CN203104280U

CN203104280U - 交错式pfc电路及空调器

Info

Publication number: CN203104280U
Application number: CN2013200029763U
Authority: CN
Inventors: 郑绪成
Original assignee: Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-01-04

Abstract

本实用新型公开了一种交错式PFC电路及空调器，所述交错式PFC电路包括控制芯片、交错转换电路、滤波电容和两并联的功率模块，其中：所述功率模块的输入端与电源正极连接，输出端与所述滤波电容的正极连接；所述交错转换电路的输入端与所述控制芯片的输出端连接，该交错转换电路的输出端分别与两功率模块的控制端连接，以将所述控制芯片输出的PWM信号转换为两路交错的PWM信号并分别传送给两功率模块，从而以较低的成本实现将单路PFC电路转变为交错式PFC电路，因此纹波电流减小、输出电压更稳定，从而提高了PFC电路的性能；同时工作频率得以提高，可减小电感组件的尺寸，从而缩小了PFC电路的体积。

Description

交错式PFC电路及空调器

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其是涉及一种交错式PFC电路及具有该交错式PFC电路的空调器。

背景技术

随着变频技术的普及，PFC（Power Factor Corrector，功率因数校正）电路越来越多地被应用到电源电路中，现有的PFC电路包括单路PFC电路和交错式PFC电路。其中现有的单路PFC电路如图1所示，包括控制芯片2、功率模块1和滤波电容EC，功率模块1的输入端连接电源正极，输出端连接滤波电容EC的正极，控制端连接控制芯片2的输出端；而功率模块1包括驱动电路1a、电感组件L、开关管Q和二极管D。控制芯片2输出的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号经驱动电路放大后，控制开关管Q的工作状态。由于单路PFC电路的工作频率低，因此电路中的电感组件L体积较大，需要单独固定后再通过连接线连到电路板上。

而交错式PFC电路的纹波电流较小，因此输出电压更稳定，同时工作频率得以提高，从而电路中的电感组件可以减小，甚至可以直接安装于电路板上，因此交错式PFC电路比单路PFC电路更优越。

然而现有的交错式PFC电路，都是通过控制芯片2直接输出两路交错的PWM信号，电路复杂，成本高；同时需要开发专门的控制芯片，而开发这种专门的控制芯片成本也非常高昂。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种交错式PFC电路及空调器，旨在以较低的成本提高PFC电路的性能、缩小PFC电路的体积。

为达以上目的，本实用新型提出一种交错式PFC电路，包括控制芯片、交错转换电路、滤波电容和两并联的功率模块，其中：

所述功率模块的输入端与电源正极连接，输出端与所述滤波电容正极连接；

所述交错转换电路的输入端与所述控制芯片的输出端连接，该交错转换电路的输出端分别与两功率模块的控制端连接，以将所述控制芯片输出的PWM脉宽调制信号转换为两路交错的PWM信号并分别传送给两功率模块。

优选地，还包括电流采样电阻，所述功率模块包括驱动电路、电感组件、二极管和开关管，其中：

所述电感组件一端为所述功率模块的输入端且连接电源正极，另一端连接所述二极管的阳极；

所述二极管的阴极为所述功率模块的输出端且连接所述滤波电容的正极；

所述开关管分别连接所述驱动电路的输出端、所述二级管的阳极和所述滤波电容的负极；

所述采样电阻一端连接所述滤波电容负极，另一端连接电源负极；

所述驱动电路的输入端为所述功率模块的控制端且连接所述交错转换电路的输出端，以将所述交错转换电路输出的PWM信号放大后输出至所述开关管以控制开关管连接所述二极管一端和连接所述滤波电容一端的连接状态。

优选地，所述交错转换电路包括D触发器和两与门，其中：

所述D触发器的时钟触发输入端和两与门的第一输入端为所述交错转换电路的输入端，所述控制芯片分别连接D触发器的时钟触发输入端和两与门的第一输入端；

所述D触发器的置位端和复位端接地，数据输入端连接负输出端，负输出端连接一与门的第二输入端，正输出端连接另一与门的第二输入端；

所述与门的输出端为所述交错转换电路的输出端，且与所述功率模块的控制端对应连接。

优选地，所述开关管为IGBT绝缘栅双极型晶体管或MOS绝缘栅型场效应管。

优选地，所述控制芯片为MCU微控制单元或DSP数字信号处理器。

本实用新型同时提出一种空调器，包括一交错式PFC电路，所述交错式PFC电路包括控制芯片、交错转换电路、滤波电容和两并联的功率模块，其中：

本实用新型所提供的一种交错式PFC电路，在单路PFC电路中加入交错转换电路，将控制芯片输出的PWM信号转换为两路交错的PWM信号，从而以较低的成本实现将单路PFC电路转变为交错式PFC电路，因此纹波电流减小、输出电压更稳定，从而提高了PFC电路的性能；同时工作频率得以提高，可减小电感组件的尺寸，从而缩小了PFC电路的体积。

附图说明

图1是现有技术中单路PFC电路的电路图；

图2是本实用新型的交错式PFC电路一实施例的电路图；

图3 是图2中交错转换电路的电路图。

本实用新型目的的实现、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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，提出本实用新型的交错式PFC电路一实施例，所述交错式PFC电路包括两并联的功率模块、交错转换电路30、控制芯片40、采样电阻RX和滤波电容EC，其中功率模块的输入端与电源正极连接，输出端与滤波电容EC的正极连接；交错转换电路30的输入端与控制芯片40的输出端C1连接，该交错转换电路30的输出端分别与两功率模块的控制端连接，以将控制芯片40输出的PWM信号转换为两路交错的PWM信号并分别传送给两功率模块。控制芯片优选MCU（Micro Control Unit，微控制单元）或DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理器），以实现对输出电压的调节。

具体的，两功率模块分别为第一功率模块10和第二功率模块20，第一功率模块包括第一驱动电路11、第一电感组件L1、第一二极管D1和第一开关管Q1，第二功率模块包括第二驱动电路21、第二电感组件L2、第二二极管D2和第二开关管Q2。第一电感组件L1和第二电感组件L2的参数可以相同也可以不同，第一二级管D1和第二二极管D2可以封装在一起也可以是两个独立的封装，同一功率模块中的开关管、二极管和驱动电路可以封装在一个模块里面也可以分立设置。其中，第一功率模块10中，第一电感组件L1一端即为第一功率模块10的输入端且连接电源正极，另一端连接第一二极管D1的阳极；第一二极管D1的阴极即为第一功率模块10的输出端且连接滤波电容EC的正极；第一开关管Q1可以是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor，绝缘栅型场效应管），以MOSFET为例，其栅极连接第一驱动电路11的输出端、漏极连接第一二级管D1的阳极、源极连接滤波电容EC的负极；采样电阻RX一端连接滤波电容EC负极，另一端连接电源负极；第一驱动电路11的输入端即为第一功率模块10的控制端且连接交错转换电路30的输出端。第二功率模块20与第一功率模块10并联，且第二功率模块20中的各器件的连接关系与第一功率模块10相同，在此不再赘述。

控制芯片输出PWM信号至交错转换电路，经交错转换电路转换为两路交错的PWM信号，其中一路PWM信号传送至第一驱动电路11，第一驱动电路11将该PWM信号放大后输出至第一开关管Q1以控制该第一开关管Q1的工作状态，进而控制第一开关管Q1连接第一二极管D1一端和连接滤波电容EC一端的连接状态；另一路PWM信号传送至第二驱动电路21，第二驱动电路21将该PWM信号放大后输出至第二开关管Q2以控制第二开关管Q2的工作状态，进而控制第二开关管Q2连接第二二极管D2一端和连接滤波电容EC一端的连接状态。

同时，与现有的单路PFC电路相同，控制芯片40的电流检测端口C2连接电源负极和采样电阻RX以检测回路的电流，电压检测端口C3则检测输入电压，输出电压反馈检测端口C4则检测输出电压。

结合参见图3，所述交错转换电路30包括D触发器31、第一与门32和第二与门33，其中D触发器31的时钟触发输入端CP、第一与门32的第一输入端和第二与门33的第一输入端即为交错转换电路30的输入端，控制芯片40的输出端C1则分别连接D触发器31的时钟触发输入端CP、第一与门32的第一输入端和第二与门33的第一输入端； D触发器31的置位端S和复位端R接地，数据输入端D连接负输出端，负输出端连接第一与门32的第二输入端，正输出端Q连接第二与门33的第二输入端；第一与门32的输出端即为交错转换电路30的一输出端，其与第一功率模块10或第二功率模块20的控制端连接，第二与门33的输出端即为交错转换电路30的另一输出端，其与第二功率模块20或第一功率模块10的控制端连接。控制芯片40输出的PWM信号经D触发器31分频，再取反，从负输出端输出至第一与门，在第一与门处与直接从控制芯片40处传送来的PWM信号相与，得到一路PWM信号；控制芯片40输出的PWM信号经D触发器31分频，从正输出端Q输出至第二与门33，在第二与门33处与直接从控制芯片40处传送来的PWM信号相与，得到另一路PWM信号；经第一与门32和第二与门33相与后得到的两路PWM信号是相互交错的，分别输出至第一功率模块10和第二功率模块20。

本实施例的交错式PFC电路，在现有的单路PFC电路上进行改进，只增加一个交错转换电路和一个功率模块，其余电路和电子器件以及控制方法与现有的单路PFC电路相同，因此电路简单、成本低、可靠性高。交错式转换电路将PWM信号转换为两路交错的PWM信号后，每一路的开通占空比都不大于50%，因此电感组件的利用率得以提升，工作频率则比现有的单路PFC电路高几倍，工作频率提高后，电感组件的体积可以减小，甚至可以将电感组件安装于电路板上，进而缩小了电路的体积。本实施例的交错式PFC电路的纹波电流也降低了50%以上，使得输出电压更加稳定，提高了电路的性能。

本实用新型同时提出一种空调器，该空调器包括一交错式PFC电路，所述交错式PFC电路包括控制芯片、交错转换电路、滤波电容和两并联的功率模块，其中：所述功率模块的输入端与电源正极连接，输出端与所述滤波电容正极连接；所述交错转换电路的输入端与所述控制芯片的输出端连接，该交错转换电路的输出端分别与两功率模块的控制端连接，以将所述控制芯片输出的PWM信号转换为两路交错的PWM信号并分别传送给两功率模块。本实施例中所描述的交错式PFC电路为本实用新型中上述实施例所涉及的交错式PFC电路，在此不再赘述。

应当理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，不能因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种交错式PFC电路，其特征在于，包括控制芯片、交错转换电路、滤波电容和两并联的功率模块，其中：

所述功率模块的输入端与电源正极连接，输出端与所述滤波电容的正极连接；

2.根据权利要求1所述的交错式PFC电路，其特征在于，还包括电流采样电阻，所述功率模块包括驱动电路、电感组件、二极管和开关管，其中：

3.根据权利要求1所述的交错式PFC电路，其特征在于，所述交错转换电路包括D触发器和两与门，其中：

4.根据权利要求2或3所述的交错式PFC电路，其特征在于，所述开关管为IGBT绝缘栅双极型晶体管或MOSFET绝缘栅型场效应管。

5.根据权利要求1-3任一项所述的交错式PFC电路，其特征在于，所述控制芯片为MCU微控制单元或DSP数字信号处理器。

6.一种空调器，包括一交错式PFC电路，其特征在于，所述交错式PFC电路包括控制芯片、交错转换电路、滤波电容和两并联的功率模块，其中：

所述交错转换电路的输入端与所述控制芯片的输出端连接，该交错转换电路的输出端分别与两功率模块的控制端连接，以将所述控制芯片输出的PWM信号转换为两路交错的PWM信号并分别传送给两功率模块。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，所述交错式PFC电路为如权利要求2-5任一项所述的交错式PFC电路。