入EMI濾波電路不僅能濾除差模干擾，還能濾除共模干擾。如圖2所示，EMI濾波電路包括共模電感LI，四個電容C1、C2、C3和C4，電感LI的同名輸入端分別接電網(wǎng)或市電，電容Cl并聯(lián)在電感LI的同名輸入端，電感LI的輸出端依次通過電容C2、兩個相串聯(lián)的電容C3、電容C4與整流橋的交流輸入端相連，電容C3和C4的公共端與大地相連。
[0017]在單相輸入開關(guān)電源的功率因數(shù)校正中，Boost有源PFC電路以其電路簡單、效率高、適用功率高以及可實現(xiàn)DC/DC變換器輸入預穩(wěn)壓等諸多優(yōu)點獲得廣泛應用。圖3即為Boost有源PFC電路的原理圖，Boost有源PFC電路的主要工作原理是通過控制電路強迫輸入電流跟隨輸入電壓，從而實現(xiàn)單位功率因數(shù)，同時通過反饋輸出電壓實現(xiàn)PFC輸出電壓的預穩(wěn)壓。
[0018]有源PFC的控制電路大多采取基于“乘法器”的控制方式。通過對輸入電壓和輸入電流進行采樣，并迫使輸入電流跟隨輸入電壓，從而實現(xiàn)功率因數(shù)校正的目的。根據(jù)輸入電流采樣的不同，基于“乘法器”的控制又分為峰值電流控制、平均電流控制和滯環(huán)電流控制。本電源選用平均電流控制方式，采用平均電流控制方式具有開關(guān)頻率恒定、不需要諧波補償、對整流噪聲的抗干擾能力強，可獲得更好的輸入電流波形等優(yōu)點；其控制芯片采用ICE1PCS02G，該芯片具有輸入欠壓保護、輸出過壓保護和開環(huán)保護、軟過流控制和峰值電流限制等優(yōu)點；圖4是基于控制芯片ICE1PCS02G的PFC控制電路。如圖4所示，在PFC控制電路中加入PFC的故障檢測電路，并采用光電耦合器隔離。當PFC電路故障時，通過光耦送出PFC故障信號給控制電路，使控制電路對后續(xù)連接的DC/DC變換電路關(guān)機，以達到保護后級電路的目的?？刂菩酒琋I的管腳IGND和7VCC接供電電路，管腳2IC0MP通過用于電流補償?shù)碾娙軨3接地；管腳4VINS外接輸入欠壓保護電路，管腳5VC0MP外接電壓補償電路，管腳6VSENSE與輸出電壓采樣電路相連，輸出電壓采樣由電阻R6和電阻R7組成，其中輸出電壓通過第一電阻R6與控制芯片NI連接，第一電阻R6與控制器NI之間的節(jié)點通過第二電阻R7接地。故障檢測電路2是由光電耦合器N3、電容C7、電容C8、精密調(diào)節(jié)器N2和電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll組成；第三電阻R8的一端與第一電阻R6相連，另一端通過兩個相互并聯(lián)的第四電阻R9和第一電容C7接地；精密調(diào)節(jié)器N2的陽極和參考端分別連接在第一電容C7的接地端和另一端，其陰極依次通過第二電容CS、第五電阻RlO與電源高電平連接，第六電阻Rll并聯(lián)在第二電容CS兩端；光電耦合器N3的正向輸入端連接在第五電阻RlO與第六電阻Rll之間，其反向輸入端與精密調(diào)節(jié)器N2的負極相連。本實用新型采用的控制芯片并非可編程芯片，主要通過硬件電路來實現(xiàn)本實用新型所改進的有源功率因數(shù)校正電路。
[0019]本有源功率因數(shù)校正電路性能優(yōu)越、調(diào)試簡單、工作可靠并且保護功能齊全。通過應用有源功率因數(shù)校正電路，不但使輸入儲能電容器的容量減少了一半，而且還調(diào)整了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當負載發(fā)生變化或輸入電壓在允許范圍發(fā)生變化時，均不會影響直流回路的穩(wěn)定性。除此之外，PFC控制電路中的故障檢測電路對后級DC/DC變換電路的可靠運行也提供了重要保障，使得整個電源的可靠性大大增強。
【權(quán)利要求】
1.一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，其特征在于:包括EMI濾波電路、整流橋、BOOST有源PFC電路、輔助電源和PFC控制電路，所述EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端與整流橋的輸入端相連，整流橋的直流輸出端與BOOST有源PFC電路的輸入端相連，BOOST有源PFC電路的輸出端外接負載，所述輔助電源的輸入端與EMI濾波電路的輸出端、整流橋的交流輸入端相連，輔助電源的輸出端與PFC控制電路的供電端相連，PFC控制電路的驅(qū)動輸出端與BOOST有源PFC電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，其特征在于:所述BOOST有源PFC電路包括控制器(NI)、電壓采樣電路(I)和故障檢測電路(2 )，所述電壓采樣電路(I)由第一電阻(R6)和第二電阻(R7)組成；故障檢測電路(2)通過第一電阻(R6)與控制器(NI)的連接，第一電阻(R6)與控制器(NI)之間的節(jié)點通過第二電阻(R7)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，其特征在于:所述故障檢測電路(2 )是由光電耦合器(N3 )、兩個電容(C7、CS )、精密調(diào)節(jié)器(N2)和多個電阻(R8、R9、R10、R11)組成；第三電阻(R8)的一端與第一電阻(R6)相連，另一端通過兩個相互并聯(lián)的第四電阻(R9)和第一電容(C7)接地；精密調(diào)節(jié)器(N2)的陽極和參考端分別連接在第一電容(C7)的接地端和另一端，其陰極依次通過第二電容(CS)、第五電阻(RlO)與電源高電平連接，第六電阻(Rll)并聯(lián)在第二電容(CS)兩端；光電耦合器(N3)的正向輸入端連接在第五電阻(RlO)與第六電阻(Rll)之間，其反向輸入端與精密調(diào)節(jié)器(N2)的陰極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶故障檢測功能的有源功率因數(shù)校正電路，其特征在于:所述控制器采用ICE1PCS02G芯片。
【文檔編號】H02M1/42GK203933382SQ201420276700
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】趙艷飛, 徐高杰, 趙艷 申請人:合肥華耀電子工業(yè)有限公司