一种PFC控制及保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种PFC控制和保护电路，包括：PFC主电路，检测流经功率开关管电流的采样模块；基于流经功率开关管的电流控制流经PFC主电路中电抗器电流的电流控制模块；基于流经功率开关管的电流输出相应的故障控制信号的检测保护模块；以及基于电流控制模块及检测保护模块输出信号驱动功率开关管导通和关断的驱动模块。本实用新型专利技术的PFC控制和保护电路仅通过设置一个电阻就可实现闭环控制及全面故障检测，在降低成本的同时确保系统可靠性；且本实用新型专利技术的采样电阻上流经的电流是断续的，有效降低了PFC主电路的损耗，提高了PFC主电路的效率；同时可以减小本实用新型专利技术的采样电阻的功率和体积，从而有效提高PFC主电路的功率密度。

A PFC Control and Protection Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种PFC控制及保护电路
本技术涉及电路设计领域，特别是涉及一种PFC控制和保护电路。
技术介绍
功率变换技术是一门新兴的应用于电子电力领域的电子技术，通过功率开关管对电能进行变换和控制。为了抑制谐波的产生，同时提高功率因数，功率变换器被引入变频驱动系统中。由于变频驱动系统的工作环境复杂多样，具有运行功率宽、频率高及负载波动大等特点，因此，对功率变换器的可靠性提出了很高的要求。如图1所示，通常功率变换器1中设置有第一电阻R1，第一电阻R1的一端连接功率变换器1的输入负极，另一端连接参考地。所述第一电阻R1既可以检测流经电感Lpfc的电流，也可以检测由于电感Lpfc故障导致的流过功率开关管Q1的过冲电流。但是，第一电阻R1不能检测由于二极管D1故障导致的流过功率开关管Q1的过冲电流，检测性能不够全面。为了解决这一问题，现有技术中增加第二电阻R2，如图2所示。所述的第二电阻R2的一端连接所述功率开关管Q1的源极，另一端连接参考地。所述第二电阻R2可检测由二极管D1故障导致的流过功率开关管Q1的过冲电流，同时还可以检测由于电感Lpfc故障导致的流过功率开关管Q1的过冲电流。并且保留第一电阻R1。以此可在闭环控制的同时全面检测所述功率变换器1，确保功率变换器的可靠性。但是，设置两个电阻(第一电阻R1及第二电阻R2)会相应增加成本。因此，如何兼顾成本与可靠性已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种PFC控制和保护电路，用于解决现有技术中功率变换器成本与可靠性不能兼顾的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种PFC控制和保护电路，所述PFC控制和保护电路至少包括：PFC主电路、采样模块、电流控制模块、检测保护模块及驱动模块；所述采样模块与所述PFC主电路中的功率开关管连接，检测流经所述功率开关管的电流；所述检测保护模块的输入端连接所述采样模块，基于流经所述功率开关管的电流输出相应的故障控制信号；所述电流控制模块的输入端连接所述采样模块，基于流经所述功率开关管的电流控制流经所述PFC主电路中电抗器的电流；所述驱动模块的输入端连接所述电流控制模块及所述检测保护模块的输出端，所述驱动模块的输出端连接所述PFC主电路中的功率开关管的控制端，基于所述电流控制模块及所述检测保护模块的输出信号驱动所述功率开关管的导通和关断。可选地，所述采样模块包括采样电阻，所述采样电阻与所述功率开关管串联，所述电流控制模块及所述检测保护模块接收所述采样电阻上的电压。可选地，所述电流控制模块包括微控制单元。可选地，所述检测保护模块包括过流检测保护单元和/或短路检测保护单元；所述过流检测保护单元的输入端连接所述采样模块的输出端，所述过流检测保护单元的输出端连接所述驱动模块，基于所述采样模块检测到的信号输出相应过流控制信号；所述短路检测保护单元的输入端连接所述采样模块的输出端，所述短路检测保护单元的输出端连接所述驱动模块，基于所述采样模块检测到的信号输出相应短路控制信号。更可选地，所述过流检测保护单元包括第一比较器，所述第一比较器的输入端分别连接所述采样模块及第一参考信号，基于所述采样模块检测到的信号及所述第一参考信号的比较结果输出相应过流控制信号。更可选地，所述短路检测保护单元包括第二比较器，所述第二比较器的输入端分别连接所述采样模块及第二参考信号，基于所述采样模块检测到的信号及所述第二参考信号的比较结果输出相应短路控制信号。可选地，所述PFC主电路包括电抗器、功率开关管及升压二极管；所述电抗器的一端连接所述PFC主电路的输入端，另一端连接所述升压二极管的正极，所述升压二极管的负极连接直流母线电压的输出端；所述功率开关管连接于所述升压二极管的正极与参考地之间，控制端连接所述驱动模块。如上所述，本技术的PFC控制和保护电路，具有以下有益效果：本技术的PFC控制和保护电路仅通过设置一个电阻就可实现闭环控制及全面故障检测，在降低成本的同时确保系统可靠性。本技术的采样电阻上流经的电流是断续的，因而有效降低了PFC主电路的损耗，提高了PFC主电路的效率；同时，可以减小本技术的采样电阻的功率和体积，从而有效提高PFC主电路的功率密度。附图说明图1显示为现有技术的功率变换系统的一种实施方式示意图。图2显示为现有技术的功率变换系统的另一种实施方式示意图。图3显示为本技术的PFC控制和保护电路的结构示意图。元件标号说明1功率变换器2PFC控制和保护电路21PFC主电路22采样模块23电流控制模块24检测保护模块241过流检测保护单元242短路检测保护单元25驱动模块3整流电路4交流电具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图3所示，本技术提供一种PFC控制和保护电路2，所述PFC控制和保护电路2包括：PFC主电路21、采样模块22、电流控制模块23、检测保护模块24及驱动模块25。如图3所示，所述PFC主电路21的输入端接收经过整流后的交流输入电压，用于将所述经过整流后的交流输入电压转换为直流母线电压。具体地，所述PFC主电路21包括升压电路，降压电路或升降压电路，可根据需要设定不同的功率变换结构，不以本实施例列举为限。如图3所示，在本实施例中，所述PFC主电路21为升压电路中的一种，具体包括电抗器L1、功率开关管Q1及升压二极管D1。所述PFC主电路21的输入端连接整流电路3，所述整流电路3对输入的交流电4进行整流。更具体地，所述电抗器L1的一端连接所述PFC主电路21的输入端Vi，另一端连接所述升压二极管D1的正极，所述升压二极管D1的负极连接所述PFC主电路21的输出端Vo即直流母线电压；所述功率开关管Q1的集电极连接所述升压二极管D1的正极，发射极连接所述采样模块22，门极连接驱动模块(图中未显示)。需要说明的是，在本实施例中，所述功率开关管Q1为绝缘栅双极型晶体管；在实际使用中可根据需要设定所述功率开关管Q1的类型，包括但不限于金属-氧化物半导体场效应晶体管，此时，所述功率开关管Q1的漏极连接所述升压二极管D1的正极、源极连接所述采样模块22，栅极连接所述驱动模块。作为本实施例的一种实现方式，在本实施例中，所述PFC主电路21的输入端还连接滤波电容C1，所述滤波电容C1连接于所述PFC主电路21的输入端Vi与参考地PGND之间，用于对所述整流电路3的输出电压进行滤波。作为本实施例的一种实现方式，在本实施例中，所述PFC主电路21的输出端还连接平滑电容Cbus，所述平滑电容Cbus连接于所述PFC主电路21的输出端Vo与参考地PGN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PFC控制和保护电路，其特征在于，所述PFC控制和保护电路至少包括：PFC主电路、采样模块、电流控制模块、检测保护模块及驱动模块；所述采样模块与所述PFC主电路中的功率开关管连接，检测流经所述功率开关管的电流；所述检测保护模块的输入端连接所述采样模块，基于流经所述功率开关管的电流输出相应的故障控制信号；所述电流控制模块的输入端连接所述采样模块，基于流经所述功率开关管的电流控制流经所述PFC主电路中电抗器的电流；所述驱动模块的输入端连接所述电流控制模块及所述检测保护模块的输出端，所述驱动模块的输出端连接所述PFC主电路中的功率开关管的控制端，基于所述电流控制模块及所述检测保护模块的输出信号驱动所述功率开关管的导通和关断。

【技术特征摘要】
1.一种PFC控制和保护电路，其特征在于，所述PFC控制和保护电路至少包括：PFC主电路、采样模块、电流控制模块、检测保护模块及驱动模块；所述采样模块与所述PFC主电路中的功率开关管连接，检测流经所述功率开关管的电流；所述检测保护模块的输入端连接所述采样模块，基于流经所述功率开关管的电流输出相应的故障控制信号；所述电流控制模块的输入端连接所述采样模块，基于流经所述功率开关管的电流控制流经所述PFC主电路中电抗器的电流；所述驱动模块的输入端连接所述电流控制模块及所述检测保护模块的输出端，所述驱动模块的输出端连接所述PFC主电路中的功率开关管的控制端，基于所述电流控制模块及所述检测保护模块的输出信号驱动所述功率开关管的导通和关断。2.根据权利要求1所述的PFC控制和保护电路，其特征在于：所述采样模块包括采样电阻，所述采样电阻与所述功率开关管串联，所述电流控制模块及所述检测保护模块接收所述采样电阻上的电压。3.根据权利要求1所述的PFC控制和保护电路，其特征在于：所述电流控制模块包括微控制单元。4.根据权利要求1所述的PFC控制和保护电路，其特征在于：所述检测保护模块包括过流检测保护单元和/或短路检测保护单元；所述过流检测保护单元的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：安伟国，蒲波宇，甘鸿坚，
申请(专利权)人：浙江鲲悟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33