CN209930129U - Pfc保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种PFC保护电路，包括：采样检测电路，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；控制保护电路，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。本实用新型解决了现有的需要硬件和软件进行配合对PFC电路控制所存在的控制时效性不高的问题，达到了实时高效对PFC电路进行控制的技术效果。

Description

PFC保护电路

技术领域

本实用新型涉及设备控制技术领域，具体而言，涉及一种PFC保护电路。

背景技术

随着电力电子技术的广泛应用，越来越多的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)拓扑被应用到变频控制器中。然而，目前对于PFC保护，大多是先通过硬件进行检测，然后，再通过软件算法进行运算分析，最后再输出控制信号对整个系统作出处理。然而，这种方式的保护时效性不高。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种PFC保护电路，以实现对PFC电路的实时高效保护，该PFC保护电路，包括：

采样检测电路，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；

控制保护电路，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。

在一个实施方式中，所述采样检测电路包括：

采样电阻，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值；

比较器，第一端通过第一电阻与所述采样电阻相连，第二端与第二电阻和第三电阻相连，其中，所述第二电阻和第三电阻分压得到所述基准值。

在一个实施方式中，所述控制保护电路包括：

光耦，第一输入端与所述比较器的输出端相连，第二输入端与DSP输出的控制信号PWM相连；

限流电阻，第一端与所述光耦的输出端相连，第二端与滤波电容的第一端和驱动芯片的输入端相连；

分压电阻，第一端与所述光耦的输出端相连，第二端接地；

滤波电容，第一端与所述光耦的输入端和所述限流电阻的第二端相连，第二端接地。

在一个实施方式中，在所述采样值大于所述基准值的情况下，所述比较器输出高电平，在所述采样值小于所述基准值的情况下，所述比较器输出低电平。

在一个实施方式中，在所述比较器输出高电平的情况下，所述光耦不导通，输出至所述驱动芯片的驱动信号为低电平，PFC电路关断。

在一个实施方式中，在所述比较器输出低电平，PWM为高电平的情况下，所述光耦导通，所述光耦输出高电平至驱动芯片，PFC电路工作。

在一个实施方式中，在所述比较器输出低电平，PWM为低电平的情况下，所述光耦不导通，所述驱动芯片的驱动信号为低电平，PFC电路关断。

在一个实施方式中，上述PFC保护电路还包括：

IGBT，第一端与所述驱动芯片的输出端相连，第二端与所述PFC电路相连。

在一个实施方式中，所述第二电阻的第一端与所述比较器的第二输入端相连，第二端与输入电压相连，。

在一个实施方式中，所述第三电阻的第一端与所述比较器的第二输入端相连，第二端接地。

在上述实施例中，提供了一种PFC保护电路，该电路包括：采样检测电路，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；控制保护电路，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。即，通过硬件电路的方式，可以实现对PFC电路实时的通断控制，解决了现有的需要硬件和软件进行配合进行PFC电路控制所存在的控制时效性不高的问题，达到了实时高效对PFC电路进行控制的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的PFC保护电路架构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的PFC保护电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

针对现有的变频控制器的PFC在出现过流后，先通过硬件检测过流信号，DSP芯片引脚接收到过流信号后，需要软件算法进行判断，然后输出控制信号进行控制，这种控制方式响应速度较慢的技术问题。

在本例中，提供了一种PFC保护电路，如图1所示，可以包括：

采样检测电路1，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；

控制保护电路2，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。

在上例中，提供了一种PFC保护电路，该电路包括：采样检测电路，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；控制保护电路，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。即，通过硬件电路的方式，可以实现对PFC电路实时的通断控制，解决了现有的需要硬件和软件进行配合进行PFC电路控制所存在的控制时效性不高的问题，达到了实时高效对PFC电路进行控制的技术效果。

具体的，上述的采样检测电路可以包括：采样电阻，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值；比较器，第一端通过第一电阻与所述采样电阻相连，第二端与第二电阻和第三电阻相连，其中，所述第二电阻和第三电阻分压得到所述基准值。

上述的控制保护电路可以包括：光耦，第一输入端与所述比较器的输出端相连，第二输入端与DSP输出的控制信号PWM相连；限流电阻，第一端与所述光耦的输出端相连，第二端与滤波电容的第一端和驱动芯片的输入端相连；分压电阻，第一端与所述光耦的输出端相连，第二端接地；滤波电容，第一端与所述光耦的输入端和所述限流电阻的第二端相连，第二端接地。

基于上述的PFC保护电路，在采样值大于基准值的情况下，比较器输出高电平，在采样值小于基准值的情况下，比较器输出低电平；在比较器输出高电平的情况下，光耦不导通，输出至驱动芯片的驱动信号为低电平，PFC电路关断；在比较器输出低电平，PWM为高电平的情况下，光耦导通，光耦输出高电平至驱动芯片，PFC电路工作；在比较器输出低电平，PWM为低电平的情况下，光耦不导通，驱动芯片的驱动信号为低电平，PFC电路关断。

即，当PFC部分正常运行时，经过采样电阻上的检测电压输入到比较器引脚处，该采样信号会与设定基准值作对比，如果检测电压信号小于基准值信号，则比较器输出低电平，与此时PWM信号作对比，控制光耦的导通/关断，从而在光耦输出得到一个相应的高电平/低电平，输入到驱动芯片后，驱动开关的正常开通/关断；

1)如果此时PWM为高电平，则光耦导通，光耦输出高电平到驱动芯片处，PFC部分正常工作；

2)如果此时PWM为低电平，则光耦不导通，输出被拉地到，则相当于驱动信号为低，与PWM保持一致，PFC关断。

当PFC部分异常工作(过流)时，经过采样电阻上的检测电压输入到比较器引脚处，因为设定的极限电流保护值是刚好能在采样电阻上产生的电压等于设定的基准值，过流时检测电压信号大于基准信号，此时比较器输出高电平，无论PWM输出什么信号，光耦均不导通，输出到驱动芯片的驱动信号均为低电平，则开关不导通，PFC关断。

为了实现对PFC电路的控制，可以设置IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，该IGBT第一端与所述驱动芯片的输出端相连，第二端与所述PFC电路相连，即，驱动芯片所产生的驱动信号通过控制IGBT的通断实现对PFC电路的通断控制。

在上例中，通过第二电阻和第三电阻实现分压，以得到基准值，因此，第二电阻的第一端可以与比较器的第二输入端相连，第二端可以与输入电压相连，第三电阻的第一端与比较器的第二输入端相连，第二端接地。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

现有的变频控制器的PFC在出现过流后，先通过硬件检测过流信号，DSP芯片引脚接收到过流信号后，需要软件算法进行判断，然后输出控制信号进行控制，这种控制方式响应速度较慢。如果响应时间过长，那么可能会造成模块损坏，且当有误保护时，会当作正常故障处理，这样将影响系统的工作效率。

针对上述问题，在本例中，通过检测单元(可以包括：采样电阻R2、限流电阻R3、比较器U3、以及由R4和R5分压得到的U3-2输入基准值)检测到PFC母线实际运行时的电流信号，输入到比较器U3-1，将之与基准值(U3-2)进行比较，如果小于基准值，则PFC部分正常工作，如果高于基准值(已经过流)，则即时关断PFC：

1)因为真正的过流，则大电流不可能瞬时突变，本例中的方案可以一直抑制PFC中IGBT的开通，起到降低电流且保护元器件的效果，同时在此段过流时间内，软件检测到故障，关断控制器，整个系统起到很好的保护作用；

2)如果是误保护，则短时间内IGBT会被强制关断，但是下一刻检测到电流正常时，IGBT重新开通，短时间内软件不会检测到故障，将误保护动作排除，这样可以更智能地解决误保护的问题。

具体的，提供了一种PFC保护电路，如图2所示，可以包括：采样检测电路②(可以包括：采样电阻R2、限流电阻R3、比较器U3、以及由R4和R5分压得到的U3-2输入基准值)，以及控制保护电路③(可以包括：DSP输出的控制信号PWM、光耦U1、分压电阻R8、限流电阻R7以及滤波电容C1)。

上述采样检测电路②可以对PFC母线进行采样检测，并与基准值进行比较，不需输入DSP，也不需软件进行计算，可直接输出一个比较结果(高电平/低电平)；上述控制保护电路③可以根据采样检测电路②输出的高电平/低电平来控制光耦U1的开通/关断，进而在电阻R8上产生一个高电平/低电平，进一步输入到驱动芯片U2中，来控制IGBT的开通/关断。

在上述方案中因为不需要芯片中软件部分的检测和计算，直接将硬件检测到的电流信号进行判断并控制IGBT的开通/关断，可以使得电路保护的响应速度更快一些。同时，由于干扰信号的存在，现有的电路保护方案中软件一旦发出保护指令，则有可能直接将系统关闭，待重新检测到干扰信号消失才会重新开启；但是在本例中由于不需要软件检测，因此速度更快，且干扰信号一旦消失可瞬间可再次启动系统，相对于现有的保护电路而言，保护更加智能。

即，在本例中，利用采样PFC母线电流来与设定基准值进行比较，通过比较器输出相应的比较信号波，来控制光耦的导通/关断，从而使得IGBT能够更加智能地开通/关断。

在实际控制的过程中，当PFC部分正常运行时，经过采样电阻R2上的检测电压输入到比较器U3的1引脚处，该采样信号会与设定基准值作对比，如果检测电压信号小于基准值信号，则比较器输出低电平，与此时PWM信号作对比，控制光耦的导通/关断，从而在光耦输出得到一个相应的高电平/低电平，输入到驱动芯片U1后，驱动IGBT(G1)的正常开通/关断；

1)如果此时PWM为高电平，则光耦导通，光耦U1输出高电平到驱动芯片U2的3处，PFC部分正常工作；

2、如果此时PWM为低电平，则光耦不导通，则光耦不导通，输出被拉地到，则相当于驱动信号为低，与PWM保持一致，PFC关断。

当PFC部分异常工作(过流)时，经过采样电阻R2上的检测电压输入到比较器U3的1引脚处，因为设定的极限电流保护值是刚好能在采样电阻R2上产生的电压等于设定的基准值，过流时检测电压信号大于基准信号，此时比较器输出高电平，无论PWM输出什么信号，光耦均不导通，输出到U2的驱动信号均为低电平，则IGBT不导通，PFC电路关断。

在上例中，在正常运行时，要求采样值准确，且不影响PWM波，因此，可以通过一个采样检测电路，先设定基准值，计算出对应的采样电阻值，然后在运行过程中，每一次采样都会与基准值进行比较，避免出现误保护，PWM波受影响等问题。在出现过流情况时，采样到的检测电压会大于基准值，此时可通过比较器进行控制，输出一个高电平信号，无论PWM输出什么信号，均关断IGBT，通过这种方式可以避免过流后IGBT继续开通，从而起到保护PFC的作用，如果有误保护动作，则可以短时间内自己调节过来，不会让PFC停止工作，从而可以更为智能地解决误保护的问题。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型实施例实现了如下技术效果：提供了一种PFC保护电路，该电路包括：采样检测电路，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；控制保护电路，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。即，通过硬件电路的方式，可以实现对PFC电路实时的通断控制，解决了现有的需要硬件和软件进行配合进行PFC电路控制所存在的控制时效性不高的问题，达到了实时高效对PFC电路进行控制的技术效果。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (10)

1.一种PFC保护电路，其特征在于，包括：

采样检测电路，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值，并将所述采样值与基准值进行比较，得到比较结果；

控制保护电路，与所述采样检测电路相连，用于根据所述比较结果控制光耦的通断，以实现对PFC电路的通断控制。

2.根据权利要求1所述的PFC保护电路，其特征在于，所述采样检测电路包括：

采样电阻，与PFC母线相连，用于对所述PFC母线进行采样，得到采样值；

比较器，第一端通过第一电阻与所述采样电阻相连，第二端与第二电阻和第三电阻相连，其中，所述第二电阻和第三电阻分压得到所述基准值。

3.根据权利要求2所述的PFC保护电路，其特征在于，所述控制保护电路包括：

光耦，第一输入端与所述比较器的输出端相连，第二输入端与DSP输出的控制信号PWM相连；

限流电阻，第一端与所述光耦的输出端相连，第二端与滤波电容的第一端和驱动芯片的输入端相连；

分压电阻，第一端与所述光耦的输出端相连，第二端接地；

滤波电容，第一端与所述光耦的输入端和所述限流电阻的第二端相连，第二端接地。

4.根据权利要求3所述的PFC保护电路，其特征在于，在所述采样值大于所述基准值的情况下，所述比较器输出高电平，在所述采样值小于所述基准值的情况下，所述比较器输出低电平。

5.根据权利要求4所述的PFC保护电路，其特征在于，在所述比较器输出高电平的情况下，所述光耦不导通，输出至所述驱动芯片的驱动信号为低电平，PFC电路关断。

6.根据权利要求4所述的PFC保护电路，其特征在于，在所述比较器输出低电平，PWM为高电平的情况下，所述光耦导通，所述光耦输出高电平至驱动芯片，PFC电路工作。

7.根据权利要求4所述的PFC保护电路，其特征在于，在所述比较器输出低电平，PWM为低电平的情况下，所述光耦不导通，所述驱动芯片的驱动信号为低电平，PFC电路关断。

8.根据权利要求3所述的PFC保护电路，其特征在于，还包括：

IGBT，第一端与所述驱动芯片的输出端相连，第二端与所述PFC电路相连。

9.根据权利要求2所述的PFC保护电路，其特征在于，所述第二电阻的第一端与所述比较器的第二输入端相连，第二端与输入电压相连。

10.根据权利要求2所述的PFC保护电路，其特征在于，所述第三电阻的第一端与所述比较器的第二输入端相连，第二端接地。

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