CN104113202A - 两路交错式pfc电流平衡电路和空调器 - Google Patents

两路交错式pfc电流平衡电路和空调器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两路交错式PFC电流平衡电路和空调器。其中，该电路包括：第一采样电阻，第一采样电阻的第一端与整流电路的第一端连接；第一支路，由第一开关管和第一电感组成；第二支路，包括第二开关管、第二采样电阻以及第二电感，其中，第二电感的第一端与第一电感的第一端连接，第二电感的第二端与第二开关管的第一端连接，第二开关管的第二端与第二采样电阻的第一端连接，第二采样电阻的第二端与第一采样电阻的第二端连接。通过本发明，解决了现有技术中的两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，实现了减少采样电路的路数，使电路简单，并且减少了采样损耗。

Description

两路交错式PFC电流平衡电路和空调器
技术领域
本发明涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种两路交错式PFC电流平衡电路和空调器。
背景技术
如图1所示，现有的两路交错式PFC电流平衡电路大都采用三路采样电路的方式，也即分别通过RS1’、RS2’和RS3’来采样总电流及两个单路电流，以达到控制PWM驱动和两路PFC电流平衡的目的，但是现有的电路中存在采样器件多，损耗大、效率低及成本高的缺点。
针对现有技术中两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种两路交错式PFC电流平衡电路和空调器，以解决上述问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种两路交错式PFC电流平衡电路，该电路包括：第一采样电阻，第一采样电阻的第一端与整流电路的第一端连接；第一支路，由第一开关管和第一电感组成，其中，第一电感的第一端与整流电路的第二端连接，第一开关管的第一端与第一电感的第二端连接，第一开关管的第二端与第一采样电阻的第二端连接；第二支路，包括第二开关管、第二采样电阻以及第二电感，其中，第二电感的第一端与第一电感的第一端连接，第二电感的第二端与第二开关管的第一端连接，第二开关管的第二端与第二采样电阻的第一端连接，第二采样电阻的第二端与第一采样电阻的第二端连接。
进一步地，两路交错式PFC电流平衡电路还包括：第一运算放大电路，与第一采样电阻连接，用于放大在第一采样电阻上产生的电压信号得到第一放大信号；第一信号处理器，与第一运算放大电路连接，用于通过第一放大信号确定流过第一采样电阻的总电流。
进一步地，第一信号处理器包括：第一采样电路，与第一运算放大电路连接，用于通过I/O口采集第一放大信号；第一电流计算器，与第一采样电路连接，用于使用第一放大信号计算流过第一采样电阻的总电流。
进一步地，两路交错式PFC电流平衡电路还包括：第二运算放大电路，与第二采样电阻连接，用于放大在第二采样电阻上产生的电压信号得到第二放大信号；第二信号处理器，与第二运算放大电路连接，用于通过第二放大信号确定流过第二采样电阻的第一相电流。
进一步地，第二信号处理器包括：第二采样电路，与第二运算放大电路连接，用于通过I/O口采集第二放大信号；第二电流计算器，与第二采样电路连接，用于使用第二放大信号计算流过第二采样电阻的第一相电流。
进一步地，第一开关管的第三端与第一驱动电路连接，用于接收第一驱动电路的第一PWM信号；第二开关管的第三端与第二驱动电路连接，用于接收第二驱动电路的第二PWM信号。
进一步地，两路交错式PFC电流平衡电路还包括：控制器，分别与第一电流计算器和第二电流计算器连接，用于根据总电流和第一相电流确定第一支路的第二相电流。
进一步地，两路交错式PFC电流平衡电路还包括：滤波电容，滤波电容的第一端与第一电感的第二端连接，滤波电容的第一端还与第二电感的第二端连接，滤波电容的第二端与第一采样电阻的第二端连接；负载电阻，负载电阻的第一端与滤波电容的第一端连接，负载电阻的第二端与滤波电容的第二端连接。
进一步地，两路交错式PFC电流平衡电路还包括：第一二极管，第一二极管连接于第一电感与滤波电容之间；第二二极管，第二二极管连接于第二电感与滤波电容之间。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空调器，该空调器包括上述的两路交错式PFC电流平衡电路。
通过本发明实施例，仅仅使用了两个采样电阻(第一采样电阻和第二采样电阻)，而在第一支路中不设置采样电阻，相比现有的三路采样电路，省去了RS3一路电流采样电路(如下图2)，减少了采样器件，电路实现起来会更加简单，同时也因为减小了一路采样电阻上的损耗，可以使PFC的转化效率更高，从而解决了现有技术中的两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，实现了减少采样电路的路数，使电路简单，并且减少了采样损耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据现有技术的两路交错式PFC电流平衡电路的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的两路交错式PFC电流平衡电路的结构示意图；
图3是本发明实施例的用于电流较小时的工作方式的示意图；以及
图4是本发明实施例的用于电流较大时的工作方式的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2是根据本发明实施例的两路交错式PFC电流平衡电路的结构示意图。如图2所示，该电路可以包括：第一采样电阻RS1，第一采样电阻的第一端与整流电路的第一端连接；第一支路，由第一开关管Q1和第一电感L1组成，其中，第一电感的第一端与整流电路的第二端连接，第一开关管的第一端与第一电感的第二端连接，第一开关管的第二端与第一采样电阻的第二端连接；第二支路，包括第二开关管Q2、第二采样电阻RS2以及第二电感L2，其中，第二电感的第一端与第一电感的第一端连接，第二电感的第二端与第二开关管的第一端连接，第二开关管的第二端与第二采样电阻的第一端连接，第二采样电阻的第二端与第一采样电阻的第二端连接。
通过本发明实施例，仅仅使用了两个采样电阻(第一采样电阻和第二采样电阻)，而在第一支路中不设置采样电阻，相比现有的三路采样电路，省去了RS3’一路电流采样电路，减少了采样器件，电路实现起来会更加简单，同时也因为减小了一路采样电阻上的损耗，可以使PFC的转化效率更高，从而解决了现有技术中的两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，实现了减少采样电路的路数，使电路简单，并且减少了采样损耗。
通过本发明上述实施例，由于控制电路更加简单，成本更低；同时因为减小了采样电阻上的损耗，可以使PFC的转化效率更高。
如图2所示的实施例，本发明的电路控制原理图，RS1、RS2分别为总电流及副相(即第二支路)PFC电流的采样电阻。通过I总＝I主相+I副相的关系，只需要知道其中两个参数，就能计算出第三个参数。其中，I总即为上述实施例中的RS1上的电流，也即为总电流；I副相即为第二采样电阻上的电流，即第一相电流；I主相即为第一支路的电流，即第二相电流。
在本发明的上述实施例中，两路交错式PFC电流平衡电路还可以包括：第一运算放大电路，与第一采样电阻连接，用于放大在第一采样电阻上产生的电压信号得到第一放大信号；第一信号处理器，与第一运算放大电路连接，用于通过第一放大信号确定流过第一采样电阻的总电流。
具体地，第一信号处理器可以包括：第一采样电路，与第一运算放大电路连接，用于通过I/O口采集第一放大信号；第一电流计算器，与第一采样电路连接，用于使用第一放大信号计算流过第一采样电阻的总电流。
在本发明的一种可选的实施例中，两路交错式PFC电流平衡电路还可以包括：第二运算放大电路，与第二采样电阻连接，用于放大在第二采样电阻上产生的电压信号得到第二放大信号；第二信号处理器，与第二运算放大电路连接，用于通过第二放大信号确定流过第二采样电阻的第一相电流。
进一步地，第二信号处理器可以包括：第二采样电路，与第二运算放大电路连接，用于通过I/O口采集第二放大信号；第二电流计算器，与第二采样电路连接，用于使用第二放大信号计算流过第二采样电阻的第一相电流。
在本发明上述实施例中的第一运算放大电路与第二运算放大电路可以为同一个运算放大电路，第一信号处理器和第二信号处理器可以为同一个信号处理器，并且第一运算放大电路(和/或第二运算放大电路)与第一信号处理器(和/或第二信号处理器)可以集成在电路板上。
需要进一步说明地是，两路交错式PFC电流平衡电路还可以包括：控制器，分别与第一电流计算器和第二电流计算器连接，用于使用上述的原理根据总电流和第一相电流确定第一支路的第二相电流。
在本发明的上述实施例中，第一开关管的第三端与第一驱动电路连接，用于接收第一驱动电路的第一PWM信号；第二开关管的第三端与第二驱动电路连接，用于接收第二驱动电路的第二PWM信号。
如图2所示，两路交错式PFC电流平衡电路还可以包括：滤波电容C，滤波电容的第一端与第一电感的第二端连接，滤波电容的第一端还与第二电感的第二端连接，滤波电容的第二端与第一采样电阻的第二端连接；负载电阻RL，负载电阻的第一端与滤波电容的第一端连接，负载电阻的第二端与滤波电容的第二端连接。
上述的滤波电容不仅能起到滤波的作用，还可以储存电能。
进一步地，如图2所示，两路交错式PFC电流平衡电路还可以包括：第一二极管D1，第一二极管连接于第一电感与滤波电容之间；第二二极管D2，第二二极管连接于第二电感与滤波电容之间。
上述的第一二极管和第二二极管可以隔断电容C的放电直流，防止开关管短路。
下面将结合附图3和附图4详细介绍本发明。
图3是本发明实施例的用于电流较小时的工作方式的示意图。图4是本发明实施例的用于电流较大时的工作方式的示意图。
如图3所示，在PFC电流较小的情况下，只有主相PFC(即第一支路)工作，副相PFC(即第二支路)不工作，保证PFC的综合损耗最低，此时副相PFC电流为零，主相PFC的电流与PFC总电流相等，即I总＝I主相，通过检测PFC总电流(即检测第一采样电阻的电流即可)可以得到主相PFC电流。
具体地，PFC总电流通过采样电阻RS1，在RS1上形成小电压信号，通过第一运算放大电路进行电压放大，再送到芯片I/O口进行AD采样(即上述实施例中的第一信号处理器)，得到PFC电流的均方根值(有效值)：I主相。
如图4所示，当PFC电流较大时，主、副相PFC同时工作，保证综合损耗最低，此时电流关系为：I总＝I主相+I副相。
具体地，副相PFC电流是通过检测开关管的导通电流计算出来，开关管电流通过第二采样电阻RS2，在第二采样电阻上形成不连续的小电压信号，通过第二运算放大电路进行电压放大，再送到芯片I/O口进行AD采样(通过第二信号处理器的第二采样电路采样)，将采样到的开关管导通电流进行均方根计算，即可得到副相PFC电流的均方根值(有效值)：I副相。
通过检测到的PFC总电流、副相电流，可以准确的计算出PFC的主相电流：I主相＝I总-I副相。
在得到第一相电流和第二相电流之后，通过比较器比较两个相电流的大小，当通过比较器判断出其中一相PFC电流比另一相电流要大时，就通过控制第一驱动电路和第二驱动电路调整第一PWM信号和/或第二PWM信号。具体地，可以通过微调减小此相PFC的PWM占空比，使其电流逐步减小直到与另一相电流相等为止，反之就调大PWM占空比，达到两相电流平衡的目的。
本发明还提供了一种空调器，该空调器可以包括上述实施例中的任意一种的两路交错式PFC电流平衡电路。
通过本发明实施例，仅仅使用了两个采样电阻(第一采样电阻和第二采样电阻)，而在第一支路中不设置采样电阻，相比现有的三路采样电路，省去了RS3一路电流采样电路(如下图2)，减少了采样器件，电路实现起来会更加简单，同时也因为减小了一路采样电阻上的损耗，可以使PFC的转化效率更高，从而解决了现有技术中的两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，实现了减少采样电路的路数，使电路简单，并且减少了采样损耗。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
通过本发明实施例，仅仅使用了两个采样电阻(第一采样电阻和第二采样电阻)，而在第一支路中不设置采样电阻，相比现有的三路采样电路，省去了RS3一路电流采样电路(如下图2)，减少了采样器件，电路实现起来会更加简单，同时也因为减小了一路采样电阻上的损耗，可以使PFC的转化效率更高，从而解决了现有技术中的两路交错式PFC电流平衡电路采样器件多、损耗大的问题，实现了减少采样电路的路数，使电路简单，并且减少了采样损耗。
本发明所要保护的计算器、处理器以及构成该处理器或计算的各个组件都是一种具有确定形状、构造且占据一定空间的实体产品。例如，微处理器、信号处理器、子处理器等都是可以独立运行的、具有具体硬件结构的计算机设备、终端或服务器。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，包括：
第一采样电阻，所述第一采样电阻的第一端与整流电路的第一端连接；
第一支路，由第一开关管和第一电感组成，其中，所述第一电感的第一端与所述整流电路的第二端连接，所述第一开关管的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第一开关管的第二端与所述第一采样电阻的第二端连接；
第二支路，包括第二开关管、第二采样电阻以及第二电感，其中，所述第二电感的第一端与所述第一电感的第一端连接，所述第二电感的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端与所述第二采样电阻的第一端连接，所述第二采样电阻的第二端与所述第一采样电阻的第二端连接。
2.根据权利要求1所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述两路交错式PFC电流平衡电路还包括：
第一运算放大电路，与所述第一采样电阻连接，用于放大在所述第一采样电阻上产生的电压信号得到第一放大信号；
第一信号处理器，与所述第一运算放大电路连接，用于通过所述第一放大信号确定流过所述第一采样电阻的总电流。
3.根据权利要求2所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述第一信号处理器包括：
第一采样电路，与所述第一运算放大电路连接，用于通过I/O口采集所述第一放大信号；
第一电流计算器，与所述第一采样电路连接，用于使用所述第一放大信号计算流过所述第一采样电阻的总电流。
4.根据权利要求1所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述两路交错式PFC电流平衡电路还包括：
第二运算放大电路，与所述第二采样电阻连接，用于放大在所述第二采样电阻上产生的电压信号得到第二放大信号；
第二信号处理器，与所述第二运算放大电路连接，用于通过所述第二放大信号确定流过所述第二采样电阻的第一相电流。
5.根据权利要求4所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述第二信号处理器包括：
第二采样电路，与所述第二运算放大电路连接，用于通过I/O口采集所述第二放大信号；
第二电流计算器，与所述第二采样电路连接，用于使用所述第二放大信号计算流过所述第二采样电阻的第一相电流。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，
所述第一开关管的第三端与第一驱动电路连接，用于接收所述第一驱动电路的第一PWM信号；
所述第二开关管的第三端与第二驱动电路连接，用于接收所述第二驱动电路的第二PWM信号。
7.根据权利要求6所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述两路交错式PFC电流平衡电路还包括：
控制器，分别与第一电流计算器和第二电流计算器连接，用于根据总电流和第一相电流确定第一支路的第二相电流。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述两路交错式PFC电流平衡电路还包括：
滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述滤波电容的第一端还与所述第二电感的第二端连接，所述滤波电容的第二端与所述第一采样电阻的第二端连接；
负载电阻，所述负载电阻的第一端与所述滤波电容的第一端连接，所述负载电阻的第二端与所述滤波电容的第二端连接。
9.根据权利要求8所述的两路交错式PFC电流平衡电路，其特征在于，所述两路交错式PFC电流平衡电路还包括：
第一二极管，所述第一二极管连接于所述第一电感与所述滤波电容之间；
第二二极管，所述第二二极管连接于所述第二电感与所述滤波电容之间。
10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的两路交错式PFC电流平衡电路。
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