Pfc电路及逆变焊机电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种PFC电路及逆变焊机电源，其中PFC电路包括交流电源输入端、直流电源输出端、升压电感、PFC芯片、PFC工作电压输入端、整流模块、输入电压采集模块、输入电流采集模块、输出电压采集模块、输出电流采集模块及PWM输出模块，其中，PWM输出模块包括IGBT电路和隔离电路，隔离电路连接于PFC芯片与IGBT电路之间。本实用新型中的隔离电路对PFC芯片和IGBT电路进行隔离，当PFC电路的输出电流过大时，能够有效地保护PFC芯片，从而提高了电路的可靠性；并且，本实用新型中的输出电流采集模块采用第一无感电阻及第二无感电阻对电路的输出电流进行采样，从而提高了采样信号的信噪比。
【专利说明】PFC电路及逆变焊机电源【技术领域】
[0001]本实用新型涉及逆变焊机【技术领域】，特别涉及一种PFC电路及逆变焊机电源。
【背景技术】
[0002]随着PFC技术的日益成熟，PFC技术在解决电磁干扰问题、电磁兼容问题以及其宽电压工作范围的优势已日益明显。目前，Boost PFC电路已广泛应用于逆变焊机电源中。
[0003]Boost PFC电路(升压型功率因数校正电路)的工作模式，按照其升压电感电流的连续与否，Boost PFC电路的工作模式可分为电感电流连续工作模式(CCM)、电感电流不连续工作模式(DCM)和电感电流临界连续模式(CRM)。然而，Boost PFC电路在CCM模式下，具有导通损耗小，输入电流纹波小等优点，但是Boost PFC电路在该模式下，其输出整流二极管会产生很高的反向恢复损耗，极易受到干扰，从而引起Boost PFC电路故障；而％0^ PFC电路在DCM模式下，具有开关损耗小，输出整流二极管不会产生反向恢复损耗，但是该模式下，其输入电流的纹波很大，因此，Boost PFC电路在该模式下，其前级的EMI (EMI，ElectroMagnetic Interference,电磁干扰)滤波器的设计尺寸也会相应增大,从而增加了整个电路的体积和成本，同时流过Boost PFC电路中的IGBT开关管的电流较大，使得IGBT开关管具有很高的通态损耗，从而降低了 PFC电路的工作效率。并且，在现有的逆变焊机电源中，Boost PFC电路与逆变焊机主电路分别设于不同的PCB电路板上，使得Boost PFC电路应用于逆变焊机电源时，存在以下缺点:(一)连接线多，成本高，不易调试与安装；(二)体积大，大电流线缆多，损耗大，不能满足大功率逆变焊机电源对PFC电路功率的要求；(三)保护电路复杂，PFC从逆变焊 机主电路采样电流，电压信号，距离远，需要大量的滤波，补偿电路，且采样信号的信噪比较低；(四)功率因素偏低。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的是提供一种PFC电路，旨在提高电路的可靠性。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提出一种PFC电路，该PFC电路包括交流电源输入端、直流电源输出端、升压电感、PFC芯片、PFC工作电压输入端、整流模块、输入电压采集模块、输入电流采集模块、输出电压采集模块、输出电流采集模块及PWM输出模块；所述PWM输出模块包括IGBT电路、以及用于对所述IGBT电路和所述PFC芯片进行隔离的隔离电路；所述隔离电路连接于所述PFC芯片与所述IGBT电路之间。
[0006]优选地，所述PFC芯片的型号为L4981。
[0007]优选地，所述隔离电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、NPN三极管及PNP三极管;其中，
[0008]所述第一电阻的第一端与所述PFC芯片的PWM信号输出脚连接，所述第一电阻的第二端分别与所述NPN三极管及PNP三极管的基极连接；所述NPN三极管的集电极与所述PFC工作电压输入端连接，所述NPN三极管的发射极与所述PNP三极管的发射极连接，所述NPN三极管的发射极与所述PNP三极管的发射极还经所述第二电阻分别与所述第三电阻的第一端及所述IGBT电路连接；所述第三电阻的第二端与所述PNP三极管的集电极连接，且与所述IGBT电路连接。
[0009]优选地，所述IGBT电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一 IGBT管、第二IGBT管、第一二极管及第一电容；其中，
[0010]所述第一 IGBT管的栅极经所述第五电阻连接于所述隔离电路中所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述第一 IGBT管的源极与所述输出电流采集模块连接，所述第一 IGBT管的漏极与所述第一电容的第一端连接；所述第二 IGBT管的栅极经所述第六电阻连接于所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述第二 IGBT管的源极与所述输出电流采集模块连接，所述第二 IGBT管的漏极与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一 IGBT管的源极及第二 IGBT管的源极连接；所述第七电阻连接于所述第一二极管的阳极和阴极之间。
[0011]优选地，所述输出电流采集模块包括第四电阻、第一无感电阻及第二无感电阻；其中，
[0012]所述第一无感电阻及第二无感电阻相互并联，一端经所述第四电阻与所述PFC芯片的第2脚连接，另一端与所述隔离电路中的所述PNP三极管的集电极连接，且与所述IGBT电路中第一 IGBT管的源极及第二 IGBT管的源极连接。
[0013]优选地，所述整流模块连接于所述交流电源输入端与所述升压电感的第一端之间，所述升压电感的第二端与所述IGBT电路中第一电容的第一端连接。
[0014]优选地，所述PFC电路还包括第一整流二极管、第二整流二极管、第二电容及第八电阻；其中，
[0015]所述第一整流二极管的阳极与所述升压电感的第二端连接，其阴极与所述直流电源输出端连接；所述第二整流二极管的阳极与所述第一整流二极管的阳极连接，其阴极与所述直流电源输出端连接；所述第二电容的第一端与所述第一整流二极管的阳极连接，所述第二电容的第二端与所述直流电源输出端连接。
[0016]优选地，所述输入电压采集模块的输入端与所述升压电感的第一端连接，其输出端与所述PFC芯片的第7脚连接；所述输入电流采集模块的输入端与所述升压电感的第一端连接，其输出端与所述PFC芯片的第4脚连接；所述输出电压采集模块的输入端与所述直流电源输出端连接，其输出端与所述PFC芯片的第14脚连接。
[0017]本实用新型还提出一种逆变焊机电源，该逆变焊机电源包括PFC电路和逆变焊机主电路，所述PFC电路交流电源输入端、直流电源输出端、升压电感、PFC芯片、PFC工作电压输入端、整流模块、输入电压米集模块、输入电流米集模块、输出电压米集模块、输出电流采集模块及PWM输出模块；所述PWM输出模块包括IGBT电路、以及用于对所述IGBT电路和所述PFC芯片进行隔离的隔离电路；所述隔离电路连接于所述PFC芯片与所述IGBT电路之间。
[0018]优选地，所述PFC电路与所述逆变焊机主电路设于同一块PCB电路板上。
[0019]本实用新型提出的PFC电路，包括交流电源输入端、直流电源输出端、升压电感、PFC芯片、PFC工作电压输入端、整流模块、输入电压采集模块、输入电流采集模块、输出电压采集模块、输出电流采集模块及PWM输出模块，其中，PWM输出模块包括IGBT电路、以及用于对IGBT电路和PFC芯片进行隔离的隔离电路；隔离电路连接于PFC芯片与IGBT电路之间，本实用新型PFC电路中的隔离电路对PFC芯片和IGBT电路进行隔离，当PFC电路的输出电流过大时，能够保护PFC芯片，从而提高了电路的可靠性；并且，本实用新型PFC电路中的输出电流采集模块采用第一无感电阻及第二无感电阻对电路的输出电流进行采样，提高了采样信号的信噪比；同时，本实用新型PFC电路应用于逆变焊机电源时，将PFC电路与逆变焊机主电路设于同一块PCB电路板上，从而减少了电路连线，降低了成本，减小了体积，减小了电路损耗，提高了功率因数，并且更容易调试和安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型PFC电路的电路结构图。
[0021]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。【具体实施方式】
[0022]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]本实用新型提出一种PFC电路。图1是本实用新型PFC电路的电路结构图。参照图1，本实用新型PFC电路包括交流电源输入端I (包括L输入端和N输入端)、直流电源输出端OUT、整流模块2、升压电感LlO、PFC芯片3、输入电压采集模块4、输入电流采集模块5、输出电压采集模块6、输出电流采集模块7及PWM输出模块8及PFC工作电压输入端VCC。其中，本实施例中的PWM输出模块8包括IGBT电路81和隔离电路82，隔离电路82用于对IGBT电路81和PFC芯片3进行隔离，该隔离电路82连接于PFC芯片3与IGBT电路81之间。上述PFC芯片3的型号为L4981。
[0024]其中，上述隔离电路82包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、NPN三极管Ql及PNP三极管Q2。
[0025]具体地，第一电阻Rl的第一端与PFC芯片3的PWM信号输出脚(第20脚)连接，第一电阻Rl的第二端分别与NPN三极管Ql及PNP三极管Q2的基极连接；NPN三极管Ql的集电极与PFC工作电压输入端VCC连接，NPN三极管Ql的发射极与PNP三极管Q2的发射极连接，且经第二电阻R2分别与第三电阻R3的第一端及IGBT电路81连接；第三电阻R3的第二端与PNP三极管Q2的集电极连接，且与IGBT电路81连接。
[0026]上IGBT电路81包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一 IGBT管Q3、第二 IGBT管Q4、第一二极管Dl及第一电容Cl。
[0027]具体地，第一 IGBT管Q3的栅极经第四电阻R4连接于隔离电路82中的第二电阻R2和第三电阻R3之间，第一 IGBT管Q3的源极与输出电流采集模块7连接，第一 IGBT管Q3的漏极与第一电容Cl的第一端连接；第二 IGBT管Q4的栅极经第五电阻R5连接于第二电阻R2和第三电阻R3之间，第二 IGBT管Q4的源极与输出电流采集模块7连接，第二 IGBT管Q4的漏极与第一电容Cl的第一端连接；第一电容Cl的第二端与第一二极管Dl的阳极连接，第一二极管Dl的阴极与第一 IGBT管Q3的源极及第二 IGBT管Q4的源极连接；第六电阻R6连接于第一二极管Dl的阳极和阴极之间。
[0028]上述输出电流采集模块7包括第七电阻R7、第一无感电阻Tl及第二无感电阻T2。
[0029]具体地，第一无感电阻Tl及第二无感电阻T2相互并联，一端与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端与PFC芯片3的第2脚连接，另一端与隔离电路82中的PNP三极管Q2的集电极连接，且与IGBT电路81中第一 IGBT管Q3的源极及第二 IGBT管Q4的源极连接。
[0030]上述整流模块2连接于交流电源输入端I与升压电感LlO的第一端之间，升压电感LlO的第二端与IGBT电路81中第一电容Cl的第一端连接。
[0031]本实施例PFC电路还包括第一整流二极管D2、第二整流二极管D3、第二电容C2及第八电阻R8。具体地，第一整流二极管D2的阳极与升压电感LlO的第二端连接，第一整流二极管D2的阴极与直流电源输出端OUT连接；第二整流二极管D3的阳极与第一整流二极管D2的阳极连接，第二整流二极管D3的阴极与直流电源输出端OUT连接；第二电容C2的第一端与第一整流二极管D2的阳极连接，第二电容C2的第二端与直流电源输出端OUT连接。
[0032]上述输入电压采集模块4包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3及电容C4。具体地，电阻R9的第一端为输入电压米集模块4的输入端,与升压电感LlO的第一端连接，且与310V的直流电源连接，电阻R9的第二端与电阻RlO的第一端连接，电阻RlO的第二端为输入电压采集模块4的输出端，与PFC芯片3的第7脚连接，电阻Rll与电阻RlO并联，电容C3的第一端连接于电阻R9和电阻RlO之间，电容C3的第二端接地，电阻R12与电容C4并联，一端与PFC芯片3的第7脚连接，另一端接地。
[0033]上述输入电流采集模块5包括电阻R13和电阻R14，其中，电阻R13的第一端为输入电流采集模块5的输入端，与升压电感LlO的第一端连接，电阻R13的第二端与电阻R14的第一端连接，电阻R14的第二端为输入电流采集模块5的输出端，与PFC芯片3的第4脚连接。
[0034]上述输出电压采集模块6包括电阻R15、电阻R16、电阻R17及电阻R18。其中，电阻R15的第一端为输出电压采集模块6的输入端，与直流电源输出端OUT连接，电阻R15的第二端与电阻R16的第一端连接，电阻R16的第二端与电阻R17的第一端连接，电阻R17的第二端为输出电压采集模块6的输出端，与PFC芯片的第14脚连接。
[0035]本实施例PFC电路还包括输出电压过压保护电路10，该输出电压过压保护电路10包括电阻R19、电阻R20、电阻R21及电阻R22。其中，电阻R19、电阻R20、电阻R21依次串联，一端与直流电源输出端OUT连接，另一端与PFC芯片的第3脚连接，电阻R22的第一端与PFC芯片的第3脚连接，电阻R22的第二端接地。
[0036]本实施例的PFC工作电压输入端VCC和PFC芯片3之间还连接有电源电路9，该电源电路9包括电容C7、电容C8、电解电容E1、电阻R23、电阻R24及电阻R25。其中，电容C7和电容C8并联，一端与PFC工作电压输入端VCC连接，另一端接地；电解电容El的正极与PFC工作电压输入端VCC连接，电解电容El的负极接地；电阻R23的第一端与PFC工作电压输入端VCC连接，电阻R23的第二端与PFC芯片的第15脚连接，且经电阻R24接地；电阻R25的第一端与PFC芯片的第16脚连接，电阻R25的第二端接地。
[0037]本实施例PFC电路还包括电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C5、电容C6、电容C9、电容C10、电解电容E2和电解电容E3。其中，电阻R26的第一端与第七电阻R7的第一端连接，电阻R26的第二端与PFC芯片的第8脚连接；电阻R27和电容C9相互串联，一端与PFC芯片的第5脚连接，另一端与电阻R28的第一端连接，电阻R28的第一端还与PFC芯片的第9脚连接，电阻R28的第二端接地；电容ClO的一端与PFC芯片的第18脚连接，另一端接地；电阻R29和电阻R30相互串联，一端与PFC芯片的第17脚连接，另一端接地；电解电容E2的正极与PFC芯片的第12脚连接，电解电容E2的负极接地；电解电容E3的正极与PFC芯片的第11脚及第6脚连接，电解电容E3的负极接地；电容C5的一端与PFC芯片的第2脚连接，另一端接地；电容C6的一端与升压电感LlO的第一端连接，另一端接地。
[0038]本实施例中的隔离电路82对PFC芯片3和IGBT电路81进行隔离，当输出电流过大时，能够有效地保护PFC芯片3，从而提高了本实用新型PFC电路的可靠性。并且，本实施例中的输出电流采集模块7采用第一无感电阻Tl及第二无感电阻T2对电路的输出电流进行采样，提高了采样信号的信噪比。
[0039]本实用新型提出的PFC电路，包括交流电源输入端、直流电源输出端、升压电感、PFC芯片、PFC工作电压输入端、整流模块、输入电压采集模块、输入电流采集模块、输出电压采集模块、输出电流采集模块及PWM输出模块，其中，PWM输出模块包括IGBT电路、以及用于对IGBT电路和PFC芯片进行隔离的隔离电路；隔离电路连接于PFC芯片与IGBT电路之间，本实用新型PFC电路中的隔离电路对PFC芯片和IGBT电路进行隔离，当PFC电路的输出电流过大时，能够保护PFC芯片，从而提高了电路的可靠性；并且，本实用新型PFC电路中的输出电流采集模块采用第一无感电阻及第二无感电阻对电路的输出电流进行采样，提高了采样信号的信噪比。
[0040]本实用新型还提出一种逆变焊机电源，该逆变焊机电源包括PFC电路和逆变焊机主电路，其中，该逆变焊机电源的PFC电路的电路结构与上面实施例所述的PFC电路的电路结构相同，此处不再赘述。并且，该逆变焊机电源中的PFC电路与逆变焊机主电路设于同一块PCB电路板上，从而使得该逆变焊机电源减少了电路连线，降低了成本，减小了体积，减小了电路损耗，提高了功率因数，并且更容易调试和安装。
[0041]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种PFC电路，包括交流电源输入端、直流电源输出端、升压电感、PFC芯片、PFC工作电压输入端、整流模块、输入电压采集模块、输入电流采集模块、输出电压采集模块、输出电流采集模块及PWM输出模块；其特征在于， 所述PWM输出模块包括IGBT电路、以及用于对所述IGBT电路和所述PFC芯片进行隔离的隔离电路；所述隔离电路连接于所述PFC芯片与所述IGBT电路之间。
2.根据权利要求1所述的PFC电路，其特征在于，所述PFC芯片的型号为L4981。
3.根据权利要求2所述的PFC电路，其特征在于，所述隔离电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、NPN三极管及PNP三极管；其中， 所述第一电阻的第一端与所述PFC芯片的PWM信号输出脚连接，所述第一电阻的第二端分别与所述NPN三极管及PNP三极管的基极连接；所述NPN三极管的集电极与所述PFC工作电压输入端连接，所述NPN三极管的发射极与所述PNP三极管的发射极连接，所述NPN三极管的发射极与所述 PNP三极管的发射极还经所述第二电阻分别与所述第三电阻的第一端及所述IGBT电路连接；所述第三电阻的第二端与所述PNP三极管的集电极连接，且与所述IGBT电路连接。
4.根据权利要求3所述的PFC电路，其特征在于，所述IGBT电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一 IGBT管、第二 IGBT管、第一二极管及第一电容；其中， 所述第一 IGBT管的栅极经所述第五电阻连接于所述隔离电路中所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述第一 IGBT管的源极与所述输出电流采集模块连接，所述第一 IGBT管的漏极与所述第一电容的第一端连接；所述第二 IGBT管的栅极经所述第六电阻连接于所述第二电阻和所述第三电阻之间，所述第二 IGBT管的源极与所述输出电流采集模块连接，所述第二 IGBT管的漏极与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一 IGBT管的源极及第二 IGBT管的源极连接；所述第七电阻连接于所述第一二极管的阳极和阴极之间。
5.根据权利要求4所述的PFC电路，其特征在于，所述输出电流采集模块包括第四电阻、第一无感电阻及第二无感电阻；其中， 所述第一无感电阻及第二无感电阻相互并联，一端经所述第四电阻与所述PFC芯片的第2脚连接，另一端与所述隔离电路中的所述PNP三极管的集电极连接，且与所述IGBT电路中第一 IGBT管的源极及第二 IGBT管的源极连接。
6.根据权利要求5所述的PFC电路，其特征在于，所述整流模块连接于所述交流电源输入端与所述升压电感的第一端之间，所述升压电感的第二端与所述IGBT电路中第一电容的第一端连接。
7.根据权利要求6所述的PFC电路，其特征在于，所述PFC电路还包括第一整流二极管、第二整流二极管、第二电容及第八电阻；其中， 所述第一整流二极管的阳极与所述升压电感的第二端连接，其阴极与所述直流电源输出端连接；所述第二整流二极管的阳极与所述第一整流二极管的阳极连接，其阴极与所述直流电源输出端连接；所述第二电容的第一端与所述第一整流二极管的阳极连接，所述第二电容的第二端与所述直流电源输出端连接。
8.根据权利要求7所述的PFC电路，其特征在于，所述输入电压采集模块的输入端与所述升压电感的第一端连接，其输出端与所述PFC芯片的第7脚连接；所述输入电流采集模块的输入端与所述升压电感的第一端连接，其输出端与所述PFC芯片的第4脚连接；所述输出电压采集模块的输入端与所述直流电源输出端连接，其输出端与所述PFC芯片的第14脚连接。
9.一种逆变焊机电源，包括PFC电路和逆变焊机主电路，其特征在于，所述PFC电路为权利要求1至9中任一项所述的PFC电路。
10.根据权利要求9所述的逆变焊机电源，其特征在于，所述PFC电路与所述逆变焊机主电路设于同一块PCB电路板上。
【文档编号】B23K9/10GK203800820SQ201420191830
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】邱光, 王兆胜, 郑阳阳 申请人:深圳市瑞凌实业股份有限公司