一种无桥PFC电路的过流保护方法及过流保护电路技术

本发明专利技术提出一种无桥PFC电路的过流保护方法及过流保护电路，其中过流保护方法包括步骤：获取输入电压在每个开关周期中主开关管导通期间的伏秒积；根据感量参数和伏秒积获取运行电流；根据预设保护阈值电流和运行电流的大小关系控制主开关管的导通时间。本发明专利技术提出的过流保护方法通过计算的方式实时跟踪流经主开关管的电流，据此在每个开关周期中对主开关管的导通时间进行控制，防止无桥PFC电路过流，并同步实现主开关管的逐周期保护。并同步实现主开关管的逐周期保护。并同步实现主开关管的逐周期保护。

【技术实现步骤摘要】
一种无桥PFC电路的过流保护方法及过流保护电路


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，更具体地说，涉及一种无桥PFC电路的过流保护方法及过流保护电路。

技术介绍

[0002]传统的有桥Boost PFC电路中由于有整流桥的存在，通态损耗较大，不适用于中大功率场合的应用。而图腾柱无桥Boost PFC电路可以减少通态损耗并提高效率。随着市场对高效、高功率密度需求的增加，图腾柱无桥Boost PFC电路取代传统有桥Boost PFC电路已经成为了一种趋势。
[0003]如图1所示，图腾柱无桥Boost PFC电路由工作在开关频率的第一上管S1和第一下管S2构成的高频桥臂和工作在电网频率的第二上管S3和第二下管S4构成的工频桥臂组成。如图2和图3所示，在输入电压正半周期，第一下管S2为主开关管、第一上管S1为续流管；在输入电压负半周期，第一上管S1为主开关管、第一下管S2为续流管。由于输入电压正半周期和输入电压负半周期对应的主开关管不同，因此若要采集主开关管电流，需要两路采样电路分别采样输入正半周期和输入负半周期的主开关管电流。但是，这样就会出现在输入负半周采样电阻在母线高侧进行采样的情况，这不便于设计采样电路。所以，为了解决采样电路设计困难的问题，现有技术采用在母线低压侧设置采样电阻的方式进行采样，从而在低侧采样、降低系统成本的基础上实现电路的过流保护。但是此种方式，只是基于流经续流管的电流对电路进行过流保护，无法实现对主开关管电流的逐周期保护。因此，在现有技术中，基于在母线低压侧设置采样电阻的拓扑结构而设计的过流保护方法无法实现主开关管的逐周期电流保护。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中图腾柱无桥PFC电路的过流保护方法无法实现主开关管的逐周期电流保护的技术问题，本专利技术提出了一种无桥PFC电路的过流保护方法及过流保护电路，所述无桥PFC电路包括并联的工频桥臂、高频桥臂和母线电容，所述高频桥臂的中间节点和所述工频桥臂的中间节点之间连接输入电源和电感，所述母线电容的低压侧和所述工频桥臂之间连接采样电阻，所述高频桥臂包括相连的第一上管和第一下管，所述过流保护方法包括步骤：
[0005]获取输入电压在每个开关周期中主开关管导通期间的伏秒积，输入电压正半周期内所述第一下管为主开关管，输入电压负半周期内所述第一上管为主开关管；
[0006]根据感量参数和所述伏秒积获取运行电流，所述感量参数与所述电感的感量呈反比关系；
[0007]根据预设保护阈值电流和所述运行电流的大小关系控制所述主开关管的导通时间。
[0008]进一步的，还包括步骤：
[0009]根据每个开关周期内所述采样电阻的峰值检测电压和运行电压调整所述感量参数，所述运行电压根据所述伏秒积获取。
[0010]进一步的，根据预设保护阈值电流和所述运行电流的大小控制所述主开关管的导通时间具体包括步骤：
[0011]当所述运行电流大于等于所述预设保护阈值电流时，控制所述主开关管关断直至当前的开关周期结束；
[0012]当所述运行电流小于所述预设保护阈值电流时，控制所述主开关管的导通时间为预设导通时长。
[0013]进一步的，具体包括步骤：控制无桥PFC电路依次进入第一运行阶段和第二运行阶段；其中，
[0014]所述第一运行阶段内，所述感量参数等于第一预设值：
[0015]所述第二运行阶段内，每个开关周期的感量参数为上一个开关周期调整后的感量参数。
[0016]进一步的，根据每个开关周期内所述采样电阻的峰值检测电压和运行电压调整所述感量参数具体包括步骤：
[0017]若所述运行电压大于所述峰值检测电压，减小所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压；
[0018]若所述运行电压小于所述峰值检测电压，增大所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压。
[0019]进一步的，若所述运行电压小于所述峰值检测电压，增大所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压具体包括步骤：
[0020]根据输入电压在当前开关周期中主开关管导通期间的伏秒积、所述峰值检测电压与所述运行电压的差值获取所述感量参数的增加量。
[0021]进一步的，若所述运行电压大于所述峰值检测电压，减小所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压具体包括步骤：
[0022]根据输入电压在当前开关周期中主开关管导通期间的伏秒积、所述运行电压与所述峰值检测电压的差值获取所述感量参数的减小量。
[0023]一种无桥PFC电路的过流保护电路，所述无桥PFC电路包括并联的工频桥臂、高频桥臂和母线电容，所述高频桥臂的中间节点和所述工频桥臂的中间节点之间连接输入电源和电感，所述母线电容的低压侧和所述工频桥臂之间连接采样电阻，所述高频桥臂包括相连的第一上管和第一下管，所述过流保护电路包括：
[0024]第一比较单元，比较预设保护阈值电流和运行电流并输出模式判断信号，所述运行电流根据输入电压在每个开关周期中主开关管导通期间的伏秒积、感量参数获取，所述模式判断信号表征无桥PFC电路工作在正常模式或过流模式；
[0025]驱动单元，根据所述模式判断信号产生驱动主开关管的驱动信号，所述驱动信号控制主开关管在每个开关周期中的导通时间，其中，
[0026]输入电压正半周期内所述第一下管为主开关管，输入电压负半周期内所述第一上管为主开关管。
[0027]进一步的，还包括：
[0028]第二比较单元，比较采样电阻的峰值检测电压和运行电压并输出调节信号，所述运行电压根据所述伏秒积获取，所述调节信号表征增大或减小所述感量参数；
[0029]调节单元，根据所述调节信号调整所述感量参数。
[0030]优选的，所述第一比较单元包括：
[0031]运行电流产生电路，根据所述感量参数和所述伏秒积产生所述运行电流；
[0032]比较电路，比较所述运行电流和所述预设保护阈值电流，并输出所述模式判断信号。
[0033]优选的，所述调节单元包括：
[0034]变量控制电路，根据所述伏秒积、所述峰值检测电压和所述运行电压获取所述感量参数的增加量或减小量；
[0035]调节电路，根据所述增加量增加所述感量参数或根据所述减小量减小所述感量参数。
[0036]综上所述，本专利技术提出的无桥PFC电路的过流保护方法通过计算的方式实时跟踪流经主开关管的电流，据此在每个开关周期中对主开关管的导通时间进行控制，防止无桥PFC电路过流，并同步实现主开关管的逐周期保护。
附图说明
[0037]图1为无桥PFC电路的结构示意图；
[0038]图2为无桥PFC电路在输入电压Vi n正半周期的工作原理图；
[0039]图3为无桥PFC电路在输入电压Vi n负半周期的工作原理图；
[0040]图4为无桥PFC电路的过流保护方法的流程图；
[0041]图5为无桥PFC电路的过流保护电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无桥PFC电路的过流保护方法，所述无桥PFC电路包括并联的工频桥臂、高频桥臂和母线电容，所述高频桥臂的中间节点和所述工频桥臂的中间节点之间连接输入电源和电感，所述母线电容的低压侧和所述工频桥臂之间连接采样电阻，所述高频桥臂包括相连的第一上管和第一下管，其特征在于，所述过流保护方法包括步骤：获取输入电压在每个开关周期中主开关管导通期间的伏秒积，输入电压正半周期内所述第一下管为主开关管，输入电压负半周期内所述第一上管为主开关管；根据感量参数和所述伏秒积获取运行电流，所述感量参数与所述电感的感量呈反比关系；根据预设保护阈值电流和所述运行电流的大小关系控制所述主开关管的导通时间。2.如权利要求1所述的过流保护方法，其特征在于，还包括步骤：根据每个开关周期内所述采样电阻的峰值检测电压和运行电压调整所述感量参数，所述运行电压根据所述伏秒积获取。3.如权利要求1所述的过流保护方法，其特征在于，根据预设保护阈值电流和所述运行电流的大小控制所述主开关管的导通时间具体包括步骤：当所述运行电流大于等于所述预设保护阈值电流时，控制所述主开关管关断直至当前的开关周期结束；当所述运行电流小于所述预设保护阈值电流时，控制所述主开关管的导通时间为预设导通时长。4.如权利要求2所述的过流保护方法，其特征在于，具体包括步骤：控制无桥PFC电路依次进入第一运行阶段和第二运行阶段；其中，所述第一运行阶段内，所述感量参数等于第一预设值：所述第二运行阶段内，每个开关周期的感量参数为上一个开关周期调整后的感量参数。5.如权利要求2所述的过流保护方法，其特征在于，根据每个开关周期内所述采样电阻的峰值检测电压和运行电压调整所述感量参数具体包括步骤：若所述运行电压大于所述峰值检测电压，减小所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压；若所述运行电压小于所述峰值检测电压，增大所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压。6.如权利要求5所述的过流保护方法，其特征在于，若所述运行电压小于所述峰值检测电压，增大所述感量参数使调整后的运行电压等于所述峰值检测电压具体包括步骤：根据输入电压在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张容驰，何耀华，刘国强，姜德来，黄必亮，
申请(专利权)人：杰华特微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：