一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路及控制方法技术

本发明专利技术为一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路及控制方法，属于电路检测技术领域，该方法基于数字化控制方法，包括计算电压差，微控制器采集所述PFC电路的母线电压和Boost PFC电路的输入电压；过零信号异常判断，判断过零信号是否正常，如果正常，则继续执行过零信号正常控制模式；否则，执行过零信号异常控制，停止过零信号正常控制模式，所述微控制器根据开关管的导通周期和导通时间计算占空比，对开关管进行控制；恢复硬件控制，当检测到PFC电路的母线电压和PFC电路的输入电压的电压差正常时，恢复正常模式，本申请能对不稳定的过零信号进行及时的发现和干预，使得电路的输出更加稳定，容错率高，保证后级电路的正常运行。保证后级电路的正常运行。保证后级电路的正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路及控制方法


[0001]本专利技术属于电路检测
，具体为一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路及控制方法。

技术介绍

[0002]PFC(功率因数校正)功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数，低功率因数代表低电力效能。为了提高用电设备功率因数的技术就称为功率因数校正。
[0003]本控制方法主要用于临界Boost PFC电路拓扑应用，在数字化控制的临界Boost PFC电路中，需要在boost电感电流过零时产生一个过零信号(ZCD)，此过零信号可以直接或间接控制Boost开关管的导通，当检测到Boost电感电流过零新型号不稳定时，比如投载、卸载和输入电压抖动等情况，容易出现无法检测到过零信号的情况，导致错失boost开关管的导通时刻，从而发生输入过流、Boost PFC电路的母线电压过压、欠压，甚至boost开关管损坏的现象，因此可靠地检测到Boost PFC电路的过零信号，在Boost PFC电路的应用中非常重要。
[0004]在现有技术中，对于Boost PFC电路中无法可靠地检测到过零信号时的处理方法以及对应的缺陷，一般包括以下，
[0005]1、等待boost电感电流的过零信号，当检测到稳定过零信号，控制开关管导通。该方法会造成的问题是，连续的过零信号的丢失，会造成无法控制开关管导通，使得Boost PFC母线电压大幅跌落，造成Boost PFC后级工作异常。
[0006]2、定义固定的时间，如果超过定义的固定时间没有检测到过零信号，则立即控制开关管导通。该方法的问题是，会造成开关管导通的延迟，使得Boost PFC电路的母线电压控制不稳定，且容易造成母线电压过压、欠压和输入过流的现象。
[0007]3、通过辅助绕组来检测电感电流，从而避免电感电流过零信号检测不可靠的问题。该方法存在的问题是，通过辅助绕组来检测电感电流，小电流检测误差较大，且会增加电路复杂度，增加电路成本。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出了一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路及控制方法，主要解决硬件控制下，当无法可靠的检测到boost电感电流过零信号的问题，本专利技术通过数字化控制提前介入，不再等待过零信号，通过算法算出boost开关管的导通时间和导通周期，主动驱动boost开关管的导通和关断。能够对不稳定的过零信号进行及时的发现和干预，使得电路的输出更加稳定，容错率高，保证后级电路的正常运行。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路，该电路基于Boost PFC电路，所述Boost PFC电路包括电压源、电感L1、开关管Q1、二极管D1、电阻RL和电容C1，所述电压源的正极经过所述电感L1连接所述开关管的漏极，所述开关管的源极接电源地，所述开关管的漏极还连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极和电源地之间连接有所述电容C1和所述电阻RL，所述电容C1和所述电阻RL并联连接，该用于优化临界PFC过零信号检测的电路还包括开关管控制单元，所述开关管控制单元包括微控制器和比较模块，所述微控制器内部包括脉冲模块，所述开关管的栅极连接所述开关管控制单元在所述微控制器所对应的输出管脚，所述脉冲模块用来控制开关管的通断，所述比较模块的输出端与所述脉冲模块对应在所述控制器的输入管脚连接，所述脉冲模块的输出端控制连接所述开关管的栅极，所述比较模块用于采集并比较所述开关管的漏极电压和所述Boost PFC电路的母线电压，所述比较模块的同相端连接所述开关管的漏极，所述比较模块的反向端连接所述Boost PFC电路的母线，所述微控制器还包括模数转换模块，所述模数转换模块的信号输入端分别连接所述电压源和所述Boost PFC电路的母线，所述模数转换模块用于采集所述Boost PFC电路的输入电压和母线电压，所述模数转换模块的输出端经过所述微控制器内部的运算模块与所述脉冲模块信号连接。
[0011]作为本方案的进一步优化，所述微控制器和所述开关管的栅极之间设置有驱动模块。
[0012]一种用于优化临界PFC过零信号检测的控制方法，该方法基于一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路，该方法还基于数字化控制方法，包括
[0013]计算电压差，所述模数转换模块采集所述Boost PFC电路的母线电压和所述Boost PFC电路的输入电压，将模拟电压量转换为数字量，并输入计算模块计算二者的电压差；
[0014]过零信号异常判断，根据所述计算电压差步骤中的计算结果，判断过零信号是否正常，如果正常，则继续执行过零信号正常控制模式；否则，执行过零信号异常控制；
[0015]过零信号异常控制，停止过零信号正常控制模式，数字控制介入，所述微控制器根据开关管的导通周期和导通时间，对开关管进行控制；
[0016]恢复正常控制模块，当检测到所述Boost PFC电路的母线电压和所述Boost PFC电路的输入电压的电压差正常时，恢复硬件控制。
[0017]作为本方案的进一步优化，所述过零信号异常判断步骤包括，
[0018]微控制器判断是否在执行过零信号异常控制，如果正在执行过零信号异常控制，则进行第一标准判断；否则进行第二标准判断；
[0019]所述第一标准判断包括，若电压差大于Δv1，且持续时间大于Δt1，则判定过零信号正常，执行过零信号正常控制模式，否则执行过零信号异常控制；
[0020]所述第二标准判断包括，若电压差小于Δv2，且持续时间小于Δt2，则执行过零信号异常控制，否则判定过零信号正常，执行过零信号正常控制模式。
[0021]作为本方案的进一步优化，其中Δv1>Δv2，Δt1>Δt2。
[0022]作为本方案的进一步优化，所述过零信号异常控制步骤包括，
[0023]S3
‑
1，停止硬件过零信号正常控制模式，
[0024]S3
‑
2，计算开关管应执行的导通时间Ton和导通周期T；
[0025]S3
‑
3，在每个导通周期中加入时间裕量，
[0026]S3
‑
4，将增加了时间裕量后的导通周期Tadd和导通时间Ton存入所述脉冲模块，对开关管进行直接控制，直到所述Boost PFC电路的母线电压和所述Boost PFC电路的输入电压的电压差正常。
[0027]作为本方案的进一步优化，在所述S3
‑
2中，
[0028][0029][0030]其中，Po是指输出功率，V
RMS
是指输入电压有效值。
[0031]作为本方案的进一步优化，在所述S3
‑
3中，所述时间裕量随着执行导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路，该电路基于Boost PFC电路，所述Boost PFC电路包括电压源、电感L1、开关管Q1、二极管D1、电阻RL和电容C1，所述电压源的正极经过所述电感L1连接所述开关管的漏极，所述开关管的源极接电源地，所述开关管的漏极还连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极和电源地之间连接有所述电容C1和所述电阻RL，所述电容C1和所述电阻RL并联连接，该用于优化临界PFC过零信号检测的电路还包括开关管控制单元，所述开关管控制单元包括微控制器和比较模块，所述微控制器内部包括脉冲模块，所述开关管的栅极连接所述开关管控制单元在所述微控制器所对应的输出管脚，所述脉冲模块用来控制开关管的通断，所述比较模块的输出端与所述脉冲模块对应在所述控制器的输入管脚连接，所述脉冲模块的输出端控制连接所述开关管的栅极，所述比较模块用于采集并比较所述开关管的漏极电压和所述Boost PFC电路的母线电压，所述比较模块的同相端连接所述开关管的漏极，所述比较模块的反向端连接所述Boost PFC电路的母线，其特征在于，所述微控制器还包括模数转换模块，所述模数转换模块的信号输入端分别连接所述电压源和所述Boost PFC电路的母线，所述模数转换模块用于采集所述Boost PFC电路的输入电压和母线电压，所述模数转换模块的输出端经过所述微控制器内部的运算模块与所述脉冲模块信号连接。2.根据权利要求1所述的一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路，其特征在于，所述微控制器和所述开关管的栅极之间设置有驱动模块。3.一种用于优化临界PFC过零信号检测的控制方法，该方法基于权利要求1所述的一种用于优化临界PFC过零信号检测的电路，其特征在于，该方法还基于数字化控制方法，包括计算电压差，所述模数转换模块采集所述Boost PFC电路的母线电压和所述Boost PFC电路的输入电压，将模拟电压量转换为数字量，并输入计算模块计算二者的电压差；过零信号异常判断，根据所述计算电压差步骤中的计算结果，判断过零信号是否正常，如果正常，则继续执行过零信号正常控制模式；否则，执行过零信号异常控制；过零信号异常控制，停止过零信号正常控制模式，数字控制介入，所述微控制器根据开关管的导通周期和导通时间，对开关管进行控制；恢复正常控制模块，当检测到所述Boost PFC电路的母线电压和所述Boost PFC电路的输入电压的电压差正常时，恢复硬件控制。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：方恒，李卓成，程明，陈银康，
申请(专利权)人：深圳市亿威源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：