CN107026565B - 宽电压输入电路和制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽电压输入电路和制冷设备，包括交流电源输入、与交流电源输入连接的整流滤波电路、PFC升压电路和PFC升压电路启停控制电路；PFC升压电路连接整流滤波电路的输出端，用于将整流滤波电路的输出转换为稳定高压输出；PFC升压电路启停控制电路的输入端连接交流电源输入，其输出端连接PFC升压电路的控制输入端，用于在交流电源输入小于设定阈值时，控制PFC升压电路开启，PFC升压电路在低压输入情况下输出稳定高压，而在交流电源输入大于设定阈值时，控制PFC升压电路关闭，由正常交直流转换电路工作输出工作电压，实现在宽电压输入范围内的稳定输出，保证负载在宽电压输入范围内的正常工作。

Description

宽电压输入电路和制冷设备
技术领域
本发明属于电路设计技术领域，具体地说，是涉及一种宽电压输入电路和空调器。
背景技术
采用市电供电的制冷设备，例如商用冷柜，以电压输入为220V的市场应用为例，考虑到电压波动的情况，为保证冷柜能在电压波动范围内正常工作，通常将其电压工作范围限定在220V±20%（186V-264V）之间。
但在亚非拉等欠发达地区，由于变压器容量不足会导致电压波动范围非常大，低压值可能降至110V，这会引起制冷设备无法正常工作的问题。
目前针对亚非拉等地区电压波动范围太大导致冷柜无法正常工作的问题，主要解决方案是在电源输入端接入稳压器来解决。考虑到成本，稳压器一般选择普通的自动稳压器，或者通用电子稳压器；普通自动稳压器是通过电机控制碳刷移动来达到调压的目的，这种稳压器动态响应慢，可靠性低，在亚非拉等地区电压瞬间波动频繁情况下碳刷磨损太大容易导致稳压器使用寿命短；通用电子稳压器依靠继电器变更自耦变压的接入线圈匝数来实现稳压，这种稳压器可调精度差，在线圈切换过程中容易产生瞬间高压而损坏设备。
发明内容
本申请提供了一种宽电压输入电路和冷柜，解决现有冷柜在亚非拉等地区由于电压波动范围大而导致制冷设备无法正常工作的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：
提出一种宽电压输入电路，包括交流电源输入和与所述交流电源输入连接的整流滤波电路；还包括PFC升压电路和PFC升压电路启停控制电路；所述PFC升压电路连接所述整流滤波电路的输出端，用于将所述整流滤波电路的输出转换为稳定高压输出；所述PFC升压电路启停控制电路的输入端连接所述交流电源输入，其输出端连接所述PFC升压电路的控制输入端，用于在所述交流电源输入小于设定阈值时，控制所述PFC升压电路开启，并在所述交流电源输入大于所述设定阈值时，控制所述PFC升压电路关闭。
进一步的，所述PFC升压电路启停控制电路包括分压电路、滤波电路、钳制电路和开关电路；所述分压电路，用于将所述交流电源输入进行分压，使得其输出电压在所述交流电源输入小于所述设定阈值时输出所述开关电路的导通电压，其输出端连接所述滤波电路；所述滤波电路，用于将所述分压电路的输出进行滤波处理，其输出端连接所述钳制电路；所述钳制电路，用于在所述交流电源输入大于所述设定阈值时，将所述开关电路的导通电压钳制在非导通电压；所述开关电路，用于在所述分压电路输出所述导通电压时，开启所述PFC升压电路工作，以输出稳定高压。
进一步的，所述PFC升压电路启停控制电路还包括输入整流电路；所述输入整流电路包括第一整流二极管和第二整流二极管；所述第一整流二极管的正极连接所述交流电源输入的正相端，所述第一整流二极管的负极连接所述分压电路的输入端；所述第二整流二极管的正极连接所述交流电源输入的反相端，所述第二整流二极管的负极连接所述分压电路的输入端。
进一步的，所述钳制电路包括第一直流电源输入、钳制二极管、对地电容、第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一直流电源输入连接所述钳制二极管的负极，所述钳制二极管的正极连接所述第一分压电阻的一端；所述第一分压电阻的另一端连接所述开关电路的输入端和所述第二分压电阻的一端；所述第二分压电阻的另一端接地。
进一步的，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三分压电阻和第四分压电阻；所述第一开关管的第一输入端连接所述分压电路的输入端，所述第一开关管的第二输入端连接所述第四分压电阻的一端，所述第一开关管的输出端接地；所述第二开关管的第一输入端连接第二直流电源输入，所述第二开关管的第二输入端连接所述第四分压电阻的另一端和所述第三分压电阻的一端，所述第二开关管的输出端连接所述PFC升压电路的控制输入端以及所述对地电容的正极；所述对地电容的负极接地；所述第三分压电阻的另一端连接所述第二直流电源输入。
进一步的，所述第一开关管为NPN三极管，所述NPN三级管的基极为所述第一开关管的第一输入端，所述NPN三级管的集电极为所述第一开关管的第二输入端，所述NPN三极管的发射级为所述第一开关管的输出端；所述第二开关管为PNP三级管，所述PNP三极管的发射级为所述第二开关管的第一输入端，所述PNP三极管的基极为所述第二开关管的第二输入端，所述PNP三级管的集电极为所述第二开关管的输出端。
提出一种制冷设备，包括有上述的宽电压输入电路。
进一步的，所述制冷设备还包括变频电路和直流压缩机；所述宽电压输入电路的输出连接所述变频电路的输入，所述变频电路的输出连接所述直流压缩机的输入。
与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的宽电压输入电路和制冷设备中，基于低压下PFC升压电路工作能够提高稳定直流输出、保持电压稳定的特性，提供PFC升压电路启停控制电路对PFC升压电路的工作进行控制，对交流电源输入设定一个设定阈值，当交流电源输入由于波动范围大导致电压过低时，也即低过该设定阈值后，启动PFC升压电路工作，PFC升压电路在低压输入情况下输出稳定的直流高压供直流压缩机工作，而在交流电源波动范围在正常范围内时，也即高于该设定阈值后，停止PFC升压电路的工作，由正常交直流转化电路工作输出直流压缩机的工作电压，在保证负载正常工作前提下，拓宽了交流电源输入的电压范围，能够解决现有制冷设备在亚非拉等地区由于电压波动范围大而导致制冷设备无法正常工作的技术问题。
结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本申请提出的宽电压输入电路的电路架构框图；
图2为本申请提出的宽电压输入电路的一具体实施例电路图；
图3为本申请提出的宽电压输入电路应用于制冷设备的实施例图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。
本申请提出的宽电压输入电路，如图1所示，包括交流电源输入AC、与交流电源输入连接的整流滤波电路11、PFC升压电路12和PFC升压电路启停控制电路13；PFC升压电路12连接整流滤波电路11的输出端，用于将整流滤波电路11的输出转换为稳定高压输出；PFC升压电路启停控制电路13的输入端连接交流电源输入AC，其输出端连接PFC升压电路12的控制输入端CTL，用于在交流电源输入小于设定阈值时控制PFC升压电路12开启工作以输出稳定高压输出供负载工作，并在交流电源输入大于设定阈值时，控制PFC升压电路12关闭，转由正常交直流转换电路工作输出负载需要的稳定电压。
上述可见，本申请基于低压下PFC升压电路工作能够提高稳定直流输出、保持电压稳定的特性，在本申请中并不是按照通常的功率因数矫正电路使用，而是作为低压输入下输出稳定高压的电源模块使用，并提供PFC升压电路启停控制电路对PFC升压电路的工作进行控制，对交流电源输入设定一个设定阈值，当交流电源输入由于波动范围大导致电压过低时，也即低过该设定阈值后，启动PFC升压电路工作，PFC升压电路在低压输入情况下输出稳定的直流高压供直流压缩机工作，而在交流电源波动范围在正常范围内时，也即高于该设定阈值后，停止PFC升压电路的工作，由正常交直流转化电路工作输出直流压缩机的工作电压，在保证负载正常工作前提下，拓宽了交流电源输入的电压范围，能够解决现有制冷设备在亚非拉等地区由于电压波动范围大而导致制冷设备无法正常工作的技术问题。
具体的，本申请提出的PFC升压电路启停控制电路13包括分压电路131、滤波电路135、钳制电路132和开关电路133；分压电路131用于将交流电源输入AC进行分压，使得其输出电压在交流电源输入小于设定阈值时输出开关电路的导通电压，其输出端连接滤波电路135；滤波电路135用于将分压电路的输出进行滤波处理，其输出端连接钳制电路132；钳制电路132用于在交流电源输入大于设定阈值时，将开关电路的导通电压钳制在非导通电压；开关电路133则用于在分压电路输出导通电压时，开启PFC升压电路工作，以输出稳定高压，而在分压电路输出非导通电压是，关闭PFC升压电路的工作，转由正常交直流转换电路工作以供负载正常工作。
该PFC升压电路启停控制电路13还包括输入整流电路134；如图2所示，该输入整流电路134包括第一整流二极管D1和第二整流二极管D2；第一整流二极管D1的正极连接交流电源输入的正相端，第一整流二极管D1的负极连接分压电路的输入端；第二整流二极管D2的负极连接交流电源输入的反相端，第二整流二极管D2的正极连接分压电路的输入端。
在一个具体的实施例中，如图2所示，滤波电路135采用滤波电容C实现；钳制电路132包括第一直流电源输入VD1、钳制二极管D3、对地电容C1、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；第一直流电源输入VD1，例如+5V输入，连接钳制二极管D3的负极，钳制二极管D3的正极连接第一分压电阻R1的一端；第一分压电阻R1的另一端连接开关电路的输入端和第二分压电阻R2的一端；第二分压电阻R2的另一端接地。开关电路133包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4；第一开关管Q1的第一输入端连接分压电路的输出端，第一开关管Q1的第二输入端连接第四分压电阻R4的一端，第一开关管Q1的输出端接地；第二开关管Q2的第一输入端连接第二直流电源输入VD2，例如+12V，第二开关管Q2的第二输入端连接第四分压电阻R4的另一端和第三分压电阻R3的一端，第二开关管Q2的输出端连接PFC升压电路的控制输入端CTL以及对地电容C1的正极；对地电容C1的负极接地；第三分压电阻R3的另一端连接第二直流电源输入VD2。
如图2所示，以第一开关管为NPN三极管、第二开关管为PNP三级管为例，NPN三级管的基极为第一开关管的第一输入端，NPN三级管的集电极为第一开关管的第二输入端，NPN三极管的发射级为第一开关管的输出端；PNP三极管的发射级为第二开关管的第一输入端，PNP三极管的基极为第二开关管的第二输入端，PNP三级管的集电极为第二开关管的输出端。
如图2所示，PFC升压电路启停控制电路的输出端CTL连接PFC升压电路的驱动芯片U的供电引脚VCC，在分压电路输出导通电压使得开关电路导通时，驱动芯片U接入供电电压，使得PFC升压电路工作输出稳定高压，而在分压电路输出非导通电压使得开关电路非导通时，驱动芯片U不具备供电电压而无法工作。
本申请中，分压电路采用现有技术任何能够实现分压的电路即可，以分压电阻电路为例，通过配置电阻的分压，使得分压电路输出满足在交流电源输入小于设定阈值时，其输出的电压在经过滤波电路滤波后为能够导通第一开关管的导通电压，而在交流电源输入大于设定阈值时，其输出的电压在经过滤波电路滤波后为不能够导通第一开关管的非导通电压。
下面结合图2的PFC升压电路启停控制电路，对PFD升压电路的启停控制作出详细说明。其中，交流电源输入以85V-265V，设定阈值为185V为例。
基于分压电路中各个分压电阻的配置，使得当交流电源输入在185V以上时，分压电路经滤波后的输出高于DV1，钳制二极管D3导通，此时，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的分压使得第一开关管基极的电压小于其导通电压，第一开关管Q1处于截止状态，导致第二开关管也处于截止状态，则驱动芯片U不工作，PFC升压电路不工作，而是由正常交直流转换电路（图中为示出）为负载正常工作提供电源。当交流电源输入波动范围较大，其输入在185V以下时，分压电路经滤波后的输出小于DV1，钳制二极管D3无法导通，则分压电路的输入直接加载在第一开关管Q1的基极，使得第一开关管Q1导通，第一开关管Q1导通后，基于第三分压电阻和第四分压电阻的分压，使得第二开关管Q2导通，从而给驱动芯片U上施加了工作电压，驱动芯片U开始工作，PFC升压电路输出稳定高压供负载正常工作使用，此时，控制正常交直流转换电路停止工作。由此，实现在85V-265V的宽电压范围内稳定的电压输出。
基于上述提出的宽电压输入电路，本申请还提出一种制冷设备，该制冷设备运用了上述提出的宽电压输入电路。如图3所示，该制冷设备还包括变频电路31、直流压缩机32和负载33；宽电压输入电路的输出连接变频电路31的输入，变频电路31的输出连接直流压缩机的输入；宽电压输入电路拓宽了交流电源输入的电压范围，其输出的稳定高压使得制冷设备即使在电压输入范围波动很大的亚非拉地区也能正常工作，能够解决现有制冷设备在亚非拉等地区由于电压波动范围大而导致制冷设备无法正常工作的技术问题。
应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.宽电压输入电路，包括交流电源输入和与所述交流电源输入连接的整流滤波电路；其特征在于，还包括PFC升压电路和PFC升压电路启停控制电路；
所述PFC升压电路连接所述整流滤波电路的输出端，用于将所述整流滤波电路的输出转换为稳定高压输出；
所述PFC升压电路启停控制电路的输入端连接所述交流电源输入，其输出端连接所述PFC升压电路的控制输入端，用于在所述交流电源输入小于设定阈值时，控制所述PFC升压电路开启，并在所述交流电源输入大于所述设定阈值时，控制所述PFC升压电路关闭；
所述PFC升压电路启停控制电路包括分压电路、滤波电路、钳制电路和开关电路；
所述分压电路，用于将所述交流电源输入进行分压，使得其输出电压在所述交流电源输入小于所述设定阈值时输出所述开关电路的导通电压，其输出端连接所述滤波电路；
所述滤波电路，用于将所述分压电路的输出进行滤波处理，其输出端连接所述钳制电路；
所述钳制电路，用于在所述交流电源输入大于所述设定阈值时，将所述开关电路的导通电压钳制在非导通电压；
所述开关电路，用于在所述分压电路输出所述导通电压时，开启所述PFC升压电路工作，以输出稳定高压；
所述钳制电路包括第一直流电源输入、钳制二极管、对地电容、第一分压电阻和第二分压电阻；
所述第一直流电源输入连接所述钳制二极管的负极，所述钳制二极管的正极连接所述第一分压电阻的一端；所述第一分压电阻的另一端连接所述开关电路的输入端和所述第二分压电阻的一端；所述第二分压电阻的另一端接地；
所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三分压电阻和第四分压电阻；
所述第一开关管的第一输入端连接所述分压电路的输出端，所述第一开关管的第二输入端连接所述第四分压电阻的一端，所述第一开关管的输出端接地；
所述第二开关管的第一输入端连接第二直流电源输入，所述第二开关管的第二输入端连接所述第四分压电阻的另一端和所述第三分压电阻的一端，所述第二开关管的输出端连接所述PFC升压电路的控制输入端以及所述对地电容的正极；
所述对地电容的负极接地；所述第三分压电阻的另一端连接所述第二直流电源输入。
2.根据权利要求1所述的宽电压输入电路，其特征在于，所述PFC升压电路启停控制电路还包括输入整流电路；
所述输入整流电路包括第一整流二极管和第二整流二极管；所述第一整流二极管的正极连接所述交流电源输入的正相端，所述第一整流二极管的负极连接所述分压电路的输入端；
所述第二整流二极管的负极连接所述交流电源输入的反相端，所述第二整流二极管的正极连接所述分压电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的宽电压输入电路，其特征在于，所述第一开关管为NPN三极管，所述NPN三级管的基极为所述第一开关管的第一输入端，所述NPN三级管的集电极为所述第一开关管的第二输入端，所述NPN三极管的发射级为所述第一开关管的输出端；
所述第二开关管为PNP三级管，所述PNP三极管的发射级为所述第二开关管的第一输入端，所述PNP三极管的基极为所述第二开关管的第二输入端，所述PNP三级管的集电极为所述第二开关管的输出端。
4.一种制冷设备，其特征在于，包括有如权利要求1-3任一项所述的宽电压输入电路。
5.根据权利要求4所述的制冷设备，所述制冷设备还包括变频电路和直流压缩机；所述宽电压输入电路的输出连接所述变频电路的输入，所述变频电路的输出连接所述直流压缩机的输入。
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