CN115995954A

CN115995954A - 一种pfc智能模块

Info

Publication number: CN115995954A
Application number: CN202310279140.6A
Authority: CN
Inventors: 冯宇翔; 谢荣才
Original assignee: Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Guangdong Huixin Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2043-03-22
Also published as: CN115995954B

Abstract

本发明提供了一种PFC智能模块，包括：供电电源、PFC驱动控制电路、整流桥电路、电流采样电路、温度采样电路、输入电压采样电路、输出电压采样电路、以及IGBT电路；整流桥电路的输入端连接供电电源，整流桥电路的输出端分别连接输入电压采样电路的输入端和电流采样电路的输入端，输入电压采样电路的输出端连接PFC驱动控制电路的Vin端口，PFC驱动控制电路的Vout端口连接输出电压采样电路的输出端，电流采样电路的输出端连接PFC驱动控制电路的Ipfc端口。本发明的PFC智能模块的集成效果好，抗干扰能力强，可靠性高。

Description

一种PFC智能模块

技术领域

本发明涉及PFC智能功率模块技术领域，尤其涉及一种PFC智能模块。

背景技术

PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。

目前工业和消费电子电控的PFC绝大部都是采用主动式PFC，主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上。

目前PFC电路一般都是采用分立元件，PCB设计比较复杂，PFC电路采用分立元件设计存在以下几个问题：

1.PFC分立功率元件整流桥、IGBT、FRD占用散热处片的位置比较大。

2.整流桥、IGBT、FRD电气连接的走线宽度较大，不同网络间的爬电距离要求较高，使得整流桥、IGBT及FRD的PCB布线非常复杂。

3.PFC电路的IGBT驱动电路、电流、电压采样电路、电流保护电路容易受到干扰，影响PFC电路稳定性。

4.随着应用场景的增加和能效标准的提高，PFC电路广泛应用于各种场景，PFC的控制驱动技术也成为电控设计难点和重点。

发明内容

针对以上相关技术的不足，本发明提出一种电路集成效果好，便于提高PFC电路的抗干扰能力，简化电控系统设计，提高整个电控系统可靠性及降低整个电控系统成本的PFC智能模块。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种PFC智能模块，包括：供电电源、PFC驱动控制电路、整流桥电路、电流采样电路、温度采样电路、输入电压采样电路、输出电压采样电路、以及IGBT电路；

所述整流桥电路的输入端连接所述供电电源，所述整流桥电路的输出端分别连接所述输入电压采样电路的输入端和所述电流采样电路的输入端，所述输入电压采样电路的输出端连接所述PFC驱动控制电路的Vin端口，所述PFC驱动控制电路的Vout端口连接所述输出电压采样电路的输出端，所述电流采样电路的输出端连接所述PFC驱动控制电路的Ipfc端口，所述PFC驱动控制电路的Vtc端口连接至所述温度采样电路的输出端，所述输出电压采样电路的输入端连接所述IGBT电路的第一端；

所述IGBT电路的第二端与所述PFC驱动控制电路之间还连接一第一电阻，所述IGBT电路的第三端连接所述电流采样电路的输入端，所述电流采样电路上还并联有第二电阻。

优选的，所述整流桥电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极相连作为所述PFC智能模块的AC S端口，所述第三二极管的正极与所述第四二极管的负极相连作为所述PFC智能模块的AC R端口，所述第一二极管的正极与所述第四二极管的正极相连并共同连接至所述第二电阻的一端，所述第二二极管的负极与所述第三二极管的负极相连作为所述PFC智能模块的DB P端口。

优选的，所述IGBT电路包括：IGBT1、第五二极管和第六二极管；所述IGBT1的栅极连接所述第一电阻，所述IGBT1的源极连接所述第五二极管的正极，所述IGBT1的漏极分别连接所述第五二极管的负极和所述第六二极管的正极，所述第六二极管的负极连接所述输出电压采样电路的输入端。

优选的，所述输入电压采样电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容；所述第三电阻的第一端连接所述PFC智能模块的输入电压端，所述第三电阻的第二端分别连接所述第四电阻的第一端和所述第五电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第一电容的第一端并接地，所述第五电阻的第二端分别连接所述第一电容的第二端和所述PFC驱动控制电路的Vin端口。

优选的，所述输出电压采样电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二电容；所述第六电阻的第一端连接所述PFC智能模块的输出电压端，所述第六电阻的第二端分别连接所述第七电阻的第一端和所述第八电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第二电容的第一端并接地，所述第八电阻的第二端分别连接所述第二电容的第二端和所述PFC驱动控制电路的Vout端口。

优选的，所述温度采样电路包括第九电阻、温度传感器NTC、第十电阻和第三电容；所述第九电阻的第一端连接所述PFC智能模块的控制电源VDD，所述第九电阻的第二端分别连接所述温度传感器NTC的第一端和所述第十电阻的第一端，所述温度传感器NTC的第二端连接所述第三电容的第一端并接地，所述第十电阻的第二端分别连接所述第三电容的第二端和所述PFC驱动控制电路的Vtc端口。

优选的，所述电流采样电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第四电容以及运算放大器；所述第十一电阻的两端分别连接所述第十四电阻的第一端和所述第十五电阻的第一端，所述第十四电阻的第二端分别连接所述第十二电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端及所述运算放大器的正输入端，所述第十二电阻的第二端连接所述控制电源VDD，所述第十三电阻的第二端接地；所述第十五电阻的第二端分别连接所述运算放大器的负输入端和所述第十六电阻的第一端，所述第十六电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端连接所述第十七电阻的第一端，所述第十七电阻的第二端分别连接所述PFC驱动控制电路的Ipfc端口和所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端接地。

优选的，所述PFC驱动控制电路包括：基准电压输出电路、输出电压采样误差放大器、乘法器、电流误差放大器、三角波发生电路、PWM波发生器、电流保护电路、欠压保护电路、温度保护电路、故障处理电路以及驱动输出电路；所述基准电压输出电路连接所述欠压保护电路，所述电流保护电路的输出端、所述PWM波发生器的输出端分别连接所述故障处理电路的一端，所述故障处理电路另一端连接所述驱动输出电路，所述PWM波发生器的正输入端连接所述电流误差放大器的输出端，所述PWM波发生器的负输入端连接所述三角波发生电路的输出端；所述电流误差放大器的正输入端连接所述乘法器的输出端，所述电流误差放大器的负输入端连接所述PFC驱动控制电路的Ipfc端口；所述乘法器的输出端分别连接所述输出电压采样误差放大器的输出端和所述PFC驱动控制电路Vin端口。

与相关技术相比，本发明的PFC智能模块，通过将所述整流桥电路的输入端连接供电电源，所述整流桥电路的输出端分别连接所述输入电压采样电路的输入端和所述电流采样电路的输入端，所述输入电压采样电路的输出端连接所述PFC驱动控制电路的Vin端口，所述PFC驱动控制电路的Vout端口连接所述输出电压采样电路的输出端，所述电流采样电路的输出端连接所述PFC驱动控制电路的Ipfc端口，所述PFC驱动控制电路的Vtc端口连接至所述温度采样电路的输出端，所述输出电压采样电路的输入端连接所述IGBT电路的第一端；所述IGBT电路的第二端与所述PFC驱动控制电路之间还连接一第一电阻，所述IGBT电路的第三端连接所述电流采样电路的输入端，所述电流采样电路上还并联有第二电阻。这样实现把整流桥、IGBT、FRD、电流电压采样电路，IGBT驱动及其控制算法集成在一起的PFC模块。提高PFC电路的抗干扰能力，简化电控系统设计，提高整个电控系统可靠性，降低整个电控系统成本。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明PFC智能模块的电路图；

图2为本发明输入电压采样电路的电路图；

图3为本发明输出电压采样电路的电路图；

图4为本发明温度采样电路的电路图；

图5为本发明电流采样电路的电路图；

图6为本发明PFC驱动控制电路的电路图；

图7为图6的局部放大图；

图8为图6的局部放大图；

图9为图6的局部放大图；

图10为本发明三角波放大器的波形变化示意图；

图11为本发明PWM波发生器的波形变化示意图；

图12为本发明PWM波发生器的波形变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

实施例一

如图1-12所示，本发明提供一种PFC智能模块0201，包括：供电电源、PFC驱动控制电路0202、整流桥电路、电流采样电路0204、温度采样电路0205、输入电压采样电路0206、输出电压采样电路0203、以及IGBT电路。优选的，PFC智能模块0201应用于变频空调，实现变频空调的整体电控效果。

所述整流桥电路的输入端连接供电电源，所述整流桥电路的输出端分别连接所述输入电压采样电路0206的输入端和所述电流采样电路0204的输入端，所述输入电压采样电路0206的输出端连接所述PFC驱动控制电路0202的Vin端口，所述PFC驱动控制电路0202的Vout端口连接所述输出电压采样电路0203的输出端，所述电流采样电路0204的输出端连接所述PFC驱动控制电路0202的Ipfc端口，所述PFC驱动控制电路0202的Vtc端口连接至所述温度采样电路0205的输出端，所述输出电压采样电路0203的输入端连接所述IGBT电路的第一端。所述IGBT电路的第二端与所述PFC驱动控制电路0202之间还连接一第一电阻R1，所述IGBT电路的第三端连接所述电流采样电路0204的输入端，所述电流采样电路0204上还并联有第二电阻R2。这样实现把整流桥、IGBT、FRD、电流电压采样电路，IGBT驱动及其控制算法集成在一起的PFC模块。提高PFC电路的抗干扰能力，简化电控系统设计，提高整个电控系统可靠性，降低整个电控系统成本。

在本实施例中，所述整流桥电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1的负极与所述第二二极管D2的正极相连作为所述PFC智能模块0201的AC S端口，所述第三二极管D3的正极与所述第四二极管D4的负极相连作为所述PFC智能模块0201的AC R端口，所述第一二极管D1的正极与所述第四二极管D4的正极相连并共同连接至所述第二电阻R2的一端，所述第二二极管D2的负极与所述第三二极管D3的负极相连作为所述PFC智能模块0201的DB P端口。

在本实施例中，所述IGBT电路包括：IGBT1、第五二极管D5和第六二极管D6；所述IGBT1的栅极连接所述第一电阻R1，所述IGBT1的源极连接所述第五二极管D5的正极，所述IGBT1的漏极分别连接所述第五二极管D5的负极和所述第六二极管D6的正极，所述第六二极管D6的负极连接所述输出电压采样电路0203的输入端。

具体的，把整流桥电路、IGBT电路、FRD、电流采样电路0204及PFC驱动控制电路0202集成在一起,PFC驱动控制电路0202的PFCOUT端口通过第一电阻R1与IGBT1的G端口连接，IGBT1的C端口与第五二极管D5的CN端口和第六二极管D6的AN端口连接作为模块PFCL端口；第六二极管D6的AN端口作为智能模块VCC端口；IGBT1的E端口、第五二极管D5的AN端口和第二电阻R2的一端连接在一起，并引出作为模块VSS端口；VDD、GND、PLin1、PLin2分别引出作为智能模块的端口；Vin接输入电压采样电路0206的输出端口；Vout接输出电压采样电路0203的输出端口；Vtc接温度采样电路0205的输出端口；Ipfc接电流采样电路0204的输出端口；第一二极管D1的负极与第二二极管D2的正极相连作为模块的AC S端口；第三二极管D3的正极与第四二极管D4的负极相连作为模块的AC R端口；第一二极管D1的正极与第四二极管D4的正极相连与第二电阻R2的另一端相连；第二二极管D2的负极与第三二极管D3的负极相连作为模块的DB P端口。

在本实施例中，所述输入电压采样电路0206包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1；所述第三电阻R3的第一端连接所述PFC智能模块0201的输入电压端，所述第三电阻R3的第二端分别连接所述第四电阻R4的第一端和所述第五电阻R5的第一端，所述第四电阻R4的第二端连接所述第一电容C1的第一端并接地，所述第五电阻R5的第二端分别连接所述第一电容C1的第二端和所述PFC驱动控制电路0202的Vin端口。

具体的，PFC输入电压采样电路0206主要是高压第三电阻R3、第四电阻R4和RC滤波电路的第五电阻R5和第一电容C1组成，第三电阻R3的一端与PFC模块的DB P端口连接，第三电阻R3的另一端与电阻R2的端相连接，第四电阻R4的另一端接地。其电路工作原理如下：

Vin=VIN*R4/(R3+R4)；VIN是PFC电路整流后的输入电压，RC滤波电路R3 C1的作用是滤去Vin上噪声，以免影响采样精度。

在本实施例中，所述输出电压采样电路0203包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第二电容C2；所述第六电阻R6的第一端连接所述PFC智能模块0201的输出电压端，所述第六电阻R6的第二端分别连接所述第七电阻R7的第一端和所述第八电阻R8的第一端，所述第七电阻R7的第二端连接所述第二电容C2的第一端并接地，所述第八电阻R8的第二端分别连接所述第二电容C2的第二端和所述PFC驱动控制电路0202的Vout端口。

具体的，PFC输出电压采样电路0203主要是第六电阻R6、第七电路和RC滤波电路的第八电路及第二电容C2组成，第六电阻R6的一端与PFC智能模块0201的VCC端口连接，第六电阻R6的另一端与第七电阻R7的一端相连接，第七电阻R7的另一端接地。电路工作原理：

Vout=VOUT*R6/(R6+R7)；VOUT是PFC电路整流后的输出电压；RC滤波电路的第八电阻R8和第二电容C2的作用是滤去Vout上噪声，以免影响采样精度。

在本实施例中，所述温度采样电路0205包括第九电阻R9、温度传感器NTC、第十电阻R10和第三电容C3；所述第九电阻R9的第一端连接所述PFC智能模块0201的控制电源VDD，所述第九电阻R9的第二端分别连接所述温度传感器NTC的第一端和所述第十电阻R10的第一端，所述温度传感器NTC的第二端连接所述第三电容C3的第一端并接地，所述第十电阻R10的第二端分别连接所述第三电容C3的第二端和所述PFC驱动控制电路0202的Vtc端口。

具体的，PFC内部温度采样电路0205主要是第九电阻R9、温度传感器NTC、第十电阻R10及第三电容C3组成，第九电阻R9的一端与PFC智能模块0201的VDD端口连接，第九电阻R9的另一端与温度传感器NTC的一端相连接，温度传感器NTC的另一端接地。电路工作原理：

Vtc=VDD*RNTC/(R9+RNTC)；VDD是控制电源的电压，RNTC是温度传感器NTC时的温度对应电阻值；RC滤波电路的第十电阻R10、第三电容C3的作用是滤去Vout上噪声，以免影响采样精度。

在本实施例中，所述电流采样电路0204包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第四电容C4以及运算放大器；所述第十一电阻R11的两端分别连接所述第十四电阻R14的第一端和所述第十五电阻R15的第一端，所述第十四电阻R14的第二端分别连接所述第十二电阻R12的第一端、所述第十三电阻R13的第一端及所述运算放大器的正输入端，所述第十二电阻R12的第二端连接所述控制电源VDD，所述第十三电阻R13的第二端接地；所述第十五电阻R15的第二端分别连接所述运算放大器的负输入端和所述第十六电阻R16的第一端，所述第十六电阻R16的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端连接所述第十七电阻R17的第一端，所述第十七电阻R17的第二端分别连接所述PFC驱动控制电路0202的Ipfc端口和所述第四电容C4的第一端，所述第四电容C4的第二端接地。

具体的，PFC模块内部电流采样电路0204主要由运算放大器A、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17以及第四电容C4组成，第十一电阻R11的一端与PFC智能模块0201的VSS相连接,连接点为A，第十一电阻R11的另一端与PFC模块的DB N相连接，连接点为B，第十四电阻R14的一端与A连接,第十四电阻R14的另一端接运算放大器A的正输入端；第十五电阻R15的一端与B连接,第十五电阻R15的另一端接运算放大器A的负输入端；第十六电阻R16的一端与运算放大器A的负输入端连接，另一端与运算放大器A的输出端连接。

第十二电阻R12的一端与VDD相连接，另一端与第十三电阻R13的一端连接，并接入运算放大器A的正输入端，第十三电阻R13的另一端接地；运算放大器A的输出端接第十七电阻R17和第四电容C4，并联连接至PFC驱动控制电路0202的Ipfc端口。

电流采样电路0204工作原理：

R14=R15；

R16=R12*R13/(R12+R13)；Ipfc=R16*I*R11/R14+VDD*R12/(R12+R13)。

电流采样电路0204是带偏置，偏置电压V=VDD*R12/(R12+R13),这样设计电流采样电路0204可以正负的电流。

在本实施例中，所述PFC驱动控制电路0202包括：基准电压输出电路、输出电压采样误差放大器、乘法器、电流误差放大器、三角波发生电路、PWM波发生器、电流保护电路、欠压保护电路、温度保护电路、故障处理电路以及驱动输出电路；所述基准电压输出电路连接所述欠压保护电路，所述电流保护电路的输出端、所述PWM波发生器的输出端分别连接所述故障处理电路的一端，所述故障处理电路另一端连接所述驱动输出电路，所述PWM波发生器的正输入端连接所述电流误差放大器的输出端，所述PWM波发生器的负输入端连接所述三角波发生电路的输出端；所述电流误差放大器的正输入端连接所述乘法器的输出端，所述电流误差放大器的负输入端连接所述PFC驱动控制电路0202的Ipfc端口；所述乘法器的输出端分别连接所述输出电压采样误差放大器的输出端和所述PFC驱动控制电路0202的Vin端口。

具体的，基准电压输出电路0701用于控制驱动IC的供电电压TYPE值一般为15V，内部各种运放、比较器、乘法器、门电路都是5V供电，产生一个温度特性良好的5V基准电源，同时，还需要一个VERF基准电压供给运放、比较器作参考电压。

在驱动控制芯片中，电压误差放大器用于构成电压环路,稳定输出电压U。输出电压采样误差放大器0702为带补偿回路的误差放大器模块。误差放大器的正相输入端接Vref基准参考电压,误差放大器的反相输入端接的是输出电压Uout经过输出电压采样电路的输出电压Vout，误差放大器输出节点B与反相输入节点A之间接容性补偿网络。

系统瞬时输入功率为Pin(t)=U,(t)·Iin(t)=KUEAUAC sin2wt ；

瞬时输出功率等于瞬时输入功率乘以损耗因数；

Po,(t)=Uout,lo,(t)=ηPin(t)=ηKUEAUAC sinwt；

误差放大器稳定系统输出电压Uout，则输出电流为：

Io(t)=ηKUEAUAC/Uout-(1-cos2wt)。

输出电流中存在100Hz的二次谐波，流过输出负载会在稳定的输出电压上叠加一个二次谐波电压。如果误差放大器的带宽接近二次谐波频率.那么该谐波会干扰误差放大器的输出电压Uout，进而使输人电流产生畸变，降低功率因数值。所以误差放大器必须将带宽设定在二次谐波的1/5或更低。

乘法器0703电路工作原理：在模拟信号处理中,常常需要输入两个模拟量并产生一个与它们的乘积成正比的输出电路,这种电路称为模拟乘法器。乘法器是PFC电路至关重要的组成部分,为一个单一象限两输入的乘法器。芯片乘法器的一个输入连接到外部分压电阻，检测线性交流整流电压;乘法器的另一个输入由误差放大器的输出与基准电压的差值输出电压采样误差放大器。乘法器0703可以在较大的变化范围内获得线性变化的曲线。乘法器0703控制着电流比较器的基准电压,交流电压正弦曲线从0到峰值电流变换。这使电感峰值电流跟随正弦曲线变化,使得输入电感电流的平均值是正弦的,从而使开关管的导通时间遵循线性输入电压的变化。

电流误差放大器0704，用于在驱动控制芯片中，电流误差放大器用于构成电流环路,稳定输出电压Uout。其电路原理与电压采样误差放大器是一样这里不作说明。

三角波发生电路0705主要由运放A1、A2、电阻、电容、稳压管组成。其工作原理如下：

设t=0的初始时刻,滞回比较器A1，输出电压Uo1=+U_Z，则Uo1=+U_Z，对反相积分电路A2中的电容C充电，积分电路的输出电压Uo线性下降，A1的Up必然随之下降。设在t=t1时刻，Uo线性下降使得A1的Up=Un=0时，Uo立即从+U_Z跳变为-U_Z (注意,与此同时A1的Up也下跳到一个负电压)。0~t1时间段内Uo1、Uo波形变化如图10所示。

在Uo1跳变到Uo1=-U_Z后，Uo1对积分电路A2中的电容C反相充电，积分电路的输出电压Uo线性上升，A1的同相输人端电压Up必然随之上升。设t=tz时刻，Uo线性上升到使A1的Up=Un=0时，则Uo1立即从-U_Z，跳变为+U_Z，(注意,与此同时A1，的Up也上跳到一个正电压),电路又回到了初始时刻状态。t1~t2时间段内Uo1、Uo波形变化如图10所示。此后,上述过程将周而复始地进行下去，电路产生自激振荡。由于积分电路中的电容C的充电、放电时间常数相同(均为RC),在一个周期内，Uo的上升时间和下降时间相等,它们斜率绝对值也相等，故Uo为图10所示的三角形。

振荡周期计算如下：

根据叠加定理,三角波发生电路0705中滞回比较器A1的同相输入端电位为

Up=R2*Uo/(R1+R2)±R1*Uo1/(R1+R2)=R2*Uo/(R1+R2)±R1*U_Z/(R1+R2)；

令Up=Un=0,求得阈值电压(使Uo发生跳变所对应的电压Uo,三角波发生电路所示)为±U_T=±R1*U_Z/R2；

上式所确定的阈值电压也就是积分电路输出三角波电压Uo的幅值±Uom。

由于积分电路A2，工作在线性状态,其反相输人端为“0”电位(“虚地”),因此,流过电阻R3的电流约等于Uo1/R3。由图7中0705和图10可知,在t1~t2时间段内,积分电路输出电压Uo可表示为

；

式中，t2-t1=T/2。由上面可得三角波发生电路0705所示电路振荡周期T为T=4R1*R3*C/R2；

振荡频率为f=R2/4R1*R3*C；

由式T=4R1*R3*C/R2和式f=R2/4R1*R3*C知,改变R1、R2、R3和C的值,可改变振荡周期和振荡频率。由式±U_T=±R1*U_Z/R2和图10波形可知,改变R1、R2、U_T的值,可改变三角波的幅值。

由式f=R2/4R1*R3*C图10波形可知,改变R1、R2、R3、C的值,可改变三角波的频率，这里R1、R3、C封装在控制驱动IC里面，R2留在控制驱动IC处面，通过PLin1、PLin2连接，本发明只要通过改变R2，就可以改变三角波的频率。

PWM波发生器0706一般用于PWM控制技术，PWM控制技术就是对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

PWM实现的原理是通过锯齿波/三角波(载波)所需要合成的波形(调制波)进行比较，然后确定PWM所需要输出的极性，锯齿波从比较器的反相端端输入，当大于参考电压时输出与锯齿波相反的极性，而当锯齿波从比较器同相端输入，当大于参考电压时输出与锯齿波相同极性。波形如图11所示。

本发明的PWM是一个占空比不同的PWM，其占空比是根据PFC电路的输出电压、输出电流的采样，经误差放大器，乘法器等计算比较出的模拟电压值，调节PWM的占空比，实现PFC电路输出电压的稳定。其PWM波如图12所示。

电流保护电路（PFCTRIP电路）0707由比较器、分压电阻、基准电压、组成，电流检测信号IPFC输入到比较器的正输入端，VREF通过分压电阻R6、R7分压后，得到分压点0712的基准电压信号输入比较器的负输入端；当电流检测信号IPFC高于基准电压，比较器输出信号关断PFC驱动信号。

欠压保护电路0708，用于连接VDD，当电压过低时都应使驱动IC停止工作（保持输出为逻辑0状态），以保护后继电路。因此在低压区，应存在检测VDD电平的欠压保护电路0708。

VDD从高电位开始下降，低于13V以后，输出保持逻辑0；当VDD从低点位开始上升，高于13.7V以后，输出保持逻辑1。也即之间存在0.7V的差值。

这主要是为了更好的保护后继电路，确认电源电压确实足够高后，输出才产生高电平。考虑到电源噪声，在电路的最后，应加入延时电路，使电源噪声引起的电源电压瞬时低下时，输出不产生误动作。

该欠压保护电路0708工作原理如下：

欠压保护电路0708由比较器、MOS管、分压电阻、基准电压、门电路组成，电源VDD经分压电阻R8、R9分压后输入到比较器的正输入端，Vref通过分压电阻R10、R11、R12分压后，得到分压点0713的基准电压信号输入比较器的负输入端；MOS管0714的D端与分压电阻R11和R12连接端相连，S端与分压电阻R12一端相连接到地。比较器的输出端接到逻辑电路，反馈到上桥和下桥驱动电路，当电源VDD检测信号低于基准电压，比较器输出信号关断PFC驱动信号。逻辑非门0715的反馈端连接MOS管0714的栅极G，控制MOS管的开关。没有低于基准电压的电压时，MOS管0714关断，出现低于基准电压的电压时，MOS管0714导通，形成一个滞回效果。欠压保护电路0708实现欠压保护功能。

温度保护电路0709，TVC温度保护电路由比较器、MOS管、分压电阻、基准电压、逻辑门电路组成，温度检测TVC信号输入到比较器的正输入端，VREF通过分压电阻R13、R14、R15分压后，得到分压点0718的基准电压信号输入比较器的负输入端；MOS管0716的D端与分压电阻R14和R15连接端相连，S端与分压电阻R15一端相连接到地。比较器的输出端接到逻辑电路，反馈到上桥和下桥驱动电路，当温度检测信号TVC高于基准电压，逻辑电路就会把上桥和下桥同时关断。逻辑电路的反馈端连接MOS管0716的栅极G，控制MOS管的开关。没有高于基准电压的电压时，MOS管0716关断，出现高于基准电压的电压时，MOS管0716导通，形成一个滞回效果。温度保护电路0709实现温度保护功能。

门控制电路0710主要是与门电路，是接收各功能电路的故障信号，根据各故障信号做出故障去处理，并根据故障的重要性关掉对应的功能或关断PFC驱动控制所有功能，而进行保护PFC驱动控制IC及整个应用电路。

欠压保护功能信号、TVC温度保护功能信号、IPFC电流保护功能信号,PFC驱动PWM波信号接入与门控制电路0710的输入端，欠压保护功能信号、TVC温度保护功能信号、IPFC电流保护功能信号三个信号其中任何一个信号出现故障，与门控制电路0710就会停止工作，关断PFC驱动控制。保护PFC驱动控制IC及整个应用电路。

驱动输出电路0711（OUTPUT）的使用CMOS输出方式如下：

a．导通电阻为75Ω，能承受脉冲宽度为15μs的峰值为200mA的电流冲击的PMOS；

b．导通电阻为43Ω，能承受脉冲宽度为15μs的峰值为350mA的电流冲击的NMOS。

与现有技术相比，本发明的产生的技术效果：

通过提供一种把整流桥、IGBT、FRD、电流电压采样电路，IGBT驱动及其控制技术集成在一起的PFC模块。提高PFC电路的抗干扰能力，简化电控系统设计，使电控布板更灵活,提高整个电控系统可靠性，降低整个电控系统成本。

随着工业迅速发展，智能功率模块应用场景增加，能效标准的提高，特别在白色家电领域中，PFC功能是必不可少，同时，PFC功能电路设计也成为电控设计的重点和难点。本发明通过把PFC电路中整流桥、IGBT、FRD、电流电压采样电路，IGBT驱动及其控制技术集成在一起，实现一种有高抗干扰能力，封装小巧，PFC驱动频率通过不同电阻选择实现不同驱动频率，不需要外部MCU控制（自带独立驱动技术）的PFC模块。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种PFC智能模块，其特征在于，包括：供电电源、PFC驱动控制电路、整流桥电路、电流采样电路、温度采样电路、输入电压采样电路、输出电压采样电路、以及IGBT电路；

2.如权利要求1所述的PFC智能模块，其特征在于，所述整流桥电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极相连作为所述PFC智能模块的AC S端口，所述第三二极管的正极与所述第四二极管的负极相连作为所述PFC智能模块的AC R端口，所述第一二极管的正极与所述第四二极管的正极相连并共同连接至所述第二电阻的一端，所述第二二极管的负极与所述第三二极管的负极相连作为所述PFC智能模块的DB P端口。

3.如权利要求1所述的PFC智能模块，其特征在于，所述IGBT电路包括：IGBT1、第五二极管和第六二极管；所述IGBT1的栅极连接所述第一电阻，所述IGBT1的源极连接所述第五二极管的正极，所述IGBT1的漏极分别连接所述第五二极管的负极和所述第六二极管的正极，所述第六二极管的负极连接所述输出电压采样电路的输入端。

4.如权利要求1所述的PFC智能模块，其特征在于，所述输入电压采样电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容；所述第三电阻的第一端连接所述PFC智能模块的输入电压端，所述第三电阻的第二端分别连接所述第四电阻的第一端和所述第五电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第一电容的第一端并接地，所述第五电阻的第二端分别连接所述第一电容的第二端和所述PFC驱动控制电路的Vin端口。

5.如权利要求1所述的PFC智能模块，其特征在于，所述输出电压采样电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二电容；所述第六电阻的第一端连接所述PFC智能模块的输出电压端，所述第六电阻的第二端分别连接所述第七电阻的第一端和所述第八电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第二电容的第一端并接地，所述第八电阻的第二端分别连接所述第二电容的第二端和所述PFC驱动控制电路的Vout端口。

6.如权利要求1所述的PFC智能模块，其特征在于，所述温度采样电路包括第九电阻、温度传感器NTC、第十电阻和第三电容；所述第九电阻的第一端连接所述PFC智能模块的控制电源VDD，所述第九电阻的第二端分别连接所述温度传感器NTC的第一端和所述第十电阻的第一端，所述温度传感器NTC的第二端连接所述第三电容的第一端并接地，所述第十电阻的第二端分别连接所述第三电容的第二端和所述PFC驱动控制电路的Vtc端口。

7.如权利要求6所述的PFC智能模块，其特征在于，所述电流采样电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第四电容以及运算放大器；所述第十一电阻的两端分别连接所述第十四电阻的第一端和所述第十五电阻的第一端，所述第十四电阻的第二端分别连接所述第十二电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端及所述运算放大器的正输入端，所述第十二电阻的第二端连接所述控制电源VDD，所述第十三电阻的第二端接地；所述第十五电阻的第二端分别连接所述运算放大器的负输入端和所述第十六电阻的第一端，所述第十六电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端连接所述第十七电阻的第一端，所述第十七电阻的第二端分别连接所述PFC驱动控制电路的Ipfc端口和所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端接地。

8.如权利要求1所述的PFC智能模块，其特征在于，所述PFC驱动控制电路包括：基准电压输出电路、输出电压采样误差放大器、乘法器、电流误差放大器、三角波发生电路、PWM波发生器、电流保护电路、欠压保护电路、温度保护电路、故障处理电路以及驱动输出电路；所述基准电压输出电路连接所述欠压保护电路，所述电流保护电路的输出端、所述PWM波发生器的输出端分别连接所述故障处理电路的一端，所述故障处理电路另一端连接所述驱动输出电路，所述PWM波发生器的正输入端连接所述电流误差放大器的输出端，所述PWM波发生器的负输入端连接所述三角波发生电路的输出端；所述电流误差放大器的正输入端连接所述乘法器的输出端，所述电流误差放大器的负输入端连接所述PFC驱动控制电路的Ipfc端口；所述乘法器的输出端分别连接所述输出电压采样误差放大器的输出端和所述PFC驱动控制电路Vin端口。