有源功率因数校正并联电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种有源功率因数校正并联电路，涉及用于补偿或者调节变换器或者逆变器中的功率因数的电路或装置【技术领域】。所述并联电路包括辅助控制电路、集成控制电路、驱动电路、并联反馈电路，其中，辅助控制电路的输出端接集成控制电路的输入端，集成控制电路的输出端接驱动电路的输入端，并联反馈电路的输出端接集成控制电路的电压反馈端，本实用新型适用于高频有源功率因数校正电路中，使高频有源功率因数校正单元可有效并联工作，从而提高电源的负载能力，更能实现三相输入功率因数校正，实用性强，具有电路简单、工作可靠、实现容易、通用性强的特点。
【专利说明】有源功率因数校正并联电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于补偿或者调节变换器或者逆变器中的功率因数的电路或装置【技术领域】，尤其涉及一种有源功率因数校正并联电路。
【背景技术】
[0002]近年来，由于大功率电力电子装置的广泛使用，使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重，功率因数低，为了提高功率因数，通常采用无功补偿、有源、无源滤波器等对电网环境进行改善。功率因数校正技术作为抑制谐波电流，提高功率因数的行之有效的方法，备受人们关注，成为电力电子学研究的重要方向之一。
[0003]Unitrode公司推出的UC3854是一种工作于平均电流的的升压型(boost)APFC电路，它的峰值开关电流近似等于输入电流，它包含了平均电流型控制所需的全部功能，其特点是:控制升压PWM变换器的输入端功率因数达到0.99 ;限制电网电流失真小于5% ;采用恒频控制。平均电流控制法为输入全波整流电压的电流和电压误差比较器的输出电压及前馈电压在乘法器中相乘，产生基准电流信号，在电阻口上产生的压降具有与输入整流电压相同的波形，输入电流通过电流采样电阻产生电流采样电压，它与电阻上的电压相减后加在电流误差比较器的输入端。由于电流环是无差的，因此，两个电阻的电压差等于零，迫使主回路电流跟踪输入整流电压的波形呈正弦波，从而可以校正功率因数。
[0004]UC3854作为有源功率因数校正电路的专用控制器，它只适用于单相交流输入的电路，输出功率有限，很难实现大功率输出。对于大功率电源和三相输入电路，迫切需要一种新的解决方案。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种有源功率因数校正并联电路，所述校正并联电路采用在有源功率因数校正控制芯片的控制环路中增加一个并联反馈电路，这样就能保证有源功率因数校正控制芯片可以实现并联工作，提高输出功率，同时又可以实现三相输入，电路结构简单，实用性强，工作可靠。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种有源功率因数校正并联电路，其特征在于包括辅助控制电路、集成控制电路、驱动电路以及并联反馈电路，所述辅助电路的输出端与集成控制电路的输入端连接，集成控制电路的输出端与驱动电路的输入端连接，并联反馈电路的输出端接集成控制电路的电压反馈端。
[0007]进一步的技术方案在于:所述集成控制电路包括电阻R5和单片机U1，其中单片机Ul的8脚经过电阻R5接地，单片机Ul的I脚为地，3脚和4脚为电流误差比较器的反馈端，12脚、13脚和14脚为工作频率外部设定端，9脚为电压基准输入端，7脚和11脚为电压误差比较器的反馈端，6脚为输入电压反馈信号端，5脚为输入电流反馈信号端，16脚为脉宽调制输出端，15脚为电源输入端。
[0008]进一步的技术方案在于:所述辅助控制电路包括电阻R1-R4、电阻R7-R8，电容C1-C3，其中单片机Ul的2脚经过电阻Rl接地，单片机Ul的10脚经过电阻R2接地，单片机Ul的4脚经过电阻R3接地，单片机Ul的12脚经过电阻R7接地，单片机Ul的14脚经过电容C3接地，单片机Ul的3脚依次经电阻R4和电容Cl后接单片机Ul的4脚，单片机Ul的13脚依次经电容C2和电容C8后接地。
[0009]进一步的技术方案在于:所述驱动电路包括电阻R6、三极管Ql和三极管Q4，其中单片机Ul的16脚经过电阻R6分别接三极管Ql和三极管Q4的基极，三极管Ql的集电极接电源端，三极管Q4的集电极接地，三极管Ql和三极管Q4的发射极连接，此端为输出驱动信号端S3。
[0010]进一步的技术方案在于:所述并联反馈电路包括电阻R9-R14、电容C4-C5和比较器U2，其中电压反馈信号端S4经过电阻R13接比较器U2的反向输入端，电压基准信号输入端S5经过电阻R14接比较器U2的同向输入端，比较器U2的同向输入端经过电阻RlO接单片机Ul的9脚，比较器U2的反向输入端依次经电阻R12和电阻Rll接单片机Ul的11脚，电容C5与电阻R12并联，电阻R9接于单片机Ul的7脚和11脚之间，电容C4与电阻R9并联。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型采用在有源功率因数校正控制芯片的控制环路中增加一个并联反馈电路，这样就能保证有源功率因数校正控制芯片可以实现并联工作，提高输出功率，同时又可以实现三相输入，电路结构简单，实用性强，工作可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0013]图1是本实用新型的原理框图；
[0014]图2是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0017]如图1所示，本实用新型公开了一种有源功率因数校正并联电路，包括辅助控制电路、集成控制电路、驱动电路以及并联反馈电路，所述辅助电路的输出端与集成控制电路的输入端连接，集成控制电路的输出端与驱动电路的输入端连接，并联反馈电路的输出端接集成控制电路的电压反馈端。
[0018]进一步的，如图2所示，所述集成控制电路包括电阻R5和单片机U1，其中单片机Ul的8脚经过电阻R5接地，单片机Ul的I脚为地，3脚和4脚为电流误差比较器的反馈端，12脚、13脚和14脚为工作频率外部设定端，9脚为电压基准输入端，7脚和11脚为电压误差比较器的反馈端，6脚为输入电压反馈信号端，5脚为输入电流反馈信号端，16脚为脉宽调制输出端，15脚为电源输入端。
[0019]进一步的，如图2所示，所述辅助控制电路包括电阻R1-R4、电阻R7-R8，电容C1-C3，其中单片机Ul的2脚经过电阻Rl接地，单片机Ul的10脚经过电阻R2接地，单片机Ul的4脚经过电阻R3接地，单片机Ul的12脚经过电阻R7接地，单片机Ul的14脚经过电容C3接地，单片机Ul的3脚依次经电阻R4和电容Cl后接单片机Ul的4脚，单片机Ul的13脚依次经电容C2和电容C8后接地。
[0020]进一步的，如图2所示，所述驱动电路包括电阻R6、三极管Ql和三极管Q4，其中单片机Ul的16脚经过电阻R6分别接三极管Ql和三极管Q4的基极，三极管Ql的集电极接电源端，三极管Q4的集电极接地，三极管Ql和三极管Q4的发射极连接，此端为输出驱动信号端S3。
[0021 ] 进一步的，如图2所示，所述并联反馈电路包括电阻R9-R14、电容C4-C5和比较器U2，其中电压反馈信号端S4经过电阻R13接比较器U2的反向输入端，电压基准信号输入端S5经过电阻R14接比较器U2的同向输入端，比较器U2的同向输入端经过电阻RlO接单片机Ul的9脚，比较器U2的反向输入端依次经电阻R12和电阻Rll接单片机Ul的11脚，电容C5与电阻R12并联，电阻R9接于单片机Ul的7脚和11脚之间，电容C4与电阻R9并联。
[0022]工作原理:
[0023]一般情况下功率因数校正电路基本上是一个AC/DC变换器，一个标准的变换器利用脉冲宽度调制技术来调整输入功率大小，以供应适当的负载所需功率脉冲波宽度调变器控制切换开关，将直流输入电压变成一串电压脉冲波，随后利用变压器和快速二极管将其转成平滑的直流电压输出。这个输出电压随即与一个参考电压进行比较，所产生的电压差反馈至PWM控制器。这个误差电压信号用来改变脉冲波宽度的大小，如果输出电压过高，脉冲宽度会减小，进而使输出电压降低，以使输出电压恢复至正常输出值。
[0024]目前，在学术界和实际工程应用中，人们对具体的实现APFC的具体电路拓扑基本已经形成共识，即采用BOOST电路。虽然从理论上讲，几乎所有的电路拓扑包括BUCK、FLYBACK、FORWARD、CUK等拓扑均可用于APFC，它们也各有其优缺点，但相较而言，BOOST电路优点更多，因此，国际上各IC厂商目前提供的APFC控制IC绝大多数都是应用于这一电路形式，只是其具体控制方法略有不同而已。控制方法主要分为电感电流不连续的电压跟踪控制和电感电流连续的乘法器控制，而后者因反馈电流的不同可分为峰值电流控制、平均电流控制和电流滞环控制。目前在实际产品中应用最多的当属平均电流型控制，典型IC为美国TI公司的UC3854，其APFC产品功率因数(即PF)最高可达0.999，效率可达97?98%，总谐波畸变(即THD)可低至4.0%左右。
[0025]本并联电路的校正控制方式采取双环控制，“外环”电压环和“内环”电流环。其中，电流环使输入电流接近正弦，电压环使电路输出电压稳定，其输出直流电压经分压后作为反馈电压送至电压比较器与基准电压比较后，其输出作为乘法器的一个输入，乘法器的另一个输入来自整流后的输入电压。另外，从电感和整流器连接端得到取样电流送到电流比较器的反相端，其输出直接加到PWM比较器的同相端。其校正电路也是利用上述功率因数校正的原理，而交流电源的电流是一个正弦波并与交流电压同相位。此时误差电压信号的调变是由整流后的交流电压和输出电压的变化来控制的，最后误差电压信号回馈至PWM控制器，当交流电压较高时，电路功率因数校正电电路就从交流电源吸取较多的功率；反之，若交流电压较低，则吸取较少的功率，可以抑制交流电流谐波产生。
[0026]“外环”电压环所采用的基准电压来自控制芯片自身的电压基准引脚，为实现并联的功能，外置的并联反馈电路引入了外接基准电压。实际应用中，每一个需要并联工作的子电路都将自身的电压基准送至其余所有子电路的外接基准处，所有子电路的基准电压实现与的目的。另外所有子电路电压环的反馈电压均采用同一反馈，从而实现多个子电路并联工作的目的。
[0027]本实用新型采用在有源功率因数校正控制芯片的控制环路中增加一个并联反馈电路，这样就能保证有源功率因数校正控制芯片可以实现并联工作，提高输出功率，同时又可以实现三相输入，电路结构简单，实用性强，工作可靠。
【权利要求】
1.一种有源功率因数校正并联电路，其特征在于包括辅助控制电路、集成控制电路、驱动电路以及并联反馈电路，所述辅助电路的输出端与集成控制电路的输入端连接，集成控制电路的输出端与驱动电路的输入端连接，并联反馈电路的输出端接集成控制电路的电压反馈端。
2.根据权利要求1所述的有源功率因数校正并联电路，其特征在于:所述集成控制电路包括电阻R5和单片机U1，其中单片机Ul的8脚经过电阻R5接地，单片机Ul的I脚为地，3脚和4脚为电流误差比较器的反馈端，12脚、13脚和14脚为工作频率外部设定端，9脚为电压基准输入端，7脚和11脚为电压误差比较器的反馈端，6脚为输入电压反馈信号端，5脚为输入电流反馈信号端，16脚为脉宽调制输出端，15脚为电源输入端。
3.根据权利要求2所述的有源功率因数校正并联电路，其特征在于:所述辅助控制电路包括电阻R1-R4、电阻R7-R8，电容C1-C3，其中单片机Ul的2脚经过电阻Rl接地，单片机Ul的10脚经过电阻R2接地，单片机Ul的4脚经过电阻R3接地，单片机Ul的12脚经过电阻R7接地，单片机Ul的14脚经过电容C3接地，单片机Ul的3脚依次经电阻R4和电容Cl后接单片机Ul的4脚，单片机Ul的13脚依次经电容C2和电容C8后接地。
4.根据权利要求2所述的有源功率因数校正并联电路，其特征在于:所述驱动电路包括电阻R6、三极管Ql和三极管Q4，其中单片机Ul的16脚经过电阻R6分别接三极管Ql和三极管Q4的基极，三极管Ql的集电极接电源端，三极管Q4的集电极接地，三极管Ql和三极管Q4的发射极连接，此端为输出驱动信号端S3。
5.根据权利要求2所述的有源功率因数校正并联电路，其特征在于:所述并联反馈电路包括电阻R9-R14、电容C4-C5和比较器U2，其中电压反馈信号端S4经过电阻Rl3接比较器U2的反向输入端，电压基准信号输入端S5经过电阻R14接比较器U2的同向输入端，比较器U2的同向输入端经过电阻RlO接单片机Ul的9脚，比较器U2的反向输入端依次经电阻R12和电阻Rll接单片机Ul的11脚，电容C5与电阻R12并联，电阻R9接于单片机Ul的7脚和11脚之间，电容C4与电阻R9并联。
【文档编号】H02M1/42GK203967973SQ201420404880
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】周恒会 申请人:河北实华科技有限公司