CN106452045B - 交错pfc电路中pwm波形产生方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，主要包括步骤：当所述计数器数值等于0时，触发第一支路的PWM中断，采样第一支路电流，装载第二支路参考值；当判断所述计数器数值与所述第二支路参考值相等时，触发所述第二支路的PWM波形电平跳变；当所述计数器数值等于预设值时，触发所述第二支路的PWM中断，采样所述第二支路电流，装载所述第一支路参考值；当判断所述计数器数值与所述第一支路参考值相等时，触发所述第一支路的PWM波形电平跳变。本发明实施例通过设置采样时间和参考值装载时间间隔为半个计数周期或一个计数周期，解决了现有技术存在PFC第二支路会发生脉冲不能发出的难题。
Description
技术领域
本发明涉及PFC电路控制技术领域，尤其涉及一种交错PFC电路中PWM波形产生方法及装置。
背景技术
随着PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，原有单重Boost PFC电路已不能满足功率等级增加的需要，且会造成开关器件承受过高的瞬间电压和电流应力，增大电路中电压、电流的变化率，产生严重的电磁干扰。因此，采用交错PFC电路，可以有效降低功率器件的电流应力、减小输入电流纹波和磁性元件的体积，提升功率等级。如图1所示为交错PFC电路的基本结构示意图，由图可见，交错PFC电路由两路并联的PFC开关电路组成。
现有技术控制PFC第一支路和PFC第二支路的控制环路计算均在一个PWM中断中进行，PFC第二支路参考值装载时刻为PFC第二支路参考值计算完成时间，这就容易带来PFC第二支路PWM脉冲发不出来的问题，从而在PFC电感上产生尖峰电流。参见图2，是交错PFC电路中PFC第一支路和PFC第二支路电感电流波形图。如图2所示，当PFC第二支路的PWM脉冲发不出来时，PFC第二支路电感上会产生尖峰电流，这种尖峰电流会造成电子元器件的损害，影响设备的正常工作。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种交错PFC电路中PWM波形产生方法及装置，能有效解决现有技术交错PFC电路中PFC第二支路PWM脉冲不能发出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，包括步骤：
控制计数器以频率f进行连续计数；其中，f≥1000Hz；
当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；
当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；
当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；
当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
与现有技术相比，本发明公开的交错PFC电路中PWM波形产生方法，通过控制两路PFC电流控制环路在两个中断中进行计算，当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；PFC第一支路和PFC第二支路的PWM波形产生过程交替进行，且采样时间和参考值装载时间间隔为半个计数周期或一个计数周期，保证PFC第一支路和PFC第二支路控制环路计算完成后有足够的时间来装载参考值，解决了现有技术交错PFC电路中PFC第二支路PWM脉冲不能发出的问题，从而避免了PFC电感上产生尖峰电流现象，稳定性高。
作为上述方案的改进，所述计数器采用连续增减计数模式；在每一计数周期的前半周期，所述计数器连续递增计数；在每一计数周期的后半个周期，所述计数器连续递减计数。
作为上述方案的改进，所述计数器采用连续递增计数模式。
作为上述方案的改进，所述计数器采用连续递减计数模式。
作为上述方案的改进，触发所述PFC第二支路的PWM波形发生电平跳变具体为：
当所述计数器连续递增计数且判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从低电平到高电平跳变；
当所述计数器连续递减计数且判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平跳变。
作为上述方案的改进，触发所述PFC第一支路的PWM波形发生电平跳变具体为：
当所述计数器连续递增计数且判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从低电平到高电平跳变；
当所述计数器连续递减计数且判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平跳变。
作为上述方案的改进，所述计数器计数的频率f＝48000Hz
作为上述方案的改进，所述当计数器数值与PFC第一支路参考值相等时，触发第一支路PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变包括步骤：
判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值是否相等；
当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，输出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号；
基于所述高电平脉冲信号触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
作为上述方案的改进，所述当判断计数器数值与PFC第二支路参考值相等时，触发PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平的跳变包括步骤：
判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值是否相等；
当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，输出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号；
基于所述高电平脉冲信号触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
本发明实施例还对应提供了一种交错PFC电路的PWM波形产生装置，包括：
计数器模块，用于以频率f进行连续计数；其中，f≥1000Hz；
采样模块，用于当计数器数值等于0时对PFC第一支路电流进行采样；所述采样模块还用于当所述计数器数值等于预设值时对PFC第二支路电流进行采样；
中断触发模块，用于当所述计数器数值等于0时触发PFC第一支路的PWM中断；所述中断触发模块还用于当所述计数器数值等于预设值时触发PFC第二支路的PWM中断；
参考值装载模块，用于当所述计数器数值等于0时装载PFC第二支路参考值；所述参考值装载模块还用于当所述计数器数值等于预设值时装载PFC第一支路参考值；
判断模块，用于判断所述计数器的值是否与所述PFC第一支路参考值相等；所述判断模块还用于判断所述计数器的值是否与所述PFC第二支路参考值相等；
PWM波形触发模块，用于当所述判断模块判断所述计数器的值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；PWM波形触发模块进一步用于当所述判断模块判断所述计数器的值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
本发明提供的交错PFC电路的PWM波形产生装置，通过中断模块来触发交错PFC电路的两条支路的PWM中断，因此，PFC第一支路和PFC第二支路的PWM波形产生过程相互独立且交替进行，保证了两条控制环路运行方式一致，提高了效率；更进一步地，根据计数器模块计数的规则，PFC第一支路的PWM中断执行在计数器的值为零时采样电流，在计数器数值等于预设值时装载PFC第一支路参考值，而PFC第二支路的PWM中断执行在计数器的值为预设值时采样电流，在所述计数器数值为零时装载PFC第二支路参考值，因此，电流采样时间和参考值装载时间间隔半个计数周期或者一个计数周期，保证了控制环路在参考值计算完成后有足够的时间进行装载，避免了现有技术会发生PFC第二支路脉冲不能发出而导致电感产生尖峰电流现象。
附图说明
图1是交错PFC电路基本结构示意图。
图2是交错PFC电路中PFC第一支路和PFC第二支路电感电流波形图。
图3是本发明实施例1提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。
图4是本发明实施例2提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。
图5是本发明实施例2提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的配置图。
图6是本发明实施例2提供的另一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的配置图。
图7是本发明实施例3提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。
图8是本发明实施例4提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。
图9是本发明实施例5提供的一种交错PFC电路的PWM波形产生装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图3，是本发明实施例1提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。如图3所示的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，包括步骤：
S11、控制计数器以频率f进行连续计数；其中，f≥1000Hz；
S12、当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；
S13、当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；
S14、当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；
S15、当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
在该实施例中，采用两个中断，可保证PFC第一支路和PFC第二支路的PWM控制过程相互独立，且运行方式一样；所述PFC第一支路参考值和PFC第二支路参考值装载时间和采样时间间隔为半个计数周期或一个计数周期，保证了PFC第一支路和PFC第二支路控制环路计算完成后有足够的时间来装载参考值，不会出现现有技术方案PFC第二支路存在脉冲不能发出的情况。
参见图4，是本发明实施例2提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图，本发明实施例采用连续增减计数模式，在每一个计数周期的前半周期，所述计数器连续递增计数；在每一计数周期的后半个周期，所述计数器连续递减计数。如图4所示的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，包括步骤：
S21、控制计数器以频率f进行连续计数；其中，f＝48000Hz；
S22、当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；
S23、当所述计数器连续递增计数且判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从低电平到高电平跳变；当所述计数器连续递减计数且判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平跳变；
S24、当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；
S25、当所述计数器连续递增计数且判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从低电平到高电平跳变；当所述计数器连续递减计数且判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平跳变。
在本实施例中，进行采样、计算和装载的控制周期为PFC第一支路和PFC第二支路的开关周期的一半，保证两条支路的运行方式一致的同时，简化了程序，提高了系统运行的效率。
参见图5，是本发明实施例2提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的配置图。如图5所示，在一个计数周期内，对于PFC第一支路，当计数器过零点时触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，当计数器到达预设值时装载PFC第一支路参考值；对于PFC第二支路，当计数器到达预设值时触发PFC第二支路的PWM中断，采样PFC第二支路电流，而当计数器回到零点时装载PFC第二支路比较值。在本实施例中，计数器以PFC的开关周期作为周期进行循环计数，且PFC第一支路和PFC第二支路的PWM波形产生过程分别在两个中断中交替进行。由图可见，进行采样、计算和装载的控制周期为1/96K，计数周期等于PFC的开关周期为1/48K。可以理解的，本实施例采用连续增减计数模式，采样时间和参考值装载时间间隔为半个计数周期。
其中，在本实施例中也可采用连续递减或连续递增计数模式。在连续递减或连续递增计数模式下，两条支路的采样时间和参考值装载时间间隔为一个计数周期。参见图6，是本发明实施例2提供的另一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的配置图，在该实施例中，所述计数器采用连续递增计数模式。由图可见，PFC第一支路和PFC第二支路的采样时间和参考值装载时间间隔为一个计数周期。
参见图7，是本发明实施例3提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。如图7所示的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，包括步骤：
S31、控制计数器以频率f进行连续计数；其中f≥1000Hz；
S32、当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；
S33、判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值是否相等；
S34、当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，输出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号；
S35、基于所述高电平脉冲信号触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；
S36、当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；
S37、当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
在本实施例中，通过发出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号来触发所述PFC第二支路的PWM脉冲电平跳变。
参见图8，是本发明实施例4提供的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法的流程图。如图8所示的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，包括步骤：
S41、控制计数器以频率f进行连续计数；其中f≥1000Hz；
S42、当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；
S43、当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；
S44、当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；
S45、判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值是否相等；
S46、当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，输出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号；
S47、基于所述高电平脉冲信号触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
在本实施例中，通过发出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号来触发所述PFC第一支路的PWM波形电平跳变。
参见图9，是本发明实施例5提供的一种交错PFC电路的PWM波形产生装置的结构示意图。如图9所示，一种交错PFC电路的PWM波形产生装置100包括计数器模块101、中断触发模块102、采样模块103、参考值装载模块104、判断模块105、PWM波形触发模块106。所述计数器模块用于以频率f进行连续计数；所述中断触发模块用于触发PFC第一支路和PFC第二支路的PWM中断；所述采样模块用于采样所述PFC第一支路和PFC第二支路的电流；所述参考值装载模块用于装载所述PFC第一支路和PFC第二支路参考值；所述判断模块用于判断所述计数器的值是否与所述PFC第一支路参考值或PFC第二支路参考值相等；所述PWM波形触发模块用于触发所述PFC第一支路和PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
下面，将对发明实施例6提供的一种交错PFC电路的PWM波形产生装置的工作过程进行详细介绍。对于PFC第一支路，当所述计数器模块101数值为0时，所述中断触发模块102触发PFC第一支路的PWM中断，接着所述采样模块103对PFC第一支路电流进行采样，当所述计数器模块数值101到达设定值时，所述参考值装载模块104装载所述PFC第一支路参考值；当所述判断模块105判断所述计数器的值与所述PFC第一支路参考值相等时，所述PWM波形触发模块106触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。对于PFC第二支路，当所述计数器模块数值101为设定值时，所述中断触发模块102触发PFC第二支路的PWM中断，接着所述采样模块103对PFC第二支路电流进行采样，当所述计数器模块101数值为零时，所述参考值装载模块104装载所述PFC第二支路参考值；当所述判断模块105判断所述计数器的值与所述PFC第二支路参考值相等时，所述PWM波形触发模块106触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
综上所述，本发明通过采用两个中断分别执行交错PFC电路中两条并联支路的PWM波形产生过程，且PFC第一支路和PFC第二支路的PWM波形产生过程采用同样的运行方式并交替进行，同时，采样电流的时间和参考值装载的时间间隔为半个计数周期或者一个计数周期，可以保证PFC第一支路和PFC第二支路控制环路计算完成后有足够的时间来装载参考值，解决了现有技术方案会存在第二支路PFC会出现脉冲不能发出的情况，更安全可靠，避免因为PWM脉冲不能发出而导致PFC电感产生尖峰电流的情况。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，包括步骤：
控制计数器以频率f进行连续计数；其中，f≥1000Hz；
当所述计数器数值等于0时，触发PFC第一支路的PWM中断，采样PFC第一支路电流，装载PFC第二支路参考值；
当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；
当所述计数器数值等于预设值时，触发所述PFC第二支路的PWM中断，采样所述PFC第二支路电流，装载所述PFC第一支路参考值；
当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
2.如权利要求1所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，所述计数器采用连续增减计数模式；在每一计数周期的前半周期，所述计数器连续递增计数；在每一计数周期的后半个周期，所述计数器连续递减计数。
3.如权利要求1所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，所述计数器采用连续递增计数模式。
4.如权利要求1所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，所述计数器采用连续递减计数模式。
5.如权利要求2所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，触发所述PFC第二支路的PWM波形发生电平跳变具体为：
当所述计数器连续递增计数且判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从低电平到高电平跳变；
当所述计数器连续递减计数且判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平跳变。
6.如权利要求2所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，触发所述PFC第一支路的PWM波形发生电平跳变具体为：
当所述计数器连续递增计数且判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从低电平到高电平跳变；
当所述计数器连续递减计数且判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平跳变。
7.如权利要求1所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，所述计数器计数的频率f＝48000Hz。
8.如权利要求1所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，所述当计数器数值与PFC第一支路参考值相等时，触发第一支路PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变包括步骤：
判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值是否相等；
当判断所述计数器数值与所述PFC第一支路参考值相等时，输出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号；
基于所述高电平脉冲信号触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
9.如权利要求1所述的一种交错PFC电路中PWM波形产生方法，其特征在于，所述当判断计数器数值与PFC第二支路参考值相等时，触发PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平的跳变包括步骤：
判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值是否相等；
当判断所述计数器数值与所述PFC第二支路参考值相等时，输出一个宽度等于时钟周期的高电平脉冲信号；
基于所述高电平脉冲信号触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
10.一种交错PFC电路的PWM波形产生装置，其特征在于，包括：
计数器模块，用于以频率f进行连续计数；其中，f≥1000Hz；
采样模块，用于当计数器数值等于0时对PFC第一支路电流进行采样；所述采样模块还用于当所述计数器数值等于预设值时对PFC第二支路电流进行采样；
中断触发模块，用于当所述计数器数值等于0时触发PFC第一支路的PWM中断；所述中断触发模块还用于当所述计数器数值等于预设值时触发PFC第二支路的PWM中断；
参考值装载模块，用于当所述计数器数值等于0时装载PFC第二支路参考值；所述参考值装载模块还用于当所述计数器数值等于预设值时装载PFC第一支路参考值；
判断模块，用于判断所述计数器的值是否与所述PFC第一支路参考值相等；所述判断模块还用于判断所述计数器的值是否与所述PFC第二支路参考值相等；
PWM波形触发模块，用于当所述判断模块判断所述计数器的值与所述PFC第一支路参考值相等时，触发所述PFC第一支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变；PWM波形触发模块进一步用于当所述判断模块判断所述计数器的值与所述PFC第二支路参考值相等时，触发所述PFC第二支路的PWM波形从高电平到低电平或者从低电平到高电平跳变。
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