CN109428476A - 一种功率因数校正电路的模拟控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种功率因数校正电路模拟控制装置，功率因数校正电路模拟控制装置包括：PFC电路，所述PFC电路包括：滤波电容、电压源、第一电感、至少两个桥臂和第二电感；其中，所述第二电感与滤波电容串联，串联的所述第二电感和滤波电容与至少两个桥臂并联；所述电压源与第一电感串联，所述电压源的一端与至少两个桥臂中的第一桥臂连接，所述第一电感的一端与至少两个桥臂中的第二桥臂连接。通过所述滤波电容串联所述第二电感，可抑制开关频率电流纹波流入所述滤波电容，这样可解决临界模式下图腾柱功率因数校正电路由于电感纹波电流大而导致的母线的电解电容的纹波电流大，发热严重的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术，特别涉及一种功率因数校正电路模拟控制装置。
背景技术
为了保证电网电能质量，电网和负载之间存在功率因数校正电路。功率因数校正电路的效率是节约电能的关键指标。传统Boost(升压)型PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路由于存在整流桥，它占总损耗的30％左右。为了提高效率，提出了各种无桥Boost型PFC拓扑。
图腾柱Boost型PFC电路通过去掉整流桥，提升了效率，并且具有主电路简单，共模噪声小的优点。但由于它利用了MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应管)的体二极管，通常工作在临界模式。临界模式的Boost型功率因数校正电路通过电感和桥臂的寄生电容谐振能够实现零电压开通，减小开关损耗。但是在输入电压高于输出电压一半时只能够实现谷底开通，这不利于功率因数校正电路的高频化，小型化。
目前，临界模式图腾柱Boost电流纹波较大，这会导致流过母线电解电容的电流较大，影响电容寿命。
另一方面，图腾柱Boost型PFC电路由于缺少现成的模拟控制芯片，通常采用DSP控制。但数字控制存在辅助供电设计复杂，成本高的缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种功率因数校正电路模拟控制装置，可解决由于母线电解电容的电流纹波大而造成发热严重，影响电解电容寿命的问题。
本发明实施例提供了一种功率因数校正电路模拟控制装置，包括：功率因数校正PFC电路，所述PFC电路包括：滤波电容、电压源、第一电感、至少两个桥臂和第二电感；
其中，所述第二电感与滤波电容串联，串联的所述第二电感和滤波电容与至少两个桥臂并联；
所述电压源与第一电感串联，所述电压源的一端与至少两个桥臂中的第一桥臂连接，所述第一电感的一端与至少两个桥臂中的第二桥臂连接。
可选地，所述PFC电路还包括：与所述至少两个桥臂并联的第一电容。
可选地，所述模拟控制装置还包括：输入电压采样模块、工频控制模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、驱动模块、零电流检测模块和输出电压采样模块；
所述输入电压采样模块与所述电压源和工频控制模块相连；
所述工频控制模块还与所述零电流检测模块、高频控制模块和驱动模块相连；
所述零电流检测模块还与所述第一电感和模拟控制芯片模块相连；
所述模拟控制芯片模块还与所述输出电压采样模块和高频控制模块相连；
所述高频控制模块还与所述驱动模块相连。
可选地，所述输入电压采样模块用于获得输入电压的第一采样信号，将所述第一采样信号转发给所述工频控制模块；所述工频控制模块用于根据所述第一采样信号获得正半周或负半周的选择信号；
所述工频控制模块还用于将所述正半周或负半周的选择信号转发给所述零电流检测模块和所述驱动模块；
所述驱动模块用于根据所述正半周或负半周的选择信号驱动所述第一桥臂；
所述零电流检测模块用于根据所述正半周或负半周的选择信号选择与所述正半周或负半周的选择信号对应的零电流信号给所述模拟控制芯片模块；
所述输出电压采样模块用于将输出电压的第二采样信号转发给所述模拟控制芯片模块；所述模拟控制芯片模块用于根据所述第二采样信号和所述零电流信号得到脉冲宽度调制PWM信号；
所述高频控制模块用于根据所述正半周或负半周的选择信号和PWM信号得到所述正半周或负半周的选择信号对应的高频桥臂控制信号；
所述高频控制模块还用于将所述高频桥臂控制信号转发给所述驱动模块；所述驱动模块根据所述高频桥臂控制信号驱动第二桥臂。
可选地，所述输入电压采样模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一运算放大器；
所述第一电阻的第一端与电压源的高电平端相连，所述第一电阻的第二端与所述第一运算放大器的反向输入端；
所述第二电阻的第一端与所述电压源的低电平端相连，所述第二电阻的第二端与所述第一运算放大器的正向输入端相连；
所述第三电阻的第一端与第一基准信号输入端相连，所述第三电阻的第二端与第一运算放大器的正向输入端相连；
所述第四电阻的第一端与所述第一运算放大器的正向输入端相连，所述第四电阻的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第五电阻的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端相连，所述第五电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端相连；
所述第六电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端相连。
可选地，所述输入电压采样模块还包括：第二电容、第三电容、第四电容和第二运算放大器；
所述第二电容的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第二电容的第二端与所述第一运算放大器的正向输入端相连；
所述第三电容的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端相连，所述第三电容第二端与所述第一运算放大器的输出端相连；
所述第四电容的第一端与所述第二运算放大器的正向输入端相连，所述第四电容的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第二运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端相连。
可选地，所述工频控制模块包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三运算放大器、第四运算放大器、第一二极管和第二二极管；
所述第七电阻的第一端与所述输入电压采样模块的第六电阻的第二端或第二运算放大器的输出端相连，所述第七电阻的第二端与所述第三运算放大器的正向输入端相连；
所述第八电阻的第一端与第二基准信号输入端相连，所述第八电阻的第二端与所述第三运算放大器的反向输入端相连；
所述第九电阻的第一端与所述第三运算放大器的反向输入端相连，所述第九电阻的第二端与所述第四运算放大器的正向输入端相连；
所述第十电阻的第一端与所述第三运算放大器的正向输入端相连，所述第十电阻的第二端与所述第一二极管的阴极相连；
所述第一二极管的阳极与所述第三运算放大器的输出端相连；
所述第十一电阻的第一端与所述输入电压采样模块的第六电阻的第二端或第二运算放大器的输出端相连，所述第十一电阻的第二端与所述第四运算放大器的反向输入端相连；
所述第十二电阻的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第十二电阻的第二端与所述第四运算放大器的正向输入端相连；
所述第十三电阻的第一端与所述第四运算放大器的正向输入端相连，所述第十三电阻的第二端与所述第二二极管的阴极相连；
所述第二二极管的阳极与所述第四运算放大器的输出端相连。
可选地，所述输出电压采样模块包括：第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻和第五运算放大器；
所述第十四电阻的第一端与所述PFC电路的输出电压的高电平端相连，所述第十四电阻的第二端与所述第五运算放大器的反向输入端相连；
所述第十五电阻的第一端与所述PFC电路的输出电压的低电平端相连，所述第十五电阻的第二端与所述第五运算放大器的正向输入端相连；
所述第十六电阻的第一端与所述第五运算放大器的反向输入端相连，所述第十六电阻的第二端与所述第五运算放大器的输出端相连；
所述第十七电阻的第一端与所述第五运算放大器的正向输入端相连，所述第十七电阻的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第十八电阻的第一端与所述第五运算放大器的输出端相连。
可选地，所述输出电压采样模块还包括：第五电容、第六电容、第七电容和第六运算放大器；
所述第五电容的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第五电容的第二端与所述第五运算放大器的正向输入端相连；
所述第六电容的第一端与所述第五运算放大器的反向输入端相连，所述第六电容的第二端与所述第五运算放大器的输出端相连；
所述第七电容的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第七电容的第二端与所述第六运算放大器的正向输入端相连；
所述第十八电阻的第一端与所述第六运算放大器的正向输入端相连；
所述第六运算放大器的反向输入端与第六运算放大器的输出端相连。
可选地，所述零电流检测模块包括：第一辅助绕组、第二辅助绕组、第十九电阻、第二十电阻和正负半周选择器；
所述正负半周选择器与所述模拟控制芯片模块相连；
所述正负半周选择器用于根据工频控制模块产生的正半周或负半周的选择信号选择与正半周或负半周的选择信号对应的零电流信号；
所述第一辅助绕组的第一端与所述第十九电阻相连，所述第一辅助绕组的第二端接地；
所述第二辅助绕组的第一端与所述第二十电阻相连，所述第二辅助绕组的第二端接地；
若选择信号为正半周的选择信号，所述第十九电阻的第二端与所述正负半周选择器导通；
若选择信号为负半周的选择信号，将所述第二十电阻的第二端与所述正负半周选择器导通；
其中，所述第一辅助绕组的第二端和所述第二辅助绕组的第一端分别与所述第一电感与电压源相连的一端为同名端。
可选地，所述零电流检测模块还包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；
所述第三二极管的阳极与所述第十九电阻的第二端相连，所述第三二极管的阴极与电源电压输入端相连；
所述第四二极管的阴极与所述第十九电阻的第二端相连，所述第四二极管的阳极接地；
所述第五二极管的阳极接地，所述第五二极管的阴极与所述第二十电阻的第二端相连；
所述第六二极管的阳极与所述第二十电阻的第二端相连，所述第六二极管的阴极与电源电压输入端相连。
可选地，所述高频控制模块包括:第一与门和第二与门；
所述第一与门的第一输入端与所述工频控制模块的第三运算放大器的输出端相连，所述第一与门的第二输入端与所述输出电压采样模块相连，所述第一与门的第一输出端与所述驱动模块相连；
所述第二与门的第三输入端与所述工频控制模块的第四运算放大器的输出端相连，所述第二与门的第四输入端与所述输出电压采样模块相连，所述第二与门的第二输出端与所述驱动模块相连。
可选地，所述模拟控制装置还包括：辅助供电模块；
所述辅助供电模块分别与所述输入电压采样模块、工频控制模块、输出电压采样模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、驱动模块和零电流检测模块相连；
所述辅助供电模块用于向所述输入电压采样模块、工频控制模块、输出电压采样模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、驱动模块和零电流检测模块供电。
本发明的实施例具有如下有益效果：
首先，通过所述滤波电容串联所述第二电感，可抑制开关频率电流纹波流入所述滤波电容，这样可解决临界模式下图腾柱功率因数校正电路由于电感纹波电流大而导致的母线的电解电容的纹波电流大的问题。
进一步，通过在串联的所述滤波电容并联第一电容，使高频纹波电流流入第一电容，减小流入滤波电容的电流，这样可进一步抑制纹波电流对电解电容的损害，可提高点解电容的寿命。
再次，通过输入电压采样模块、工频控制模块、零电流检测模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、输出电压采样模块、驱动模块、辅助供电模块以及PFC电路的配合，可解决当输入电压高于输出电压一半时，临界模式图腾柱功率因数校正电路不能实现零电压开通，从而造成开关损耗大的问题；同时，可避免由于缺少为图腾柱功率因数校正电路所设计的商业芯片，而采用DSP控制带来的辅助供电设计复杂和成本高的缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种功率因数校正电路的电路图；
图2为本发明实施例提供的一种功率因数校正电路的模拟控制装置的电路图；
图3为本发明实施例提供的一种输入电压采样模块的电路图；
图4为本发明实施例提供的一种工频控制模块的电路图；
图5为本发明实施例提供的一种输出电压采样模块的电路图；
图6为本发明实施例提供的一种零电流检测模块的电路图；
图7为本发明实施例提供的一种高频控制模块的电路图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
为了解决临界模式下图腾柱功率因数校正电路由于电感纹波电流大而导致的母线的电解电容的纹波电流大的问题，本发明实施例提供的一种功率因数校正电路的模拟控制装置，其中，所述功率因数校正电路包括：功率因数校正PFC电路。图1为本发明实施例提供的一种功率因数校正电路的示意图，参见图1，所述PFC电路包括：滤波电容Cb、电压源Vin、第一电感L、至少两个桥臂和第二电感L1。
其中，所述第二电感L1与滤波电容Cb串联，串联的所述第二电感L1和滤波电容Cb与至少两个桥臂并联；
所述至少两个桥臂包括：第一桥臂1和第二桥臂2。例如，继续参见图1，由第一工频开关管SR1和第二工频开关管SR2组成的第一桥臂1，所述第一桥臂1为工频桥臂；第一高频开关管S1和第二高频开关管S2组成的第二桥臂2，第一高频开关管S1和第二高频开关管S2含有体二极管和寄生电容，所述第二桥臂2为高频桥臂。在电压为正时，所述第二工频开关管SR2一直处于导通状态，第一高频开关管S1为续流管，第二高频开关管S2为主开关管，当电压为负时，所述第一工频开关管SR1一直处于导通状态，第一高频开关管S1为主开关管，第二高频开关管S2为续流管。
需要说明的是，以上有关至少两个桥臂的描述只是举例，本发明实施例并不具体限定桥臂的电路结构。
所述电压源Vin与第一电感L串联，所述电压源Vin的一端与至少两个桥臂中的第一桥臂1连接，所述第一电感L的一端与至少两个桥臂中的第二桥臂2连接。
需要说明的是，所述第一电感L可为磁珠、磁环绕制的电感、平面磁芯绕制的电感、电解电容引脚绕制成无磁芯电感、PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)绕组无磁芯电感或表贴电感，当然并不仅限于此。
在本发明实施例中，所述滤波电容可为电解电容，通过所述滤波电容Cb串联所述第二电感L1，抑制开关频率电流纹波流入所述滤波电容Cb，这样可解决临界模式下图腾柱功率因数校正电路由于电感纹波电流大而导致的母线的电解电容的纹波电流大的问题。
可选地，所述PFC电路还包括：与所述至少两个桥臂并联的第一电容C1。
进一步，通过在串联的所述滤波电容Cb并联第一电容C1，使高频纹波电流流入第一电容C1，减小流入滤波电容Cb的电流，这样可进一步抑制纹波电流对电解电容的损害，可提高点解电容的寿命。
随着开关频率提高，当输入电压高于输出电压一半时，临界模式图腾柱功率因数校正电路不能实现零电压开通，从而造成开关损耗大的问题。为了解决临界模式图腾柱功率因数校正电路不能实现零电压开通而造成开关损耗大的问题，本发明实施例还通过了一种功率因数校正电路的模拟控制装置。参见图2，所述模拟控制装置还包括：输入电压采样模块201、工频控制模块202、零电流检测模块203、模拟控制芯片模块204、高频控制模块205、输出电压采样模块206、驱动模块207和辅助供电模块208。
所述输入电压采样模块201用于获得输入电压的第一采样信号，将所述第一采样信号转发给所述工频控制模块202，所述工频控制模块202用于根据所述第一采样信号获得正半周或负半周的选择信号；
所述工频控制模块202还用于将所述正半周或负半周的选择信号转发给所述零电流检测模块203和所述驱动模块207，所述驱动模块207用于根据所述正半周或负半周的选择信号驱动所述第一桥臂1；
所述零电流检测模块203用于根据所述正半周或负半周的选择信号选择与所述正半周或负半周的选择信号对应的零电流信号给所述模拟控制芯片模块204；
所述输出电压采样模块206用于将输出电压的第二采样信号转发给所述模拟控制芯片模块204；通过所述输出电压采样模块206可确定主开关管什么时间导通。
所述模拟控制芯片模块204用于根据所述第二采样信号和所述零电流信号得到脉冲宽度调制PWM信号；所述模拟控制芯片模块可根据该第二采样信号控制主开关管的导通时间，使输出电压稳定。例如，所述模拟控制芯片模块可为FAN7930。所述模拟控制芯片模块204可使电路工作在临界模式，并能够实现输出电压闭环的PWM信号。
所述高频控制模块205用于根据所述正半周或负半周的选择信号和PWM信号得到所述正半周或负半周的选择信号对应的高频桥臂控制信号。
所述高频控制模块205还用于将所述高频桥臂控制信号转发给所述驱动模块207；
所述驱动模块207用于根据工频控制模块产生的工频桥臂控制信号驱动工频桥臂，根据高频控制模块产生的高频桥臂控制信号驱动高频桥臂。在本发明实施例中，所述驱动模块207根据所述高频桥臂控制信号驱动第二桥臂2。
所述辅助供电模块208，用于为所述输入电压采样模块201、工频控制模块202、输出电压采样模块206、模拟控制芯片模块204、高频控制模块205、驱动模块207和零电流检测模块203供电。
继续参见图2，输入电压采样模块201、工频控制模块202、模拟控制芯片模块204、高频控制模块205、驱动模块207、零电流检测模块203、输出电压采样模块206和辅助供电模块208之间的连接关系如下：
所述输入电压采样模块201与所述电压源和工频控制模块202相连；
所述工频控制模块202还与所述零电流检测模块203、高频控制模块205和驱动模块207相连；
所述零电流检测模块203还与所述第一电感L和模拟控制芯片模块204相连；
所述模拟控制芯片模块204还与所述输出电压采样模块206和高频控制模块205相连；
所述高频控制模块205还与所述驱动模块207相连。
所述辅助供电模块208分别与所述输入电压采样模块201、工频控制模块202、输出电压采样模块206、模拟控制芯片模块204、高频控制模块205、驱动模块207和零电流检测模块203相连。在本发明实施例中，由于没有采用DSP控制，控制地和功率地相连，可以简化辅助供电设计。
为了便于理解以上各个模块的电路结构，以下结合附图进行举例说明。
参见图3，所述输入电压采样模块201包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器A1；
所述第一电阻R1的第一端与电压源的高电平端相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第一运算放大器A1的反向输入端；
所述第二电阻R2的第一端与所述电压源的低电平端相连，所述第二电阻R2的第二端与所述第一运算放大器A1的正向输入端相连；
需要说明的是，所述第一电阻R1的第二端可与所述第一运算放大器A1的反向输入端，也可与所述第一运算放大器A1的正向输入端相连。所述工频控制模块202和零电流检测模块203为对称结构。当所述第一电阻R1的第二端与所述第一运算放大器A1的正向输入端相连，需要将所述第一电阻R1的第二端连接所述第一运算放大器A1的反向输入端时对应的工频控制模块和零电流检测模块的电路结构进行对调。
所述第三电阻R3的第一端与第一基准信号输入端相连，所述第三电阻R3的第二端与第一运算放大器A1的正向输入端相连；
所述第四电阻R4的第一端与所述第一运算放大器A1的正向输入端相连，所述第四电阻R4的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第五电阻R5的第一端与所述第一运算放大器A1的反向输入端相连，所述第五电阻R5的第二端与所述第一运算放大器A1的输出端相连；
所述第六电阻R6的第一端与所述第一运算放大器A1的输出端相连。
需要说明的是，所述输入电压采样模块201可采用单电源供电的方式获得输入电压采样信号，这样可简化供电电路的设计，当然并不仅限于此。
为了消除干扰杂讯，可将在电路中增加电容来对电流进行过滤。为此，所述输入电压采样模块201还包括：第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第二运算放大器A2；
所述第二电容C2的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第二电容C2的第二端与所述第一运算放大器A1的正向输入端相连；
所述第三电容C3的第一端与所述第一运算放大器A1的反向输入端相连，所述第三电容C3第二端与所述第一运算放大器A1的输出端相连；
所述第四电容C4的第一端与所述第二运算放大器A2的正向输入端相连，所述第四电容C4的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第二运算放大器A2的反向输入端与所述第二运算放大器A2的输出端相连。
在发明实施例中，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6可为一个电阻或多个电阻以串联或并联的形式组成。同理，所述第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4可起到滤波的作用，所述第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4可为一个电容或多个电容以串联或并联的形式组成。
需要说明的是，以上有关所述输入电压采样模块201的电路结构的描述只是优先方案的一种，可以理解的是，本发明实施例并不具体限定所述输入电压采样模块201的电路结构。
参见图4，所述工频控制模块202包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三运算放大器A3、第四运算放大器A4、第一二极管D1和第二二极管D2；
所述第七电阻R7的第一端与所述输入电压采样模块201的第六电阻R6的第二端或第二运算放大器A2的输出端相连，所述第七电阻R7的第二端与所述第三运算放大器A3的正向输入端相连；
所述第八电阻R8的第一端与第二基准信号输入端相连，所述第八电阻R8的第二端与所述第三运算放大器A3的反向输入端相连；
所述第九电阻R9的第一端与所述第三运算放大器A3的反向输入端相连，所述第九电阻R9的第二端与所述第四运算放大器A4的正向输入端相连；其中，图4所示的第九电阻R9是由两个串联的电阻组成，需要说明的是，第九电阻R9并不仅限于图4所示的情形。
所述第十电阻R10的第一端与所述第三运算放大器A3的正向输入端相连，所述第十电阻R10的第二端与所述第一二极管D1的阴极相连；
所述第一二极管D1的阳极与所述第三运算放大器A3的输出端相连；
所述第十一电阻R11的第一端与所述输入电压采样模块201的第六电阻R6的第二端或第二运算放大器A2的输出端相连，所述第十一电阻R11的第二端与所述第四运算放大器A4的反向输入端相连；
所述第十二电阻R12的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第十二电阻R12的第二端与所述第四运算放大器A4的正向输入端相连；
所述第十三电阻R13的第一端与所述第四运算放大器A4的正向输入端相连，所述第十三电阻R13的第二端与所述第二二极管D2的阴极相连；
所述第二二极管D2的阳极与所述第四运算放大器A4的输出端相连。
在发明实施例中，所述第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13可为一个电阻或多个电阻以串联或并联的形式组成。所述第三运算放大器A3、第四运算放大器A4可为比较器。
需要说明的是，以上有关所述工频控制模块202的电路结构的描述只是优先方案的一种，可以理解的是，本发明实施例并不具体限定所述工频控制模块202的电路结构。
在本发明实施例中，可通过两个滞回比较器，即通过所述第三运算放大器A3、第四运算放大器A4可获得工频正负半周控制信号，所述工频控制模块202具有死区调节的能力。
参见图5，所述输出电压采样模块206包括：第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第五运算放大器A5；
所述第十四电阻R14的第一端与所述PFC电路的输出电压的高电平端相连，所述第十四电阻R14的第二端与所述第五运算放大器A5的反向输入端相连；
所述第十五电阻R15的第一端与所述PFC电路的输出电压的低电平端相连，所述第十五电阻R15的第二端与所述第五运算放大器A5的正向输入端相连；
所述第十六电阻R16的第一端与所述第五运算放大器A5的反向输入端相连，所述第十六电阻R16的第二端与所述第五运算放大器A5的输出端相连；
所述第十七电阻R17的第一端与所述第五运算放大器A5的正向输入端相连，所述第十七电阻R17的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第十八电阻R18的第一端与所述第五运算放大器A5的输出端相连。
为了消除干扰杂讯，可将在电路中增加电容来对电流进行过滤。为此，所述输出电压采样模块还包括：第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第六运算放大器A6；
所述第五电容C5的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第五电容C5的第二端与所述第五运算放大器A5的正向输入端相连；
所述第六电容C6的第一端与所述第五运算放大器A5的反向输入端相连，所述第六电容C6的第二端与所述第五运算放大器A5的输出端相连；
所述第七电容C7的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第七电容C7的第二端与所述第六运算放大器A6的正向输入端相连；
所述第十八电阻的第一端与所述第六运算放大器A6的正向输入端相连；
所述第六运算放大器A6的反向输入端与第六运算放大器A6的输出端相连。
在发明实施例中，所述第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18可为一个电阻或多个电阻以串联或并联的形式组成。可以理解的是，本发明实施例并不具体限定所述第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18的结构。
需要说明的是，以上有关所述输出电压采样模块206的电路结构的描述只是优先方案的一种，可以理解的是，本发明实施例并不具体限定所述输出电压采样模块206的电路结构。
在本发明实施例中，所述输出电压采样模块206可采用差分放大获得输出电压。也可以用分压电阻检测输出电压。
参见图6，所述零电流检测模块203包括：第一辅助绕组、第二辅助绕组、第十九电阻R19、第二十电阻R20和正负半周选择器；
所述正负半周选择器与所述模拟控制芯片模204块相连；
所述正负半周选择器用于根据工频控制模块产生的正半周601或负半周602的选择信号选择与正半周601或负半周602的选择信号对应的零电流信号；
所述第一辅助绕组的第一端与所述第十九电阻R19相连，所述第一辅助绕组的第二端接地；
所述第二辅助绕组的第一端与所述第二十电阻R20相连，所述第二辅助绕组的第二端接地；
若选择信号为正半周601的选择信号，所述第十九电阻R19的第二端与所述正负半周选择器导通；
若选择信号为负半周602的选择信号，将所述第二十电阻R20的第二端与所述正负半周选择器导通；
其中，所述第一辅助绕组的第二端与所述第二辅助绕组的第一端为同名端，同时，所述第一辅助绕组的第二端和所述第二辅助绕组的第一端还与所述第一电感L与电压源Vin相连的一端为同名端。
需要说明的是，所述第十九电阻R19、第二十电阻R20可为一个电阻或多个电阻以串联或并联的形式组成。
需要说明的是，所述第一辅助绕组和第二辅助绕组可为中心抽头辅助绕组，通过所述第一辅助绕组和第二辅助绕组来检测电感电压，两路辅助绕组分别获得正负半周对应的零电流信号，正负半周选择器根据工频控制模块产生的正负半周选择信号选择正负半周相应的零电流信号给模拟控制芯片模块，产生使主开关管开通的信号。
此外，可在零电流检测模块203和模拟控制芯片模块204之间可以插入电阻和电容，插入的电阻和电容可产生主开关管管压谐振所需要的延时，使主开关管延时开通，进而实现主开关管的零电压开通。
在电路工作中，会存在电压上下浮动的现象。为了解决电压上下浮动问题，继续参见图6，所述零电流检测模块还包括：第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；所述第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6可起到分压作用，可使得所述正负半周选择器的电压的浮动值保证在0～Vcc之间。
所述第三二极管D3的阳极与所述第十九电阻R19的第二端相连，所述第三二极管D3的阴极与电源电压输入端相连；
所述第四二极管D4的阴极与所述第十九电阻R19的第二端相连，所述第四二极管D4的阳极接地；
所述第五二极管D5的阳极接地，所述第五二极管D5的阴极与所述第二十电阻R20的第二端相连；
所述第六二极管D6的阳极与所述第二十电阻R20的第二端相连，所述第六二极管D6的阴极与电源电压输入端相连。
在本发明实施例中，所述第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6的具体的工作过程为：
当所述第十九电阻R19的第一端通过第一辅助绕组输入的为正电压时，所述第三二极管D3导通，由于所述第三二极管D3的一端与电源电压输入端连接，可使得正负半周选择器的电压的浮动值保证在0～Vcc之间。
具体地，所述正负半周选择器可包括模拟开关SEL和过零检测器ZCD，其中，所述模拟开关SEL的一端与所述第三运算放大器A3或第四运算放大器A4的输出端相连；所述过零检测器ZCD的一个引脚与所述模拟控制芯片模块相连。
在本发明实施例中，所述零电流检测模块203通过辅助绕组检测电感电压来实现零电压开通。然后通过模拟开关来判断工频正负半周。这种实现方式的好处在于保留了零电流采样的原始电压，能保留控制芯片ZCD引脚的THD(Total harmonic distortion，总谐波畸变)、PF(Power Factor，功率因数)优化功能。
需要说明的是，以上有关所述零电流检测模块203的电路结构的描述只是优先方案的一种，可以理解的是，本发明实施例并不具体限定所述零电流检测模块203的电路结构。
参见图7，所述高频控制模块205包括:第一与门和第二与门；
所述第一与门的第一输入端与所述工频控制模块的第三运算放大器的输出端相连，所述第一与门的第二输入端与所述输出电压采样模块相连，所述第一与门的第一输出端与所述驱动模块相连；
所述第二与门的第三输入端与所述工频控制模块的第四运算放大器的输出端相连，所述第二与门的第四输入端与所述输出电压采样模块相连，所述第二与门的第二输出端与所述驱动模块相连。
需要说明的是，以上有关所述高频控制模块205的电路结构的描述只是优先方案的一种，可以理解的是，本发明实施例并不具体限定所述高频控制模块205的电路结构。
在本发明实施例中，通过输入电压采样模块201、工频控制模块202、零电流检测模块203、模拟控制芯片模块204、高频控制模块205、输出电压采样模块206、驱动模块207、辅助供电模块208以及PFC电路的配合，可解决当输入电压高于输出电压一半时，临界模式图腾柱功率因数校正电路不能实现零电压开通，从而造成开关损耗大的问题；同时，可避免由于缺少为图腾柱功率因数校正电路所设计的商业芯片，而采用DSP控制带来的辅助供电设计复杂和成本高的缺陷。
本发明实施例还提供了一种抑制母线电解电容电流纹波的方法，适用于如上所述的功率因数校正电路的模拟控制装置。
为了便于理解全范围零电压开通过程，以下进行具体说明。
本发明所述全范围零电压开通的方法包括以下步骤：
第一步，以电压为正半周为例，当检测到零电压信号时，主开关管开通，电感电流上升。
第二步，模拟控制芯片模块204根据输出电压采样确定导通时间。
第三步，主开关管关断后，续流管的体二极管导通，电感电流下降直到零。
第四步，当电感电流下降到零后，体二极管发生反向恢复，电感电流负向增加。
第五步，当体二极管反向恢复结束后，电感和桥臂的寄生电容发生谐振，管压下降。
第六步，当管压下降，检测到零电压信号，主开关管开通，实现零电压开通并进入下一个开关周期。
根据以上控制方式，主电路的工频桥臂实现同步整流，高频桥臂主开关管受控于模拟控制芯片模块产生的高频控制信号，续流管可采用MOSFET的体二极管。为了实现全范围的零电压开通，减小开关损耗。开关管的体二极管需要满足以下条件
Qrr(t)[Vo-Vin(t)]＞Coss[2Vin(t)-Vo]Vo
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种功率因数校正电路的模拟控制装置，其特征在于，包括：功率因数校正PFC电路，所述PFC电路包括：滤波电容、电压源、第一电感、至少两个桥臂和第二电感；
其中，所述第二电感与滤波电容串联，串联的所述第二电感和滤波电容与至少两个桥臂并联；
所述电压源与第一电感串联，所述电压源的一端与至少两个桥臂中的第一桥臂连接，所述第一电感的一端与至少两个桥臂中的第二桥臂连接。
2.根据权利要求1所述的模拟控制装置，其特征在于，所述PFC电路还包括：与所述至少两个桥臂并联的第一电容。
3.根据权利要求1所述的模拟控制装置，其特征在于，所述模拟控制装置还包括：输入电压采样模块、工频控制模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、驱动模块、零电流检测模块和输出电压采样模块；
所述输入电压采样模块与所述电压源和工频控制模块相连；
所述工频控制模块还与所述零电流检测模块、高频控制模块和驱动模块相连；
所述零电流检测模块还与所述第一电感和模拟控制芯片模块相连；
所述模拟控制芯片模块还与所述输出电压采样模块和高频控制模块相连；
所述高频控制模块还与所述驱动模块相连。
4.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，
所述输入电压采样模块用于获得输入电压的第一采样信号，将所述第一采样信号转发给所述工频控制模块；所述工频控制模块用于根据所述第一采样信号获得正半周或负半周的选择信号；
所述工频控制模块还用于将所述正半周或负半周的选择信号转发给所述零电流检测模块和所述驱动模块；
所述驱动模块用于根据所述正半周或负半周的选择信号驱动所述第一桥臂；
所述零电流检测模块用于根据所述正半周或负半周的选择信号选择与所述正半周或负半周的选择信号对应的零电流信号给所述模拟控制芯片模块；
所述输出电压采样模块用于将输出电压的第二采样信号转发给所述模拟控制芯片模块；所述模拟控制芯片模块用于根据所述第二采样信号和所述零电流信号得到脉冲宽度调制PWM信号；
所述高频控制模块用于根据所述正半周或负半周的选择信号和PWM信号得到所述正半周或负半周的选择信号对应的高频桥臂控制信号；
所述高频控制模块还用于将所述高频桥臂控制信号转发给所述驱动模块；所述驱动模块根据所述高频桥臂控制信号驱动第二桥臂。
5.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，所述输入电压采样模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一运算放大器；
所述第一电阻的第一端与电压源的高电平端相连，所述第一电阻的第二端与所述第一运算放大器的反向输入端；
所述第二电阻的第一端与所述电压源的低电平端相连，所述第二电阻的第二端与所述第一运算放大器的正向输入端相连；
所述第三电阻的第一端与第一基准信号输入端相连，所述第三电阻的第二端与第一运算放大器的正向输入端相连；
所述第四电阻的第一端与所述第一运算放大器的正向输入端相连，所述第四电阻的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第五电阻的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端相连，所述第五电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端相连；
所述第六电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端相连。
6.根据权利要求5所述的模拟控制装置，其特征在于，所述输入电压采样模块还包括：第二电容、第三电容、第四电容和第二运算放大器；
所述第二电容的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第二电容的第二端与所述第一运算放大器的正向输入端相连；
所述第三电容的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端相连，所述第三电容第二端与所述第一运算放大器的输出端相连；
所述第四电容的第一端与所述第二运算放大器的正向输入端相连，所述第四电容的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第二运算放大器的反向输入端与所述第二运算放大器的输出端相连。
7.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，所述工频控制模块包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三运算放大器、第四运算放大器、第一二极管和第二二极管；
所述第七电阻的第一端与所述输入电压采样模块的第六电阻的第二端或第二运算放大器的输出端相连，所述第七电阻的第二端与所述第三运算放大器的正向输入端相连；
所述第八电阻的第一端与第二基准信号输入端相连，所述第八电阻的第二端与所述第三运算放大器的反向输入端相连；
所述第九电阻的第一端与所述第三运算放大器的反向输入端相连，所述第九电阻的第二端与所述第四运算放大器的正向输入端相连；
所述第十电阻的第一端与所述第三运算放大器的正向输入端相连，所述第十电阻的第二端与所述第一二极管的阴极相连；
所述第一二极管的阳极与所述第三运算放大器的输出端相连；
所述第十一电阻的第一端与所述输入电压采样模块的第六电阻的第二端或第二运算放大器的输出端相连，所述第十一电阻的第二端与所述第四运算放大器的反向输入端相连；
所述第十二电阻的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第十二电阻的第二端与所述第四运算放大器的正向输入端相连；
所述第十三电阻的第一端与所述第四运算放大器的正向输入端相连，所述第十三电阻的第二端与所述第二二极管的阴极相连；
所述第二二极管的阳极与所述第四运算放大器的输出端相连。
8.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，所述输出电压采样模块包括：第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻和第五运算放大器；
所述第十四电阻的第一端与所述PFC电路的输出电压的高电平端相连，所述第十四电阻的第二端与所述第五运算放大器的反向输入端相连；
所述第十五电阻的第一端与所述PFC电路的输出电压的低电平端相连，所述第十五电阻的第二端与所述第五运算放大器的正向输入端相连；
所述第十六电阻的第一端与所述第五运算放大器的反向输入端相连，所述第十六电阻的第二端与所述第五运算放大器的输出端相连；
所述第十七电阻的第一端与所述第五运算放大器的正向输入端相连，所述第十七电阻的第二端与低电平输入端相连或接地；
所述第十八电阻的第一端与所述第五运算放大器的输出端相连。
9.根据权利要求8所述的模拟控制装置，其特征在于，所述输出电压采样模块还包括：第五电容、第六电容、第七电容和第六运算放大器；
所述第五电容的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第五电容的第二端与所述第五运算放大器的正向输入端相连；
所述第六电容的第一端与所述第五运算放大器的反向输入端相连，所述第六电容的第二端与所述第五运算放大器的输出端相连；
所述第七电容的第一端与低电平输入端相连或接地，所述第七电容的第二端与所述第六运算放大器的正向输入端相连；
所述第十八电阻的第一端与所述第六运算放大器的正向输入端相连；
所述第六运算放大器的反向输入端与第六运算放大器的输出端相连。
10.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，所述零电流检测模块包括：第一辅助绕组、第二辅助绕组、第十九电阻、第二十电阻和正负半周选择器；
所述正负半周选择器与所述模拟控制芯片模块相连；
所述正负半周选择器用于根据工频控制模块产生的正半周或负半周的选择信号选择与正半周或负半周的选择信号对应的零电流信号；
所述第一辅助绕组的第一端与所述第十九电阻相连，所述第一辅助绕组的第二端接地；
所述第二辅助绕组的第一端与所述第二十电阻相连，所述第二辅助绕组的第二端接地；
若选择信号为正半周的选择信号，所述第十九电阻的第二端与所述正负半周选择器导通；
若选择信号为负半周的选择信号，将所述第二十电阻的第二端与所述正负半周选择器导通；
其中，所述第一辅助绕组的第二端和所述第二辅助绕组的第一端分别与所述第一电感与电压源相连的一端为同名端。
11.根据权利要求10所述的模拟控制装置，其特征在于，所述零电流检测模块还包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；
所述第三二极管的阳极与所述第十九电阻的第二端相连，所述第三二极管的阴极与电源电压输入端相连；
所述第四二极管的阴极与所述第十九电阻的第二端相连，所述第四二极管的阳极接地；
所述第五二极管的阳极接地，所述第五二极管的阴极与所述第二十电阻的第二端相连；
所述第六二极管的阳极与所述第二十电阻的第二端相连，所述第六二极管的阴极与电源电压输入端相连。
12.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，所述高频控制模块包括:第一与门和第二与门；
所述第一与门的第一输入端与所述工频控制模块的第三运算放大器的输出端相连，所述第一与门的第二输入端与所述输出电压采样模块相连，所述第一与门的第一输出端与所述驱动模块相连；
所述第二与门的第三输入端与所述工频控制模块的第四运算放大器的输出端相连，所述第二与门的第四输入端与所述输出电压采样模块相连，所述第二与门的第二输出端与所述驱动模块相连。
13.根据权利要求3所述的模拟控制装置，其特征在于，所述模拟控制装置还包括：辅助供电模块；
所述辅助供电模块分别与所述输入电压采样模块、工频控制模块、输出电压采样模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、驱动模块和零电流检测模块相连；
所述辅助供电模块用于向所述输入电压采样模块、工频控制模块、输出电压采样模块、模拟控制芯片模块、高频控制模块、驱动模块和零电流检测模块供电。
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