CN220605762U - 一种pfc过压保护电路及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种PFC过压保护电路及用电设备，包括：控制芯片、升压模块、采样模块和电压检测模块，控制芯片和升压模块连接，升压模块与采样模块连接，采样模块分别与电压检测模块以及控制芯片连接，电压检测模块与控制芯片连接；采样模块采集升压模块的输出电压并分别输出给控制芯片和电压检测模块，电压检测模块对输出电压进行检测，当输出电压大于预设电压时，电压检测模块控制控制芯片停止工作，当输出电压小于或等于预设电压时，控制芯片根据输出电压输出相应的驱动信号并发送至升压模块，升压模块根据不同的驱动信号控制输出电压的电压值。本申请提供的PFC过压保护电路能够对输出电压进行实时监测及处理，保证了PFC过压保护电路的可靠性。

Description

一种PFC过压保护电路及用电设备

技术领域

本申请涉及过压保护技术领域，并且更具体地，涉及一种PFC过压保护电路及用电设备。

背景技术

用电设备通常都设置有功率因数校正(PowerFactorCorrection，PFC)电路，以提高电能的利用率。为了保证PFC电路输出电压的稳定性，相关技术中的PFC电路的输出端一般设置有电容，以对PFC电路的输出电压进行滤波处理。

而PFC电路在使用过程中会出现输出电压过高的问题，当输出电压高于电容的耐压值时，会导致电容出现电解损坏，进而导致PFC电路异常，影响到用电设备的正常使用。

实用新型内容

为解决上述问题，本申请提供了一种PFC过压保护电路及用电设备，能够对输出电压进行实时监测及处理，保证PFC过压保护电路的可靠性。

第一方面，本申请提供一种PFC过压保护电路，包括：控制芯片、升压模块、采样模块和电压检测模块，控制芯片的第一连接端和升压模块的输入端连接，升压模块的输出端与采样模块的第一连接端连接，采样模块的第二连接端分别与电压检测模块的第一连接端以及控制芯片的第二连接端连接，电压检测模块的第二连接端与控制芯片的第三连接端连接；采样模块用于采集升压模块的输出电压，并将输出电压分别输出给控制芯片和电压检测模块，电压检测模块用于对输出电压进行检测，当输出电压大于预设电压时，电压检测模块控制控制芯片停止工作，当输出电压小于或等于预设电压时，控制芯片用于根据输出电压输出相应的驱动信号，并将驱动信号发送至升压模块，升压模块用于根据不同的驱动信号控制输出电压的电压值。

基于本申请实施例提供的PFC过压保护电路，通过设置电压检测模块可以对PFC过压保护电路的输出电压进行实时监测，当检测到输出电压异常(即检测到输出电压过大)时，可以及时使控制芯片停止驱动输出，进而使得输出电压不再升高，避免了电容出现电解损坏的问题，保证了PFC过压保护电路的可靠性。且，电路结构简单。

在一种可能的设计方式中，电压检测模块包括稳压器和至少两个电阻，稳压器的第一极与至少两个电阻的一端连接，且，两个电阻的一端相互连接，其中一个电阻的另一端为电压检测模块的第一连接端，另一个电阻的另一端接地，稳压器的第二极为电压检测模块的第二连接端，稳压器的第三极接地。

在一种可能的设计方式中，电压检测模块包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端为电压检测模块的第一连接端，第一电阻的另一端与第二电阻的一端以及稳压器的第一极连接，第二电阻的一端与稳压器的第一极连接，第二电阻的另一端接地。

在一种可能的设计方式中，稳压器为RL431稳压器，RL431稳压器的预设电压为2.5伏。

在一种可能的设计方式中，稳压器为RL432稳压器，RL432稳压器的预设电压为1.5伏。

在一种可能的设计方式中，升压模块包括MOS晶体管、电感、二极管和第一电容，MOS晶体管的控制极为升压模块的输入端，MOS晶体管的第一极用于接地，MOS晶体管的第二极与电感的一端以及二极管的一端连接，电感的另一端用于接入外部充电电压，二极管的另一端作为升压模块的输出端并与第一电容的第一极板连接，第一电容的第二极接地。

在一种可能的设计方式中，第一电容的耐压值为450伏。

在一种可能的设计方式中，采样模块包括多个串联的电阻。

在一种可能的设计方式中，采样模块包括依次串联的第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，第三电阻的一端与升压模块的输出端连接，第五电阻的一端以及第六电阻的一端分别与电压检测模块的第一连接端连接，第六电阻的另一端以及第七电阻的一端分别与控制芯片的第二连接端连接，第七电阻的另一端接地。

第二方面，本申请提供一种用电设备，包括第一方面的任一可选方式所述的PFC过压保护电路。

附图说明

图1是现有技术中PFC电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的PFC过压保护电路的结构示意图一；

图3是本申请实施例提供的PFC过压保护电路的结构示意图二；

图4是本申请实施例提供的PFC过压保护电路的结构示意图三；

图5是本申请实施例提供的PFC过压保护电路的结构示意图四；

图6是本申请实施例提供的PFC过压保护电路的结构示意图五；

图7是本申请实施例提供的PFC过压保护电路的结构示意图六。

其中，图中各附图标记：

100、PFC电路；110、PFC控制芯片；120、输出电路；130、采样电阻；

200、PFC过压保护电路；210、控制芯片；220、升压模块；230、采样模块；240、电压检测模块。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置及电路的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

用电设备的功率因素通常是衡量其用电效率的重要参数，在一定电压和功率下，用电设备的功率因素值越大，则该用电设备的用电效率越高，代表发电设备能够被充分利用。为了提高功率因素值，用电设备中通常都设置有PFC电路，一方面，通过PFC电路能够在交流转换为直流时提高电能的利用率，进而减小转换过程的电能损耗，达到节约能源的目的；另一方面，PFC电路可以降低发电设备(例如电网)中的谐波污染。

如图1所示，相关技术中的PFC电路100通常由PFC控制芯片110、输出电路120以及采样电阻130构成。其中，采样电阻130用于对输出电路120的输出电压进行采样并反馈给PFC控制芯片110，PFC控制芯片110可以根据反馈来的电压控制输出电路120的输出电压值，使得输出电压能够稳定在正常的电压范围内。

示例性的，假设用电设备的输出电压想要控制在380V时，采样电阻130首先对输出电压进行采样并反馈给PFC控制芯片110，当PFC控制芯片110接收到的反馈电压低于380V时，PFC控制芯片110会输出高电平信号给输出电路，使得输出电路能够实现升压功能，即输出电压的电压值增大。这里，值得说明的是，采样电阻130会持续采集输出电压并反馈给PFC控制芯片110，当某一时刻PFC控制芯片110接收到的反馈电压等于380V时，PFC控制芯片110会输出低电平信号给输出电路120，使得输出电压不再增高，即使得输出电压保持在380V，以满足使用需求。且，PFC电路100的输出端通常设置有电感电容，用以对PFC电路100的输出电压进行滤波处理，使得PFC电路100能够输出相对比较稳定的直流电压。

然而，当采样电阻130或PFC控制芯片110故障时，会导致PFC电路100存在输出电压过高的问题。例如，采样电阻130故障时，采样电阻130的采样及反馈效果会受到影响，可能会出现反馈电压小于实际输出电压的情况，导致PFC控制芯片110接收到异常的反馈电压后输出高电平信号给输出电路，进而导致输出电压过高；再例如，PFC控制芯片110故障时，PFC控制芯片110可能会持续输出高电平信号给输出电路120，导致输出电压过高。当输出电压高于电感电容的最大耐压值后，会导致电容出现电解损坏(这里，值得说明的是，模拟芯片研发故障或采样电阻异常测试也同样会造成电解损坏)，进而导致PFC电路100异常，同时也会导致后级电路损坏，对应用该PFC电路100的用电设备的正常使用也会造成影响。严重时，电解电容甚至会出现被烧毁的问题，存在一定的安全隐患。

为此，本申请提供一种PFC过压保护电路，能够对输出电压进行实时监测及处理，保证PFC过压保护电路的可靠性。

下面结合附图对本申请提供PFC过压保护电路200进行示例性的介绍。

如图2所示，为本申请提供的PFC过压保护电路200，包括控制芯片210、升压模块220、采样模块230和电压检测模块240。控制芯片210的第一连接端和升压模块220的输入端连接，升压模块220的输出端与采样模块230的第一连接端连接，采样模块230的第二连接端分别与电压检测模块240的第一连接端以及控制芯片210的第二连接端连接，电压检测模块240的第二连接端与控制芯片210的第三连接端连接。

其中，采样模块230用于采集升压模块220的输出电压，并将输出电压分别输出给控制芯片210和电压检测模块240。

在一个示例中，采样模块230可以包括多个串联的电阻。通过设置多个串联的电阻可以进一步使得采样模块230能够提供更加准确的电流信号，从而使得控制芯片210能够接收到更加精准的输出电压，保证了PFC过压保护电路200的稳定性。

示例性的，如图3所示，采样模块230可以包括依次串联的第三电阻(如图3所示R3)、第四电阻(如图3所示R4)、第五电阻(如图3所示R5)、第六电阻(如图3所示R6)和第七电阻(如图3所示R7)，第三电阻R3的一端与升压模块220的输出端连接，第五电阻R5的一端以及第六电阻R6的一端分别与电压检测模块240的第一连接端连接，第六电阻R6的另一端以及第七电阻R7的一端分别与控制芯片210的第二连接端连接，第七电阻R7的另一端接地。该示例下，输出电压可以经过第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6及第七电阻R7采样分压后给控制芯片210的第二连接端。

可选的，电阻可以是BWL高精密电阻。

电压检测模块240收到来自采样模块230的输出电压后，电压检测模块240会对输出电压进行检测，当检测到输出电压大于预设电压时，电压检测模块240控制控制芯片210停止工作；当检测到输出电压小于或等于预设电压时，电压检测模块240控制控制芯片210工作，并根据输出电压输出相应的驱动信号给升压模块220。如此，电压检测模块240能够对输出电压进行实时监测，当检测到输出电压大于预设电压时，可以及时控制控制芯片210停止工作，使得输出电压不再升高，保证了PFC过压保护电路的可靠性。

在一个示例中，电压检测模块240可以包括稳压器和至少两个电阻，稳压器的第一极与至少两个电阻的一端连接，且，两个电阻的一端相互连接，其中一个电阻的另一端为电压检测模块240的第一连接端，另一个电阻的另一端接地，稳压器的第二极为电压检测模块240的第二连接端，稳压器的第三极接地。

示例性的，如图4所示，电压检测模块240可以包括稳压器(如图4所示U2)、第一电阻(如图4所示R1)和第二电阻(如图4所示R2)，第一电阻R1的一端为电压检测模块240的第一连接端，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及稳压器U2的第一极连接，第二电阻R2的一端与稳压器U2的第一极连接，第二电阻R2的另一端接地。

可选的，稳压器U2可以是RL431稳压器，RL431稳压器的预设电压为2.5V。RL431稳压器的稳定性较好，瞬态响应速度快，且可靠性高，能够保证电压检测模块240检测的稳定性。

可选的，稳压器U2可以是RL432稳压器，RL432稳压器的预设电压为1.5V。RL432稳压器的可靠性高，稳定性较好，能够保证电压检测模块240检测的稳定性。

控制芯片210收到来自采样模块230的输出电压且正常工作时，控制芯片210可以根据输出电压输出相应的驱动信号，并将驱动信号发送至升压模块220，这里，值得说明的是，驱动信号是指高电平信号和低电平信号。示例性的，假设输出电压想要控制在390V时，采样模块230首先对输出电压进行采样并反馈给控制芯片210，当控制芯片210接收到的反馈电压低于390V时，控制芯片210会输出高电平信号给升压模块220，使得升压模块220能够实现升压功能，即使得输出电压的电压值增大。这里，可以理解的是，采样模块230会持续采集输出电压并反馈给控制芯片210，当某一时刻控制芯片210接收到的输出电压等于390V时，控制芯片210会输出低电平信号给升压模块220，使得输出电压不再增高，即使得输出电压保持在390V，以满足使用需求。

可选的，如图5所示，控制芯片210可以是一个拥有6个管脚的芯片(如图5所示U1)，其中，芯片U1的第一管脚CMP为控制芯片210的第三连接端，第一管脚CMP分别与电压检测模块240的第二连接端、第八电阻(如图5所示R8)的一端以及第二电容(如图5所示C2)的一端连接，第二电容C2的另一端接地，第八电阻R8的另一端与第三电容(如图5所示C3)的一端连接，第三电容C3的另一端接地。芯片U1的第二管脚GND接地，芯片U1的第三管脚ZCD与第四电容(如图5所示C4)的一端连接，第四电容C4的另一端接地，芯片U1的第四管脚DRV为控制芯片210的第一连接端，第四管脚DRV和升压模块220的输入端连接。芯片U1的第五管脚VDD分别与第九电阻(如图5所示R9)的一端以及第五电容(如图5所示C5)的一端连接，第九电阻R9的另一端接供电电压(Volt Current Condenser，VCC)，第五电容C5的另一端接地。芯片U1的第六管脚INV为控制芯片210的第二连接端，第六管脚INV与采样模块230的第二连接端连接。值得说明的，控制芯片210也可以是其他芯片，对此，本申请不做具体的限制。

当控制芯片210输出驱动信号后，升压模块220会根据不同的驱动信号控制输出电压的电压值。

在一个示例中，如图6所示，升压模块12可以包括MOS晶体管(如图6所示Q)、电感(如图6所示L)、二极管(如图6所示D)和第一电容(如图6所示E)，MOS晶体管Q的控制极为升压模块220的输入端，MOS晶体管Q的第一极用于接地，MOS晶体管Q的第二极与电感L的一端以及二极管D的一端连接，电感L的另一端用于接入外部充电电压，二极管D的另一端作为升压模块220的输出端并与第一电容E的第一极板连接，第一电容E的第二极接地。当升压模块220接收到高电平信号时，MOS晶体管Q导通，电感L储存能量，当升压模块220接收到低电平信号时，MOS晶体管Q关断，电感L通过二极管D向第一电容E充电。

可选的，第一电容E的耐压值可以是450V。

示例性的，升压模块12还可以包括第十电阻(如图7所示R10)、第十一电阻(如图7所示R11)和第十二电阻(如图7所示R12)。第十电阻R10的一端与控制芯片210的第一连接端连接，第十电阻R10的另一端分别与第十一电阻R11的一端以及MOS晶体管Q的控制极连接，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的一端还与MOS晶体管Q的第一极连接，第十二电阻R12的另一端接地。

如此，本申请通过设置电压检测模块240可以对PFC过压保护电路200的输出电压进行实时监测，当检测到输出电压异常(即检测到输出电压过大)时，可以及时使控制芯片210停止驱动输出，进而使得输出电压不再升高，避免了电容出现电解损坏的问题，保证了PFC过压保护电路的可靠性。且，电路结构简单。

本申请实施例还提供一种用电设备，包括上述任一可选方式所述的PFC过压保护电路200。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PFC过压保护电路，其特征在于，所述PFC过压保护电路包括：控制芯片、升压模块、采样模块和电压检测模块，所述控制芯片的第一连接端和所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端与所述采样模块的第一连接端连接，所述采样模块的第二连接端分别与所述电压检测模块的第一连接端以及所述控制芯片的第二连接端连接，所述电压检测模块的第二连接端与所述控制芯片的第三连接端连接；

所述采样模块用于采集所述升压模块的输出电压，并将所述输出电压分别输出给所述控制芯片和所述电压检测模块，所述电压检测模块用于对所述输出电压进行检测，当所述输出电压大于预设电压时，所述电压检测模块控制所述控制芯片停止工作，当所述输出电压小于或等于预设电压时，所述控制芯片用于根据所述输出电压输出相应的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述升压模块，所述升压模块用于根据不同的所述驱动信号控制所述输出电压的电压值；

所述电压检测模块包括稳压器和至少两个电阻，所述稳压器的第一极与至少两个所述电阻的一端连接，且，两个所述电阻的一端相互连接，其中一个所述电阻的另一端为所述电压检测模块的第一连接端，另一个所述电阻的另一端接地，所述稳压器的第二极为所述电压检测模块的第二连接端，所述稳压器的第三极接地。

2.根据权利要求1所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述电压检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端为所述电压检测模块的第一连接端，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端以及所述稳压器的第一极连接，所述第二电阻的一端与所述稳压器的所述第一极连接，所述第二电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述稳压器为RL431稳压器，所述RL431稳压器的所述预设电压为2.5伏。

4.根据权利要求2所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述稳压器为RL432稳压器，所述RL432稳压器的所述预设电压为1.5伏。

5.根据权利要求1-4任一项所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述升压模块包括MOS晶体管、电感、二极管和第一电容，所述MOS晶体管的控制极为所述升压模块的输入端，所述MOS晶体管的第一极用于接地，所述MOS晶体管的第二极与所述电感的一端以及所述二极管的一端连接，所述电感的另一端用于接入外部充电电压，所述二极管的另一端作为所述升压模块的输出端并与所述第一电容的第一极板连接，所述第一电容的第二极接地。

6.根据权利要求5所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述第一电容的耐压值为450伏。

7.根据权利要求6所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述采样模块包括多个串联的电阻。

8.根据权利要求7所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述采样模块包括依次串联的第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第三电阻的一端与所述升压模块的输出端连接，所述第五电阻的一端以及所述第六电阻的一端分别与所述电压检测模块的第一连接端连接，所述第六电阻的另一端以及所述第七电阻的一端分别与所述控制芯片的第二连接端连接，所述第七电阻的另一端接地。

9.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的PFC过压保护电路。