一种无桥PFC电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无桥PFC电路，包括：主电路模块、负载模块、电压采集模块、电流采集模块、模糊PID模块和单周期模块。其中，电压采样模块采集电压用于模糊PID控制，单周期模块处理电流数据与模糊PID处理后的电压数据并生成相应的占空比信号，完成对于开关管的开关控制，实现电路的PFC功能。相较于传统的单周期无桥PFC电路，使得控制过程的响应时间更短、超调量更小，进一步提升了电路的工作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无桥PFC电路
本技术属于电路设计领域，特别是涉及一种无桥PFC电路。
技术介绍
无桥PFC电路作为整流电路能够有效地降低电路的谐波失真率、改善电路的功率因数，同时相较于有桥PFC电路，电路使用元件少，电路整体损耗更低。在日常生活中已经得到广泛的应用。单周期控制方式相较于平均电流等传统的控制方式，电路控制原理简单，电路性能优秀，成为控制电路设计的较好选择。多控制方式的无桥PFC电路相较于单控制的无桥PFC电路，电路整体设计更加复杂、电路成本较高，但是能够实现更加优秀的电路性能，对于高精度的电源设计有着重要的意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种无桥PFC电路，实现多种控制对于PFC电路的联合控制，进一步改善电路的输出精度以及整体性能。本技术是这样实现的，一种无桥PFC电路，包括：主电路模块、负载模块、电压采样模块、电流采样模块、模糊PID控制模块以及单周期控制模块，所述单周期控制模块与电流采集模块、模糊PID控制模块相连，模糊PID控制模块与电压采集模块、单周期控制模块相连；所述模糊PID控制模块对于电压采样模块采集的电压数据进行模糊PID控制，所述单周期控制模块对于处理后的电压与电流采样电路采集的电流进行处理，得到开关管的控制信号，所述电流采样模块采集主电路模块的电流，所述负载模块连接在主电路模块的稳压电容上，所述电压采样模块采集主电路模块的电压。进一步地，主电路模块采用双二极管式无桥PFC电路结构，包括两个连接在电源两端的升压电感L1以及升压电感L2；连接在电源两端的回流二极管D1以及回流二极管D2，升压电感L1的另一端连接升压二极管D3的一端，升压二极管D3的另一端连接升压二极管D4以及稳压电容C1的一端，升压二极管D4的另一端连接开关管S2，升压二极管D3连接开关管S1，开关管S2和开关管S1的另一端连接稳压电容C1的另一端，回流二极管D1以及回流二极管D2的另一端与开关管S2和开关管S1的另一端之间连接采样电阻R1。进一步地，所述负载模块为电阻或者DC-DC变换器。进一步地，电压采样模块为三个电阻并联结构。进一步地，电流采集模块包括主电路中的采样电阻R1以及电阻RSF和电容CSF组成的RC低通滤波器。进一步地，所述模糊PID控制模块采用单片机实现控制。本技术与现有技术相比，有益效果在于：经过对比分析，主电路模块选择双二极管式无桥PFC电路结构，EMI值较低、电路损耗低、采样电流易于测量。电流采样模块采用间接测量的方式，利用小电阻R1实现对于电路电压的测量，设计RC低通滤波器进一步滤除电压中的高频谐波，得到单周期控制模块的参考电流IREF。采用模糊PID模块的克服了传统PID参数无法实时调整PID参数的缺点，参数设计更加灵活、控制响应速度更快。附图说明图1是本技术实施例提供的一种多控制方式优化的无桥PFC电路结构示意图；图2是本技术实施例提供的电压采集模块结构示意图；图3是本技术实施例提供的电流采集模块结构示意图；图4是本技术实施例提供的模糊PID控制的实现框图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1是本技术提供的一种无桥PFC电路的示意图。该电路相较于传统的单周期无桥PFC电路增加了模糊PID控制模块，增加了电路的实际成本，但是电路动态响应更快、性能更好。包括：主电路模块、负载模块、电压采样模块、电流采样模块、模糊PID控制模块以及单周期控制模块，所述单周期控制模块与电流采集模块、模糊PID控制模块相连，模糊PID控制模块与电压采集模块、单周期控制模块相连；所述模糊PID控制模块对于电压采样模块采集的电压数据进行模糊PID控制，所述单周期控制模块对于处理后的电压与电流采样电路采集的电流进行处理，得到开关管的控制信号，所述电流采样模块采集主电路模块的电流，所述负载模块连接在主电路模块的稳压电容上，所述电压采样模块采集主电路模块的电压。如图1结合图2所示，无桥PFC电路包括主电路和控制电路两部分。其中主电路模块中包括交流电源AC、升压电感L1、升压电感L2，升压二极管D3、升压二极管D4，回流二极管D1、回流二极管D2，开关管S1、开关管S2，采样电阻R1，负载模块。控制电路包括电压采集模块、电流采集模块、模糊PID模块以及单周期模块。主电路模块采用双二极管式无桥PFC电路结构，包括两个连接在电源两端的升压电感L1以及升压电感L2；连接在电源两端的回流二极管D1以及回流二极管D2，升压电感L1的另一端连接升压二极管D3的一端，升压二极管D3的另一端连接升压二极管D4以及稳压电容C1的一端，升压二极管D4的另一端连接开关管S2，升压二极管D3连接开关管S1，开关管S2和开关管S1的另一端连接稳压电容C1的另一端，回流二极管D1以及回流二极管D2的另一端与开关管S2和开关管S1的另一端之间连接采样电阻R1。主电路模块，交流电源AC正极连接至升压电感L1，升压电感L1连接到升压二极管D3的正极，升压二极管D3的负极经过负载模块连接至采样电阻R1，然后连接回流二极管D2的正极，回到交流电源AC的负极，这是电路的第一整流支路。交流电源AC负极连接至升压电感L2，升压电感L2连接到升压二极管D4的正极，D4的负极经过负载模块连接至采样电阻R1，然后连接回流二极管D1的正极，回到交流电源AC的正极，这是电路的第二整流支路。交流电源AC的正极连接至升压电感L1，升压电感L1连接到开关管S1，开关管S1经由采样电阻R1连接至回流二极管D2的正极，最终回到交流电源AC的负极，这是电路的第一回流支路。交流电源AC的负极连接至升压电感L2，升压电感L2连接到开关管S2，开关管S2经由采样电阻R1连接至回流二极管D1的正极，最终回到AC电源的正极，这是电路的第二回流支路。稳压电容C1在电路处于回流状态时，负责维持负载模块电压的稳定。负载模块不仅仅限于阻性负载，负载模块可以是正常的电阻负载，也可以是对电源进行后续处理的DC-DC变换器。采样电阻R1在设计时，依据电路需要的占空比设计阻值大小，同时还要考虑电阻在极限状态下所承受的最大电流值。如图2所示，控制电路部分，电压采样模块在本实施例中采用三电阻并联结构，根据电阻的阻值比例变化实现对于电压采集的控制，也可以采用其他的设计方式，在此不做具体限制。如图3所示，电流采集模块包括主电路中的采样电阻R1以及电阻RSF和CSF组成的RC低通滤波器。在本实施例中，RC低通滤波器实现1.5Mhz的转折频率，有效地防止二极管恢复时产生尖峰脉冲导致激活电路中的电压保护。如图4所示，模糊PID模块的功能框图包括输入参数、模糊控制器、PID控制器以及输出参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无桥PFC电路，其特征在于，包括：主电路模块、负载模块、电压采样模块、电流采样模块、模糊PID控制模块以及单周期控制模块，所述单周期控制模块与电流采集模块、模糊PID控制模块相连，模糊PID控制模块与电压采集模块、单周期控制模块相连；所述模糊PID控制模块对于电压采样模块采集的电压数据进行模糊PID控制，所述单周期控制模块对于处理后的电压与电流采样电路采集的电流进行处理，得到开关管的控制信号，所述电流采样模块采集主电路模块的电流，所述负载模块连接在主电路模块的稳压电容上，所述电压采样模块采集主电路模块的电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种无桥PFC电路，其特征在于，包括：主电路模块、负载模块、电压采样模块、电流采样模块、模糊PID控制模块以及单周期控制模块，所述单周期控制模块与电流采集模块、模糊PID控制模块相连，模糊PID控制模块与电压采集模块、单周期控制模块相连；所述模糊PID控制模块对于电压采样模块采集的电压数据进行模糊PID控制，所述单周期控制模块对于处理后的电压与电流采样电路采集的电流进行处理，得到开关管的控制信号，所述电流采样模块采集主电路模块的电流，所述负载模块连接在主电路模块的稳压电容上，所述电压采样模块采集主电路模块的电压。


2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，主电路模块采用双二极管式无桥PFC电路结构，包括两个连接在电源两端的升压电感L1以及升压电感L2；连接在电源两端的回流二极管D1以及回流二极管D2，升压电感L1的另一端连接升压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫平，李任，王兆枫，刘祥港，关哲，孟金，张希明，王郁霖，于威龙，
申请(专利权)人：吉林大学，吉林省驭功智能科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22