CN110401338A - 多路pfc电路及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多路PFC电路及空调器，多路PFC电路包括电源输入端、电源输出端、多路PFC支路、PFC控制电路和钳位电路，多路PFC支路并联连接于电源输入端和电源输出端之间，PFC控制电路具有软启动端，钳位电路与PFC控制电路的软启动端连接。PFC控制电路根据软启动端的电压大小对应控制多路PFC支路的输出电流大小，钳位电路在软启动端的电压大于或者等于预设保护电压时，将述软启动端的电压钳位至预设固定电压，预设固定电压低于预设保护电压。从而解决多路PFC电路中单路PFC失效导致剩余的PFC支路过载的技术问题。

Description

多路PFC电路及空调器

技术领域

本发明涉及PFC技术领域，特别涉及多路PFC电路及空调器。

背景技术

现有技术中的交错并联PFC(Power Factor Correction，功率因素校正)电路，每一路PFC都跟踪相同的输入源，且每一路PFC管的开关频率一致，载波相移120度，具备上述技术特征的电路可以降低输入和输出的电流纹波。而在这种电路中，当单路PFC出现单点故障，也即失效问题时，剩余的其他各路PFC需要承担失效PFC的功率。当交错并联PFC电路为三路PFC时，若其中一路PFC失效，剩余两路PFC需要承担1.5倍过载。当交错并联PFC电路为两路PFC时，若其中一路PFC失效，剩余一路PFC需要承担2倍过载。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种多路PFC的控制电路，旨在解决多路PFC电路中单路PFC失效导致剩余的PFC支路过载的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种多路PFC电路，所述多路PFC电路包括：

电源输入端；

电源输出端；

多路PFC支路，并联连接于所述电源输入端和电源输出端之间；

PFC控制电路，所述PFC控制电路具有软启动端，所述PFC控制电路用于根据所述软启动端的电压大小对应控制多路所述PFC支路的输出电流大小；

钳位电路，与所述PFC控制电路的软启动端连接；

所述钳位电路，用于在所述软启动端的电压大于或者等于预设保护电压时，将所述述软启动端的电压钳位至预设固定电压，所述预设固定电压低于所述预设保护电压。

可选地，所述PFC控制电路包括软启动端、多路PFC支路控制端、多路PFC电流感测端和参考电流输入端，所述PFC支路包括输入端、输出端、感测端和受控端，

所述PFC控制电路的软启动端与所述钳位电路的输出端连接，所述PFC控制电路的多路PFC支路控制端一对一与多路所述PFC支路的受控端连接，所述PFC控制电路的多路PFC电流感测端一对一与多路所述PFC支路的感测端连接，所述PFC控制电路的参考电流输入端、所述电源输入端及多路所述PFC支路的输入端互连；多路所述PFC支路输出端和电源输出端互连。

可选地，所述钳位电路包括第一电源、分压电路、第一跟随电路、第二跟随电路和软启动设置电路，所述分压电路的电源端与所述第一电源连接，所述分压电路的输出端与所述第一跟随电路的输入端连接；所述第二跟随电路的输入端与所述第一跟随电路的输出端连接，所述第二跟随电路的输出端与所述软启动设置电路的输出端连接；

所述分压电路，用于将所述第一电源输入的电压进行分压；

所述第一跟随电路，用于调节所述软启动端的电压；

所述第二跟随电路，用于限制所述软启动端的电压；

所述软启动设置电路，用于设置软启动时间。

可选地，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端为所述分压电路的电源输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点为所述分压电路的输出端，所述第二电阻的第二端接地。

可选地，所述第一电阻和所述第二电阻为热敏电阻或者温控电阻。

可选地，所述第一跟随电路包括第一放大器，所述第一放大器的正极输入端为所述第一跟随电路的输入端，所述第一放大器的负极输入端和所述第一放大器的输出端连接，其连接节点为所述第一跟随电路的输出端。

可选地，所述第二跟随电路包括第一三极管、第三电阻和钳位二极管，所述第一三极管的基极为所述第二跟随电路的输入端，所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极、第三电阻的第一端及所述钳位二极管的负极互连；所述第三电阻的第二端连接第一电源，所述钳位二极管的正极为所述第二跟随电路的输出端。

所述软启动设置电路包括第一电容，所述第一电容的第一端为所述软启动设置电路的输出端，所述第一电容的第二端接地。

可选地，所述PFC控制电路包括第一芯片。

可选地，所述第一芯片的型号为FAN9673。

可选地，所述多路PFC电路还包括电压环电路，所述PFC控制电路还包括补偿端，所述电压环电路的输入/输出端与所述PFC控制电路的补偿端连接；所述电压环电路，用于维持所述多路PFC支路输出电压的稳定。

可选地，所述电压环电路包括第二电容、第三电容和第四电阻，所述第二电容的第一端和所述第三电容的第一端连接，所述第二电容的第二端和所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第二端和所述第三电容的第二端连接，所述第四电阻和所述第三电容的连接节点为所述电压环电路的输出端。

为实现上述目的，本发明提出空调器，包括所述的多路PFC电路。

本发明的多路PFC电路包括电源输入端、电源输出端、多路PFC支路、PFC控制电路和钳位电路，多路PFC支路并联连接于所述电源输入端和电源输出端之间，PFC控制电路具有软启动端，钳位电路与所述PFC控制电路的软启动端连接。其中，所述PFC控制电路根据所述软启动端的电压大小对应控制多路所述PFC支路的输出电流大小，所述钳位电路在所述软启动端的电压大于或者等于预设保护电压时，将软启动端的电压钳位至预设固定电压，所述预设固定电压低于所述预设保护电压。在PFC控制电路中，软启动端的电压大小可以限定PFC支路的输出电流大小，通过钳位电路钳位软启动端的电压，即使是某一PFC支路失效也可以实现任意时刻每一PFC支路都输出PFC支路正常工作时的电流值，以实现稳定每一PFC支路的输出电流大小的目的，此时，每一PFC支路处于正常负载状态，从而可以避免因某一PFC支路失效导致剩余的PFC支路过载的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明多路PFC电路一实施例的模块示意图；

图2为本发明多路PFC电路一实施例的电路示意图；

图3为本发明多路PFC电路中钳位电路和PFC控制电路的电路图；

图4为本发明中第一芯片的部分电路图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种多路PFC的控制电路，用于解决现有技术中某一PFC支路失效导致剩余的PFC支路过载的技术问题。

在本发明的一实施例中，如图1所示，多路PFC电路包括电源输入端10、电源输出端20、多路PFC支路30、PFC控制电路40和钳位电路50，多路PFC支路30并联连接于所述电源输入端10和电源输出端20之间，PFC控制电路40具有软启动端，钳位电路50与所述PFC控制电路40的软启动端连接。

在上述实施例中，所述PFC控制电路40根据所述软启动端的电压大小对应控制多路所述PFC支路的输出电流大小，所述钳位电路50在所述软启动端的电压大于或者等于预设保护电压时，将软启动端的电压钳位至预设固定电压，所述预设固定电压低于所述预设保护电压。在PFC控制电路40中，软启动端的电压大小可以限定PFC支路的输出电流大小，通过钳位电路50钳位软启动端的电压至预设固定电压实现，即使是某一PFC支路失效也可以实现任意时刻每一PFC支路都输出PFC支路正常工作时的电流值，以实现稳定每一PFC支路的输出电流大小的目的，此时，每一PFC支路处于正常负载状态，从而可以避免因某一PFC支路失效导致剩余的PFC支路过载的问题。

需要说明的是，任何实现上述各功能电路之间信号传递的连接关系均可，并不限定，本实施例中，采用如下连接关系实现上述各功能电路之间信号传递，所述PFC控制电路40包括软启动端、多路PFC支路30控制端、多路PFC电流感测端和参考电流输入端，所述PFC支路包括输入端、输出端、感测端和受控端，所述PFC控制电路40的软启动端与所述钳位电路50的输出端连接，所述PFC控制电路40的多路PFC支路30控制端一对一与多路所述PFC支路的受控端连接，所述PFC控制电路40的多路PFC电流感测端一对一与多路所述PFC支路的感测端连接，所述PFC控制电路40的参考电流输入端、所述电源输入端10及多路所述PFC支路的输入端互连。多路所述PFC支路输出端和电源输出端20互连。

在一实施例中，如图2所示，所述钳位电路50包括第一电源V1、分压电路501、第一跟随电路502、第二跟随电路503和软启动设置电路504，所述分压电路501的电源端与所述第一电源V1连接，所述分压电路501的输出端与所述第一跟随电路502的输入端连接。所述第二跟随电路503的输入端与所述第一跟随电路502的输出端连接，所述第二跟随电路503的输出端与所述软启动设置电路504的输出端连接。

其中，分压电路501将第一电源V1输入的电压进行分压，第一跟随电路502调节软启动端的电压，第二跟随电路503进一步限制软启动端的电压，软启动设置电路504设置软启动时间，从而限制了所述第二跟随电路503的输出端与所述软启动设置电路504的输出端连接的节点(即钳位电路50的输出端)的钳位电压值。实现了较好的钳位效果。

在一实施例中，所述分压电路501包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端为所述分压电路501的电源输入端，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接节点为所述分压电路501的输出端，所述第二电阻R2的第二端接地。

其中，第一电阻R1和第二电阻R2组成的分压电路501可以将分压电路501的电源输入端输入的第一电源V1进行分压，以设置钳位电路50的预设固定电压，此时的预设固定电压由PFC支路正常工作时的功率、电压及电流决定，在设置分压电路501的输出电压值时依据这些参数进行相应的电阻的选择，从而实现分压效果。

可选地，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2为热敏电阻或者温控电阻。

其中，当第一电阻R1和所述第二电阻R2设置为热敏电阻或者温控电阻，此时的电阻值随温度改变而改变，但是两者的分压效果和固定阻值的分压电路501的分压效果一致。当第一电阻R1和所述第二电阻R2设置为可变电阻，可以根据需要调解电阻值，以实现预设固定电压的设置。

在一实施例中，所述第一跟随电路502包括第一放大器IC，所述第一放大器IC的正极输入端为所述第一跟随电路502的输入端，所述第一放大器IC的负极输入端和所述第一放大器IC的输出端连接，其连接节点为所述第一跟随电路502的输出端。

其中，第一放大器IC为运算放大器，由于第一放大器IC的负极输入端和所述第一放大器IC的输出端连接形成射极跟随器，使得第一放大器IC的负极输入端和所述第一放大器IC的输出端的电压保持一致，以连续调节电压，从而实现阻抗匹配隔离。

在一实施例中，所述第二跟随电路503包括第一三极管Q1、第三电阻R3和钳位二极管D1，所述第一三极管Q1的基极为所述第二跟随电路503的输入端，所述第一三极管Q1的集电极接地，所述第一三极管Q1的发射极、第三电阻R3的第一端及所述钳位二极管D1的负极互连。所述第三电阻R3的第二端连接第二电源，所述钳位二极管D1的正极为所述第二跟随电路503的输出端。

其中，第一三极管Q1为射极跟随器，将软启动设置电路504隔离，防止运放振荡。钳位二极管D1限制软起动的电压，即预设固定电压。以进一步稳定PFC支路的输出电流大小。

可选地，第一三极管Q1为PNP型晶体管。

在一实施例中，所述软启动设置电路504包括第一电容C1，所述第一电容C1的第一端为所述软启动设置电路504的输出端，所述第一电容C1的第二端接地。

其中，第一电容C1是软起动电容。第一三极管Q1将第一电容C1隔离，防止运放振荡。

在一实施例中，所述多路PFC电路还包括电压环电路60，所述PFC控制电路40还包括补偿端，所述电压环电路60的输入/输出端与所述PFC控制电路40的补偿端连接。

其中，电压环电路60维持多路PFC支路30输出电压的稳定。

在一实施例中，如图2所示，所述PFC控制电路40包括第一芯片U1，第一芯片U1包括软启动脚SS、PFC电压放大器输出脚VEA、PFC电压反馈输入脚FBPFC、参考电流输入脚IAC、上电设置脚BIBO、第一驱动脚OPFC1、第二驱动脚OPFC2、第三驱动脚OPFC3、第一正向PFC电流感测脚CS1+、第一负向PFC电流感测脚CS1-、第二正向PFC电流感测脚CS2+、第二负向PFC电流感测脚CS2-、第三正向PFC电流感测脚CS3+和第三负向PFC电流感测脚CS3-，第一芯片U1的软启动脚SS为PFC控制电路40的软启动端，第一芯片U1的参考电流输入脚IAC为PFC控制电路40的参考电流输入端，第一芯片U1的PFC电压放大器输出脚VEA为PFC控制电路40的补偿端连接，第一芯片U1的PFC电压反馈输入脚FBPFC与电源输出端20连接，第一芯片U1的上电设置脚BIBO与电源输入端10连接，第一芯片U1的第一驱动脚OPFC1、第二驱动脚OPFC2和第三驱动脚OPFC3构成PFC控制电路40的多路PFC支路30控制端，第一芯片U1的第一正向PFC电流感测脚CS1+、第一负向PFC电流感测脚CS1-、第二正向PFC电流感测脚CS2+、第二负向PFC电流感测脚CS2-、第三正向PFC电流感测脚CS3+和第三负向PFC电流感测脚CS3-构成PFC控制电路40的多路PFC电流感测端。

其中，第一正向PFC电流感测脚CS1+、第一负向PFC电流感测脚CS1-、第二正向PFC电流感测脚CS2+、第二负向PFC电流感测脚CS2-、第三正向PFC电流感测脚CS3+和第三负向PFC电流感测脚CS3-检测每一路差模电流，第一芯片U1对其进行差分放大处理，以消除来自其他PFC支路的开关噪声。第一驱动脚OPFC1、第二驱动脚OPFC2、第三驱动脚OPFC3控制PFC支路的工作，若软启动脚SS的电压超过预设值时，限制软启动脚SS的电压至预设固定电压。从而可以限制PFC控制电路40的补偿端的电压值。

在一实施例中，所述第一芯片U1的型号为FAN9673。

其中，与本发明相关的FAN9673的部分原理图如图4所示，PFC电压放大器输出脚VEA的电压会受到PFC电压反馈输入脚FBPFC的电压的影响，即PFC支路的电压，由于PFC电压放大器输出脚VEA的电压还被软启动脚SS影响，由此可以通过在软启动脚SS设置电压环电路60钳位PFC电压放大器输出脚VEA的电压，由于此时PFC电压放大器输出脚VEA为PFC控制电路40的补偿端，通过电压环电路60保持PFC支路的电压稳定，另外，PFC支路电路结构不改变，使得其电阻值不会发生变化，因此，可以通过钳位PFC支路电压来限制电流给定值，从而使得PFC支路不会过载。另外，也可以简单的用运算关系表示，PFC支路的输出电流等于PFC电压放大器输出脚VEA的电压VEAC乘以固定正弦波，此处的固定正弦波是指振幅和波形固定。因此，可以视作一个固定的比例系数，PFC支路的输出电流的大小仅受PFC电压放大器输出脚VEA的电压VEAC的影响，因此可以通过钳位PFC支路电压来限制电流给定值，从而使得PFC支路不会过载。

在示例性技术中，可以直接通过钳位PFC支路的输出电流的大小来限制输出电流，但是这时候容易受到用来钳位的器件的离散参数容易影响电压环的比例、积分、惯性参数影响，限制输出电流效果不稳定。而本申请的技术方案的PFC支路部分并未更改，因此，PFC支路输出不会受到新加器件的离散参数影响。

可选地，所述电压环电路60包括第二电容C2、第三电容C3和第四电阻R4，所述第二电容C2的第一端和所述第三电容C3的第一端连接，所述第二电容C2的第二端和所述第三电阻R3的第一端连接；所述第三电阻R3的第二端和所述第三电容C3的第二端连接，所述第一电阻R1和所述第三电容C3的连接节点为所述电压环电路60的输出端。

其中，第二电容C2是电压环的积分环节，第四电阻R3是电压环的比例环节，第三电容C3是电压环的惯性环节，以此来实现恒压效果。

以下结合图1、2、3、4对本申请的原理进行说明：

以有三条PFC支路为例，每一路的负载为P，当PFC支路1失效，此时失效的功率由PFC支路2和PFC支路3承担，PFC支路2和PFC支路3的负载分别为1.5P。此时，在第一芯片U1的软启动脚设置一钳位电路50，通过钳位电路50中的第一电阻R1和第二电阻R2设置预设固定电压，再通过钳位电路50的第一放大器IC实现电压跟随，使得第一放大器IC的负极输入端和所述第一放大器IC的输出端的电压保持一致，以连续调节电压，从而实现阻抗匹配隔离，然后通过钳位电路50的第一三极管Q1，将第三电容隔离，防止运放振荡。钳位电路50的钳位二极管D1限制软起动的电压，以进一步稳定预设固定电压。由图4可知，第一芯片U1的软启动脚的电压可以钳位PFC电压放大器输出脚VEA的电压，由于此时PFC电压放大器输出脚VEA为PFC控制电路40的补偿端，通过电压环电路60保持PFC支路的电压稳定，另外，PFC支路电路结构不改变，使得其电阻值不会发生变化，因此，可以通过钳位PFC支路电压来限制电流给定值，从而使得PFC支路不会过载。另外，也可以简单的用运算关系表示，PFC支路的输出电流等于PFC电压放大器输出脚VEA的电压VEAC乘以固定正弦波，此处的固定正弦波是指振幅和波形固定。因此，可以视作一个固定的比例系数，PFC支路的输出电流的大小仅受PFC电压放大器输出脚VEA的电压VEAC的影响，因此可以通过钳位PFC支路电压来限制电流给定值，从而使得PFC支路不会过载。

为了解决现有技术中多路PFC电路某一PFC支路失效导致剩余的PFC支路过载的技术问题，本发明还提出一种空调器，包括多路PFC电路。

值得注意的是，因为本发明空调器包含了上述具有多路PFC电路的全部实施例，因此本发明空调器具有上述多路PFC电路的所有有益效果，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种多路PFC电路，其特征在于，所述多路PFC电路包括：

电源输入端；

电源输出端；

多路PFC支路，并联连接于所述电源输入端和电源输出端之间；

PFC控制电路，所述PFC控制电路具有软启动端，所述PFC控制电路用于根据所述软启动端的电压大小对应控制多路所述PFC支路的输出电流大小；

钳位电路，与所述PFC控制电路的软启动端连接；

所述钳位电路，用于在所述软启动端的电压大于或者等于预设保护电压时，将所述述软启动端的电压钳位至预设固定电压，所述预设固定电压低于所述预设保护电压。

2.如权利要求1所述的多路PFC电路，其特征在于，所述PFC控制电路包括软启动端、多路PFC支路控制端、多路PFC电流感测端和参考电流输入端，所述PFC支路包括输入端、输出端、感测端和受控端，

所述PFC控制电路的软启动端与所述钳位电路的输出端连接，所述PFC控制电路的多路PFC支路控制端一对一与多路所述PFC支路的受控端连接，所述PFC控制电路的多路PFC电流感测端一对一与多路所述PFC支路的感测端连接，所述PFC控制电路的参考电流输入端、所述电源输入端及多路所述PFC支路的输入端互连；多路所述PFC支路输出端和电源输出端互连。

3.如权利要求2所述的多路PFC电路，其特征在于，所述钳位电路包括第一电源、分压电路、第一跟随电路、第二跟随电路和软启动设置电路，所述分压电路的电源端与所述第一电源连接，所述分压电路的输出端与所述第一跟随电路的输入端连接；所述第二跟随电路的输入端与所述第一跟随电路的输出端连接，所述第二跟随电路的输出端与所述软启动设置电路的输出端连接；

所述分压电路，用于将所述第一电源输入的电压进行分压；

所述第一跟随电路，用于调节所述软启动端的电压；

所述第二跟随电路，用于限制所述软启动端的电压；

所述软启动设置电路，用于设置软启动时间。

4.如权利要求3所述的多路PFC电路，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端为所述分压电路的电源输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点为所述分压电路的输出端，所述第二电阻的第二端接地。

5.如权利要求4所述的多路PFC电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻为热敏电阻或者温控电阻。

6.如权利要求3所述的多路PFC电路，其特征在于，所述第一跟随电路包括第一放大器，所述第一放大器的正极输入端为所述第一跟随电路的输入端，所述第一放大器的负极输入端和所述第一放大器的输出端连接，其连接节点为所述第一跟随电路的输出端。

7.如权利要求3所述的多路PFC电路，其特征在于，所述第二跟随电路包括第一三极管、第三电阻和钳位二极管，所述第一三极管的基极为所述第二跟随电路的输入端，所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极、第三电阻的第一端及所述钳位二极管的负极互连；所述第三电阻的第二端连接第二电源，所述钳位二极管的正极为所述第二跟随电路的输出端。

8.如权利要求3所述的多路PFC电路，其特征在于，所述软启动设置电路包括第一电容，所述第一电容的第一端为所述软启动设置电路的输出端，所述第一电容的第二端接地。

9.如权利要求1-8任一项所述的多路PFC电路，其特征在于，所述多路PFC电路还包括电压环电路，所述PFC控制电路还包括补偿端，所述电压环电路的输入/输出端与所述PFC控制电路的补偿端连接；

所述电压环电路，用于维持所述多路PFC支路输出电压的稳定。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的多路PFC电路。