CN117748924A - 一种浪涌防护方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种浪涌防护方法及电路，涉及电路技术领域，用于改善目前常见的图腾无桥PFC电路浪涌防护能力不足、防护动作不及时的问题。该电路包括：图腾无桥功率因数校正PFC电路、第一元件、第二元件、第一电压检测电路和控制电路，图腾无桥PFC电路包括第一电源输入端、第一输出端和接地的第二输出端，第一元件耦合在第一电源输入端和第一输出端间，第二元件耦合在第一电源输入端和第二输出端间，其中：第一电压检测电路，用于检测第一电源输入端与图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第一对地电压，将第一对地电压发送给控制电路；控制电路，用于根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。

Description

一种浪涌防护方法及电路
技术领域
本申请涉及电路技术领域，尤其涉及一种浪涌防护方法及电路。
背景技术
电源设备是构成电子设备的重要组成部分，电子设备的电源设备发生故障时，电源设备会受到破坏而无法供电，导致电子设备瘫痪。当电子设备用于通信时，如果电源设备受到雷击浪涌等不可控的自然现象破坏时，电源设备中的开关电源电路的电流强度可能会远超安全范围，存在很大损坏风险，进而导致通信中断。
在开关电源电路包括图腾无桥功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路时，现有的图腾无桥PFC电路浪涌防护技术通常有三种方案，用来降低电源设备损坏的风险。其一，是在图腾无桥PFC电路外的防护电路中增加二极管进行能量泄放，然而当能量快速涌向图腾无桥PFC电路中的电容时，电容无法快速吸收能量，仍会对图腾无桥PFC电路造成冲击。其二，在防护电路中增加限流装置，限制瞬时能量的冲击以保护图腾无桥PFC电路，但在浪涌电压导致输入电压反向的情况下无法保护图腾无桥PFC中的开关管，仍然会造成图腾无桥PFC电路的损坏。其三，通过检测防护电路的电压变化，通过防护电路的比较器产生一个快速的翻转信号，进而关断图腾无桥PFC电路的开关管。然而在实际应用中，该技术动作延时过大，可能存在无法及时关断开关管，导致流经开关管的电流远超安全工作区，电源设备仍然存在很大损坏风险。
发明内容
本申请实施例提供一种浪涌防护方法及电路，解决了目前常见的图腾无桥PFC电路浪涌防护能力不足、防护动作不及时的问题，浪涌来临时可以实现快速关断开关管，从而保护设备、提高可靠性。
为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种浪涌防护电路，包括：图腾无桥功率因数校正PFC电路、第一元件、第二元件、第一电压检测电路和控制电路，图腾无桥PFC电路包括第一电源输入端、第一输出端和接地的第二输出端，第一元件耦合在第一电源输入端和第一输出端间，第二元件耦合在第一电源输入端和第二输出端间，其中：第一电压检测电路，用于检测第一电源输入端与图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第一对地电压，将第一对地电压发送给控制电路；控制电路，用于根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
由此，本申请在第一电源输入端和第一输出端之间增加第一元件，并在第一电源输入端和第二输出端之间增加第二元件的情况下，当发生正向或负向浪涌时，第一元件或第二元件就会导通，并且会引起第一电源输入端与第二输出端间对地电压的变化。控制电路通过电压的变化来控制开关管关断。相比于现有技术，通过在图一所示的图腾无桥PFC电路的L线、N线与PFC电容之间增加二极管进行能量泄放，会出现当能量快速涌向PFC电容时，电容无法快速吸收的情况，或者在L线与PFC电容正极之间增加限流装置，限制瞬时能量的冲击以保护电路，会出现无法处理面对浪涌电压导致输入电压反向的情况，或者通过检测交流电源L、N间输入电压并在检测电路的比较器产生一个快速的翻转信号，进而关断开关管，会出现电路动作延时过大、无法及时关断开关管的弊端，本申请能够在正、负浪涌来临时通过第一电压检测电路及时的检测到第一电源输入端与第二输出端间对地电压的变化，以便通过控制电路及时关断图腾无桥PFC电路中的开关管，能够更加快速、安全、有效地实现浪涌防护。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：第一元件和第二元件为二极管；或，第一元件和第二元件为整流桥。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括第一电压检测电路的第一输入端与第一电源输入端耦合，第一电压检测电路的第二一输出端与图腾无桥PFC电路的第二输出端耦合，第一电压检测电路的第三二输出端与控制电路的第一输入端耦合。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：控制电路，用于：与第一对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中第一对地电压为第一输出端电压和第一元件的导通压降之和；与第一对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，第一对地电压为第二元件的导通压降。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：第一限流装置，第一限流装置耦合在第一电源输入端和第一电压检测电路的第一端间；第一限流装置，用于对第一电源输入端的电压进行分压。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：零线端和地线端；浪涌防护电路还包括第三元件和第四元件，第三元件耦合在零线端和图腾无桥PFC电路的第一输出端间，第四元件耦合在零线端和图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：图腾无桥PFC电路为三相图腾无桥PFC电路；三相图腾无桥PFC电还包括第二电源输入端和第三电源输入端，的浪涌防护电路还包括第五元件、第六元件、第七元件和第八元件；第五元件耦合在第二电源输入端和图腾无桥PFC电路的第一输出端间，第六元件耦合在第二电源输入端和图腾无桥PFC电路的第二输出端间；第七元件耦合在第二电源输入端和图腾无桥PFC电路的第一输出端间，第八元件耦合在第三电源输入端和图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：第二电压检测电路和第三电压检测电路；第二电压检测电路的第一输入端与第二电源输入端耦合，第二电压检测电路的第一输出端与图腾无桥PFC电路的第二输出端耦合，第二电压检测电路的第二输出端与控制电路的第二输入端耦合；第三电压检测电路的第一输入端与第三电源输入端耦合，第三电压检测电路的第一输出端与图腾无桥PFC电路的第二输出端耦合，第三电压检测电路的第二输出端与控制电路的第三输入端耦合。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：控制电路包括比较器电路和与门电路，比较器电路的输入端与第一电压检测电路的第三端耦合，比较器电路的输出端与与门电路的第一输入端耦合；比较器电路用于对第一对地电压和预设的电压阈值进行比较，输出翻转信号至与门电路的第一输入端；与门电路的第二输入端用于接收驱动信号，与门电路的输出端用于向图腾无桥PFC电路输出驱动信号，以驱动图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
在一种可能的设计中，该浪涌防护电路还包括：控制电路包括数字信号控制器DSC，数字信号控制器DSC用于根据第一对地电压产生翻转信号，翻转信号用于配合软件程序控制图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
第二方面，提供一种浪涌防护方法，包括：方法应用于浪涌防护电路，浪涌防护电路包括图腾无桥功率因数校正PFC电路、第一元件、第二元件、第一电压检测电路和控制电路，图腾无桥PFC电路包括第一电源输入端、第一输出端和接地的第二输出端，第一元件耦合在第一电源输入端和第一输出端间，第二元件耦合在第一电源输入端和第二输出端间，方法包括：检测第一电源输入端与图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第一对地电压；根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
在一种可能的设计中，该浪涌防护方法还包括：第一元件和第二元件为二极管；或，第一元件和第二元件为整流桥。
在一种可能的设计中，该方法还包括：根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断包括：与第一对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中第一对地电压为第一输出端电压和第一元件的导通压降之和；与第一对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，第一对地电压为第二元件的导通压降。
在一种可能的设计中，该浪涌防护方法还包括：对图腾无桥PFC电路的第一输入端的电压进行分压。
在一种可能的设计中，该方法还包括：浪涌防护电路还包括零线端和地线端；浪涌防护电路还包括第三元件和第四元件，第三元件耦合在零线端和图腾无桥PFC电路的第一输出端间，第四元件耦合在零线端和图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
在一种可能的设计中，该浪涌防护方法还包括：图腾无桥PFC电路为三相图腾无桥PFC电路；浪涌防护电路还包括第二电源输入端、第三电源输入端、第五元件、第六元件、第七元件和第八元件；第五元件耦合在第二电源输入端和第一输出端间，第六元件耦合在第二电源输入端和第二输出端间；第七元件耦合在第二电源输入端和第一输出端间，第八元件耦合在第三电源输入端和第二输出端间。
在一种可能的设计中，该浪涌防护方法还包括：图腾无桥PFC电路为三相图腾无桥PFC电路；三相图腾无桥PFC电还包括第二电源输入端和第三电源输入端，的浪涌防护电路还包括第五元件、第六元件、第七元件和第八元件；第五元件耦合在第二电源输入端和图腾无桥PFC电路的第一输出端间，第六元件耦合在第二电源输入端和图腾无桥PFC电路的第二输出端间；第七元件耦合在第二电源输入端和图腾无桥PFC电路的第一输出端间，第八元件耦合在第三电源输入端和图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
在一种可能的设计中，该浪涌防护方法还包括：检测第二电源输入端与图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第二对地电压；根据第二对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
在一种可能的设计中，该浪涌防护方法还包括：检测第三电源输入端与图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第三对地电压；根据第三对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行上述任一方面及任一项可能的实现方式中的浪涌防护方法。
本技术方案中的浪涌防护电路所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1为本申请提供的一种图腾无桥PFC电路图；
图2为本申请提供的一种浪涌电压尖峰图；
图3为本申请提供的一种单相浪涌防护电路示意图；
图4为本申请提供的一种单相浪涌防护电路示意图；
图5为本申请提供的一种单相浪涌防护电路示意图；
图6为本申请提供的一种用硬件方式实现浪涌防护的电路示意图；
图7为本申请提供的一种用软件方式实现浪涌防护的电路示意图；
图8为本申请提供的一种三相图腾无桥PFC电路的浪涌防护电路图；
图9为本申请提供的一种三相图腾无桥PFC电路的浪涌防护电路图；
图10为本申请提供的一种浪涌防护方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本公开的描述中所提到的术语“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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本公开实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本公开实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
随着现代社会的高速发展，大众对生活和工作效率的要求越来越高，各式各样的用于通信的电子设备出现在大众的视野中。然而在日常生活中，经常会出现通讯突然中断的情况，尤其是在自然条件突然发生变化的时候，比如雷击浪涌这种现象就会导致电子设备出现故障，电子设备中电源设备的开关电路往往会受到损坏，进而导致通讯中断，给用户带来不好的体验。
在开关电源领域，开关电路的输入端通常采用图腾无桥PFC电路来实现功率因数校正。如图1所示，图1示出的是一种图腾无桥PFC电路的示意图。该图腾无桥PFC电路包括开关管S1-S4、PFC电容、火线L、零线N、输出端PFCOUT、接地输出端。其中，开关管SI-S4可以是任何全控型开关管，用于控制图腾无桥PFC电路中电流的通断，PFC电容用于吸收开关电路中的能量。
现有的PFC电路浪涌防护技术，一种是在交流L线、N线与PFC电容之间增加二极管进行能量泄放，但是这种方法的缺点是当能量快速涌向PFC电容时，PFC电容无法快速吸收能量，仍会对图腾无桥PFC电路造成冲击。
另一种方案则是在此基础上进行优化，在交流L线与PFC电容正极之间增加限流装置，限制瞬时能量的冲击以保护图腾无桥PFC电路。但在浪涌电压导致输入电压反向的情况下，该方案无法保护开关管。
第三种方案则是通过检测图1中交流L线、N线间输入电压对图腾无桥PFC电路进行保护。当输入电压出现图2所示电压尖峰时，可通过图腾无桥PFC电路外的检测电路中的比较器产生一个快速的翻转信号，进而关断开关管。但是在实际应用场景中，该电路动作延时过大、有可能无法及时关断开关管，导致流经开关管的电流远超安全工作区，图腾无桥PFC电路存在很大损坏风险。
因此，有必要在电源设备的开关电路中，添加一种新的防护技术，降低电源设备在受到雷击破坏时产生的浪涌对开关电路造成损坏，从而给用户带来更好的用户体验。
本申请实施例提供的浪涌防护电路可应用在多种电子设备的电源设备中，可很大程度上降低电子设备遭受雷击时产生的浪涌对电源设备中的开关电路造成损坏的风险。
基于此，本申请实施例提供的浪涌防护电路中，通过在开关电路的电源输入端和图腾无桥PFC电路的两个输出端间分别增加导通元件，并通过电压检测电路检测电源输入端对地电压。当根据电源输入端对地电压确定发生浪涌时，可通过控制电路对图腾无桥PFC电路中的开关管进行关断，以快速有效地实现浪涌防护，避免对电源设备造成损坏。
下面对本申请的浪涌防护电路进行介绍。
图3为本申请提供的一种浪涌防护电路示意图。浪涌防护电路30包括第一电源输入端L1、图腾无桥PFC电路、第一元件301、第二元件302、第一电压检测电路303和控制电路304，图腾无桥PFC电路包括第一输出端PFCOUT和接地的第二输出端A，第一元件301耦合在第一电源输入端L1和图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT间，第二元件302耦合在第一电源输入端L1和第二输出端间A，其中：
第一电压检测电路303，用于检测第一电源输入端L1与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第一对地电压，将第一对地电压发送给控制电路304；
控制电路304，用于根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
其中，第一电压检测电路303的第一端B1与第一电源输入端L耦合，第一电压检测电路303的第二端C1与图腾无桥PFC电路的第二输出端A耦合，第一电压检测电路303的第三端D1与控制电路的第一端M1耦合。
图3中还示出了零线端N和地线端PE。浪涌防护电路30还包括第三元件305和第四元件306，第三元件305耦合在零线端N和图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT间，第四元件306耦合在零线端N和第二输出端间。
这里的第三元件305和第四元件306用于形成第一电源输入端L1与零线端N间的电流回路。
例如，当发生正向浪涌时，电流回路为：第一电源输入端L1-第一元件D1-图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT-电容(图腾无桥PFC电路的两个输出端间的电容)-图腾无桥PFC电路的第二输出端A-第四元件306-零线端N。
当发生负向浪涌时，电流回路为：零线端N-第三元件305-图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT-电容-图腾无桥PFC电路的第二输出端A-第二元件302-第一输入端L1。
其中，本申请中的第一电源输入端L1为火线端。
在一些实施例中，当无浪涌时，第一电源输入端L1的第一对地电压在工频正半周等于第一电源输入端L1的输入电压，在工频负半周等于图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT与第一电源输入端L1的电压和。其中，工频正半周可理解为工频交流电的正半周。工频负半周可理解为工频交流电的负半周。
当发生正向浪涌时，正向浪涌的能量会使得第一元件301导通，第一电源输入端L1的第一对地电压为图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT的电压和第一元件301的导通压降之和。当发生负向浪涌时，负向浪涌的能量会使得第二元件302导通，第一电源输入端L1的第一对地电压为第二元件302的导通压降。
这样一来，第一电压检测电路303可以通过检测第一对地电压，并将第一对地电压传输至控制电路304。当控制电路304根据第一对地电压确定发生正向浪涌或负向浪涌时，可对图腾无桥PFC电路中的开关管实行关断。
本申请这种通过检测浪涌电流引起的对地电压的变化来控制图腾无桥PFC电路中的开关管的驱动信号的方式，相对于现有技术中的浪涌防护电路防护能力不足、防护动作不及时等问题，本申请这种在第一电源输入端L1和图腾无桥PFC电路的输出端之间耦合有第一元件301和第二元件302的情况下，可通过第一电压检测电路303检测到第一电源输入端L1与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第一对地电压。一旦在控制电路304确定发生浪涌时，可及时关断图腾无桥PFC电路中的开关管，本申请的浪涌防护电路的动作延时较小，可快速有效的实现浪涌防护。
需要理解，图3示出的图腾无桥PFC电路是单相图腾无桥PFC电路，当然，也可以是三相图腾无桥PFC电路，关于三相图腾无桥PFC电路的说明将在后文中介绍。
在一些实施例中，第一元件301和第二元件302为二极管。类似的，第三元件305和第四元件306也为二极管。
或，第一元件301和第二元件302为整流桥。类似的，第三元件305和第四元件306也为整流桥。
其中整流桥和二极管的作用类似，都是用于在图腾无桥PFC电路的第一电源输入端和图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT间形成导通压降。
示例性的，当第一元件301、第二元件302、第三元件305和第四元件306为二极管时，图3示出的浪涌防护电路还可为如图4所示的浪涌防护电路。
其中，第一元件301为二极管D1，第二元件302为二极管D2，第三元件305为二极管D3，第四元件306为二极管D4。
二极管D1的第一端a与第一电压检测装置303的第一端B1和二极管D2的第一端c耦合，二极管D1的第二端b与图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT耦合，二极管D2的第二端d与图腾无桥PFC电路的第二输出端A耦合。
二极管D3的第一端e与零线端N和二极管D4的第一端g耦合，二极管D3的第二端f图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT耦合，二极管D4的第二端h与图腾无桥PFC电路的第二输出端A耦合。
其中，二极管D1的第一端a、二极管D2的第二端d、二极管D3的第一端e和二极管D4的第二端h可以理解为二极管的阳极。二极管D1的第二端b、二极管D2的第一端c、二极管D3的第二端f和二极管D4的第一端g可以理解为二极管的阴极。
在一些实施例中，本申请中的图腾无桥PFC电路可以是图3或图4所示单路PFC，即图腾无桥PFC电路与第一电源输入端L1耦合。当图腾无桥PFC电路为单路PFC时，图腾无桥PFC电路可以为单相图腾无桥PFC电路。
在一些实施例中，本申请中的图腾无桥PFC电路也可以是多路交错PFC。当图腾无桥PFC电路为多路交错PFC时，图腾无桥PFC电路可以为三相图腾无桥PFC电路。关于本申请的浪涌防护电路应用在三相图腾无桥PFC电路时的实现方式将在后文中进行说明。
在一些实施例中，控制电路304，用于：
与第一对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。其中，浪涌为正向浪涌，第一元件301导通，第一对地电压为第一输出端电压PFCOUT和第一元件301的导通压降之和。
与第一对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，确定需进行浪涌防护。其中，浪涌为负向浪涌，第二元件302导通，第一对地电压为第二元件302的导通压降。
其中，第一预设阈值大于第二第一预设阈值。
示例性的，假设第一元件301和第二元件302为二极管，参考图4，以单向图腾无桥PFC电路为例，发生正向浪涌时，二极管D1导通。假设二极管D1的导通压降为0.7V，第一电压检测电路303检测到的第一对地电压为第一输出端电压PFCOUT与0.7V的和。如果控制电路304确定第一对地电压(PFCOUT+0.7V)大于或等于第一预设阈值，可控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
当发生负向浪涌时，二极管D2导通，第一电压检测电路303检测到的第一对地电压为-0.7V。如果控制电路304确定-0.7V小于或等于第一预设阈值，可控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
在一些实施例中，在上述图腾无桥PFC电路包括多个开关管和电容的情况下，电容的正极与图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT耦合，电容的负极与图腾无桥PFC电路的第二输出端A耦合，电容的负极与图腾无桥PFC电路的地电平端口均耦合至图腾无桥PFC电路的第二输出端A。
在一些实施例中，如图5所示，浪涌防护电路还包括第一限流装置501，第一限流装置501耦合在第一电源输入端L和第一电压检测电路303的第一端B之间。
第一限流装置501，用于对第一电源输入端L1的电压进行分压。
也就是说，在本申请中，第一限流装置501用于承受部分浪涌电压，这样可防止图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT的电流过冲太高。
示例性的，通常第一限流装置501可采用热敏电阻、压敏电阻、恒定电阻、电感或瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)等装置。
在一些实施例中，第一电压检测电路303通常采用电阻分压电路或者运放采样电路来实现，当然也可以采用其他电路实现，本申请不进行限定。
在一些实施例中，控制电路304可以通过硬件或软件方式控制单相图腾无桥PFC电路中的开关管驱动，以在要进行浪涌防护时关断单相图腾无桥PFC电路中的开关管。
如果采用硬件方式实现，第一电压检测电路303将检测到的第一对地电压值输入两个不同阈值的硬件比较器。当正向浪涌或负向浪涌来临时，比较器会产生一个翻转信号，将该翻转信号与动态稳定控制系统(Dynamic Stability Control,DSC)片发出的驱动信号相与作为开关管驱动，即可实现浪涌关驱动的保护作用。
参考图6，图6示出的是一种控制电路304采用硬件方式实现的电路示意图。控制电路304包括比较器电路3041和与门电路3042，比较器电路3041的输入端M1与第一电压检测电路303的第三端D1耦合，比较器电路3041的输出端N与与门电路3042的第一输入端E耦合。
与门电路3042的第二输入端F用于接收驱动信号，与门电路3042的输出端G用于向图腾无桥PFC电路输出驱动信号，以驱动图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
示例性的，比较器电路3041中保存有上述第一预设阈值和第二预设阈值。当发生正向浪涌时，如果比较器电路3041确定第一对地电压大于或等于第一预设阈值，输出第一翻转信号至与门电路3042。与门电路3042和将第一翻转信号与DSC芯片601发送的信号相与，通过输出端G输出驱动信号脉冲宽度调制(Pulse width modulation1，PWM1)。驱动信号PWM1可理解为高/低电平，用于控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
类似的，当发生负向浪涌时，如果比较器电路3041确定第一对地电压小于或等于第二预设阈值，输出第二翻转信号至与门电路3042。与门电路3042和将第二翻转信号与DSC芯片601发送的信号相与，通过输出端G输出驱动信号PWM1。驱动信号PWM1可理解为高/低电平，用于控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
其中，DSC芯片发送的信号可以是高/低电平的方波信号。
下面结合图6示出的浪涌防护电路60，给出一个示例。
假设无浪涌时图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT的电压为400V，比较器电路3041中的第一预设阈值为450V，第二预设阈值为50V。
在第一电压检测电路303检测到的第一电源输入端L1线对地电压，即第一对地电压大于或等于第一预设阈值450V的情况下，此时发生正向浪涌。例如图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT的电压会被冲至500V甚至更高,此时二极管D1导通。假设二极管D1的导通压降为0.7V，则第一对地电压为500.7V，大于第一预设阈值450V。第一电压检测电路303将检测到的第一对地电压500.07V输入到比较器电路3041。比较器电路3041产生一个高低电平的方波信号输出至与门电路3042。与门电路3042将比较器电路3041输出的方波信号和DSC芯片601发出的驱动信号进行相与，产生一个驱动信号PWM1，进而控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
在第一电压检测电路303检测到的第一电源输入端L1线对地电压，即第一对地电压小于第二预设阈值50V情况下，此时发生负向浪涌，二极管D2导通。假设二极管D2导通压降为-0.7V，则第一对地电压为-0.7V，低于第二预设阈值50V。第一电压检测电路303将检测到的第一对地电压-0.7V输入到比较器电路3041。比较器电路3041产生一个高低电平的方波信号，输出至与门电路3042。与门电路3042将比较器电路3041输出的方波信号和DSC芯片601发出的驱动信号进行相与，产生一个驱动信号PWM1，进而控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
参考图7，图7示出的是一种控制电路304采用软件方式实现的电路示意图。控制电路304包括DSC芯片701，DSC芯片701用于根据第一对地电压产生翻转信号，翻转信号用于配合软件程序控制图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
示例性的，第一电压检测电路303输出第一对地电压至DSC芯片701，DSC芯片701内部的比较器可将第一对地电压和第一预设阈值、第二预设阈值进行比较，确定需进行浪涌防护时，产生翻转信号，并通过软件控制图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
例如，通过软件内部的中断或计时器(Time Meter,TIM)控制开关管关断。
按照图6中控制电路304采用硬件方式实现的举例，如果采用软件方式实现，当发生正向浪涌时，第一电压检测电路303将检测到的第一对地电压500.07V输入到DSC芯片701。DSC芯片701确定第一对地电压500.07V大于第一预设阈值450V时，产生翻转信号，并通过软件内部的中断或TIM计时器控制图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
当发生负向浪涌时，第一电压检测电路303将检测到的第一对地电压-0.7V输入到DSC芯片701。DSC芯片701确定第一对地电压-0.7V小于第二预设阈值50V时，产生翻转信号，并通过软件内部的中断或TIM计时器控制图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
由此，本申请中，浪涌来临时，可通过第一限流装置对第一电源输入端L1的电压进行分压，改善了当能量快速涌向PFC电容时，电容无法快速吸收的问题。并且，在二极管D1和D2的导通情况下，会对L1线对地电压造成变化。当通过压检测装置检测到的变化电压判断出是否发生了正向浪涌或负向浪涌时，控制电路可通过检测到的电压与保存的预设阈值进行相与，从而输出驱动信号，控制开关管关断，改善了防护电路动作延时大、无法及时关断开关管的问题。
需要理解，本申请提供的浪涌防护电路中的图腾无桥PFC电路为单向图腾无桥PFC电路时，图腾无桥PFC电路可以是如图1所示的电路结构，也可以为其他的电路结构，本申请不进行限定。在一些实施例中，前文已经说明，图腾无桥PFC电路可以为三相图腾无桥PFC电路。如图8所示，图8示出了一种基于三相图腾无桥PFC电路的浪涌防护电路80。
浪涌防护电路80在包括图3示出的浪涌防护电路30的基础上，浪涌防护电路30还包括第二电源输入端L2、第三电源输入端L3、第五元件801、第六元件802、第七元件803和第八元件804；
第五元件801耦合在第二电源输入端L2和图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT间，第六元件802耦合在第二电源输入端端L2和图腾无桥PFC电路的第二输出端A间；
第七元件803耦合在第二电源输入端L2和图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT间，第八元件804耦合在第三电源输入端L3和图腾无桥PFC电路的图腾无桥PFC电路的第二输出端A间。
与第一电压检测装置304类似的，考虑到正向浪涌和负向浪涌也有可能发生在第二电源输入端L2与零线端N间的电流回路中，以及发生在第三电源输入端L3与零线端N间的电流回路中，如图8所示，浪涌防护电路800还包括第二电压检测电路805和第三电压检测电路806。
第二电压检测电路805的第一端B2与第二电源输入端L2耦合，第二电压检测电路805的第二端C2与图腾无桥PFC电路的第二输出端A耦合，第二电压检测电路805的第三端D2与控制电路304的第二端M2耦合。
第三电压检测电路806的第一端B3与第三电源输入端L3耦合，第三电压检测电路806的第二端C3与图腾无桥PFC电路的第二输出端A耦合，第三电压检测电路806的第三端D3与控制电路304的第三端M3耦合。
基于图8中的浪涌防护电路800的示例，第二电压检测电路805，用于检测第二电源输入端L2与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第二对地电压，将第二对地电压发送给控制电路304。
控制电路304，还用于根据第二对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
相应地，控制电路304，具体可以用于：
与第二对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，浪涌为正向浪涌，第五元件801导通，第二对地电压为第一输出端PFCOUT电压和第五元件801的导通压降之和。
与第二对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，浪涌为负向浪涌，第六元件802导通，第二对地电压为第六元件802的导通压降。
其中，控制电路304，还用于根据第二对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断的实现方式，可以参考上文中控制电路304用于根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断的实现方式。
类似的，基于图8中的浪涌防护电路800的示例，第三电压检测电路806，用于检测第三电源输入端L3与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第三对地电压，将第三对地电压发送给控制电路304。
控制电路304，还用于根据第三对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
相应地，控制电路304，具体可以用于：
与第三对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，浪涌为正向浪涌，第七元件803导通，第三对地电压为第一输出端电压和第七元件803的导通压降之和。
与第三对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，浪涌为负向浪涌，第八元件804导通，第三对地电压为第八元件804的导通压降。
其中，控制电路304，还用于根据第三对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断的实现方式，可以参考上文中控制电路304用于根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断的实现方式。
在图8示例的浪涌防护电路800的基础上，与第一限流装置501类似的，图9示出的一种浪涌防护电路900，浪涌防护电路900包括第二限流装置901和第三限流装置902。其中，图8中的第五元件801、第六元件802、第七元件803和第八元件804在图9中均以二极管示出。第五元件801示为二极管D5，第六元件802示为二极管D6，第七元件803示为二极管D7，第八元件804示为二极管D8。
其中，第二限流装置901耦合在第二电源输入端L2和第二电压检测电路805的第一端B2间。
第二限流装置901，用于对第二电源输入端L2的电压进行分压。
也就是说，在本申请中，第二限流装置901用于承受部分浪涌电压，这样可防止图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT的电流过冲太高。
类似的，第三限流装置902耦合在第三电源输入端L3和第三电压检测电路806的第一端B3间。
第三限流装置902，用于对第三电源输入端L2的电压进行分压。
也就是说，在本申请中，第三限流装置902用于承受部分浪涌电压，这样可防止图腾无桥PFC电路的第一输出端PFCOUT的电流过冲太高。
与第一限流装置501类似的，通第二限流装置501和第三限流装置501可采用热敏电阻、压敏电阻、恒定电阻、电感或TVS等装置。
由此，本申请提供的技术方案，不仅适用于单相图腾无桥PFC电路的浪涌防护也同样适用于三相图腾无桥PFC电路的浪涌防护。
结合图3～图7对应的任一种浪涌防护电路，本申请还提供一种浪涌防护方法。该方法应用于图3～图7对应的任一种浪涌防护电路。图10为本申请实施例提供的一种浪涌防护方法的流程示意图，包括以下流程。
101、电子设备检测第一电源输入端L1与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第一对地电压。
102、电子设备根据第一对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
电子设备可包括图3～图7对应的任一种浪涌防护电路。例如电子设备可以为通信设备。
步骤101的实现方式可通过上述第一电压检测电路303执行。具体的实现方式可参见上文中对第一电压检测电路303的说明。
步骤102的实现方式可通过上述控制电路304执行。具体的实现方式可参见上文中对控制电路304的说明。
结合图8～图9对应的任一种浪涌防护电路，在图10对应的方法实施例的基础上，本申请的浪涌防护方法还可以包括以下流程。
1)电子设备检测第二电源输入端L2与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第二对地电压。
步骤1)的实现方式可通过上述第二电压检测电路805执行。具体的实现方式可参见上文中对第二电压检测电路805的说明。
2)电子设备根据第二对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
步骤2)的实现方式可通过上述控制电路304执行。具体的实现方式可参见上文中对控制电路304的说明。
以及，3)电子设备检测第三电源输入端L3与图腾无桥PFC电路的第二输出端A间的第一对地电压。
步骤3)的实现方式可通过上述第三电压检测电路806执行。具体的实现方式可参见上文中对第三电压检测电路806说明。
4)电子设备根据第三对地电压控制图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
步骤4)的实现方式可通过上述控制电路304执行。具体的实现方式可参见上文中对控制电路304的说明。
由此，电子设备根据检测到的一个或多个电源输入端与图腾无桥PFC电路的第二输出端A之间的对地电压，通过控制电路来关断开关管，改善了现有浪涌防护电路防护能力不足、防护动作不及时的问题。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种浪涌防护电路，其特征在于，所述浪涌防护电路包括图腾无桥功率因数校正PFC电路、第一元件、第二元件、第一电压检测电路和控制电路，所述图腾无桥PFC电路包括第一电源输入端、第一输出端和接地的第二输出端，所述第一元件耦合在所述第一电源输入端和所述第一输出端间，所述第二元件耦合在所述第一电源输入端和所述第二输出端间，其中：
所述第一电压检测电路，用于检测所述第一电源输入端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第一对地电压，将所述第一对地电压发送给所述控制电路；
所述控制电路，用于根据所述第一对地电压控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
2.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，
所述第一元件和所述第二元件为二极管；
或，所述第一元件和所述第二元件为整流桥。
3.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第一电压检测电路的输入端与所述第一电源输入端耦合，所述第一电压检测电路的第一输出端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端耦合，所述第一电压检测电路的第二输出端与所述控制电路的第一输入端耦合。
4.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，
所述控制电路，用于：
与所述第一对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中所述第一对地电压为所述第一输出端电压和所述第一元件的导通压降之和；
与所述第一对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，所述第一对地电压为所述第二元件的导通压降。
5.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述浪涌防护电路还包括第一限流装置，所述第一限流装置耦合在所述第一电源输入端和所述第一电压检测电路的第一端间；
所述第一限流装置，用于对所述第一电源输入端的电压进行分压。
6.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，
所述浪涌防护电路还包括零线端和地线端；
所述浪涌防护电路还包括第三元件和第四元件，所述第三元件耦合在所述零线端和所述图腾无桥PFC电路的第一输出端间，所述第四元件耦合在所述零线端和所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
7.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述图腾无桥PFC电路为三相图腾无桥PFC电路；
所述三相图腾无桥PFC电还包括第二电源输入端和第三电源输入端，所述的浪涌防护电路还包括第五元件、第六元件、第七元件和第八元件；
所述第五元件耦合在所述第二电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第一输出端间，所述第六元件耦合在所述第二电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间；
所述第七元件耦合在所述第二电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第一输出端间，所述第八元件耦合在所述第三电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
8.根据权利要求7所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述浪涌防护电路还包括第二电压检测电路和第三电压检测电路；
所述第二电压检测电路的第一输入端与所述第二电源输入端耦合，所述第二电压检测电路的第一输出端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端耦合，所述第二电压检测电路的第二输出端与所述控制电路的第二输入端耦合；
所述第三电压检测电路的第一输入端与所述第三电源输入端耦合，所述第三电压检测电路的第一输出端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端耦合，所述第三电压检测电路的第二输出端与所述控制电路的第三输入端耦合。
9.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，
所述控制电路包括比较器电路和与门电路，所述比较器电路的输入端与第一电压检测电路的第三端耦合，所述比较器电路的输出端与所述与门电路的第一输入端耦合；所述比较器电路用于对所述第一对地电压和预设的电压阈值进行比较，输出翻转信号至所述与门电路的第一输入端；
所述与门电路的第二输入端用于接收驱动信号，所述与门电路的输出端用于向所述图腾无桥PFC电路输出驱动信号，以驱动所述图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
10.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述控制电路包括数字信号控制器DSC，所述数字信号控制器DSC用于根据所述第一对地电压产生翻转信号，所述翻转信号用于配合软件程序控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管的关断。
11.一种浪涌防护方法，其特征在于，所述方法应用于浪涌防护电路，所述浪涌防护电路包括图腾无桥功率因数校正PFC电路、第一元件、第二元件、第一电压检测电路和控制电路，所述图腾无桥PFC电路包括第一电源输入端、第一输出端和接地的第二输出端，所述第一元件耦合在所述第一电源输入端和所述第一输出端间，所述第二元件耦合在所述第一电源输入端和所述第二输出端间，所述方法包括：
检测所述第一电源输入端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第一对地电压；
根据所述第一对地电压控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一元件和所述第二元件为二极管；
或，所述第一元件和所述第二元件为整流桥。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述第一对地电压控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断包括：
与所述第一对地电压大于或等于第一预设阈值相应的，控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中所述第一对地电压为所述第一输出端电压和所述第一元件的导通压降之和；
与所述第一对地电压小于或等于第二预设阈值相应的，控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断，其中，所述第一对地电压为所述第二元件的导通压降。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述图腾无桥PFC电路的第一输入端的电压进行分压。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述浪涌防护电路还包括零线端和地线端；
所述浪涌防护电路还包括第三元件和第四元件，所述第三元件耦合在所述零线端和所述图腾无桥PFC电路的第一输出端间，所述第四元件耦合在所述零线端和所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述图腾无桥PFC电路为三相图腾无桥PFC电路；
所述三相图腾无桥PFC电还包括第二电源输入端和第三电源输入端，所述的浪涌防护电路还包括第五元件、第六元件、第七元件和第八元件；
所述第五元件耦合在所述第二电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第一输出端间，所述第六元件耦合在所述第二电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间；
所述第七元件耦合在所述第二电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第一输出端间，所述第八元件耦合在所述第三电源输入端和所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述第二电源输入端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第二对地电压；
根据所述第二对地电压控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述第三电源输入端与所述图腾无桥PFC电路的第二输出端间的第三对地电压；
根据所述第三对地电压控制所述图腾无桥PFC电路中的开关管关断。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备执行权利要求11-18中任一项所述的浪涌防护方法。
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