CN108809197A - 交错式pfc控制电路及电机驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交错式PFC控制电路及电机驱动电路，通过过流保护模块检测开关管工作的电流，在检测到过流保护时输出第一和第二过流保护信号，以此实现在过流保护时，第一过流保护信号控制PFC驱动模块关闭开关管的同时，MCU根据第二过流保护信号向PFC控制芯片输出对应开关支路的关闭信号，以关闭对应开关支路的开关管工作，而其他开关支路仍可以正常工作。避免了现有技术中当某一个开关支路出现过流保护时，PFC控制芯片会关闭所有开关支路开关管，导致该交错式PFC控制电路不能输出直流母线电压，负载只得停止工作，以此增强该交错式PFC控制电路的工作稳定性和健壮性。

Description

交错式PFC控制电路及电机驱动电路

技术领域

本发明涉及PFC电路控制领域，尤其涉及一种交错式PFC控制电路及电机驱动电路。

背景技术

目前交错式PFC电路工作时通过专用的PFC控制芯片或者MCU依次对每路的开关管如IGBT管输出有效驱动信号使得IGBT管轮换工作，目前对PFC控制芯片方案，针对每个单路的开关管设置过流保护电路，以在单路过流发生时保护对应的单路开关管。这种过流保护电路无法综合的保护到每路开关管，而且在单路过流保护时，PFC控制芯片会关闭其他所有路的开关管，导致整个电路此时停止工作，导致整机失效稳定性差。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种交错式PFC控制电路，旨在解决目前交错式PFC控制电路由于单路过流保护仅保护到单路开关管，且在出现保护时关闭其他所有路的开关管导致整个PFC电路的工作稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种交错式PFC控制电路，所述交错式PFC控制电路包括整流模块、滤波模块、MCU、PFC控制芯片以及多条并联的开关支路；

每条所述开关支路包括电感、快速恢复二极管、开关管、电阻、过流保护模块、和PFC驱动模块；

所述电感一端连接所述整流模块的输出端正极，所述电感额另一端、所述快速恢复二极管的阳极以及所述开关管的输入端共接，所述快速恢复二极管的阴极连接所述滤波模块的正极；

所述开关管的输出端、所述过流保护模块的第一输入端与所述电阻一端共接；所述电阻的另一端与所述整流模块的输出端负极以及所述滤波模块的负极连接，其连接线构成直流母线负极；

每条所述开关支路的电感一端共接，每条所述开关支路的快速恢复二极管阴极共接以实现所述开关支路的并联；

所述过流保护模块的第二输入端连接所述直流母线的负极，所述过流保护模块的第一输出端连接所述PFC驱动模块的第一控制端，所述PFC驱动模块的第二控制端连接所述PFC控制芯片的相应控制输出端，所述PFC驱动模块的输出端连接所述开关管的驱动端；

每一所述过流保护模块的第二输出端共接并连接到所述MCU，所述PFC控制芯片的控制输入端连接所述MCU；其中，

当所述交错式PFC控制电路发生过流保护时，所述过流保护模块的第一输出端输出第一过流保护信号到所述PFC驱动模块，以使得所述PFC驱动模块控制对应所述开关支路的开关管关闭；同时，所述过流保护模块的第二输出端输出第二过流保护信号到所述MCU，以使所述MCU向所述PFC控制芯片的对应所述开关支路的控制输入端输出关闭信号。

优选的，在所述交错式PFC控制电路发生过流保护之后，所述过流保护模块还用于：

当所述过流保护恢复时，所述过流保护模块延时输出第一过流保护恢复信号到所述PFC驱动模块和第二过流保护恢复信号到所述MCU，所述MCU根据所述第二过流保护恢复信号在判断负载状态正常时向所述PFC控制芯片的对应所述开关支路的控制输入端输出开启信号，所述PFC控制芯片根据所述开启信号从对应开关支路的控制输出端输出PFC控制信号，所述PFC驱动模块根据所述第一过流保护恢复信号和所述PFC控制信号驱动所述开关管正常工作。

优选的，所述交错式PFC控制电路还包括隔离模块；

每个所述过流保护模块的第二输出端共接于所述隔离模块的输入端，所述隔离模块的输出端连接所述MCU，所述隔离模块对所述直流母线负极与所述MCU的地线实现隔离。

优选的，所述过流保护模块包括过流检测单元和延时单元；

所述过流检测单元的第一信号输入端为所述过流保护模块的第一输入端，所述过流检测单元的第二信号输入端为所述过流保护模块的第二输入端，所述过流检测单元的输出端连接所述延时单元输入端，所述延时单元的第一和第二输出端分别为所述过流保护模块的第一和第二输出端；其中，

所述过流检测单元用于判断所述第一信号输入端电压小于所述第二信号输入端电压时，输出电流正常信号；在所述第一信号输入端电压大于第二信号输入端电压时，输出过流信号；

所述延时单元用于在所述过流检测单元输出过流信号时，在所述延时单元的第一输出端和第二输出端分别输出所述第一过流保护信号和所述第二过流保护信号；并在所述过流检测单元输出电流正常信号时开始计时，在计时时间达到目标时间时，在所述延时单元的第一输出端和第二输出端分别输出所第一过流保护恢复信号和第二过流保护恢复信号。

优选的，所述过流检测单元包括第一比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端与所述第一比较器的反相输入端共接，所述第一电阻的另一端为所述过流检测单元的第一信号输入端，所述第二电阻的另一端连接第二直流电源输入端；

所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端与所述第一比较器的同相输入端共接，所述第三电阻的另一端为所述过流检测单元的第二信号输入端，所述第四电阻的另一端连接第二直流电源输入端；

所述第一比较器输出端为所述过流检测单元的输出端。

优选的，所述延时单元包括第二比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第一二极管和第二二极管；

所述第二比较器的反相输入端、所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端共接，所述第五电阻的另一端连接第二直流电源输入端，所述第六电阻的另一端连接所述直流母线负极；

所述第二比较器的同相输入端、所述第一电容的一端和所述第七电阻的一端共接于所述延时单元输入端，所述第七电阻的另一端和所述第八电阻的一端连接第二直流电源输入端；

所述第八电阻的另一端、所述第一电容的另一端和所述第一二极管阴极以及所述第二二极管阴极共接于所述第二比较器的输出端，所述第一二极管阳极和所述第二二极管阳极分别为所述延时单元的第一输出端和第二输出端。

优选的，，所述隔离模块包括第一光耦、第一PNP三极管、第十电阻、第十一电阻、第二NPN三极管、第十二电阻、第十三电阻；

所述第十电阻的一端为所述隔离模块的输入端，所述第十电阻的另一端连接所述第一PNP三极管的基极，所述第一PNP三极管的发射极连接第二直流电源输入端，所述第一PNP三极管的集电极极连接所述第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端连接所述第一光耦中发光二极管的阳极，所述第一光耦中发光二极管的阴极连接所述直流母线负极；

所述第一光耦中三极管的集电极连接直流电源正极，所述第一光耦中三极管的发射极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接所述第二NPN三极管的基极，所述第二NPN三极管的发射极连接所述MCU的接地端，所述第二NPN三极管的集电极与所述第十三电阻的一端共接于所述隔离模块的输出端，所述第十三电阻的另一端连接第一直流电源输入端。

优选的每个所述开关支路上还分别设有一控制信号隔离模块；

所述控制信号隔离模块的输入端连接所述MCU，所述控制信号隔离模块的输出端连接所述PFC控制芯片的控制输入端，所述控制信号隔离模块的输出端信号地和输入端信号地隔离。

优选的，所述控制信号隔离模块包括第十四电阻、第十五电阻、第三NPN三极管、第二光耦和第十六电阻；

所述第十四电阻的一端为所述控制信号隔离模块的输入端，所述第十四电阻的另一端连接所述第三NPN三极管的基极，所述第三NPN三极管的发射极连接所述MCU的接地端，所述第三NPN三极管的集电极连接所述第十五电阻的一端，所述第十五电阻的另一端连接所述第二光耦中发光二极管的阴极，所述第二光耦中发光二极管的阳极连接所述第一直流电源输入端，所述第二光耦中三极管的集电极连接第二直流电源输入端，所述第二光耦中三极管发射极连接所述第十六电阻的一端，所述第十六电阻的另一端为所述控制信号隔离模块的输出端。

为实现上述目的，本发明还提供一种电机驱动电路，所述电机驱动电路包括所述的交错式PFC控制电路。

本发明提供的交错式PFC控制电路，包括多条并联的开关支路、整流模块、滤波模块、PFC控制芯片以及MCU，其中每条开关支路包括电感、二极管、开关管、电阻、过流保护模块和PFC驱动模块；通过该过流保护模块检测开关管工作的电流，并设置两个输出端，在检测到过流保护时输出第一和第二过流保护信号，第一过流保护信号输出到对应路的PFC驱动模块，而所有开关支路的过流保护模块输出的第二过流保护信号共接输出到MCU，以此实现在过流保护时，第一过流保护信号控制PFC驱动模块关闭开关管的同时，MCU根据第二过流保护信号向PFC控制芯片输出对应开关支路的关闭信号，此时PFC控制芯片进一步根据此关闭信号向对应支路的PFC驱动模块输出驱动开关管关闭驱动信号，以关闭对应开关支路的开关管工作，而其他开关支路仍可以正常工作。避免了现有技术中当某一个开关支路出现过流保护时，PFC控制芯片会关闭所有开关支路开关管，导致该交错式PFC控制电路不能输出直流母线电压，负载只得停止工作，以此增强该交错式PFC控制电路的工作稳定性和健壮性。

附图说明

图1为本发明交错式PFC控制电路第一实施例的电路结构示意图；

图2为图1中过流保护模块的电路结构示意图；

图3为本发明交错式PFC控制电路第二实施例的电路结构示意图；

图4为本发明交错式PFC控制电路第三实施例的电路结构示意图；

图5为本发明交错式PFC控制电路第四实施例的电路结构示意图；

图6为图5中隔离模块的电路结构示意图；

图7为本发明交错式PFC控制电路第五实施例的电路结构示意图；

图8为图7中控制信号隔离模块的电路结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种交错式PFC控制电路，该交错式PFC控制电路可应用在为大功率负载直流供电的控制电路领域，如为驱动变频压缩机或者驱动直流电机工作的直流高压(310V以上)供电电源电路上。如图1所述，该交错式PFC控制电路包括整流模块10、滤波模块D0、PFC控制芯片90、MCU80以及多条并联的开关支路；

每条开关支路包括电感、快速恢复二极管、开关管、电阻、过流保护模块和PFC驱动模块；图1中开关支路共有3条，第一条开关支路包括电感L1、快速恢复二极管D1、开关管Q1、电阻R7、第一过流保护模块40和第一PFC驱动模块70；第二条开关支路包括电感L2、快速恢复二极管D2、开关管Q2、电阻R6、第二过流保护模块30和第二PFC驱动模块60；第三条开关支路包括电感L3、快速恢复二极管D3、开关管Q3、电阻R5、第三过流保护模块20和第三PFC驱动模块50，其中上述快速恢复二极管因为要在开关管高速工作过程中(如工作频率可达50KHz以上)快速的对滤波模块D0进行充电，因此相对普通的整流二极管工作频率高很多，开关管可以是图1中的IGBT管，或者MOS管等大功率开关管。

上述三条开关支路的电路完全相同，工作原理也完全相同，以第一开关支路为例，其电路连接关系具体如下：

电感L1的一端连接整流模块10输出端正极，电感L1的另一端与快速恢复二极管D1阳极以及开关管Q1的输入端共接，快速恢复二极管D1的阴极连接滤波模块D0的正极，这里的整流模块10可以是大功率的整流桥堆或者由大功率整流二极管构成的桥式整流电路，图1中为整流桥堆BR1，滤波电路由大容量的高压电解电容构成，图1中具体包括电解电容E1、E2，其容量大，如参数是400uF/450V，其电解电容可以是一个或者多个，具体视与之连接的负载A0的功率需求而定；

开关管Q1输出端、第一过流保护模块40的第一输入端I31与电阻R7一端共接；电阻R7另一端与整流模块10负极以及滤波模块D0负极连接，其连接线构成直流母线负极PGND，滤波模块D0正极为直流母线正极；

第一过流保护模块40的第二输入端I32连接直流母线负极，过流保护模块40的第一输出端O31连接第一PFC驱动模块70的第一控制端，第一PFC驱动模块70的第二控制端连接PFC控制芯片90的第一控制输出端，第一PFC驱动模块70的输出端连接开关管Q1的驱动端；具体图1中Q1为IGBT管，此时驱动端为栅极G，输入端集电极C，输出端为发射极E；该第一PFC驱动模块70可以为专用的PFC驱动芯片电路，或者通过分立器件构成，如基于简单的三极管驱动电路，在此不再赘述。

每个过流保护模块的第二输出端共接并连接到MCU80，图中第一过流保护模块40的第二输出端O32与其他过流保护模块的第二输出端共接到MCU30的一个端口；PFC控制芯片90的每一个控制输入端连接MCU80，具体是PFC控制芯片50的第一开关支路控制输入端CM1、第二开关支路控制输入端CM2、第三开关支路控制输入端CM3分别连接MCU80的控制I/O端口；其中，

当交错式PFC控制电路发生过流保护时，第一过流保护模块40的第一输出端O31输出第一过流保护信号到第一PFC驱动模块70，以使得第一PFC驱动模块70控制开关管Q1关闭；同时，第一过流保护模块40的第二输出端输出第二过流保护信号到MCU，以使所述MCU80向PFC控制芯片90的对应开关支路的控制输入端输出关闭信号。

上述交错式PFC控制电路工作时，MCU80通过每路间隔相同的相位依次输出开关信号到PFC驱动模块，驱动对应的开关管轮流开通和关闭，以此完成功率因素校正，通过滤波模块D0输出平滑直流电(300V左右)以为负载A0的工作提供电源。这里的负载A0为需要高压直流供电的负载，如图1中为通过IPM模块(智能功率模块)A1以及该模块驱动的压缩机或者电机A2。进一步的，上述交错式PFC控制电路还可以包括输入电压检测模块B0和输出电压检测模块C0，其中输入电压检测模块B0并联在整流桥堆BR1输出端正负极之间，检测其输出的脉动直流电压值，输出电压检测模块C0并联在滤波模块D0两端，检测交错式PFC控制电路输出的直流母线电压值，这两个电压值都输出到MCU80，MCU80可进一步根据此输入和输出电压值控制交错式PFC控制电路的开关管的工作，使其输出直流母线电压处于稳定状态。同时MCU80也可以根据这两个电压值作为判断当前负载A0工作状态参数之一，进一步MCU80还可以检测负载A0的工作电流(图中电流检测电路未示出)，以及负载A0中IPM模块的温度参数、电机A2的温度参数等作为判断负载工作状态参数。

上述每个开关支路的过流保护模块通过其两个输入端，检测与IGBT管发射极连接的采样电阻上电压大小，以此检测通过IGBT管的工作电流大小，当电压超过预设值时，即判断为过流保护，此时第一过流保护模块40的两个输出端分别输出第一过流保护信号和第二过流保护信号，第一过流保护信号输出到该支路中的PFC驱动模块，通过硬件的方式控制对应的IGBT管可快速关闭，同时第二过流保护信号与其他支路的第二过流保护信号一起汇总输出到MCU80，使得MCU80根据此保护信号同时根据检测到的负载A0工作状态参数，可控制负载A0关闭或者降低负载A0的功率，如控制电机的转速降低或者关闭、控制压缩机频率降低或者停机等，以此彻底的将交错式PFC控制电路供电需求端控制在安全工作电流状态，降低导致过流的部分源头；而且，MCU80进一步的根据此保护信号向PFC控制芯片90的对应开关支路的控制输入端输出关闭信号，此时PFC控制芯片90其他两个开关支路对应的控制端仍可以正常工作，使得该交错式PFC控制电路仍可以正常输出直流母线电压。例如设当前负载A0的工作所需电流为20A，每个开关支路的保护电流最大值为10A，当该交错式PFC电路的三个开关支路都工作时，其每路输出承载20/3A电流即可，以使得三路总共输出20A电流供负载工作，此时这三个开关支路的开关管以120°的相位进行顺序开关切换工作，当其中某个开关支路由于器件故障或者控制出现过流保护时，MCU80控制PFC控制芯片90对应的开关支路的控制关闭，而PFC控制芯片90的另外两个开关支路仍输出正常PFC控制信号到对应的PFC驱动模块，使得另外两个开关支路仍正常工作，只是当前两个开关支路的开关管切换为以180°相位顺序开关切换工作，由于每路工作的最大电流值为10A，因此通过这个开关支路的工作仍可以输出20A的工作电流以此维持负载A0的正常工作。以此避免了现有技术中当其中一个开关支路发生过流保护时，PFC控制芯片会控制所有开关支路全部关闭，导致当前PFC电路不能输出直流母线电压，负载A0只能停止工作。

进一步的，在交错式PFC控制电路发生过流保护之后，过流保护模块还用于：

当过流保护恢复时，过流保护模块延时输出第一过流保护恢复信号到PFC驱动模块和第二过流保护恢复信号到MCU，MCU根据第二过流保护恢复信号在判断负载状态正常时向PFC芯片的对应开关支路的控制输入端输出开启信号，PFC控制芯片根据开启信号向对应开关支路的控制端输出PFC控制信号，PFC驱动模块根据第一过流保护恢复信号和PFC控制信号驱动开关管正常工作。

以第一开关支路为例，在第一过流保护模块40检测到通过电阻R7的电流过大引起电压过高，判断为发生过流保护，输出第一和第二过流保护信号，此时PFC驱动模块70根据第一过流保护信号控制IGBT管Q1关闭，MCU80根据第二过流保护信号向第一PFC驱动模块70输出驱动IGBT管Q1关闭的驱动信号，同时可控制负载A0的运行功率降低或者停止工作，在IGBT管关闭时，电阻R7上的电流变为零，因此过流保护模块40检测到过流保护恢复，此时过流保护模块内部电路开始计时，在计时期间第一过流保护模块40仍然维持输出过流保护信号，在此期间MCU80可以有时间根据检测的负载A0状态参数判断负载A0的工作状态是否异常；在计时时间到时，此时第一过流保护模块40输出过流保护恢复的第一过流保护恢复信号到第一PFC驱动模块70，以及第二过流保护恢复信号到MCU80，MCU80判断负载A0的工作状态正常时，向PFC控制芯片90的控制输入端CM1输出开启信号，PFC控制芯片90根据该开启信号从其控制输出端OFC1输出PFC控制信号，第一PFC驱动模块70根据PFC控制芯片90输出的PFC控制信号和上述第一过流保护恢复信号驱动IGBT管Q1正常工作。同时MCU80还可以在判断负载A0的工作状态正常时控制负载A0正常开启工作。以此实现了在出现过流保护故障恢复期间，MCU可在延时计时期间有时间检测负载A0的工作状态，并根据负载的状态在计时时间到时，MCU判断负载A0状态正常时，向PFC控制芯片90输出开启信号，使得IGBT管Q1在负载A0正常的状态下工作，以此使得整个交错式PFC控制电路工作更加稳定可靠。

具体的，如图2所示，以第三开关支路为例，该第三过流保护模块20包括过流检测单元21和延时单元22；

过流检测单元21的第一信号输入端为第三过流保护模块20的第一输入端I11，过流检测单元21的第二信号输入端为第三过流保护模块20的第二输入端I12，过流检测单元21的输出端连接过流检测单元21输入端，延时单元21的第一和第二输出端分别为第三过流保护模块20的第一输出端O11和第二输出端O12；其中，

过流检测单元21用于在检测到第一信号输入端电压相对第二信号输入端电压大于预设电压时，输出过流信号；在检测到第一信号输入端电压相对第二信号输入端电压小于等于预设电压时，输出电流正常信号；

延时单元22用于在过流检测单元21输出过流信号时，在延时单元22的第一输出端和第二输出端分别输出第一过流保护信号和第二过流保护信号；并在过流检测单元21输出电流正常信号时开始计时，在计时时间达到目标时间时，在延时单元22的第一输出端和第二输出端分别输出所第一过流保护恢复信号和第二过流保护恢复信号。

具体的，如图2所示，过流检测单元21包括第一比较器IC1、第一电阻R211、第二电阻R212、第三电阻R213和第四电阻R214；

第一电阻R211的一端、第二电阻R212的一端与第一比较器IC1的反相输入端-IN1共接，第一电阻R211的另一端为过流检测单元21的第一信号输入端，第二电阻R212的另一端连接接第二直流电源输入端PFC-15V；

第三电阻R213的一端、第四电阻R214的一端与第一比较器IC1的同相输入端+IN1共接，第三电阻R213的另一端为过流检测单元21的第二信号输入端，第四电阻R214的另一端连接接第二直流电源输入端PFC-15V；

第一比较器IC1输出端OUT1为过流检测单元21输出端。

具体的，如图2所示，延时单元22包括第二比较器IC2、第五电阻R225、第六电阻R226、第七电阻R227、第八电阻R228、第一电容C221、第一二极管D221和第二二极管D222；

第二比较器IC2的反相输入端-IN2、第五电阻R225的一端和第六电阻R226的一端共接，第五电阻R225的另一端连接接第二直流电源输入端PFC-15V，第六电阻R226的另一端连接直流母线负极；

第二比较器IC2的同相输入端、第一电容C221的一端和第七电阻R227的一端共接于延时单元22输入端，第七电阻R227的另一端和第八电阻R228的一端连接接第二直流电源输入端PFC-15V；

第八电阻R228的另一端、第一电容C221的另一端和第一二极管D221阴极以及第二二极管D222阴极共接于第二比较器IC2的输出端，第一二极管D221阳极和第二二极管D222阳极分别为延时单元22的第一输出端和第二输出端。

上述过流检测单元21和延时单元22具体电路的工作原理如下：此第一比较器和第二比较器输出端OUT1和OUT2内部电路为OC门(集电极开路)电路结构，因此其OC门开路为高阻状态时通过输出端上拉的电阻输出高电平。通过第一电阻R211和第二电阻R212为第一比较器IC1的反相输入端-IN1提供参考电压，并通过第三电阻R213和第四电阻R214为第一比较器IC1的同相输入端+IN1提供参考电压；在IGBT管Q3工作正常时，第一比较器IC1的反相输入端-IN1电压比同相输入端+IN1电压低预设电压值V1，第一比较器IC1的输出端OUT1的OC门开路为高阻状态，此时其通过上拉的第七电阻R227输出电流正常的高电平信号；此高电平信号输入到第二比较器IC2的同相输入端+IN2，使其电压大于第二比较器IC2的反相输入端-IN2，因而第二比较器IC2输出端OUT2的OC门也处于OC门开路的高阻状态，其通过上拉的第八电阻R228输出电流正常的高电平信号，此时第一电容C221充电到直流电源电压值，此时第一输出端O11和第二输出端O12都为高阻态；

当IGBT管Q3的工作电流增大，使得电阻R5上电压增大，进而使得加载到第一比较器IC1的反相输入端-IN1参考电压升高预设电压值V1，以至超过同相输入端+IN1参考电压时，第一比较器IC1的输出端OUT1的OC门导通到地，输出过流保护的低电平信号，使得第一电容C221上的电荷迅速放电；同时该低电平也使得第二比较器IC2的同相输入端+IN2电压拉低，其输出端OUT2OC门导通到地，输出低电平，该低电平通过第一二极管D221和第二二极管D222将第一输出端O11和第二输出端O12分别拉低输出低电平以输出过流保护信号。以此使得第三PFC驱动模块50输出端关断IGBT管Q3，同时输出低电平到MCU80。

在发生过流保护后，由于IGBT管Q3关断，使得第一比较器IC1的反相输入端-IN1电压降低，此时电流转为正常，第一比较器IC1的输出端OUT1的OC门开路为高阻状态，此时接第二直流电源输入端PFC-15V通过电阻R227对第一电容C221充电，以此实现计时，第二比较器IC2的同相输入端+IN2电压逐渐升高，在没有超过其反相输入端-IN2电压之前，第二比较器IC2的输出端口OUT2一直输出过流保护状态的低电平，直到第一电容C221上电压上升到一定值，也即计时达到目标时间如几十个毫秒，使得第二比较器IC2的同相输入端+IN2电压超过反相输入端-IN2电压，第二比较器IC2的输出端口OUT2输出高电平，使得第一输出端O11和第二输出端O12输出高阻态的过流保护恢复信号。

本发明的交错式PFC控制电路，包括多条并联的开关支路、整流模块、滤波模块、PFC控制芯片以及MCU，其中每条开关支路包括电感、二极管、开关管、电阻、过流保护模块和PFC驱动模块；通过该过流保护模块检测开关管工作的电流，并设置两个输出端，在检测到过流保护时输出第一和第二过流保护信号，第一过流保护信号输出到对应路的PFC驱动模块，而所有开关支路的过流保护模块输出的第二过流保护信号共接输出到MCU，以此实现在过流保护时，第一过流保护信号控制PFC驱动模块关闭开关管的同时，MCU根据第二过流保护信号向PFC控制芯片输出对应开关支路的关闭信号，此时PFC控制芯片进一步根据此关闭信号向对应支路的PFC驱动模块输出驱动开关管关闭驱动信号，以关闭对应开关支路的开关管工作，而其他开关支路仍可以正常工作。避免了现有技术中当某一个开关支路出现过流保护时，PFC控制芯片会关闭所有开关支路开关管，导致该交错式PFC控制电路不能输出直流母线电压，负载只得停止工作，以此增强该交错式PFC控制电路的工作稳定性和健壮性。

进一步的，基于本发明交错式PFC控制电路第一实施例，本发明交错式PFC控制电路第二实施例中，如图3所示，过流检测单元21还包括第九电阻R219；

第九电阻R219的一端与第二电阻R212的另一端和第四电阻R214的另一端共接，第九电阻R219的另一端连接接第二直流电源输入端PFC-15V。由于第一电阻R211和第二电阻R212通过分压电路结构为第一比较器IC1的反相输入端-IN1提供参考电压，第三电阻R213和第四电阻R214通过分压电路结构为第一比较器IC1的同相输入端+IN1提供参考电压，当这些电阻的阻值有误差时，其参考电压会发生改变以此导致检测的过流保护的电流阀值产生误差不准确。通过增加第九电阻R219，其两路分压线路都经过该电阻连接到直流电源正极，而且其阻值相对第四电阻R214和第二电阻R212要偏大或者相等，即对分压贡献第九电阻R219要相对大，当这两路分压电路的上述电阻都有误差时，因为都经过第九电阻R219，可以起到将误差通过第九电阻R219抵消一部分，也即减少整个分压点的误差，提高过流检测精度。

进一步的，本实施例中，延时单元22还包括第三二极管D223。

第三二极管D223的阴极连接第七电阻R227的另一端，第三二极管D223的阳极连接第七电阻R227的一端。

由第一实施例可知，在发生过流保护时，第一比较器IC1的输出端OUT1的OC门导通到地，输出过流保护的低电平，使得第一电容C221迅速放电，如果在极短时间内过流保护恢复，在第一电容C221还没有放电完成之前，第一比较器的输出端OUT1由于第七电阻R227上拉迅速变为高电平，此高电平叠加到第一电容C221上，如果没有第三二极管D223钳位，则第一电容C221将会抬高，这样加载在第一比较器IC1的同相输入端电压被抬高，甚至可能超过其比较器输入端电压承受值以至损坏比较器端口。而增加第三二极管D223钳位后，其第一电容C221的同相输入端电压最多只在电压基础上抬高二极管节电压如0.7V，因而使得第一比较器IC1的同相输入端电压不至太高，起到保护比较器端口的作用。

进一步的，基于本发明交错式PFC控制电路第一至第三任意一个实施例，本发明交错式PFC控制电路第三施例中，如图4所示，本实施例中，第一比较器IC1和第二比较器可以集成在同一个集成电路中，如图中的IC602芯片中集成这两个比较器，其作用与前面实施例中的独立两个比较器相同，相对两个比较器体积小，能缩小整个电路板布线面积。

进一步的，基于本发明交错式PFC控制电路第一实施例，本发明交错式PFC控制电路第四施例中，如图5所示，交错式PFC控制电路还包括隔离模块E0；

每个过流保护模块的第二输出端共接于隔离模块E0的输入端，隔离模块E0的输出端连接MCU80。

由于交错式PFC控制电路为后续的大功率负载提供工作所需电流，因而通过与其输出端连接的直流母线正极和负极之间回路中的电流大，如超过10A以上，而交错式PFC控制电路的地线也即直流母线负极，因此其交错式PFC控制电路地线PGND在其工作时通过电流大，而MCU80的控制信号线回路中通过的电流非常小，因而其控制信号地线N-GND通过的电流对应很小，为了避免PFC控制电路地线PGND对MCU80的地线N-GND产生干扰传导到MCU80的控制信号线路中对其控制动作产生干扰误动作，这两个地线在PCB实际布线时是单独走线的，最后再基于一点电连接。因而为了避免与交错式PFC控制电路地线PGND共地的过流保护的第二过流保护信号对MCU80输出的控制信号产生干扰，在输出第二过流保护信号的传输线路中增加上述隔离模块E0。

具体的，如图6所示，隔离模块E0包括第一光耦IC901、第一PNP三极管Q901、第十电阻R910、第十一电阻R911、第二NPN三极管Q902、第十二电阻R912、第十三电阻R913；

第十电阻R910的一端为隔离模块E0输入端，第十电阻R910的另一端连接第一PNP三极管Q901的基极，第一PNP三极管Q901的发射极连接接第二直流电源输入端PFC-15V，第一PNP三极管Q901的集电极极连接第十一电阻R911的一端，第十一电阻R911的另一端连接第一光耦IC901中发光二极管的阳极，第一光耦IC901中发光二极管的阴极连接直流母线负极；

第一光耦IC901中三极管的集电极连接第一直流电源输入端+5V，第一光耦IC901中三极管的发射极连接第十二电阻R912的一端，第十二电阻R912的另一端连接第二NPN三极管Q902的基极，第二NPN三极管Q902的发射极连接MCU的接地端，第二NPN三极管Q902的集电极与第十三电阻R913的一端共接于隔离模块E0输出端，第十三电阻R913的另一端连接第一直流电源输入端+5V。

上述隔离模块工作时，其输入端输入的第二过流保护信号经第一PNP三极管Q901驱动第一光耦IC901接收侧的发光二极管动作，并在对第一光耦IC901的光敏接收侧输出经第二NPN三极管Q902对信号整形后输出，由于第一光耦IC901接收侧的地为PFC控制电路地线PGND，而其输出侧地为MCU80的地线N-GND，以此实现了这两个地线的隔离，避免了PFC控制电路地线PGND对MCU80的地线N-GND干扰导致对MCU80的控制信号干扰导致控制不准确，以此增加了整个PFC控制电路的工作可靠性。

进一步的，基于本发明交错式PFC控制电路第一实施例，本发明交错式PFC控制电路第五施例中，如图7所示，每个开关支路还包括一控制信号隔离模块；

控制信号隔离模块的输入端连接MCU80，控制信号隔离模块的输出端连接PFC控制芯片90的控制输入端，图7中PFC控制芯片90的控制输入端分别是CM1、CM2和CM3，该控制信号隔离模块的输出端信号地和输入端信号地隔离。

具体的，如图8所示，以第一支路的控制信号隔离模块F0为例，控制信号隔离模块F0包括第十四电阻R61、第十五电阻R62、第三NPN三极管Q61、第二光耦IC61和第十六电阻R63；

第十四电阻R61的一端为控制信号隔离模块的输入端，第十四电阻R61的另一端连接第三NPN三极管Q61基极，第三NPN三极管Q61发射极连接MCU80接地端N-GND，第三NPN三极管Q61集电极连接第十五电阻R62的一端，第十五电阻R62的另一端连接第二光耦IC61中发光二极管阴极，第二光耦IC61中发光二极管阳极连接第一直流电源输入端+5V，第二光耦IC61中三极管集电极连接第二直流电源输入端PFC-15V，第二光耦IC61中三极管发射极连接第十六电阻R63的一端，第十六电阻R63的另一端为控制信号隔离模块的输出端。

在该电路中，MCU80输出的控制信号经第三NPN三极管Q61整形并对第二光耦IC61输入端驱动，在第二光耦IC6输出端输出对应的控制信号到PFC控制芯片50的CM1输入端，并实现了MCU80的控制信号地N-GND和PFC控制电路地PGND隔离，进一步避免了交错式PFC控制电路地线PGND对MCU的这些输出端口输出的控制信号产生干扰，实现了MCU控制的准确性和可靠性。

本发明还提出一种电机驱动电路，该电机驱动电路包括上述实施例的所述的交错式PFC控制电路，具体可以如图1所示，通过该交错式PFC控制电路中滤波模块D0连接的直流母线为后续的负载A0提供工作所需直流高压电源，其中该负载A0可以是由图中所示的通过IPM模块A1驱动的永磁同步电机A2，该永磁同步电机A2实际可以是压缩机类型，或者外置式直流电机，可应用在变频空调或者变频冰箱等家电上，或者该负载A0也可以是直接直流供电的设备如内置式直流电机。理所应当地，由于本实施例的电机驱动电路采用了上述交错式PFC控制电路的技术方案，因此该电机驱动电路具有上述交错式PFC控制电路所有的有益效果。

在本说明书的描述中，参考术语“第一实施例”、“第二实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种交错式PFC控制电路，其特征在于，所述交错式PFC控制电路包括整流模块、滤波模块、MCU、PFC控制芯片以及多条并联的开关支路；

每条所述开关支路包括电感、快速恢复二极管、开关管、电阻、过流保护模块、和PFC驱动模块；

所述电感一端连接所述整流模块的输出端正极，所述电感额另一端、所述快速恢复二极管的阳极以及所述开关管的输入端共接，所述快速恢复二极管的阴极连接所述滤波模块的正极；

所述开关管的输出端、所述过流保护模块的第一输入端与所述电阻一端共接；所述电阻的另一端与所述整流模块的输出端负极以及所述滤波模块的负极连接，其连接线构成直流母线负极；

每条所述开关支路的电感一端共接，每条所述开关支路的快速恢复二极管阴极共接以实现所述开关支路的并联；

所述过流保护模块的第二输入端连接所述直流母线的负极，所述过流保护模块的第一输出端连接所述PFC驱动模块的第一控制端，所述PFC驱动模块的第二控制端连接所述PFC控制芯片的相应控制输出端，所述PFC驱动模块的输出端连接所述开关管的驱动端；

每一所述过流保护模块的第二输出端共接并连接到所述MCU，所述PFC控制芯片的控制输入端连接所述MCU；其中，

当所述交错式PFC控制电路发生过流保护时，所述过流保护模块的第一输出端输出第一过流保护信号到所述PFC驱动模块，以使得所述PFC驱动模块控制对应所述开关支路的开关管关闭；同时，所述过流保护模块的第二输出端输出第二过流保护信号到所述MCU，以使所述MCU向所述PFC控制芯片的对应所述开关支路的控制输入端输出关闭信号。

2.如权利要求1所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，在所述交错式PFC控制电路发生过流保护之后，所述过流保护模块还用于：

当所述过流保护恢复时，所述过流保护模块延时输出第一过流保护恢复信号到所述PFC驱动模块和第二过流保护恢复信号到所述MCU，所述MCU根据所述第二过流保护恢复信号在判断负载状态正常时向所述PFC控制芯片的对应所述开关支路的控制输入端输出开启信号，所述PFC控制芯片根据所述开启信号从对应开关支路的控制输出端输出PFC控制信号，所述PFC驱动模块根据所述第一过流保护恢复信号和所述PFC控制信号驱动所述开关管正常工作。

3.如权利要求1所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，所述交错式PFC控制电路还包括隔离模块；

每个所述过流保护模块的第二输出端共接于所述隔离模块的输入端，所述隔离模块的输出端连接所述MCU，所述隔离模块对所述直流母线负极与所述MCU的地线实现隔离。

4.如权利要求2所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，所述过流保护模块包括过流检测单元和延时单元；

所述过流检测单元的第一信号输入端为所述过流保护模块的第一输入端，所述过流检测单元的第二信号输入端为所述过流保护模块的第二输入端，所述过流检测单元的输出端连接所述延时单元输入端，所述延时单元的第一和第二输出端分别为所述过流保护模块的第一和第二输出端；其中，

所述过流检测单元用于判断所述第一信号输入端电压小于所述第二信号输入端电压时，输出电流正常信号；在所述第一信号输入端电压大于第二信号输入端电压时，输出过流信号；

所述延时单元用于在所述过流检测单元输出过流信号时，在所述延时单元的第一输出端和第二输出端分别输出所述第一过流保护信号和所述第二过流保护信号；并在所述过流检测单元输出电流正常信号时开始计时，在计时时间达到目标时间时，在所述延时单元的第一输出端和第二输出端分别输出所第一过流保护恢复信号和第二过流保护恢复信号。

5.如权利要求4所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，所述过流检测单元包括第一比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端与所述第一比较器的反相输入端共接，所述第一电阻的另一端为所述过流检测单元的第一信号输入端，所述第二电阻的另一端连接第二直流电源输入端；

所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端与所述第一比较器的同相输入端共接，所述第三电阻的另一端为所述过流检测单元的第二信号输入端，所述第四电阻的另一端连接第二直流电源输入端；

所述第一比较器输出端为所述过流检测单元的输出端。

6.如权利要求4所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，所述延时单元包括第二比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第一二极管和第二二极管；

所述第二比较器的反相输入端、所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端共接，所述第五电阻的另一端连接第二直流电源输入端，所述第六电阻的另一端连接所述直流母线负极；

所述第二比较器的同相输入端、所述第一电容的一端和所述第七电阻的一端共接于所述延时单元输入端，所述第七电阻的另一端和所述第八电阻的一端连接第二直流电源输入端；

所述第八电阻的另一端、所述第一电容的另一端和所述第一二极管阴极以及所述第二二极管阴极共接于所述第二比较器的输出端，所述第一二极管阳极和所述第二二极管阳极分别为所述延时单元的第一输出端和第二输出端。

7.如权利要求3所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，所述隔离模块包括第一光耦、第一PNP三极管、第十电阻、第十一电阻、第二NPN三极管、第十二电阻、第十三电阻；

所述第十电阻的一端为所述隔离模块的输入端，所述第十电阻的另一端连接所述第一PNP三极管的基极，所述第一PNP三极管的发射极连接第二直流电源输入端，所述第一PNP三极管的集电极极连接所述第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端连接所述第一光耦中发光二极管的阳极，所述第一光耦中发光二极管的阴极连接所述直流母线负极；

所述第一光耦中三极管的集电极连接直流电源正极，所述第一光耦中三极管的发射极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接所述第二NPN三极管的基极，所述第二NPN三极管的发射极连接所述MCU的接地端，所述第二NPN三极管的集电极与所述第十三电阻的一端共接于所述隔离模块的输出端，所述第十三电阻的另一端连接第一直流电源输入端。

8.如权利要求1所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，每个所述开关支路上还分别设有一控制信号隔离模块；

所述控制信号隔离模块的输入端连接所述MCU，所述控制信号隔离模块的输出端连接所述PFC控制芯片的控制输入端，所述控制信号隔离模块的输出端信号地和输入端信号地隔离。

9.如权利要求8所述的交错式PFC控制电路，其特征在于，所述控制信号隔离模块包括第十四电阻、第十五电阻、第三NPN三极管、第二光耦和第十六电阻；

所述第十四电阻的一端为所述控制信号隔离模块的输入端，所述第十四电阻的另一端连接所述第三NPN三极管的基极，所述第三NPN三极管的发射极连接所述MCU的接地端，所述第三NPN三极管的集电极连接所述第十五电阻的一端，所述第十五电阻的另一端连接所述第二光耦中发光二极管的阴极，所述第二光耦中发光二极管的阳极连接所述第一直流电源输入端，所述第二光耦中三极管的集电极连接第二直流电源输入端，所述第二光耦中三极管发射极连接所述第十六电阻的一端，所述第十六电阻的另一端为所述控制信号隔离模块的输出端。

10.一种电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括如权利要求1至9任一项所述的交错式PFC控制电路。