专利名称：开关关断触发电路和功率因数校正电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种开关关断触发电路和功率因数校正电路。
背景技术：
电力电子装置的应用日益广泛，由此带来的谐波和无功问题也日益严重，而解决这一问题的主要途径之一是使用功率因数校正(Power Factor Correct, PFC)技术。该技术是在传统整流电路中加入有源开关，通过控制有源开关的通断来强迫输入电流随输入电压变化，从而获得接近正弦波的输入电流及接近I的功率因数。如图I所示的功率因数校正电路，在正弦交变输入电压的正半周，该电路的工作过程如下Q2管导通给电感储能，Q2管关断后，电流通过与Ql管并联的二极管自然续流，Ql 管导通实现了零电压开通(Zero Voltage Switch, ZVS);电感Lr上的电流减小到0后反向， 当检测到反向电流达到给定负电流(例如-2A)时，关断Q I管；电容C2放电到0V，Q2管开通实现ZVS，最终电感电流如图2所示，其电流峰值包络线为正弦波，再经滤波后获得接近正弦波的输入电流。其中，有源开关Ql管和Q2管的关断控制部分主要包括一个比较器，比较器的一个输入端输入给定负电流(例如-2A),比较器的另一个输入端输入反馈的电感电流，当检测到反馈的电感电流达到给定负电流大小(例如-2A)时，比较器产生关断信号，使 Ql管或Q2管关断。现有技术至少存在如下问题现有开关管关断触发电路中，从检测到-2A到关断Ql有延时，这段时间会让校正电路的负电流额外增加，且输入电压越高增加的负电流△ I越小，结果高输入电压下额外增加的负电流ΔΙ小,低输入电压下额外增加的负电流Λ I大;同样,在正弦交变输入电压的负半周，Q2管也有类似问题，结果在不同输入电压段关断Ql管或Q2管时，实际获得的负向电流并不一致，影响电路的总谐波失真(Total Harmonic Distortion, THD)及效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种开关关断触发电路和功率因数校正电路，可使功率因数校正电路在不同输入电压下，实际得到的电感负向电流都一致，降低THD， 提高了功率因数校正电路的效率。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案一种用于功率因数校正电路的开关关断触发电路，包括给定负电流电路、电流反馈电路和比较器，所述给定负电流电路，用于产生预设的给定负电流，输入到所述比较器，所述给定负电流为预先设定的控制所述开关关断的电流值；所述电流反馈电路，用于将所述功率因数校正电路的电感电流反馈给所述比较器；所述比较器，用于当所述功率因数校正电路的电感电流等于所述给定负电流时， 产生触发开关关断的触发信号；输入到所述比较器的给定负电流或者反馈到所述比较器的电感电流，叠加有与所述功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号，所述补偿信号用于补偿所述电感电流在不同所述输入电压下因所述开关关断延时额外增加的不同电流值，使所述比较器输出的所述触发信号随所述输入电压变化，从而使在不同的所述输入电压下，所述触发信号触发所述开关关断时，所述功率因数校正电路上的电感电流都一致。本发明实施例提供的开关关断触发电路和功率因数校正电路，在开关关断触发电路中，给定负电流电路输出的给定负电流或者电流反馈电路反馈到比较器的电感电流，叠加有随输入电压变化的补偿信号，使开关关断触发电路输出的触发信号能随功率因数校正电路的输入电压的不同而动态调节，最终使不同的输入电压下开关关断时功率因数校正电路上的电感电流都一致，降低THD，提高了校正电路效率。
图I为现有技术中的功率因数校正电路示意图2为现有技术中功率因数校正电路的电感电流示意图3为本发明实施例中的开关关断触发电路示意图4为本发明实施例一中的开关关断触发电路示意图5为图4开关关断触发电路的具体结构示意图6为本发明实施例二中开关关断触发电路的示意图7为本发明实施例三中的开关关断触发电路示意图。
附图标记说明
11-比较器，12-给定负电流电路，13-电流反馈电路；
121-恒定负电流模块，122-第一补偿模块；
131-电流反馈模块，132-第二补偿模块。
具体实施方式
本发明实施例提供一种开关关断触发电路和功率因数校正电路，使功率因数校正
电路在不同输入电压下，开关关断时的电感电流都一致，降低THD，提高了功率因数校正电路的效率。下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。此处所描述的具体实施方式
仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供一种用于功率因数校正电路的开关关断触发电路如图3所示， 该电路包括比较器11、给定负电流电路12和电流反馈电路13，给定负电流电路12，用于产生预设的给定负电流，输入到比较器11，所述给定负电流为预先设定的控制所述开关关断的电流值；电流反馈电路13，用于将功率因数校正电路的电感电流反馈给比较器11 ；比较器11，用于当功率因数校正电路的电感电流等于给定负电流时，产生触发开关关断的触发信号；输入到比较器11的给定负电流或者反馈到比较器11的电感电流，叠加有与功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号，补偿信号用于补偿所述电感电流在不同所述输入电压下因所述开关关断延迟额外增加的不同电流值，使比较器11输出的触发信号随功率因数校正电路的输入电压变化，从而使在不同的输入电压下，触发信号触发开关关断时， 功率因数校正电路上的电感电流都一致。其中，本发明所述输入电压均指功率因数校正电路的输入电压。功率因数校正电路上的电感电流，是指功率因数校正电路上流过电感器件的电流，该电感电流再经滤波后即是功率因数校正电路的输入电流。补偿信号的获得方式有多种，可用很多信号来实现，只要这些信号中包含交流输入电压的信息即可，例如交流电压采样、开关的驱动信号等。本发明实施例提供的开关关断触发电路，给定负电流电路输出的信号或者电流反馈电路输出的信号叠加有补偿信号，而补偿信号包含输入电压信息，随输入电压变化，这样开关关断触发电路输出的触发信号能随输入电压的不同而动态变化，最终使不同的输入电压下开关关断时功率因数校正电路上的电感电流都一致，降低THD，提高了校正电路效率。实施例一本发明实施例提供一种用于功率因数校正电路的开关关断触发电路如图4所示， 该电路包括给定负电流电路12、电流反馈电路13和比较器11，比较器11用于当功率因数校正电路的电感电流等于所述给定负电流时，产生触发开关关断的触发信号；输入到比较器11的给定负电流叠加有与功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号时，给定负电流电路12包括用于产生预设给定负电流的恒定负电流模块121，所述恒定负电流模块输出恒定的给定负电流；用于输出所述第一补偿信号的第一补偿模块122，所述第一补偿信号与所述输入电压相关，在所述输入电压高时，所述第一补偿信号大，在所述输入电压低时，所述第一补
偿信号小；第一补偿模块122输出的第一补偿信号，叠加在恒定负电流模块121输出的恒定的给定负电流上，输入比较器11。本实施例中的电流反馈电路13用于反馈功率因数校正电路的电感电流，而恒定负电流模块121用于产生恒定的负电流(例如-2A)，熟悉本技术领域的技术人员很容易实现，并且实现方式多样，在此不再赘述。第一补偿模块122用于输出第一补偿信号，第一补偿信号的特点是与输入电压相关，在输入电压高时，第一补偿信号大，在输入电压低时，第一补偿信号小，最终输入到比较器11用于控制开关关断的总给定负电流在输入电压高时大，在输入电压低时小。用于实现第一补偿模块122的具体电路及信号有多种。其中，可选的，用于实现第一补偿模块122功能的信号包含交流输入电压的占空比信息，输入电压高时占空比大，输入电压低时占空比小，例如交流电压采样、开关的驱动信号等。图5所示为一种具体的开关关断触发电路，该电路包括比较器11，给定负电流电路12和电流反馈电路，给定负电流电路12包括恒定负电流模块121和第一补偿模块 122 ；其中，第一补偿模块122包括低通滤波器，所述低通滤波器的输入端输入开关的高频驱动信号PWM2B。此处，低通滤波器的输入端输入的信号并不限于高频驱动信号 PWM2B，也可以是交流电压采样信号，只要具有输入电压高时占空比大，输入电压低时占空比小的特点即可。低通滤波器的输入信号在高输入电压时占空比大，低输入电压时占空比小，滤波后在高输入电压下就得到大的负电流，低输入电压下得到小的负电流。因开关关断延时在不同输入电压下导致负电感电流额外增加的ΛΙ不一致(高输入电压下Λ I小，低输入电压下Λ I大)，而本实施例中因叠加有补偿信号，输入到比较器的总的给定负电流信号呈现高输入电压下大，低输入电压下小的特点，结果控制开关关断的触发信号随输入电压变化，高输入电压关断延后，低输入电压下关断相对提前，因此相对现有技术，高输入电压下会变大些，低输入电压下△ I会变小些，最终使开关关断时功率因数校正电路获得的电感电流较为一致，滤波后更接近正弦波，降低THD，提高功率因数校正电路效率。通过不断优化组成第一补偿模块各器件的参数值，第一补偿模块122输出的特定的第一补偿信号，叠加在恒定负电流模块121产生的恒定信号上，输入比较器11的输入端，即图5中比较器11的4脚。比较器根据这个输入的给定负电流信号以及反馈的电感电流产生触发信号使开关关断时，最终恰使开关关断时功率因数校正电路获得电感电流一致，使滤波后的电流更接近正弦波，降低THD，提高功率因数校正电路效率。实施例二本发明实施例还提供一种用于功率因数校正电路的开关关断触发电路如图6所示，该电路包括比较器11，给定负电流电路12和电流反馈电路，比较器11用于当功率因数校正电路的电感电流等于给定负电流时，产生触发开关关断的触发信号；电流反馈电路，用于将功率因数校正电路的电感电流反馈给所述比较器；输入到比较器11的给定负电流叠加有与功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号时，给定负电流电路12包括数字信号处理器和滤波器，数字信号处理器输出与所述输入电压相关的高频载波信号，经所述滤波器滤波后输入比较器11的输入端，即图6中比较器11的4脚。所述高频载波信号包含所述输入电压的占空比信息，所述高频载波信号在所述输入电压高时占空比大，在所述输入电压低时占空比小。可选地，图6中的数字信号处理器还可为其它PWM发生器，用于发出与输入电压相关的闻频载波/[目号。本实施例中的数字信号处理器输入信号可选的有多种，只要这些信号种包含交流输入电压的信息即可，例如交流电压采样、开关管的驱动信号等，本实施例中的数字信号处理器输出信号包含交流输入电压的占空比信息，输入高压时占空比小，输入低压时占空比大。本实施例中的输出信号在输入高压时占空比小，输入低压时占空比大，这样滤波后高压下就得到大的给定负电流，低压下得到小的给定负电流小，最终使开关关断时功率因数校正电路获得的电感电流一致，使输入电流更接近正弦波，降低THD，提高功率因数校正电路的效率。实施例三如图7所示，本发明实施例还提供一种用于功率因数校正电路的开关关断触发电路，包括比较器11，给定负电流电路12和电流反馈电路13，其中，反馈到比较器11的电感电流，叠加有与功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号时，电流反馈电路13包括用于将所述功率因数校正电路的电感电流反馈给所述比较器的电流反馈模块 131 ；用于输出所述第二补偿信号的第二补偿模块132，所述第二补偿信号与所述输入电压相关，在所述输入电压高时，所述第二补偿信号小，在所述输入电压低时，所述第二补偿信号大；第二补偿模块132输出的所述第二补偿信号叠加在电流反馈模块131输出的信号上，再输入比较器11。第二补偿模块132输出随输入电压变化的补偿信号。其中，本实施例所述输入电压指功率因数校正电路的电感电流，第二补偿信号的特点是输入电压高时第二补偿信号小，输入电压低时第二补偿信号大。本实施例中给定负电流电路12用于产生恒定的给定负电流，电流反馈电路13中的电流反馈模块131用于输出反馈的电感电流信号，熟悉本技术领域的技术人员很容易实现，并且实现方式多样，在此不再一一赘述。而用于实现第二补偿模块132的具体电路及信号有多种。其中，可选的，第二补偿模块132的一种具体实现方案为，使用输入电压高时占空比小，输入电压低时占空比大的信号，再经滤波器滤波后获得随输入电压变化的第二补偿信号，其特点为高输入电压下第二补偿信号小，低输入电压下第二补偿信号大。第二补偿信号叠加在电流反馈模块131输出的电流反馈信号上，输入比较器11的输入端，这样，虽然给定负电流恒定，但由于反馈到比较器11的电感电流叠加有第二补偿信号，比较器11产生的触发信号仍然会随输入电压变化，最终使开关关断时功率因数校正电路获得的电感电流一致，使输入电流更接近正弦波，降低THD，提高功率因数校正电路的效率。实施例四本发明实施例还提供一种功率因数校正电路，包括包括上述任一个实施例中所述的开关关断触发电路。本发明实施例提供的功率因数校正电路，其中控制有源开关关断的给定负电流信号或者电流反馈信号，叠加有随输入电压变化的补偿信号，使开关关断触发电路输出的触发信号能随输入电压的不同而动态变化，最终使不同的输入电压下开关关断时功率因数校正电路上的电感电流都一致，降低THD，提高了校正电路效率。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种用于功率因数校正电路的开关关断触发电路，包括给定负电流电路、电流反馈电路和比较器，所述给定负电流电路，用于产生预设的给定负电流，输入到所述比较器，所述给定负电流为预先设定的用于控制所述开关关断的电流值；所述电流反馈电路，用于将所述功率因数校正电路的电感电流反馈给所述比较器； 所述比较器，用于当所述功率因数校正电路的电感电流等于所述给定负电流时，产生触发开关关断的触发信号；其特征在于，输入到所述比较器的给定负电流或者反馈到所述比较器的电感电流，叠加有与所述功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号，所述补偿信号用于补偿所述电感电流在不同所述输入电压下因所述开关关断延时额外增加的不同电流值，使所述比较器输出的所述触发信号随所述输入电压变化，从而使在不同的所述输入电压下，所述触发信号触发所述开关关断时，所述功率因数校正电路上的电感电流都一致。
2.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述输入到所述比较器的给定负电流叠加有与所述功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号时，所述给定负电流电路包括用于产生预设给定负电流的恒定负电流模块，所述恒定负电流模块输出恒定的给定负电流；用于输出第一补偿信号的第一补偿模块，所述第一补偿信号与所述输入电压相关，在所述输入电压高时，所述第一补偿信号大，在所述输入电压低时，所述第一补偿信号小；所述第一补偿模块输出的所述第一补偿信号，叠加在所述恒定负电流模块输出的恒定的给定负电流上，输入所述比较器。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一补偿模块包括低通滤波器，所述低通滤波器的输入端输入开关的高频驱动信号。
4.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述输入到所述比较器的给定负电流叠加有与所述功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号时，所述给定负电流电路包括数字信号处理器和滤波器，所述数字信号处理器输出与所述输入电压相关的高频载波信号， 经所述滤波器滤波后输入所述比较器，所述高频载波信号包含所述输入电压的占空比信息，所述高频载波信号在所述输入电压高时占空比大，在所述输入电压低时占空比小。
5.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述反馈到所述比较器的电流，叠加有与所述功率因数校正电路的输入电压相关的补偿信号时，所述电流反馈电路包括用于将所述功率因数校正电路的电感电流反馈给所述比较器的电流反馈模块；用于输出第二补偿信号的第二补偿模块，所述第二补偿信号与所述输入电压相关，在所述输入电压高时，所述第二补偿信号小，在所述输入电压低时，所述第二补偿信号大；所述第二补偿模块输出的所述第二补偿信号叠加在所述电流反馈模块输出的信号上， 输入所述比较器。
6.一种功率因数校正电路，包括权利要求I至5任一项所述的开关关断触发电路。
全文摘要
本发明公开了一种开关关断触发电路和功率因数校正电路，涉及电力电子领域，使功率因数校正电路在不同输入电压下，开关关断时的实际电感电流一致，降低THD，提高了效率。所述开关关断触发电路，包括给定负电流电路、电流反馈电路和比较器，给定负电流电路，产生预设的给定负电流；电流反馈电路，将功率因数校正电路的电感电流反馈给比较器；比较器，当功率因数校正电路的电感电流等于给定负电流时，产生触发开关关断的触发信号；输入到比较器的给定负电流或者电反馈到比较器的电感电流，叠加有与输入电压相关的补偿信号，使输出的触发信号随输入电压变化，使在不同的输入电压下，触发开关关断时，功率因数校正电路上的电感电流都一致。
文档编号H02M1/42GK102611296SQ20121006528
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者陈滨 申请人:华为技术有限公司