一种数字APFC电路及间接电流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种数字APFC电路及间接电流控制方法，属于大功率电源领域。本发明专利技术采用数字控制方法实现功率因数的实时控制，可大大简化电路的复杂性；采用间接电流控制方法，利用检测电压变化获取电感电流的过零点，通过脉冲频率控制(PFM)实现临界导通模式调整，可有效提高系统的转换效率和抗干扰能力；本发明专利技术具有控制方式简单灵活、硬件系统复杂度低等显著特点，能够实现高性能APFC的控制效果，使得电源系统在可靠性、稳定性和维护升级能力等方面都有突破性的提高，在大功率电源系统中具有较高的应用价值。高的应用价值。高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种数字APFC电路及间接电流控制方法


[0001]本专利技术属于大功率电源领域，具体涉及一种数字APFC电路及间接电流控制方法。

技术介绍

[0002]随着电源输出功率的不断提高，迫切需要减小其对电网的谐波污染，提高输入功率因数。目前，在大功率开关电源领域有源功率因数校正(APFC)电路得到了非常广泛的应用。APFC(Active Power Factor Correction，有源功率因数校正)电路能使输入电流实时跟踪输入电压正弦波形，从相位和波形上与输入电压保持同步，因而能够有效减小谐波电流干扰，提高电源的功率因数；同时采用高频开关变换方式，可有效提高电源的功率密度，并实现输出电压的稳定控制。在实际应用中，传统的APFC电路多采用模拟集成控制芯片来实现，由于模拟控制芯片外围电路参数固定，并且采用大量的分立元件，系统可靠性不高；受到分布参数、器件老化以及热漂移等因素的影响，易导致APFC输出性能下降；此外，模拟控制芯片只能实现简单的控制算法，控制灵活性较差，升级需要硬件配合改进，难以实现系统的更新和性能的进一步优化，产品升级换代困难。在电流控制策略上，多采用取样电阻、电流互感器等电流传感器进行电流采样，存在功率损耗大、取样精度低、取样波形畸变等问题，无法实现良好的电流跟踪控制。因此，需要采用新的控制方式提高APFC电路的性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种数字APFC电路及间接电流控制方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
>[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种数字APFC电路，包括浪涌电流抑制电路、整流电路、BOOST升压变换电路、输入电压检测电路、输出电压检测电路、零电流检测电路、驱动电路和数字控制电路；
[0006]浪涌电流抑制电路，被配置为用于抑制电源启动瞬间的输入浪涌电流，通过负温度系数热敏电阻限制输入电流，采用数字控制的分阶段电流限制方法对输入浪涌电流进行抑制；
[0007]整流电路，被配置为用于抑制交流线噪声，将正弦交流电转换成脉动直流电，获得馒头波电压Vi，为后级BOOST升压变换电路供电；
[0008]BOOST升压变换电路，被配置为用于采用并联交错双管控制实现BOOST升压变换和功率扩展，完成功率因数校正和输出电压稳定控制；
[0009]输入电压检测电路，被配置为用于检测整流电路输出的馒头波电压Vi，并将馒头波电压转换成适于数字控制电路的电平，进行A/D转换和数字处理；
[0010]输出电压检测电路，被配置为用于检测APFC电路的输出电压，并将APFC电路的输出电压转换成适于数字控制电路的电平，进行A/D转换和数字处理；
[0011]零电流检测电路，被配置为用于检测BOOST升压变换电路中升压电感器电流的过零点，并将该信号转换成数字信号，送入数字控制电路中进行处理；
[0012]驱动电路，被配置为用于将数字控制电路的输出信号进行缓冲放大，驱动BOOST升压变换电路中功率开关管的通断；
[0013]数字控制电路，被配置为用于根据采集的输入电压、输出电压和零电流信号，进行数字处理，输出控制信号，经驱动电路控制BOOST升压变换电路。
[0014]优选地，浪涌电流抑制电路，包括电阻R1、R32、二极管V10、MOS管V9和继电器K1；
[0015]电阻R1的一端和继电器K1的3、4脚组成公共端连接至整流电路，电阻R1的另一端和继电器K1的2、5脚组成公共端连接至整流电路；电阻R32的一端和MOS管V9的G极组成公共端连接至RLY
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DRV，电阻R32的另一端和MOS管V9的S极连接至PG端；MOS管V9的D极和二极管V10的阳极组成公共端连接至继电器K1的1脚；二极管V10的阴极和继电器K1的6脚组成公共端连接至+12VP电压。
[0016]优选地，整流电路，包括电容C1
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C3、电感L3和二极管V1
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V4；
[0017]电容C1的一端和电感L3的2脚组成公共端连接至L端，电容C1的另一端和电容C2的一端组成公共端G端，电容C2的另一端和电感L3的1脚组成公共端连接至N端；电容C3的一端连接至电感L3的3脚，电容C3的另一端和二极管V3的阳极以及二极管V4的阴极组成公共端连接至电感L3的4脚；二极管V1的阳极连接至二极管V2的阴极，二极管V1的阴极和二极管V3的阴极连接至Vi端，二极管V2的阳极和二极管V4的阴极连接至PG端。
[0018]优选地，BOOST升压变换电路，包括电容C4
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C7、电感L1
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L2、二极管V5
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V6和和MOS管V7
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V8；
[0019]电容C4
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C7的一端和二极管V5
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V6的阴极组成公共端连接至400V，电容C4
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C7的另一端和MOS管V7
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V8的S极组成公共端连接至PG端；电感L1
‑
L2的一端和二极管V5的阳极组成公共端连接至Vi端，电感L1的另一端与MOS管V7的D极和二极管V6的一个阳极组成公共端连接至VL1端，电感L2的另一端与MOS管V8的D极和二极管V6的另一个阳极组成公共端连接至VL2端；MOS管V7
‑
V8的G极连接至驱动电路。
[0020]优选地，输入电压检测电路，包括电阻R2
‑
R5和电容C8；
[0021]电阻R2的一端连接至Vi端，电阻R2的另一端连接至电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接至电阻R4的一端，电阻R4的另一端和电阻R5的一端和电容C8的一端组成公共端连接至VD
‑
S端，电阻R5的另一端和电容C8的另一端连接至PG端。
[0022]优选地，输出电压检测电路，包括电阻R6
‑
R9和电容C9；
[0023]电阻R6的一端连接至400V，电阻R6的另一端连接至电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接至电阻R8的一端，电阻R8的另一端和电阻R9的一端和电容C9的一端组成公共端连接至400V
‑
S端，电阻R9的另一端和电容C9的另一端连接至PG端。
[0024]优选地，零电流检测电路，包括电阻R10
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R21、电容C10
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C11和稳压二极管V11
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V12；
[0025]电容C10的一端连接至稳压二极管VL1端，电阻R10
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R12的一端组成公共端连接至电容C10的另一端，电阻R10
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R12的另一端、电阻R14的一端和稳压二极管V11的阳极组成公共端连接至电阻R13的一端，电阻R13的一端和电阻R15的一端组成公共端连接至VL1
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S端，电阻R15的另一端连接至电源+12VP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字APFC电路，其特征在于：包括浪涌电流抑制电路、整流电路、BOOST升压变换电路、输入电压检测电路、输出电压检测电路、零电流检测电路、驱动电路和数字控制电路；浪涌电流抑制电路，被配置为用于抑制电源启动瞬间的输入浪涌电流，通过负温度系数热敏电阻限制输入电流，采用数字控制的分阶段电流限制方法对输入浪涌电流进行抑制；整流电路，被配置为用于抑制交流线噪声，将正弦交流电转换成脉动直流电，获得馒头波电压Vi，为后级BOOST升压变换电路供电；BOOST升压变换电路，被配置为用于采用并联交错双管控制实现BOOST升压变换和功率扩展，完成功率因数校正和输出电压稳定控制；输入电压检测电路，被配置为用于检测整流电路输出的馒头波电压Vi，并将馒头波电压转换成适于数字控制电路的电平，进行A/D转换和数字处理；输出电压检测电路，被配置为用于检测APFC电路的输出电压，并将APFC电路的输出电压转换成适于数字控制电路的电平，进行A/D转换和数字处理；零电流检测电路，被配置为用于检测BOOST升压变换电路中升压电感器电流的过零点，并将该信号转换成数字信号，送入数字控制电路中进行处理；驱动电路，被配置为用于将数字控制电路的输出信号进行缓冲放大，驱动BOOST升压变换电路中功率开关管的通断；数字控制电路，被配置为用于根据采集的输入电压、输出电压和零电流信号，进行数字处理，输出控制信号，经驱动电路控制BOOST升压变换电路。2.根据权利要求1所述的数字APFC电路，其特征在于：浪涌电流抑制电路，包括电阻R1、R32、二极管V10、MOS管V9和继电器K1；电阻R1的一端和继电器K1的3、4脚组成公共端连接至整流电路，电阻R1的另一端和继电器K1的2、5脚组成公共端连接至整流电路；电阻R32的一端和MOS管V9的G极组成公共端连接至RLY
‑
DRV，电阻R32的另一端和MOS管V9的S极连接至PG端；MOS管V9的D极和二极管V10的阳极组成公共端连接至继电器K1的1脚；二极管V10的阴极和继电器K1的6脚组成公共端连接至+12VP电压。3.根据权利要求1所述的数字APFC电路，其特征在于：整流电路，包括电容C1
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C3、电感L3和二极管V1
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V4；电容C1的一端和电感L3的2脚组成公共端连接至L端，电容C1的另一端和电容C2的一端组成公共端G端，电容C2的另一端和电感L3的1脚组成公共端连接至N端；电容C3的一端连接至电感L3的3脚，电容C3的另一端和二极管V3的阳极以及二极管V4的阴极组成公共端连接至电感L3的4脚；二极管V1的阳极连接至二极管V2的阴极，二极管V1的阴极和二极管V3的阴极连接至Vi端，二极管V2的阳极和二极管V4的阴极连接至PG端。4.根据权利要求1所述的数字APFC电路，其特征在于：BOOST升压变换电路，包括电容C4
‑
C7、电感L1
‑
L2、二极管V5
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V6和和MOS管V7
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V8；电容C4
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C7的一端和二极管V5
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V6的阴极组成公共端连接至400V，电容C4
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C7的另一端和MOS管V7
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V8的S极组成公共端连接至PG端；电感L1
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L2的一端和二极管V5的阳极组成公共端连接至Vi端，电感L1的另一端与MOS管V7的D极和二极管V6的一个阳极组成公共端连接至VL1端，电感L2的另一端与MOS管V8的D极和二极管V6的另一个阳极组成公共端连接至VL2
端；MOS管V7
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V8的G极连接至驱动电路。5.根据权利要求1所述的数字APFC电路，其特征在于：输入电压检测电路，包括电阻R2
‑
R5和电容C8；电阻R2的一端连接至Vi端，电阻R2的另一端连接至电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接至电阻R4的一端，电阻R4的另一端和电阻R5的一端和电容C8的一端组成公共端连接至VD
‑
S端，电阻R5的另一端和电容C8的另一端连接至PG端。6.根据权利要求1所述的数字APFC电路，其特征在于：输出电压检测电路，包括电阻R6
‑
R9和电容C9；电阻R6的一端连接至400V，电阻R6的另一端连接至电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接至电阻R8的一端，电阻R8的另一端和电阻R9的一端和电容C9的一端组成公共端连接至400V
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S端，电阻R9的另一端和电容C9的另...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，王文廷，党政，李雷，孙松源，朱文星，王俊，张根苗，杨小光，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：