检测电路、功率因数校正电路及空调器的制作方法

1.本技术涉及电路检测技术领域，特别涉及一种检测电路、功率因数校正电路及空调器。


背景技术：

2.功率因数是能够衡量电力被有效利用的程度的重要参数，功率因数值越大，代表其电力利用率越高。pfc(power factor correction，功率因数校正)就是为了提高用电设备功率因数的技术。
3.然而现有技术中的三相pfc电路一旦发生缺相就会导致各相的工作负荷严重不均衡，从而导致电路损坏。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的为提供一种检测电路，旨在解决现有技术中的三相电路缺相时会产生各相的工作负荷严重不均衡，导致电路损坏的问题。
5.为实现上述目的，本技术提供了一种检测电路，包括：整流单元、分压单元和比较器单元；
6.所述整流单元的输入端与三相电压输入端相连，所述整流单元的输出端与所述分压单元的输入端相连；所述分压单元的输出端与所述比较器单元的同相输入端相连；所述比较器单元的反相输入端与电源正极相连，所述比较器单元的输出端与控制单元的检测信号输入端相连。
7.作为上述方案的改进，所述整流单元包括第一二极管、第二二极管和第三二极管；
8.所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的正极分别作为所述整流单元的输入端，所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的负极相连后作为所述整流单元的输出端。
9.作为上述方案的改进，所述分压单元包括第一分压电阻和第二分压电阻；
10.所述第一分压电阻的一端与所述整流单元的输出端相连，所述第一分压电阻的另一端与所述比较器单元的同相输入端相连；所述第二分压电阻的一端与所述比较器单元的同相输入端相连，所述第二分压电阻的另一端接地。
11.作为上述方案的改进，还包括所述基准电压调节单元，所述基准电压调节单元包括第三分压电阻和第四分压电阻；
12.所述第三分压电阻的一端与电源正极连接，所述第三分压电阻的另一端与所述比较器单元的反相输入端相连；所述第四分压电阻的一端与所述比较器单元的反相输入端相连，所述第四分压电阻的另一端接地。
13.作为上述方案的改进，所述比较器单元包括比较器icia。
14.作为上述方案的改进，还包括第一限流电阻和第二限流电阻；
15.所述第一限流电阻的一端连接至所述第三分压电阻和第四分压电阻之间，所述第一限流电阻的另一端与所述比较器的反相输入端相连；所述第二限流电阻的一端连接至所
述第一分压电阻和第二分压电阻之间，所述第一限流电阻的另一端与所述比较器的同相输入端相连。
16.作为上述方案的改进，所述比较器单元还包括第一反馈电阻和第四二极管；
17.所述第一反馈电阻和第四二极管串联形成正反馈线路；所述正反馈线路的输入端连接至所述第一分压电阻和第二分压电阻之间，所述正反馈线路的输出端与所述比较器的输出端相连。
18.作为上述方案的改进，还包括上拉电阻；所述上拉电阻的一端与电源正极相连，所述上拉电阻的另一端与所述比较器的输出端相连。
19.本技术还提供了一种功率因数校正电路，包括：上述的检测电路。
20.本技术还提供了一种空调器，包括：上述的功率因数校正电路。
21.本技术提供的一种检测电路，能够通过整流单元对三相输入电压进行整流，并通过分压单元向比较器单元输入检测电压，电源正极输入基准电压；使得电路在正常供电时，比较器单元输出高电平作为无故障信号，电路缺相时，比较器单元输出低电平信号作为故障信号，以使控制单元根据比较器单元的输出信号开启保护控制，避免各相的工作负荷严重不均衡，导致电路损坏的问题。
附图说明
22.图1是本技术一实施例中一种检测电路结构示意图；
23.图2是本技术一实施例中三相pfc的结构示意图；
24.图3是本技术一实施例中正常三相电压波形示意图；
25.图4是本技术一实施例中整流后的三相电压波形示意图；
26.图5是本技术一实施例中缺一相半波整流后电压波形示意图；
27.图6是本技术一实施例中缺两相半波整流后电压波形示意图；
28.图7是本技术一实施例中断电时的电压波形示意图；
29.图8是本技术一实施例中一种检测电路结构示意图。
30.本技术目的的实现、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
31.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处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。
32.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
33.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
34.参照图1，是本技术一实施例中一种检测电路结构示意图，包括：整流单元1、分压单元2和比较器单元3；
35.整流单元1的输入端与三相电压输入端相连，整流单元1的输出端与分压单元2的输入端相连；分压单元2的输出端与比较器单元3的同相输入端相连；比较器单元3的反相输入端与电源正极vcc相连，比较器单元3的输出端与控制单元的检测信号输入端power
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fault相连。
36.具体地，整流单元1用于将三相电压输入端输入的交流电(ac)整流成直流电(dc)后供给分压单元2，分压单元2用于接收经整流单元1整流后的直流电压并对其进行分压，从而向比较器单元3的同相输入端提供一个合适的用于比较的电压值，比较器单元3用于对同相输入端接收的分压单元2输出的电压值和反相输入端接收的vcc的电压值进行比较，从而在分压单元2输出的电压值小于vcc的电压值时，向检测信号输入端power
‑
fault输出低电平，以提示三相电压输入端发生输入故障。
37.具体地，参照图2，是本技术一实施例中三相pfc的结构示意图，本技术实施例以三相六开关pfc电路为例，第一绝缘栅双极型晶体管q1、第二绝缘栅双极型晶体管q2和第三绝缘栅双极型晶体管q3的集电极与负载e1的输入端相连；第一绝缘栅双极型晶体管q1的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管q4的集电极相连，第二绝缘栅双极型晶体管q2的发射极与第五绝缘栅双极型晶体管q5的集电极相连，第三绝缘栅双极型晶体管q3的发射极与第六绝缘栅双极型晶体管q6的集电极相连；第四绝缘栅双极型晶体管q4、第五绝缘栅双极型晶体管q5和第六绝缘栅双极型晶体管q6的发射极与负载e1的输出端相连，vr输入端通过第一电感l1与第一绝缘栅双极型晶体管q1的发射极相连，vs输入端通过第二电感l2与第二绝缘栅双极型晶体管的发射极q2相连，vt输入端通过第三电感l3与第三绝缘栅双极型晶体管q3的发射极相连，一绝缘栅双极型晶体管反向并联一二极管；令vr、vs、vt三输入端分别为a相、b相、c相电压输入端，以a相电压输入端为例，当a相电压为正时，若第四绝缘栅双极型晶体管q4导通，则通过第一电感l1的电流增大，第一电感l1进行充电；而在第四绝缘栅双极型晶体管q4关断时，a相的电流通过与第一绝缘栅双极型晶体管反向并联的二极管流向负载e1的输入端，输出能量；当a相电压为负时，若第一绝缘栅双极型晶体管q1导通，则通过第一电感l1的电流增大，第一电感l1进行充电；而在第一绝缘栅双极型晶体管q1关断时，a相的电流通过与第四绝缘栅双极型晶体管q4反向并联的二极管流向负载e1的输入端，输出能量；b相和c相的电流控制方式与a相一致，从而实现了三相功率因数校正。
38.具体地，本技术通过将整流单元1的三个输入端分别与三相电压输入端vt、vs、vr相连，使得三相电压由vt、vs、vr三端输入整流单元1，从而通过分压单元2和比较器单元3实现对三相pfc电路中的三相输入电压的检测；参照图3，是本技术一实施例中正常三相电压波形示意图，即三相电压均为完整波形；参照图4，是本技术一实施例中整流后的三相电压波形示意图，此时三相电压经过整流单元1进行半波整流后，通过分压单元2输出一个合适
的分压后的电压值，并输入比较器单元3的同相输入端，当该电压值恒定地大于反相输入端的基准电压值时，比较器单元3输出高电平作为无故障信号，使得控制单元控制后续电路正常工作；参照图5，是本技术一实施例中缺一相半波整流后电压波形示意图，参照图6，是本技术一实施例中缺两相半波整流后电压波形示意图，参照图7，是本技术一实施例中断电时的电压波形示意图，由图5
‑
7可见，当三相电压输入出现缺相或断电时，均有部分波形缺失，此时输入比较器单元3的同相输入端的电压会出现小于反相输入端的基准电压值的情况，比较器单元3输出低电平作为故障信号，使得控制单元检测信号输入端power
‑
fault接收到故障信号，关闭所有输出，控制后级电路进入断电保护状态；从而实现输入缺相或断电检测，避免一旦缺相会造成各相的工作负荷严重不均衡，容易损坏后级电路的问题，同时避免缺少断电检测保护在频繁通断电的情况下极容易导致后级电压过冲损坏电解电容的问题。
39.综上，本技术实施例能够通过整流单元1对三相输入电压进行整流，并通过分压单元2向比较器单元3输入检测电压，电源正极vcc输入基准电压；使得电路在正常供电时，比较器单元3输出高电平作为无故障信号，电路缺相时，比较器单元3输出低电平信号作为故障信号，以使控制单元根据比较器单元3的输出信号开启保护控制，避免各相的工作负荷严重不均衡，导致电路损坏的问题。
40.进一步地，参照图8，是本技术一实施例中一种检测电路结构示意图，整流单元1包括第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3；
41.第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3的正极分别作为整流单元1的输入端，第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3的负极相连后作为整流单元1的输出端。
42.具体地，通过在各相线路上增加整流二极管，能够在简化电路的同时实现波形整流，从而向比较器单元3的同相输入端输入适合检测的电压波形，提高了检测和控制的准确度。
43.进一步地，分压单元2包括第一分压电阻r1和第二分压电阻r2；
44.第一分压电阻r1的一端与整流单元1的输出端相连，第一分压电阻r1的另一端与比较器单元3的同相输入端相连；第二分压电阻r2的一端与比较器单元3的同相输入端相连，第二分压电阻r2的另一端接地。
45.具体地，经第一分压电阻r1和第二分压电阻r2分压得到一个低电压信号后输入比较器单元3的同相输入端，能够通过调节第一分压电阻r1和第二分压电阻r2的阻值改变输入比较器单元3的同相输入端的电压信号，提高控制电路的灵活性。
46.进一步地，还包括基准电压调节单元，基准电压调节单元包括第三分压电阻r3和第四分压电阻r3；
47.第三分压电阻r3的一端与电源正极vcc连接，第三分压电阻r3的另一端与比较器单元3的反相输入端相连；第四分压电阻r3的一端与比较器单元3的反相输入端相连，第四分压电阻r3的另一端接地。
48.具体地，由于比较器单元3的反相输入端连接在第三分压电阻r3和第四分压电阻r4之间，电源正极vcc的电压经第三分压电阻r3和第四分压电阻r4分压后，得到一个基准电压值，该基准电压值用于与比较器单元3的同相输入端输入的电压进行比较，由此能够通过调节分压电阻的阻值控制基准电压值，从而适配不同的检测场景。
49.进一步地，比较器单元3包括比较器icia。
50.具体地，比较器icia的同相输入端、反相输入端和输出端分别作为比较器单元3的同相输入端、反相输入端和输出端，采用比较器icia对同相输入端和反相输入端的输入电压比较，提高了检测电路的准确性和稳定性。
51.进一步地，还包括第一限流电阻r5和第二限流电阻r6；
52.第一限流电阻r5的一端连接至第三分压电阻r3和第四分压电阻r4之间，第一限流电阻r5的另一端与比较器icia的反相输入端相连；第二限流电阻r6的一端连接至第一分压电阻r1和第二分压电阻r2之间，第一限流电阻r5的另一端与比较器icia的同相输入端相连。
53.具体地，比较器icia的反相输入端和同相输入端分别通过第一限流电阻r5和第二限流电阻r6进行限流，能够避免输入电流过大造成比较器icia烧坏，提高了电路的使用寿命。
54.进一步地，比较器单元3还包括第一反馈电阻r7和第四二极管d4；
55.第一反馈电阻r7和第四二极管d4串联形成正反馈线路；正反馈线路的输入端连接至第一分压电阻r1和第二分压电阻r2之间，正反馈线路的输出端与比较器icia的输出端相连。
56.具体地，通过第一反馈电阻r7和第四二极管d4形成正反馈线路，能够避免输入信号波动带来比较器icia输出抖动问题，使比较器icia的输出端一旦跳变为低电平就马上自锁，保证输出信号稳定。
57.进一步地，还包括上拉电阻r8；上拉电阻r8的一端与电源正极vcc相连，上拉电阻r8的另一端与比较器icia的输出端相连。
58.具体地，当比较器icia为集电极开路输出的比较器icia时，需要通过加上拉电阻r8避免没有上拉电阻r8无法输出高电平的问题。
59.在一可选的实施方式中，三相输入电压经过整流单元1的整流二极管进行半波整流，经第一分压电阻r1和第二分压电阻r2分压得到一个低电压信号，经第二限流电阻r6输入比较器icia的同相输入端。电源正极vcc经第三分压电阻r3和第四分压电阻r3分压得到设定的比较电压基准值，经第一限流电阻r5输入比较器icia的反相输入端。参照图3，图中示出的phase a、phase b、phase c分别是三相电压输入端输入的a相、b相、c相电压的波形，在正常供电的情况下，经整流单元1整流后的电压在任意时刻都是一个约等于峰值电压一半的电压。此时只要把比较器icia反相输入端的基准值设定为一个合理的值，使正常供电时低于同相输入端的电压，比较器icia输出高电平既可作为无故障信号。当输入发生缺相或断电时，整流后的电压波形如图5
‑
7所示，图5
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7分别为缺少b相电压，缺少b相和c相电压，同时缺少三相电压的情况，此三种情况下在较长的时间段内均会出现三相输入电压低于基准值的情况，此时比较器icia的反相输入端电压高于同相输入端的电压，比较器icia输出端的输出电平从高电平跳变为低电平，发出电源故障指令让主控关闭所有输出进入保护状态。同时，为了避免输入信号波动带来比较器icia输出抖动问题，增加第一反馈电阻r7和第四二极管d4正反馈网络，使输出一旦跳变为低电平马上自锁，保证输出信号稳定。而对于电路断电的情况，当三相输入端一旦断电则比较器icia的同相输入端的输入电压全部变为0，马上触发比较器icia输出故障信号。
60.本技术一实施例中还提供了一种功率因数校正电路，包括：上述的检测电路。
61.具体地，上述的检测电路在三相输入电压发生缺相或断电时向控制单元发送对应的故障信号，以使控制单元能够根据该故障信号控制功率因数校正电路关闭所有输出，进入保护状态。
62.可以理解的，本技术一实施例中一种功率因数校正电路包括上述实施例提供的检测电路，因而具备上述实施例的检测电路的全部有益技术效果，在此不再赘述。
63.本技术一实施例中还提供了一种空调器，包括：上述的功率因数校正电路。
64.具体地，上述的功率因数校正电路能够向空调器提供调整电流的波形，对空调器工作过程中电流电压间的相位差进行补偿，提高空调器的功率因数。
65.可以理解的，本技术一实施例中一种空调器包括上述实施例提供的功率因数校正电路，因而具备上述实施例的功率因数校正电路的全部有益技术效果，在此不再赘述。
66.综上，为本技术实施例中提供的检测电路、功率因数校正电路及空调器，本技术实施例能够通过整流单元1对三相输入电压进行整流，并通过分压单元2向比较器单元3输入检测电压，电源正极输入基准电压；使得电路在正常供电时，比较器单元3输出高电平作为无故障信号，电路缺相时，比较器单元3输出低电平信号作为故障信号，以使控制单元根据比较器单元3的输出信号开启保护控制，避免各相的工作负荷严重不均衡，导致电路损坏的问题，同时避免缺少断电检测保护在频繁通断电的情况下极容易导致后级电压过冲损坏电解电容的问题；通过在各相线路上增加整流二极管，能够在简化电路的同时实现波形整流，从而向比较器单元3的同相输入端输入适合检测的电压波形，提高了检测和控制的准确度；经第一分压电阻r1和第二分压电阻r2分压得到一个低电压信号后输入比较器单元3的同相输入端，能够通过调节第一分压电阻r1和第二分压电阻r2的阻值改变输入比较器单元3的同相输入端的电压信号，提高控制电路的灵活性；经过电源正极经第三分压电阻r3和第四分压电阻r4分压得到设定的比较电压基准值，由此能够通过调节分压电阻的阻值控制比较电压基准值，从而适配不同的检测场景；采用比较器单元3进行两输入端的电压比较，提高了检测电路的准确性和稳定性；比较器单元3的反相输入端和同相输入端分别通过第一限流电阻r5和第二限流电阻r6进行限流，能够避免输入电流过大造成比较器单元3烧坏，提高了电路的使用寿命；通过第一反馈电阻r7和第四二极管d4形成正反馈线路，能够避免输入信号波动带来比较器单元3输出抖动问题，使比较器单元3的输出端一旦跳变为低电平就马上自锁，保证输出信号稳定；当比较器单元3为集电极开路输出的比较器时，需要通过加上拉电阻.避免没有上拉电阻无法输出高电平的问题。
67.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。