空调控制器及其电源变换电路和功率因数校正电路的制作方法
【专利摘要】一种功率因数校正电路，其包括一个电感、一个续流二极管、至少两个开关管以及一个电容器，其中所述至少两个开关管共同连接于电感与续流二极管的连接节点，所述开关管导通时与所述电感组成回路，所述开关管截止时，所述电感通过所述续流二极管及电容器放电，所述至少两个开关管由控制电路控制轮流或交替导通。本实用新型的功率因数校正电路，多个开关管轮流或交替导通，导通占空比小，所以导通损耗小，在额定工作频率下期间的耗散功率能够满足脉冲大电流工作。由于多个开关管的开关脉冲频率是单个开关管的多倍，电感可以工作在高频状态，电感的铁心尺寸和绕组匝数可以大幅降低，可以减小高频电感的尺寸和重量，或大幅增大承受的电流和功率。
【专利说明】空调控制器及其电源变换电路和功率因数校正电路
【【技术领域】】
[0001]本实用新型属于电源变换领域，特别是关于交流转直流电源变换中一种功率因数校正电路的改进。
【【背景技术】】
[0002]现有的用电器具通常是采用市电的交流电经过整流之后形成的直流电作为DC电源该DC电源通常是在整流后用一个大容量的滤波电容将脉动的直流电滤为较平滑的直流电，这就造成了交流电在对该电容充电时，只有在交流电的正负峰值区域才有脉冲状电流，其他区域因输入交流电电压低于电容器上电压，整流桥处于反向截止状态，此时段没有输入电流。这种严重失真的脉冲型电流波形含有大量的谐波成份，引起线路功率因数严重下降。为改善电路传输的效率，必须迫使交流线路电流追踪电压波形瞬时变化轨迹，并使电流和电压保持同相位，使系统呈纯电阻性，这样的技术称之为功率因数校正。
[0003]现有的功率因数校正电路分为无源功率因数校正电路和有源功率因数校正电路，有源功率因数校正电路是采用有源元件主动调整改善输入功率因数，其改善效果更好。
[0004]现有的一种有源功率因数校正电路，其包括整流桥、电感、开关管以及续流二极管，其利用开关管的导通或截止状态使电感电流呈斜坡线升降，从而使电感电流的绝对值在每一个周期内的最高点追随输入电压的绝对值，实现功率因数校正。但这种功率因数校正电路是单个电感与单个开关管组成的功率因数校正电路，这种功率因数校正电路，因为单个开关管的散热能力或电流限制，仅适用功率较小的场合。
[0005]现有的另一种有源功率因数校正电路，其校正电路包括两个电感、两个开关管以及两个续流二极管，其同样是利用开关管的导通或截止状态使电感呈斜坡线升降，从而使电感电流的绝对值在每一个周期内的最高点追随输入电压的绝对值，实现功率因数校正，不过这种功率因数校正电路是两个电感与两个开关管，其中每一个电感与一个开关管组成一个回路，由控制电路控制两个开关管彼此轮流或交替导通，其采用两个电感，而且每个电感还是与一个开关管组成一个回路，受开关管的限制，其工作频率不能很高，因为电感的工作频率不能很高，同样的功率其必须要有较大的电感量和体积，所以这种功率因数校正电路不仅电感数量多，而且电感的体积也比较大，对于电路板的安装会带来困难，而且材料成本、重量都会提闻。
[0006]现有的再一种有源功率因数校正电路，其校正电路包括一个电感、两个开关管以及两个并联的续流二极管，其中两个开关管是同时导通或截止，来分流电感产生的电流。但这种功率因数校正电路，虽然是只有一个电感和多个开关管，但多个开关管是同时导通或截止，这样虽然能够分担电感的电流，但因为多个开关管是同时导通或截止，因为每个开关管的控制电路是不同的，要保证多个开关管同时导通或截止比较困难，而一旦多个开关管导通或截止出现不同步的情况，例如出现一个导通快，一个导通慢的情况时，则流过两个开关管的电流势必会一个大一个小，会出现器件发热的情况，再者，因为多个开关管是同时导通或截止的，其导通截止的频率与一个开关管的导通截止频率是相当的，受单个开关管的限制，电感的工作频率也不会太高，因此其单个电感的体积还是比较大，还是会导致安装困难以及成本和重量较大的问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种功率因数校正电路，其能够承受较大功率，而且电路体积小，成本低。
[0008]本实用新型的另一目的在于提供一种电源变换电路，其功率因数校正电路能够承受较大功率，而且电路体积小，成本低。
[0009]本实用新型的再一目的在于提供一种空调控制器，其采用前述功率因数校正电路。
[0010]为达成前述目的，本实用新型一种功率因数校正电路，其包括一个电感、一个续流二极管、至少两个开关管以及至少一个电容器，所述至少两个开关管共同连接于所述电感与所述续流二极管的连接节点，所述开关管导通时与所述电感组成回路，对电感储能，所述开关管截止时，所述电感通过所述续流二极管及所述电容器放电，所述至少两个开关管由控制电路控制轮流或交替导通，由所述至少两个开关管的导通或截止控制电感与续流二极管的连接节点的电压。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，述至少两个开关管由驱动控制电路控制轮流或交替导通，具体为，当一个开关管导通时，其他开关管截止，每个开关管导通时，只有一个开关管与所述电感或所述续流二极管组成回路。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述驱动控制电路能够依据电路情况设定交替导通的开关管的数量，一部分开关管轮流或交替导通，其余开关管一直处于截止状态。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，所述电感的一端与欲校正电路的电源正端连接，所述电感的另一端与续流二极管的正端连接；所述续流二极管的负端与所述电容器的正端连接；所述开关管的集电极连接于所述电感与续流二极管的正端连接的节点，所述开关管的发射极与所述电容器的负端及欲校正电路的电源负端相连接，所述开关管的基极由控制电路控制，以控制所述开关管的导通和截止。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述开关管的集电极与欲校正电路的电源正端连接，所述开关管的发射极与电感的一端及续流二极管的负极连接，所述开关管的基极由控制电路控制，以控制所述开关管的导通和截止；所述电感的另一端与电容器的正端连接；所述续流二极管的正端与电容器的负端共同连接于欲校正电路的电源负端。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，所述功率因数校正电路开关管采用的是IGBT晶体管、MOSFET晶体管或BJT晶体管。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，所述功率因数校正电路开关管的控制电路，其控制信号由功率因数校正电路所校正的电路中的输入端电压采样信号、输出端电压采样信号、电流采样信号经过中央处理器逻辑运算之后输出。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，所述功率因数校正电路开关管的控制电路包括电压比较器、乘法器、电流比较器、振荡器、欠压锁定器、触发器脉冲分配器及或非门电路；电压比较器接收功率因数校正电路所校正的电路中的输出电压采样信号与一个参考电压比较，电压比较器输出的信号与功率因数校正电路所校正的电路中的输入电压采样信号经过乘法器运算之后输出的信号输入电流比较器的一个输入端，功率因数校正电路所校正的电路中的电流采样信号输入电流比较器的另一输入端，经过电流比较器比较之后输出信号给触发器，触发器产生控制信号；振荡器给各单元提供振荡信号，一方面将触发器复位，另一方面将输出端的或非门锁住，再一方面就是作为脉冲分配器的时钟信号；脉冲分配器接受振荡器的脉冲按序分配控制信号给各个不同的开关管；欠压锁定器在外部电源低于预定值时会关闭内部的振荡器、乘法器等的电源，以确保驱动电路可靠关闭锁定；其中触发器产生的信号、脉冲分配器的输出信号、振荡器输出的信号以及欠压锁定器输出的信号分别经过所述或非门输出作为每个开关管的控制信号。
[0018]为达成前述另一目的，本实用新型一种交流转直流电源变换电路，其包括整流电路、功率因数校正电路，其中整流电路将交流电整流成直流脉动电，所述功率因数校正电路用于校正经整流电路整流后的直流电的功率因数；所述功率因数校正电路采用前述任一种功率因数校正电路，由所述至少两个开关管的导通或截止控制电感、续流二极管与电容器连接节点的直流电压来校正整流后的电源输出。
[0019]为达成前述再一目的，本实用新型一种空调控制器，其包括滤波电路、整流电路、功率因素校正电路、功率因素校正驱动控制电路、开关电源、驱动控制芯片、变频空调控制芯片以及IPM驱动电路；输入电源经过滤波电路进行滤波，然后经过整流电路进行整流变成脉动的直流电，经过整流后的脉动直流电经过功率因数校正电路校正之后成为平稳的直流电源并供给IPM驱动电路进行电机驱动，同时供电给开关电源，该开关电源可以供给驱动控制芯片、变频空调控制芯片以及IPM驱动电路；变频空调控制芯片根据遥控器的输入信号以及传感器采集的信号输出控制信号，控制室内机、风机、电子膨胀阀的步进电机或者输出显示信息，或者控制IPM驱动电路(智能功率模块)驱动压缩机的电机；其中所述功率因数校正电路采用前述的任一种功率因数校正电路。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的功率因数校正电路，其电感与续流二极管之间共同连接多个开关管，通过控制电路控制多个开关管轮流或交替导通，来调整流过电感的电流，由于是多个开关管共同连接于电感与续流二极管之间，而且多个开关管是轮流或交替导通，单管的占空比小，所以其导通损耗也较小，在额定工作频率下器件的耗散功率能够满足脉冲大电流工作。由于开关管Ql、Q2、Q3……Qn集电极合成的开关脉冲频率是单个开关管的η倍，所以，高频电感L实际工作的频率为η倍单管Q的开关频率；高频电感L是有源功率因数校正电路中最重最大的器件，其尺寸重量与电感量成正比，与流过电流的平方成正比；由工作原理，高频电感L的电感量与工作频率正反比，随着电感工作频率的成倍提高，铁芯尺寸和绕组匝数也可以大幅降低，从而可以大幅减小了高频电感的尺寸和重量，或大幅增大承受的电流和功率。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0021]图1是本实用新型的一个实施例的功率因数校正电路的结构示意图。
[0022]图2是本实用新型的另一个实施例的功率因数校正电路的结构示意图。
[0023]图3是本实用新型的采用图1所示的功率因数校正电路的电源变换电路的示意图。
[0024]图4是本实用新型的一个实施例的功率因数校正电路的开关管驱动控制电路的结构示意图。
[0025]图5是图4所示的本实用新型的功率因数校正电路的开关管驱动控制电路的驱动电路部分的结构示意图。
[0026]图6是本实用新型的功率因数校正电路的开关管驱动控制电路的另一实施例的结构示意图。
[0027]图7是本实用新型的功率因数校正电路的各开关管的驱动脉冲时序图。
[0028]图8是本实用新型的功率因数校正电路校正后电路电压电流波形的示意图。
[0029]图9是本实用新型的变频空调控制器的结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0030]下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。
[0031]请参阅图1所示，其显示本实用新型的功率因数校正电路的一个实施例的示意图，其中该功率因数校正电路包括一个电感L、一个续流二极管Dl、多个开关管Ql、Q2……Qn以及一个电容器C。其中电感L的一端与电源输入端的正极Vin+连接，电感L的另一端与续流二极管Dl的正极连接，续流二极管Dl的负极与电容器C的正端以及电源输出端的正极Vout+连接，多个开关管的集电极共同连接于电感L与续流二极管Dl正极连接的节点，多个开关管的发射极与电容器C的负端以及电源的输出端的负极Vout-连接，各个开关管Q1、Q2……Qn的基极分别由驱动控制电路驱动，控制该多个开关管Q1、Q2……Qn按顺序轮流导通或交替导通。在开关管Ql、Q2……Qn导通时，续流二极管Dl截止，开关管Q1、Q2……Qn与电感L组成回路，电感L储能，在开关管Ql、Q2……Qn截止时，续流二极管Dl导通，电感L通过续流二极管Dl以及电容器C放电输出电源。
[0032]图2是本实用新型的功率因数校正电路的另一个具体实施例，在前述图1所示的实施例中，功率因数校正电路在开关管截止时电感L与电源共同通过续流二极管Dl输出电源，所以电压增加，这种连接方式的功率因数校正电路称之为升压式功率因数校正电路。在图2所示的功率因数权正电路中该功率因数校正电路的多个开关管Ql、Q2……Qn的集电极连接于电源的正极Vin+、功率因数校正电路的开关管Q1、Q2……Qn的发射极共同连接于电感L与续流二极管Dl负极的连接节点，电感L的另一端连接电容器C的正端以及电源输出端的正极Vout+，续流二极管Dl的正极连接于电容器C的负端以及电源输出端的负极Vout-，各个开关管Ql、Q2……Qn的基极分别由驱动控制电路驱动，控制该多个开关管Q1、Q2……Qn按顺序轮流导通或者是交替导通，在开关管Q1、Q2……Qn导通时，续流二极管Dl截止，开关管Q1、Q2……Qn与电感L组成回路输出电源，在开关管Q1、Q2……Qn截止时，续流二极管Dl导通，电感L通过续流二极管Dl放电输出电源。因为在开关管截止时，只通过电感放电输出电源，所以电压比电源低，称为降压型功率因数校正电路。
[0033]需要说明的是，本实用新型的多个开关管轮流导通，可以是Q1、Q2……Qn按顺序轮流导通，也可以是Q1、Q3、Q5、Q2、Q4、Q6……Qn的交替导通，当一个开关管导通时，其他开关管截止，每个开关管导通时，只有一个开关管与所述电感或所述续流二极管组成回路。此处仅仅是举例说明，并非限定本实用新型必须是按开关管的排列顺序依次导通。本实用新型的多个开关管也可以依据实际情况，例如电路功率的大小，来确定实际工作的开关管的数量，例如，当电路功率较小时，可以只设2个开关管交替导通，当电路功率较大时，可以设3个开关管交替导通，当电路功率非常大时，4个开关管交替导通等等。这可以在设计时确定功率开关器件数量，同时调整控制电路中的脉冲分配器T的循环输出数量。另外，在其他的实施例中，本实用新型的开关管也可以是例如预设有4个开关管，当电路功率较小时，可以只有2个开关管交替导通，其他2个开关管一直处于截止状态，当电路功率较大时，可以设3个开关管交替导通，I个开关管一直处于截止状态，当电路功率非常大时，4个开关管交替导通等等。
[0034]以上仅仅是本实用新型的功率因数校正回路的两个具体实施例，在其他实施例中本实用新型的功率因数校正电路也可以为升降压型功率因数校正电路、正激型功率因数校正电路、反激型功率因数校正电路等等，在这些功率因数校正电路中均可以采用前述实例中所述的，采用单个电感与多个开关管同时连接的方式，由控制电路控制多个开关管轮流或交替导通的技术方案，此处不再一一举例详细说明。
[0035]在前述实施例中，所述开关管Ql、Q2……Qn可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极结型晶体管(BJT)，较佳的是采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
[0036]下面以本实用新型的功率因数校正电路为升压型功率因数校正电路，所用的晶体管为IGBT晶体管为例对本实用新型的功率因数校正电路的一个实施例的工作过程进行说明。
[0037]如图3所示，其显示本实用新型的一个电源变换电路的结构示意图，其中该电源变换电路采用图1所示的本实用新型的升压型功率因数校正电路对经过整流桥整流之后的输出电源进行功率因数校正。如图3所示，交流电源经过整流桥整流之后形成半周正弦律的脉动直流电，其中整流桥的正端与负端之间连接有一个滤波电容Cl，滤波电容滤去脉动直流电中的高频尖峰电压。
[0038]整流桥的正输出端与功率因数校正电路的电感L的一端连接，电感L的另一端与续流二极管Dl的正极相连，多个开关管Ql、Q2……Qn的集电极共同连接于电感L与续流二极管Dl的连接节点，多个开关管Ql、Q2……Qn的发射极共同连接于一个共同节点B，该节点B与输出电源的负极之间连接一个采样电阻Rl，其中该节点B的即时电流采样信号Is被送至开关管Ql、Q2……Qn的驱动控制电路作为控制开关管Ql、Q2……Qn导通的一个参考信号。
[0039]续流二极管Dl的负极与电容器Cl、电解电容El的正端和电压采样电阻R2的一端连接，共同连接于输出电源的正极端DC+，其中电容器Cl是高频电容器，电解电容El是低频大容量电容器。整流桥BI的负端与电容器C1、C2、电流采样电阻R1、电压采样电阻R3和电解电容El的负端相连接，共同连接于输出电源的负极端DC-，该电源的负极端DC-作为驱动控制电路的COM端输入信号。
[0040]电压采样电阻R2的另一端和电阻R3的另一端连接，其中输出电源正极端DC+和输出电源负极端DC-之间串联的电压采样电阻R2和R3对输出电压形成分压，电阻R2和R3相连接的节点作为电压采样节点，该节点的电压信号为输出电压采样信号Vdc，其被送至开关管Q1、Q2……Qn的驱动控制电路作为控制开关管Q1、Q2……Qn导通的一个参考信号。
[0041]在电容Cl的正端连接有一个电压米样电阻R4,电阻R4的电压信号作为输入电压采样信号Vac，其被送至开关管Ql、Q2……Qn的驱动控制电路作为控制开关管Ql、Q2……Qn导通的一个参考信号。
[0042]请参阅图4所示，其显示本实用新型的功率因数校正电路的开关管驱动控制电路的一个实施例的结构示意图。如图4所示，本实用新型的功率因数校正电路的驱动控制电路包括一个中央处理器(MCU)，其中前述电阻Rl上采样的采样电流信号Is输入MCU的A2引脚，前述电阻R2、R3上采样的输出电压采样信号Vdc输入MCU的A3引脚，前述电阻R4上米样的输入电压米样信号Vac输入MCU的Al引脚，电源的负极端DC-输入MCU的COM端引脚，在MCU内部经过逻辑运算，通过MCU的输出端口 P1、P2……Pn分别输出对应控制开关管Ql、Q2……Qn的控制信号给开关管Ql，Q2……Qn的驱动电路Dl、D2……Dn0其中MCU内部的逻辑运算主要是依据输出采样电压信号Vdc以及输入采样电压信号Vac和电流采样信号Is进行运算，使得电路的电流信号尽量与电压信号保持同相位并减少谐波，关于MCU内部的具体算法本实用新型不再详细说明。
[0043]请参阅图5所示，其显示本实用新型图4所示的开关管Q1、Q2……Qn驱动电路的一个实施例的具体结构。如图5所示，当MCU输出的开关管的控制信号Pn为高电平时NPN型开关管NA导通，使得PNP型开关管PA的基极电压变为低电平，开关管PA导通，则NPN型开关管NB的基极电压变成高电平，开关管NB导通输出高电平控制开关管Qn导通。当MCU输出的开关管的控制信号Pn为低电平时NPN型开关管NA截止，PNP型开关管PA的基极电压为高电平，开关管PA截止，则PNP型开关管PB的基极电压变成低电平，开关管PB导通输出低电平控制开关管Qn截止。
[0044]请参阅图6所示，其显示本实用新型的功率因数校正电路的开关管驱动控制电路的另一实施例的结构示意图。如图6所示，在本实用新型的一个具体实施例中，功率因数校正电路的驱动控制电路采用的是模拟元件组成，其中驱动控制电路主要包括电压比较器C0MP1、乘法器M、电流比较器C0MP2、振荡器0SC、欠压锁定器UVL0、触发器D以及脉冲分配器T。电压比较器COMPl接收图3中采样电阻R2、R3所采集的输出电压采样信号Vdc与一个参考电压VREF比较，比较器COMPl输出的信号与图3中电阻R4采集的输入电压采样信号Vac经过乘法器M运算之后输出的信号输入电流比较器C0MP2的一个输入端，图3中电阻Rl采集的电流采样信号Is输入电流比较器C0MP2的另一输入端经过电流比较器比较之后输出信号给触发器D，触发器D产生控制信号，脉冲分配器T分配不同的控制信号给不同的开关管Ql、Q2……Qn。振荡器OSC给各单元提供振荡信号，脉冲分配器是由振荡器的脉冲产生时序，即振荡器每一周期结束都会输出一个很窄的脉冲，一方面将触发器D复位,另一方面将输出端的或非门锁住，再一方面就是作为脉冲分配器T的时钟信号，脉冲分配器T每接收一次时钟信号就切换到下一个输出口，从而实现开关管的切换。欠压锁定器UVLO在外部电源VCC低于预定值(例如低于11伏时)时会关闭内部的振荡器0SC、乘法器M等的5V电源，以确保驱动电路可靠关闭锁定。其中触发器D产生的信号、脉冲分配器T的输出信号、振荡器OSC输出的信号以及欠压锁定器UVLO输出的信号分别经过一个或非门输出作为每个开关管Q1、Q2……Qn的控制信号。如图6中所示，每个开关管Qn的驱动电路是由一个NPN晶体管Nn和一个PNP晶体管Pn组成，当控制信号为高电平时，NPN晶体管Nn导通，输出高电平驱动开关管Qn导通，当控制信号为低电平时，PNP晶体管Pn导通，输出低电平驱动开关管Qn截止。
[0045]以上仅仅是列举的两个不同的控制开关管导通和截止的驱动电路的结构示意图。具体的驱动控制电路可以采用不同的具体电路结构形式，此处不再一一列举，只要能够产生如图7所示的驱动各开关管轮流或交替导通的驱动脉冲信号即可。
[0046]请参阅图3所示，在工作时，交流电经过整流桥整流之后输出半周正弦律的脉动直流电，此时开关管驱动控制电路根据电阻R4采样的电压信号、电阻R2、R3采样的电压信号以及电阻Rl采样的电感电流信号经过逻辑运算产生驱动开关管Ql导通的脉冲，则开关管Ql导通，开关管Ql导通后续流二极管Dl截止，电感与开关管Ql组成回路，电感上的电流则呈斜线上升。当开关管Ql截止时，电感L通过续流二极管Dl放电，电感L上的电流呈斜线下降，形成一个锯齿波。接下来驱动控制电路可以控制开关管Q2导通，开关管Q2导通后续流二极管截止，电感与开关管Q2组成回路，电感上的电流则呈斜线上升。当开关管Q2截止时，电感L通过续流二极管放电，电感L上的电流呈斜线下降，形成一个锯齿波，依此类推，直到开关管Qn导通，这样形成的电流波形如图8所示，电感上的电流实现基本上与电压同相，达到有源功率因数校正的目的。
[0047]请参阅图9所示，其显示本实用新型的变频空调控制器的结构示意图，其采用如图3所示的包含本实用新型的功率因数校正电路的电源变换电路。如图9所示，本实用新型的变频空调控制器100，其包括滤波电路、整流电路、功率因素校正电路、功率因素校正驱动控制电路、开关电源电路、变频空调控制芯片以及IPM驱动电路等。
[0048]市电经过滤波电路进行滤波，然后经过整流电路进行整流变成脉动的直流电，经过整流后的脉动直流电经过功率因数校正电路校正之后成为平稳的直流电源并供给IPM驱动电路进行电机驱动，同时供电给开关电源电路，该开关电源电路提供电源供给变频空调控制芯片以及IPM驱动电路等。变频空调控制芯片根据遥控器的输入信号以及传感器采集的信号输出控制信号，控制室内机、风机、电子膨胀阀的步进电机或者输出显示信息，或者控制IPM驱动电路(智能功率模块)驱动压缩机的电机。其中图9中的功率因数校正电路即本实用新型的图1或图2所示的功率因数校正电路，图中的整流电路和功率因数校正电路以及给功率因数校正电路提供信号的驱动控制电路即前述图3所示的电源变换电路，市电经过整流电路整流之后，经过功率因数校正电路进行功率校正，其中功率因数校正电路中的多个开关管由功率因数校正电路驱动控制电路控制交替导通，其具体的工作过程，此处不再详细说明。
[0049]本实用新型的功率因数校正电路，其电感L与续流二极管Dl之间共同连接多个开关管Q1、Q2……Qn，通过控制电路控制多个开关管Q1、Q2……Qn轮流或交替导通，来调整流
过电感L的电流，由于是多个开关管Ql、Q2......Qn共同连接于电感L与续流二极管Dl之
间，而且多个开关管Q1、Q2……Qn是轮流或交替导通，单管的占空比小，所以其导通损耗也较小，在额定工作频率下器件的耗散功率能够满足脉冲大电流工作。
[0050]由于开关管Ql、Q2、Q3……Qn集电极合成的开关脉冲频率是单个开关管的η倍，所以，高频电感L实际工作的频率为η倍单管Q的开关频率；高频电感L是有源功率因数校正电路中最重最大的器件，其尺寸重量与电感量成正比，与流过电流的平方成正比；由工作原理，高频电感L的电感量与工作频率正反比，随着电感工作频率的成倍提高，铁芯尺寸和绕组匝数也可以大幅降低，从而可以大幅减小了高频电感的尺寸和重量，或大幅增大承受的电流和功率。
[0051]需要说明的是:以上实施例仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属【技术领域】的技术人员仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。
【权利要求】
1.一种功率因数校正电路，其包括一个电感、一个续流二极管、至少两个开关管以及至少一个电容器，所述至少两个开关管共同连接于所述电感与所述续流二极管的连接节点，所述开关管导通时与所述电感组成回路，对电感储能，所述开关管截止时，所述电感通过所述续流二极管及所述电容器放电，所述至少两个开关管由驱动控制电路控制轮流或交替导通，由所述至少两个开关管的导通或截止控制电感与续流二极管的连接节点的电压。
2.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述至少两个开关管由驱动控制电路控制轮流或交替导通，具体为，当一个开关管导通时，其他开关管截止，每个开关管导通时，只有一个开关管与所述电感或所述续流二极管组成回路。
3.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述驱动控制电路能够依据电路情况设定交替导通的开关管的数量，一部分开关管轮流或交替导通，其余开关管一直处于截止状态。
4.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述电感的一端与欲校正电路的电源正端连接，所述电感的另一端与续流二极管的正端连接；所述续流二极管的负端与所述电容器的正端 连接；所述开关管的集电极连接于所述电感与续流二极管的正端连接的节点，所述开关管的发射极与所述电容器的负端及欲校正电路的电源负端相连接，所述开关管的基极由控制电路控制，以控制所述开关管的导通和截止。
5.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述开关管的集电极与欲校正电路的电源正端连接，所述开关管的发射极与电感的一端及续流二极管的负极连接，所述开关管的基极由控制电路控制，以控制所述开关管的导通和截止；所述电感的另一端与电容器的正端连接；所述续流二极管的正端与电容器的负端共同连接于欲校正电路的电源负端。
6.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述功率因数校正电路开关管采用的是IGBT晶体管、MOSFET晶体管或BJT晶体管。
7.如权利要求1-6项中任意一项所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述功率因数校正电路开关管的驱动控制电路，其控制信号由功率因数校正电路所校正的电路中的输入端电压采样信号、输出端电压采样信号、电流采样信号经过中央处理器逻辑运算之后输出。
8.如权利要求1-6项中任意一项所述的功率因数校正电路，其特征在于:所述功率因数校正电路开关管的驱动控制电路包括电压比较器、乘法器、电流比较器、振荡器、欠压锁定器、触发器脉冲分配器及或非门电路；电压比较器接收功率因数校正电路所校正的电路中的输出电压米样信号与一个参考电压比较，电压比较器输出的信号与功率因数校正电路所校正的电路中的输入电压采样信号经过乘法器运算之后输出的信号输入电流比较器的一个输入端，功率因数校正电路所校正的电路中的电流采样信号输入电流比较器的另一输入端，经过电流比较器比较之后输出信号给触发器，触发器产生控制信号；振荡器给各单元提供振荡信号，一方面将触发器复位，另一方面将输出端的或非门锁住，再一方面就是作为脉冲分配器的时钟信号；脉冲分配器接受振荡器的脉冲按序分配控制信号给各个不同的开关管；欠压锁定器在外部电源低于预定值时会关闭内部的振荡器、乘法器等的电源，以确保驱动电路可靠关闭锁定；其中触发器产生的信号、脉冲分配器的输出信号、振荡器输出的信号以及欠压锁定器输出的信号分别经过所述或非门输出作为每个开关管的控制信号。
9.一种交流转直流电源变换电路，其包括整流电路、功率因数校正电路，其中整流电路将交流电整流成直流脉动电，所述功率因数校正电路用于校正经整流电路整流后的直流电的功率因数；所述功率因数校正电路采用如权利要求7所述的任一种功率因数校正电路，由所述至少两个开关管的导通或截止控制电感、续流二极管与电容器连接节点的直流电压来校正整流后的电源输出。
10.一种空调控制器，其包括滤波电路、整流电路、功率因素校正电路、功率因素校正驱动控制电路、开关电源电路、变频空调控制芯片以及IPM驱动电路；输入电源经过滤波电路进行滤波，然后经过整流电路进行整流变成脉动的直流电，经过整流后的脉动直流电经过功率因数校正电路校正之后成为平稳的直流电源并供给IPM驱动电路进行电机驱动，同时供电给开关电源电路，该开关电源电路提供电源给变频空调控制芯片以及IPM驱动电路；变频空调控制芯片根据遥控器的输入信号以及传感器采集的信号输出控制信号，控制室内机、风机、电子膨胀阀的步进电机或者输出显示信息，或者控制IPM驱动电路驱动压缩机的电机；其中所述功率因数校正电路采用如权利要求7所述的任一种功率因数校正电路。
【文档编号】H02M7/217GK203734522SQ201320842543
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】不公告发明人 申请人:杭州先途电子有限公司