CN201260129Y - 一种功率因数校正器 - Google Patents

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CN201260129Y CNU2008201335286U CN200820133528U CN201260129Y CN 201260129 Y CN201260129 Y CN 201260129Y CN U2008201335286 U CNU2008201335286 U CN U2008201335286U CN 200820133528 U CN200820133528 U CN 200820133528U CN 201260129 Y CN201260129 Y CN 201260129Y
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方湘涛
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Abstract

本实用新型公开了一种功率因数校正器,包括:连接交流输入的功率电路,对功率电路进行控制的控制电路;所述功率电路包括:对交流输入进行整流的整流桥连接充/放电的电抗器,电抗器输出端连接功率器件及快恢复二极管;所述控制电路包括:连接交流输入的电压过零检测电路和连接整流后的电流检测电路,微控制器MCU判别电压过零检测电路和电流检测电路的电压信号、电流信号,通过光耦合器使与其连接的功率器件导通或截至。通过MCU对功率器件导通与截止的占空比控制,使高频电抗器能从输入交流电源全周期内吸取输入电流,并使输入电流值跟踪输入电压的正弦规律变化而变化功率因数可高达0.95以上,实现较高的谐波抑制效果。

Description

一种功率因数校正器
技术领域
本实用新型涉及电源校正器,特别是指一种功率因数校正器。
背景技术
功率因数校正器分为有源和无源两种,无源功率因数校正(PFC)采用电感结合电容式的功率因素校正模式来被动地吸收谐波电流,以提高功率因数,技术成熟,价格低,安全可靠,电磁干扰强度低。但此方案谐波抑制效果差,同时电抗器感抗较大而使直流电压下降很大,导致压缩机无法以高的转速运转。
有源PFC一般都通过输入电压和输出电压等采样信号按比例相乘后再与采样电流信号进行比较并控制功率器件的导通与截止,由于乘法器等电路比较复杂,故此类专用控制集成电路价格比较昂贵,开关损耗大,且电磁干扰(EMI)亦以较大的增加。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型在于提供一种功率因数校正器,以解决上述有源PFC控制集成复杂,电磁干扰较大的问题。
为解决上述问题,本实用新型提供一种功率因数校正器,包括:连接交流输入的功率电路,对功率电路进行控制的控制电路;
所述功率电路包括:
对交流输入进行整流的整流桥连接充/放电的电抗器,电抗器由连接的功率器件控制;
所述控制电路包括:
连接交流输入的电压过零检测电路和连接整流后的电流检测电路,微控制器MCU判别电压过零检测电路和电流检测电路的电压信号、电流信号,通过三极管Q2控制连接的光耦合器,使连接光耦合器的功率器件的导通或截至。
优选的,所述电抗器还连接防止反向放电的快恢复二极管和滤波电容。
优选的,功率器件与所述控制电路的连接为:
功率器件的集电极连接电抗器,基极连接光耦合器。
优选的,Q2与光耦合器、MCU的连接为:
Q2的基极通过限流电阻连接MCU,集电极连接光耦合器的输入端,发射极接地。
通过MCU对功率器件导通与截止的占空比控制,使高频电抗器能从输入交流电源全周期内吸取输入电流,并使输入电流值跟踪输入电压的正弦规律变化而变化功率因素可高达0.95以上,实现较高的滤波效果。
附图说明
图1是实施例中功率因数校正器的结构图;
图2是实施例中校正器工作的电压波形区间的示意图。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的技术方案,下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
参见图1,图1是电路的结构图,包括:功率电路和控制电路,功率电路包括:用于整流的整流桥1连接电抗器2,电抗器2连接功率器件3的集电极实现充电控制,电抗器2还连接快恢复二极管4和滤波电容5。
控制电路包括:连接电抗器2的电流检测电路6、连接交流输入的电压过零点检测电路9;电流检测电路6和电压过零点检测电路9连接微控制器MCU,MCU完成电压、电流的检测并通过三极管Q2和光耦合器7控制功率器件3。功率器件3的集电极连接电抗器2,基极连接光耦合器7。
电流检测电路6包括:电阻R7、R8、R9、R10,电容C5、C6组成电感电流检测电路,电感电流流经无感水泥电阻R7检测后,通过两级RC滤波器,得到电感电流的有效值后送入控制器电流检测口。
电压过零检测电路9包括:电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R15、R16,稳压二极管D2、D3,电容C7、C8与比较器U2组成输入交流电压过零检测电路,比较器U2输出脉冲信号,该信号输入控制器外部中断口,脉冲的上升沿和下降沿均对应输入电压过零点。
该校正器在工作过程中,从外部电网输入的交流电压经滤波缓冲电路至整流桥1,整流桥1将交流电整流成脉动的直流电,该直流电仍以正半周正弦规律脉动变化。MCU通过交流电压过零检测电路9采集的过零信号和电流检测电路6采样的电流有效值的大小控制电路的工作模式及PWM脉冲规律,MCU通过控制连接的Q2和光耦7,使功率器件3也以相对恒定的占空比导通或截止。
在功率器件3导通期间,脉动直流电压加在电抗器2的两端,电抗器2内会产生电流,该电流方向是从整流桥1的正端流向功率器件3的漏极,电流的大小只与输入电压的瞬时值和功率器件的导通时间成正比,与电抗器的电感量成反比,在功率器件每一周内导通时间相对恒定和电抗器电感量不变时,若输入电压瞬时呈正弦规律变化,电抗器内流动的电流大小就按正弦变化,即输入电流能很好地跟踪输入电压达到功率因素校正的目的。
当功率器件3截止时,由于电抗器2内电流不能中断,该后续电流经超快恢复二极管4流向输出电容5,对输出电容5进行充电和负载供电。输出电容5的作用是在功率器件3导通期间能继续给负载供电,由于超快恢复二极管的反向阻隔作用,输出电容上的电压不会反向加至功率器件的漏极上。
该PFC电路具有两种工作模式:无源PFC工作模式(自然整流状态)和有源PFC工作模式(强迫整流状态)。
当电感电流由零增大至3A时,电路由无源PFC工作模式转入部分有源PFC工作模式;当电感电流有效值下降至1.5A时,电路由部分有源PFC工作模式转入无源工作模式。
因而在PFC工作模式中,每半个整电源周期内具有5个工作区间如图2所示,其中T0-T1、T2-T3、T4-T5为自然整流区间,T1-T2、T3-T4为强迫整流区间。T2、T3时刻固定,分别对应输入电流π/3与2π/3相位的时刻;T1、T4时刻随着采样输入电流有效值的大小变化有所变化,输入电流有效值越大,T1、T4越接近输入电压过零点。
通过MCU对功率器件导通与截止的占空比控制,使高频电抗器能从输入交流电源全周期内吸取输入电流,并使输入电流值跟踪输入电压的正弦规律变化而变化功率因素可高达0.95以上,实现较高的滤波效果,各次谐波电流均满足3C及CE等国内外认证要求。
对于本实用新型各个实施例中所阐述的校正器,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种功率因数校正器,其特征在于,包括:连接交流输入的功率电路,对功率电路进行控制的控制电路;
所述功率电路包括:
对交流输入进行整流的整流桥(1)连接充/放电的电抗器(2),电抗器(2)由连接的功率器件(3)控制;
所述控制电路包括:
连接交流输入的电压过零检测电路(9)和连接整流后的电流检测电路(6),微控制器MCU判别电压过零检测电路(9)和电流检测电路(6)的电压信号、电流信号,通过三极管Q2控制连接的光耦合器(7),使连接光耦合器(7)的功率器件(3)的导通或截至。
2、根据权利要求1所述的功率因数校正器,其特征在于,所述电抗器(2)还连接防止反向放电的快恢复二极管(4)和滤波电容(5)。
3、根据权利要求1所述的功率因数校正器,其特征在于,功率器件(3)与所述控制电路的连接为:
功率器件(3)的集电极连接电抗器(2),基极连接光耦合器(7)。
4、根据权利要求1所述的功率因数校正器,其特征在于,Q2与光耦合器(7)、MCU的连接为:
Q2的基极连接MCU,集电极连接光耦合器(7)的输入端,发射极接地。
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