CN113162404A - 一种宽输入电压升压电路的控制电路和方法 - Google Patents

一种宽输入电压升压电路的控制电路和方法 Download PDF

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Abstract

一种宽输入电压升压控制电路和方法，通过+BUS电压采样判断电路采集PFC升压主电路的+BUS电压值，通过PFC控制电路启动电路启动PFC控制电路，通过+BUS电压等级分段电路分等级向PFC控制电路输出分压电压，PFC控制电路根据分压电压控制PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。本发明将设定的电压值分配为两个或两个以上的电压等级，每上升一个电压等级需要延时等待一段时间，再进行下一个电压等级升压，将输入电流分配为多个等级，避免了输入电流过大和开关器件损坏的问题，提高了多适用环境下的电焊机的安全性，具有较高的实用价值。

Description

一种宽输入电压升压电路的控制电路和方法
技术领域
本发明属于电焊机领域，具体涉及一种宽输入电压升压电路的控制电路和方法。
背景技术
电焊机作为生产工具应用越来越广泛，在实际生产中，根据不同的母材涌现出很多不同种类的焊接设备。在全球化的市场中，电焊机的应用场景和环境也不尽相同。例如，各个国家的电网电压各不相同，在既有工业用电又有民用电的国家，也会有多个不同等级的电压，还会有单相和三相电的区分。
为了适应市场的通用性、提升市场竞争力，同时也为了满足全球电网不同电压的需求，市面上推出了一种升压电路，将电焊机的输入电压通过用BOOST升压电路升高到设定的电压值。在单相供电的民用市场一般升高到DC400V便能够满足要求，同时也可以对电网功率因数进行校正，满足节能环保指标，减少对电网的污染。在工业用电市场，有些国家和地区工业用电高达AC660V。因此，在单相民用电市场供电最低有AC85V，在三相工业用电市场供电最高有AC660V，为了适应AC85V-AC660V的全电压和单相、三相的宽电压范围的应用，需要在BOOST升压电路设定最高的电压值以AC660输入值为最终目标，设定升压后的直流母线值要高达DC950V。同时要求可以对电网功率因数进行校正，满足节能环保指标，减少对电网的污染。
在实际设计中，升压电路直接用BOOST升压电路成本和技术相对比较有优势。但在应用过程中，由于BOOST包括储能电感、电容和开关元件，在升压过程中如果电流过大会容易造成电感磁饱和和开关器件损坏。例如，输入AC660V升压到直流母线DC950V，流过电感的电流就相对较小，开关器件开通的占空比也相对较小，电感不容易饱和并且对电网造成的电流冲击较小，电路中的保护开关也不容易跳闸。反之，从输入AC85V升压到直流母线DC950V会导致瞬间电流非常大，电感容易饱和，开关器件容易损坏，也会导致电路中的保护开关跳闸，无法正常使用设备。
发明内容
为了克服现有技术缺陷，本发明的一个目的是提供一种宽输入电压升压电路的控制电路，本发明的另一个目的是提供一种宽输入电压升压电路的控制方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一个方面提供一种宽输入电压升压控制电路，所述控制电路包括+BUS电压采样判断电路、PFC控制电路启动电路、+BUS电压等级分段电路、PFC控制电路和PFC升压主电路，其中：
所述+BUS电压采样判断电路采集所述PFC升压主电路的+BUS电压值，根据所述电压值输出第一电压信号至所述PFC控制电路启动电路和所述+BUS电压等级分段电路；
所述PFC控制电路启动电路收到所述第一电压信号后，启动所述PFC控制电路；
所述+BUS电压等级分段电路收到所述第一电压信号后，至少分两个等级向所述PFC控制电路输出等级分压电压；
所述PFC控制电路根据所述等级分压电压控制所述PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。
优选地，所述+BUS电压等级分段电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和电压等级分段电路，所述+BUS电压等级分段电路通过所述电压等级分段电路至少分两个等级向所述PFC控制电路输出等级分压电压，其中：
所述第一电阻的一端与所述PFC升压主电路的+BUS连接，另一端与所述第二电阻的一端、所述PFC控制电路连接，所述第二电阻的另一端接地；
所述第一电容与所述第二电阻并联；
所述电压等级分段电路与所述第二电阻、所述+BUS电压采样判断电路、所述PFC控制电路连接。
优选地，所述电压等级分段电路包括至少两组延时和电压等级分段开关组合，所述延时和分段开关组合包括等级电阻、时间模块和等级开关管，其中：
所述等级电阻的一端与所述PFC控制电路连接，所述等级电阻的另一端与所述等级开关管的集电极连接；
所述等级开关管的基极与所述时间模块连接，所述等级开关管的发射极接地；
不同延时和电压等级分段开关组合中的时间模块串联，并与所述+BUS电压采样判断电路连接。
优选地，所述PFC控制电路包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片与所述PFC升压主电路、所述+BUS电压等级分段电路连接，所述PFC控制电路通过所述PFC控制芯片根据所述等级分压电压控制所述PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。
优选地，所述PFC控制电路还包括第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第三电阻、第四电阻和第五电阻，其中：
所述PFC控制芯片的第1号引脚接地；
所述PFC控制芯片的第2号引脚连接所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第3号引脚与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述PFC升压主电路连接，所述第3号引脚与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第4号引脚与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第5号引脚连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端接地，所述5号引脚还与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第6号引脚与所述+BUS电压等级分段电路连接；
所述PFC控制芯片的第7号引脚与所述PFC控制电路启动电路连接；
所述PFC控制芯片的第8号引脚与所述PFC升压主电路连接。
优选地，所述PFC控制电路启动电路包括第一开关管和电源电压，所述第一开关管的基极与所述+BUS电压采样判断电路连接，所述第一开关管的发射极与所述电源电压连接，所述第一开关管的集电极与所述PFC控制电路连接。
本发明的另一个方面提供一种宽输入电压升压控制方法，用于上述的宽输入电压升压控制电路，包括：
采集所述PFC升压主电路+BUS的电压值；
根据所述+BUS的电压值输出第一电压信号；
根据所述第一电压信号控制所述+BUS升压至+BUS的第一等级电压；
至少分两个等级输出等级分压电压并根据所述等级分压电压控制所述+BUS阶梯升压至设定的电压值。
优选地，所述根据所述等级分压电压控制所述+BUS阶梯升压至设定的电压值，包括：
开始计时；
经过时间延时后，输出当前等级分压电压；
根据所述当前等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的当前等级电压；
当所述+BUS的电压值没有达到所述设定的电压时，经过时间延时后输出下一等级分压电压，根据所述下一等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的下一等级电压；
当所述+BUS的电压值达到所述设定的电压值时，停止升压并保持在当前的电压值。
优选地，所述根据所述当前等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的当前等级电压，包括：
比较所述当前等级分压电压与预先设定的阈值：
当所述当前等级分压电压小于所述阈值时，控制所述+BUS升压；
当所述当前等级分压电压达到所述阈值时，控制所述+BUS停止升压并保持在当前的电压值，得到所述+BUS的当前等级电压。
优选地，所述宽输入电压升压控制方法包括：
对所述PFC升压主电路的电流进行采样；
将所述采样电流处理为电压信号；
根据所述电压信号控制所述PFC升压主电路的最大输出功率。
本发明的宽输入电压升压电路控制电路与方法，通过+BUS电压采样判断电路采集PFC升压主电路的+BUS电压值，通过PFC控制电路启动电路启动PFC控制电路，通过+BUS电压等级分段电路向PFC控制电路输出等级分压电压，通过PFC控制电路根据等级分压电压控制PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。本发明将+BUS设定的电压值分为两个或两个以上的电压等级，每上升一个电压等级需要延时等待一段时间，再进行下一个电压等级升压，将输入电流分配为多个等级，避免了输入电流过大和开关器件损坏的问题，提高了多适用环境下的电焊机的安全性，具有较高的实用价值。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更加清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1为本发明的一个实施例的宽输入电压升压电路的控制电路的系统结构图；
图2为本发明的一个实施例的宽输入电压升压电路的控制电路的电路原理图；
图3为本发明的一个实施例的宽输入电压升压电路的控制方法的总体流程图；
图4为本发明的一个实施例的宽输入电压升压电路的控制方法的+BUS电压和输入电流示意图。
附图标记说明：
10：+BUS电压采样判断电路；20：PFC控制电路启动电路；30：+BUS电压等级分段电路；40：PFC控制电路；50：PFC升压主电路；
第一开关管：Q1；
第二开关管：Q2；
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；
第一电容：C1；
第二电容：C2；
第三电容：C3；
第四电容：C4；
第五电容：C5；
第六电容：C6；
第七电容：C7；
第八电容：C8；
第九电容：C9；
第一等级电阻：R31；
第二等级电阻：R32；
第n-1等级电阻：R3n-1；
第一等级开关管：Q31；
第二等级开关管：Q32；
第n-1等级开关管：Q3n-1；
第一时间模块：T1；
第二时间模块：T2；
第n-1时间模块：Tn-1；
第一电压信号：V1；
第二电压信号：V2；
第三电压信号：V3；
第N电压信号：VN；
PFC控制芯片：U1；
电源电压：+VCC；
整流二极管：D1；
储能电感：L1。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述具体实施例。然而，本技术领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)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能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
实施例一：
本实施例提供一种宽输入电压升压控制电路，请参阅图1，所述控制电路包括+BUS电压采样判断电路10、PFC控制电路启动电路20、+BUS电压等级分段电路30、PFC控制电路40和PFC升压主电路50，其中：
所述+BUS电压采样判断电路10包括一个输入端和一个输出端，所述输入端与所述PFC升压主电路50连接，用于采集所述PFC升压主电路50的+BUS电压值，所述输出端分为两路分别与所述PFC控制电路启动电路20、所述+BUS电压等级分段电路30电性连接；具体地，所述+BUS电压采样判断电路10通过所述输入端采集所述PFC升压主电路50的+BUS电压值，根据所述+BUS电压值通过所述输出端输出第一电压信号V1至所述PFC控制电路启动电路20和所述+BUS电压等级分段电路30；
所述PFC控制电路启动电路20包括一个输入端和一个输出端，所述输入端与所述+BUS电压采样判断电路10连接，用于接收所述+BUS电压采样判断电路10的信号，所述输出端与所述PFC控制电路40电性连接；具体地，所述PFC控制电路启动电路20收到所述第一电压信号V1后，启动所述PFC控制电路40；
所述+BUS电压等级分段电路30，包括一个输入端和至少一个输出端，所述输入端与所述+BUS电压采样判断电路10连接，用于接收所述+BUS电压采样判断电路10的信号，所述输出端与所述PFC控制电路电路40电性连接；具体地，所述+BUS电压等级分段电路30收到所述第一电压信号V1后，至少分两个等级向所述PFC控制电路40输出等级分压电压；
所述PFC控制电路40，包括两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与所述PFC控制电路启动电路20的输出端电性连接，另一个输入端与所述+BUS电压等级分段电路30的输出端电性连接，所述输出端输出一个PWM波形驱动所述PFC升压主电路50；具体地，所述PFC控制电路40根据所述等级分压电压控制所述PFC升压主电路50的+BUS阶梯升压至设定的电压值。
所述PFC升压主电路50，包括一个输入端和三个输出端，所述输入端与所述PFC控制电路40连接，用于接收所述PFC控制电路40输出的PWM信号，所述输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述第一输出端与所述+BUS电压等级分段电路30的输出端电性连接，用于向所述+BUS电压等级分段电路30输出+BUS，所述第二输出端与所述+BUS电压采样判断电路10的输出端电性连接，用于向所述+BUS电压采样判断电路10输出+BUS的电压值，所述第三输出端与所述PFC控制电路40连接，用于向所述PFC控制电路40反馈所述PFC升压主电路的电流的采样信号。
请参阅图2，在本实施例中，所述+BUS电压等级分段电路30包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和电压等级分段电路，所述+BUS电压等级分段电路30通过所述电压等级分段电路至少分两个等级向所述PFC控制电路40输出等级分压电压，其中：
所述第一电阻R1的一端与所述PFC升压主电路50的+BUS连接，另一端与所述第二电阻R2的一端、所述PFC控制电路40连接，所述第二电阻R2的另一端接地；
所述第一电容C1与所述第二电阻R2并联；
所述电压等级分段电路与所述第二电阻R2、所述+BUS电压采样判断电路10、所述PFC控制电路40连接。
在本实施例中，所述电压等级分段电路包括至少两组延时和电压等级分段开关组合，所述延时和分段开关组合包括等级电阻、时间模块和等级开关管，其中：
所述等级电阻的一端与所述PFC控制电路40连接，所述等级电阻的另一端与所述等级开关管的集电极连接；
所述等级开关管的基极与所述时间模块连接，所述等级开关管的发射极接地；
不同延时和电压等级分段开关组合中的时间模块串联，并与所述+BUS电压采样判断电路10连接。
在本实施例中，所述PFC控制电路40包括PFC控制芯片U1，所述PFC控制芯片U1与所述PFC升压主电路50、所述+BUS电压等级分段电路30连接，所述PFC控制电路40通过所述PFC控制芯片U1根据所述等级分压电压控制所述PFC升压主电路50的+BUS阶梯升压至设定的电压值。
在本实施例中，所述PFC控制电路40还包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，其中：
所述PFC控制芯片U1的第1号引脚接地；
所述PFC控制芯片U1的第2号引脚连接所述第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端接地，构成频率电容；
所述PFC控制芯片U1的第3号引脚与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与PFC升压主电路50连接，用于接收所述PFC升压主电路50的电压信号Cs，具体地，所述电压信号Cs为所述PFC升压主电路50的电流采样处理后的电压信号；所述第3号引脚与所述第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端接地；所述第三电阻R53电容与所述第二电容C2组成低通滤波；
所述PFC控制芯片U1的第4号引脚与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端接地，构成频率电阻；
所述PFC控制芯片U1的第5号引脚连接所述第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端与所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端接地，所述5号引脚还与所述第五电容C5的一端连接，所述第五电容C5的另一端接地；
所述PFC控制芯片U1的第6号引脚与所述+BUS电压等级分段电路30连接，用于接收所述+BUS电压等级分段电路30发送的所述等级分压电压；
所述PFC控制芯片U1的第7号引脚与所述PFC控制电路启动电路20连接，用于连接电源，启动所述PFC控制电路40；
所述PFC控制芯片U1的第8号引脚与所述PFC升压主电路50连接，用于向所述PFC升压主电路50发送PWM信号。
具体地，所述电压等级分段电路包括n-1组延时和电压等级分段开关组合，其中：
第一组延时和电压等级分段开关组合包括第一等级电阻R31、第一时间模块T1和第一等级开关管Q31；
第二组延时和电压等级分段开关组合包括第二等级电阻R32、第二时间模块T2和第二等级开关管Q32；
……
第n-1组延时和电压等级分段开关组合包括第n-1等级电阻R3n-1、第n-1时间模块Tn-1和第n-1等级开关管Q3n-1；
所述第一时间模块T1的一端与所述+BUS电压采样判断电路10连接，另一端与与所述第二时间模块T2的一端连接，……与所述第n-1时间模块Tn-1连接；
所述第一等级电阻R31与所述第二电阻R2并联，所述第二等级电阻R32与所述第二电阻R2、所述第一等级电阻R31并联，以此类推，所述第n-1等级电阻R3n-1与所述第二电阻R2、所述第一等级电阻R31、所述第二等级电阻R32并联、……所述第n-2等级电阻R3n-2并联。
所述第一电阻R1的一端与所述PFC升压主电路50的+BUS连接，另一端与所述第二电阻R2、所述第一电容C1、所述PFC芯片U1的第6引脚连接，所述第二电阻R2、所述第一电容C1的另一端接地；
所述第一等级电阻R31的一端与所述PFC芯片U1的第6引脚连接，另一端与所述第一等级开关管Q31的集电极连接，所述第一等级开关管Q31的发射极接地，所述第一等级开关管Q31的基极与所述第1时间模块T1连接；
所述第二等级电阻R32的一端与所述PFC芯片U1的第6引脚连接，另一端与所述第二等级开关管Q32的集电极连接，所述第二等级开关管Q32的发射极接地，所述第二等级开关管Q32的基极与所述第2时间模块T2连接；
……
所述第n-1等级电阻R3n-1的一端与所述PFC芯片U1的第6引脚连接，另一端与所述第n-1等级开关管Q3n-1的集电极连接，所述第n-1等级开关管Q3n-1的发射极接地，所述第n-1等级开关管Q3n-1的基极与所述第n-1时间模块Tn-1连接。
在本实施例中，所述PFC控制电路启动电路20包括第一开关管Q1和电源电压+VCC，所述第一开关管Q1的基极与所述+BUS电压采样判断电路10连接，用于接收所述+BUS电压采样判断电路10发送的所述第一电压信号V1；所述第一开关管Q1的发射极与所述电源电压+VCC连接，所述第一开关管管Q1的集电极与所述PFC控制电路40连接；具体地，当所述第一开关管Q1的基极接收到所述第一电压信号V1时，所述第一开关管Q1导通，所述电源电压+VCC通过所述第一开关管Q1与所述PFC控制芯片的第7号引脚连接，所述PFC控制电路40启动。
在本实施例中，所述PFC升压主电路50采用BOOST拓扑结构电路，包括整流桥BR1、第七电容C7，第八电容C8、第九电容C9、储能电感L1、第二开关管Q2、整流二极管D1以及第六电阻R6，其中，所述第七电容C7为去耦电容，所述第八电容C8、第九电容C9为储能电容。所述BOOST电路正常工作后，所述PFC控制电路40输出PWM信号调整所述第二开关管Q2的导通时间Ton，电网电能通过所述整流桥BR1对所述电感L1充电，所述电感L1上储存的能量增大，在所述第二开关管Q2关闭Toff时，所述电感L1中的能量通过所述整流二极管D1输送至所述第八电容C8、第九电容C9，所述第八电容C8、第九电容C9上的电压形成直流母线电压+BUS，用于向负载端提供能量，同时所述+BUS电压也与所述+BUS电压采样判断电路10和+BUS电压等级分段电路30连接。
同时所述PFC控制电路40通过所述第六电阻R6采集所述PFC升压主电路50的电流，将所述电流采样处理后得到的电压信号Cs，根据所述电压信号Cs限制所述PFC升压主电路50的最大输出功率，防止开关器件过流损坏。
实施例二：
请参阅图3，本实施例提供了一种宽输入电压升压控制方法，用于上述的宽输入电压升压控制电路，包括：
S1：采集所述PFC升压主电路+BUS的电压值；
S2：根据所述+BUS的电压值输出第一电压信号V1；
S3：根据所述第一电压信号V1控制所述+BUS升压至第一等级电压；
S4：至少分两个等级输出等级分压电压并根据所述等级分压电压控制所述+BUS阶梯升压至设定的电压值。具体地，经过延时，输出第二等级分压电压、第三等级分压电压……第n等级分压电压；
具体地，根据所述第二等级分压电压控制所述+BUS升压，得到+BUS的第二等级电压；根据所述第三等级分压电压控制所述+BUS升压，得到+BUS的第三等级电压；以此类推，……根据所述第n等级分压电压控制所述+BUS升压，得到+BUS的第n等级电压。当所述+BUS的电压值达到所述设定的电压值时，停止升压并保持在当前电压值，从而实现所述+BUS阶梯升压至设定的电压值。
在本实施例中，所述至少分两个等级输出等级分压电压并根据所述等级分压电压控制所述+BUS阶梯升压至升压至设定的电压值S4，包括：
开始计时；
时间延时；
经过时间延时后，输出当前等级分压电压；
根据所述当前等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的当前等级电压；
当所述+BUS的电压值没有达到所述设定的电压时，经过时间延时后输出下一等级分压电压，根据所述下一等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的下一等级电压；
当所述+BUS的等级电压达到所述设定的电压时，停止升压并保持在当前的电压值。
具体地，开始计时后，经过第一延时T1，输出第二等级分压电压，根据所述第二等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的第二等级电压；当所述+BUS的电压值没有达到所述设定的电压时，经过第二延时T2，输出第三等级分压电压，根据所述第三等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的第三等级电压；以此类推，……经过第n-1延时Tn-1，输出第n等级分压电压，根据所述第n等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的第n等级电压；当所述+BUS的第n等级电压达到所述设定的电压时，停止升压并保持在当前的电压值，此时所述+BUS电压升压至所述设定的电压值。
在本实施例中，所述根据所述当前等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的当前等级电压，包括：
比较所述当前等级分压电压与预先设定的阈值：
当所述当前等级分压电压小于所述阈值时，控制所述+BUS升压；
当所述当前等级分压电压达到所述阈值时，控制所述+BUS停止升压并保持在当前的电压值，得到所述+BUS的当前等级电压。
具体地，比较第n等级分压电压与所述阈值：当所述第n等级分压电压小于所述阈值时，控制所述+BUS升压；
当所述第n等级分压电压达到所述阈值时，控制所述+BUS停止升压并保持在当前的电压值，得到所述+BUS第n等级电压。
在本实施例中，所述宽输入电压升压控制方法还包括：
对所述PFC升压主电路的电流进行采样；
将所述采样电流处理为电压信号；
根据所述电压信号控制所述PFC升压主电路的最大输出功率。
实施例三：
本实施例从上述宽输入电压升压电路的控制电路从开机上电到+BUS电压达到设定值的过程详细说明本发明的技术方案。
在本实施例中，当所述PFC升压主电路50上电开关接通以后，所述PFC升压主电路50的电容C8和C9上的电压开始上升，同时所述+BUS电压采样判断电路10检测所述PFC升压主电路50的+BUS电压，根据经验和所述PFC升压主电路50的输入电网电能的电压设置所述+BUS电压的初始值，当所述+BUS电压升压达到所述初始值后，所述+BUS电压采样判断电路10输出第一电压信号V1，所述第一电压信号V1驱动所述PFC控制电路启动电路20的第一开关管Q1，当所述第一开关管Q1导通以后，将所述电源电压+VCC提供给所述PFC控制电路电路40的PFC控制芯片U1的第7引脚，启动所述PFC控制电路40。
所述PFC控制电路40得电后，通过所述PFC控制芯片U1的第8引脚输出PWM信号驱动所述PFC升压主电路50工作，所述+BUS电压进一步上升，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2分压，得到第一等级分压电压，将所述第一等级分压电压输入所述PFC控制电路40的PFC控制芯片U1的第6引脚，在所述PFC控制芯片U1中预先设置了阈值，将所述第一等级分压电压与所述阀值比较，当所述第一等级分压电压小于所述阈值时，所述PFC控制电路40输出的PWM宽度变宽，驱动所述PFC升压主电路50工作，所述+BUS进一步升压，当所述第一等级分压电压达到所述阀值时，所述+BUS停止升压并保持在当前的电压等级，得到所述+BUS的第一等级电压，所述+BUS的第一等级电压由所述第一电阻R1、第二电阻R2组成的电压反馈电路决定。
同时将所述第一电压信号V1提供给所述+BUS电压等级分段电路30，计时器开始计时，进入第1时间模块延时和升压。延时一段时间后输出第二电压信号V2，所述第二电压信号V2驱动所述第一等级开关管Q31导通，此时第一等级电阻R31与所述第二电阻R2并联，并联后的电阻值变小，并联后的电阻值与所述第一电阻R1分压，得到第二等级分压电压，将所述第二等级分压电压输入所述PFC控制芯片U1的第6引脚，将所述第二等级分压电压与所述阀值比较，当所述第二等级分压电压小于所述阀值，所述PFC控制电路40输出PWM宽度变宽，驱动所述PFC升压主电路50工作，所述+BUS电压进一步上升，当所述第二等级分压电压达到所述阀值时，所述+BUS停止升压并保持在当前的电压等级，得到所述+BUS的第二等级电压，所述+BUS的第二等级电压的电压值由所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第一等级电阻R31组成的电压反馈电路决定。判断所述+BUS电压是否达到设定的电压值，当没有达到设定电压值时，进入第2时间模块延时和升压。
第1时间模块T1延时结束，所述+BUS升压完成后进入第2时间模块T2延时和升压，延时一段时间后输出第三电压信号V3，所述第三电压信号V3驱动所述第二等级开关管Q32导通，此时第二等级电阻R32与所述第二电阻R2、第一等级电阻R31并联，并联后的电阻值变小，并联后的电阻值与所述第一电阻R1分压，得到第三等级分压电压，将所述第三等级分压电压输入所述PFC控制芯片U1的第6引脚，将所述第三等级分压电压与所述阀值比较，当所述第三等级分压电压小于所述阀值，所述PFC控制电路40输出PWM宽度变宽，驱动所述PFC升压主电路50工作，所述+BUS电压又进一步上升，当所述第三等级分压电压达到所述阀值时，所述+BUS停止升压并保持在当前的电压等级，得到所述+BUS的第三等级电压，所述+BUS的第三等级电压的电压值由所述第一电阻R1、第二电阻R2、第一等级电阻R31、第二等级电阻R32组成的电压反馈电路决定。判断所述+BUS电压是否达到设定的电压值，当没有达到设定电压值时，进入第3时间模块延时和升压。
……
第n-2时间模块Tn-2延时结束、所述+BUS升压完成后进入第n-1时间模块Tn-1延时和升压，延时一段时间后输出第n电压信号Vn，所述第n电压信号Vn驱动所述第n-1等级开关管Q3n-1导通，此时第n-1等级电阻R3n-1与所述第二电阻R2、第一等级电阻R31、第二等级电阻R32、……第n-2等级电阻R3n-2并联，并联后的电阻值变小，并联后的电阻值与所述第一电阻R1分压，得到第n等级分压电压，将所述第n等级分压电压输入所述PFC控制芯片U1的第6引脚，将所述第n等级分压电压与所述阀值比较，所述第n等级分压电压小于所述阀值，所述PFC控制电路40输出PWM宽度变宽，驱动所述PFC升压主电路50工作，所述+BUS电压又进一步上升，当所述第n等级分压电压达到所述阀值时，所述+BUS停止升压并保持在当前的电压等级，得到所述+BUS的第n等级电压，所述+BUS的第n等级电压的电压值由所述第一电阻R1、第二电阻R2、第一等级电阻R31、第二等级电阻R32……第n-1等级电阻R3n-1组成的电压反馈电路决定。判断所述+BUS电压是否达到设定的电压值，当所述+BUS电压达到所述设定电压值时，所述PFC控制电路40的PFC控制芯片U1的第8引脚停止向所述PFC升压主电路50输出PWM，所述+BUS停止升压。
直到所述+BUS电压被负载端消耗低于所述设定的电压值时，所述第8引脚再次输出PWM，电能通过所述储能电感L1和整流二极管D1再次对所述第八电容C8、第九电容C9充电，所述+BUS的电压再次上升，达到动态平衡。
进一步地，在本实施例中，在每一次的升压环节中还可以有效的降低输入电流，相当于将一次从电网获取的能量分散成几个等级。如果设定的延时时间相同，电阻并联以后的电阻值均匀，则每一次升压时的输入电流基本相等。
实施例四：
请参阅图4，本实施例提供了一种宽输入电压升压电路的控制方法的+BUS电压和输入电流示意图，以更具体地说明本发明的技术方案。
在本实施例中，+BUS电压的设定的电压值为DC780V。
在本实施例中，将DC780V电压分成5个升压阶段，所述+BUS的第一等级电压值为DC300V，第二等级电压值为DC420V，第三等级电压值为DC540V，第四等级电压值为DC660V，第五等级电压值为DC780V。Iin是每个电压等级上升过程中的输入电流。由图4可见，只要电压等级相等，输入电流也基本相等，所述+BUS电压根据所述时间延时阶梯升压。
在本发明的其他实施例中，可以根据实际情况设定升压等级的数量，只要不损坏电路器件且电网能够承受，电压间隔等级可以均分，也可以不均分，输入电流可以相等或者不相等。
本发明的宽输入电压升压电路控制电路与方法，通过+BUS电压采样判断电路采集PFC升压主电路的+BUS电压值，通过PFC控制电路启动电路启动PFC控制电路，通过+BUS电压等级分段电路向PFC控制电路输出等级分压电压，通过PFC控制电路根据等级分压电压控制PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。本发明将设定的电压值分配为两个或两个以上的电压等级，每上升一个电压等级需要延时等待一段时间，再进行下一个电压等级升压，将输入电流分配为多个等级，避免了输入电流过大和开关器件损坏的问题，提高了多适用环境下的电焊机的安全性，具有较高的实用价值。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。在本发明中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考那样。

Claims (10)

1.一种宽输入电压升压控制电路，其特征在于，所述控制电路包括+BUS电压采样判断电路、PFC控制电路启动电路、+BUS电压等级分段电路、PFC控制电路和PFC升压主电路，其中：
所述+BUS电压采样判断电路采集所述PFC升压主电路的+BUS电压值，根据所述电压值输出第一电压信号至所述PFC控制电路启动电路和所述+BUS电压等级分段电路；
所述PFC控制电路启动电路收到所述第一电压信号后，启动所述PFC控制电路；
所述+BUS电压等级分段电路收到所述第一电压信号后，至少分两个等级向所述PFC控制电路输出等级分压电压；
所述PFC控制电路根据所述等级分压电压控制所述PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。
2.根据权利要求1所述的宽输入电压升压控制电路，其特征在于，所述+BUS电压等级分段电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和电压等级分段电路，所述+BUS电压等级分段电路通过所述电压等级分段电路至少分两个等级向所述PFC控制电路输出等级分压电压，其中：
所述第一电阻的一端与所述PFC升压主电路的+BUS连接，另一端与所述第二电阻的一端、所述PFC控制电路连接，所述第二电阻的另一端接地；
所述第一电容与所述第二电阻并联；
所述电压等级分段电路与所述第二电阻、所述+BUS电压采样判断电路、所述PFC控制电路连接。
3.根据权利要求2所述的宽输入电压升压控制电路，其特征在于，所述电压等级分段电路包括至少两组延时和电压等级分段开关组合，所述延时和分段开关组合包括等级电阻、时间模块和等级开关管，其中：
所述等级电阻的一端与所述PFC控制电路连接，所述等级电阻的另一端与所述等级开关管的集电极连接；
所述等级开关管的基极与所述时间模块连接，所述等级开关管的发射极接地；
不同延时和电压等级分段开关组合中的时间模块串联，并与所述+BUS电压采样判断电路连接。
4.根据权利要求1所述的宽输入电压升压控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片与所述PFC升压主电路、所述+BUS电压等级分段电路连接，所述PFC控制电路通过所述PFC控制芯片根据所述等级分压电压控制所述PFC升压主电路的+BUS阶梯升压至设定的电压值。
5.根据权利要求4所述的宽输入电压升压控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路还包括第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第三电阻、第四电阻和第五电阻，其中：
所述PFC控制芯片的第1号引脚接地；
所述PFC控制芯片的第2号引脚连接所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第3号引脚与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述PFC升压主电路连接，所述第3号引脚与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第4号引脚与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第5号引脚连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端接地，所述5号引脚还与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；
所述PFC控制芯片的第6号引脚与所述+BUS电压等级分段电路连接；
所述PFC控制芯片的第7号引脚与所述PFC控制电路启动电路连接；
所述PFC控制芯片的第8号引脚与所述PFC升压主电路连接。
6.根据权利要求1所述的宽输入电压升压控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路启动电路包括第一开关管和电源电压，所述第一开关管的基极与所述+BUS电压采样判断电路连接，所述第一开关管的发射极与所述电源电压连接，所述第一开关管的集电极与所述PFC控制电路连接。
7.一种宽输入电压升压控制方法，用于如权利要求1至6任一所述的宽输入电压升压控制电路，其特征在于，包括：
采集所述PFC升压主电路+BUS的电压值；
根据所述+BUS的电压值输出第一电压信号；
根据所述第一电压信号控制所述+BUS升压至第一等级电压；
至少分两个等级输出等级分压电压并根据所述等级分压电压控制所述+BUS阶梯升压至设定的电压值。
8.根据权利要求7所述的宽输入电压升压控制方法，其特征在于，
所述至少分两个等级输出等级分压电压并根据所述等级分压电压控制所述+BUS阶梯升压至设定的电压值，包括：
开始计时；
经过时间延时后输出当前等级分压电压；
根据所述当前等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的当前等级电压；
当所述+BUS的电压值没有达到所述设定的电压时，经过时间延时后输出下一等级分压电压，根据所述下一等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的下一等级电压；
当所述+BUS的电压值达到所述设定的电压时，停止升压并保持在当前的电压值。
9.根据权利要求8所述的宽输入电压升压控制方法，其特征在于，所述根据所述当前等级分压电压控制所述+BUS升压至+BUS的当前等级电压，包括：
比较所述当前等级分压电压与预先设定的阈值：
当所述当前等级分压电压小于所述阈值时，控制所述+BUS升压；
当所述当前等级分压电压达到所述阈值时，控制所述+BUS停止升压并保持在当前的电压值，得到所述+BUS的当前等级电压。
10.根据权利要求7所述的宽输入电压升压控制方法，其特征在于，包括：
对所述PFC升压主电路的电流进行采样；
将所述采样电流处理为电压信号；
根据所述电压信号控制所述PFC升压主电路的最大输出功率。
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