驱动电路、控制方法、控制装置、存储介质和家电设备与流程

本发明涉及功率因数矫正，具体而言，涉及一种驱动电路、控制方法、控制装置、存储介质和家电设备。

背景技术：

1、在相关技术中，对于设置有pfc(active power factor correction主动功率因数矫正)的驱动电路，一般采用全波交流采样来进行控制，抗干扰能力差，pfc控制波动范围宽泛，输出电压不恒定。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一方面提出一种驱动电路。

3、本发明的第二方面提出一种控制方法。

4、本发明的第三方面提出一种控制装置。

5、本发明的第四方面提出一种控制装置。

6、本发明的第五方面提出一种可读存储介质。

7、本发明的第六方面提出一种家电设备。

8、有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种驱动电路，包括：输入电路，用于连接市电电网；整流件，整流件的输入端与输入电路相连接；功率因数矫正电路，与整流件的输出端相连接；差分电路，与整流件的输出端相连接；检测电路，与整流电路的输入端和差分电路相连接，用于检测电网电压，和功率因数矫正电路的输入电流；控制器，与检测电路相连接，用于根据电网电压、输入电流和功率因数矫正电路的输出电流，调整功率因数矫正电路的驱动信号。

9、在该技术方案中，驱动电路用于驱动负载工作，其中，负载可以是家电设备的工作部件，如压缩机、微波产生器、风机、热管或直流电机等。驱动电路包括输入电路，输入电路能够与市电电网相连接，从而接入220v的交流市电，通过市电向负载提供电能。

10、驱动电路还包括整流件，整流件能将市电输出的交流电，转化为直流电。在一些实施方式中，整流件为桥堆。功率因数矫正(pfc)电路与整流件的输出端相连接，功率因数矫正电路能够通过开关器件按照一定开关频率开关，从而将直流母线输出的电压、电流进行锁相控制，保证输出的电流与电压相位恒定，从而提高功率因数。

11、为了需求功率因数矫正电路的控制需求，需要对网侧电压等参数进行采集，从而实现功率因数矫正电路的闭环控制。具体地，驱动电路中还设置有检测电路和差分电路，其中，差分电路设置在整流件的输出侧，与整流件的输出端相连接。

12、检测电路与整流件的输入端，以及差分电路相连接，从而对输入网侧的交流电压，和输入至功率因数矫正电路的直流电流分别进行差分检测。通过差分检测，相较于传统的单端信号，能够有效减少潜在的电磁干扰(emi，electromagnetic interference)带来的影响，同时，差分信号的采样在很大程度上与“地”的精确值无关，能够在一定程度上抵抗电源的干扰，减少因接地一致性差带来的检测值偏差。

13、具体地，检测电路的电压检测端，分别与差分电路的正极输入端和负极输入端相连接，通过检测正极输入端和负极输入端的电压值的差值，作为电网侧的电网电压数据。

14、检测电路的电流检测端，分别与差分电路上的多个监测点相连接，通过监测点对电流进行差分检测，作为功率因数矫正电路的输入电流。

15、控制器与检测电路相连接，通过检测电路采集到的输入电流和电网电压，对功率因数矫正电路的开关器件的开关频率进行调整，具体地，对输出给功率因数矫正电路的驱动信号进行调整，从而改变开关器件的开关频率，一方面保持直流母线的电流与电压的相位恒定，另一方面通过调整开关频率，使直流母线输出给负载的电压闭环在设定所需的电压范围内。

16、能够理解的是，功率因数矫正电路中的开关件可以是晶体管，在一些实施方式中，开关件为igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

17、本技术通过差分检测电网侧的交流电压和整流后的直流电流，能够提高采样的抗干扰能力，减少电磁干扰和接地一致性差带来的影响，从而提高功率因数矫正电路的控制精确度，有利于保持直流母线的电流与电压的相位恒定，并使直流母线输出给负载的电压闭环在设定所需的电压范围内，从而提高驱动电路的工作效率。

18、另外，本发明提供的上述技术方案中的驱动电路还可以具有如下附加技术特征：

19、在上述技术方案中，差分电路包括：第一电阻，与整流件的输出端相连接；第二电阻，与第一电阻的第一端相连接；第三电阻，与第一电阻的第二端相连接。

20、在该技术方案中，差分电路包括第一电阻，具体地，第一电阻与整流件，也即桥堆的输出负极相连接，第一电阻具体为差分走线电阻。将第一电阻与整流件相连的一端，记为第一电阻的第一端，将第一电阻背离整流件的一端，记为第一电阻的第二端。

21、差分电路还包括第二电阻和第三电阻，第二电阻与第一端，也即第一电阻和整流件的公共端相连接，第三电阻与第二端，也即第一电阻背离整流件的一端相连接。

22、第二电阻背离第一电阻的一端形成为iac_opn采样端，第三电阻背离第一电阻的一端形成为iac_opp采样端，检测电路的电流检测端分别与iac_opn采样端和iac_opp采样端相连接。由于第二电阻和第三电阻的组成相同，因此，第二电阻背离第一电阻的一端检测到的电流值可视为整流件，也即桥堆输出的电流值，同时由于作为差分走线的第一电阻存在，第三电阻背离第一电阻的一端检测到的电流值则是差分后的，桥堆输出的电流值。

23、因此，根据通过第二电阻和第三电阻检测到的电流值的差值，即可得到输入电流值的差分信号，从而能够有效减少电磁干扰带来的影响，在一定程度上抵抗电源的干扰，减少因接地一致性差带来的检测值偏差，进而提高功率因数矫正电路的控制精确度。

24、在上述任一技术方案中，差分电路还包括：第四电阻，与第二电阻串联；第五电阻，与第三电阻串联，第五电阻接地。

25、在该技术方案中，差分电路中还设置有第四电阻，第四电阻的第一端与第二电阻背离第一电阻的一端相连接，第四电阻的第二端形成为iac_ad采样端。

26、差分电路还设置有第五电阻，第五电阻的第一端与第三电阻背离第一电阻的一端相连接，第五电阻的第二端接地。

27、在一些实施方式中，差分电路还包括第六电阻和第七电阻，其中，第六电阻串联在第二电阻与第一电阻之间，第七电阻串联在第三电阻和第一电阻之间，差分电路还可以包括第一电容，第一电容的第一端与第二电阻和第六电阻的公共端相连接，第一电容的第二端与第三电阻和第七电阻的公共端相连接。

28、在一些实施方式中，差分电路还包括第八电阻，第八电阻的第一端与第五电阻的第二端相连接，第八电阻的第二端系统接地端gnd_sys相连接。

29、在上述任一技术方案中，检测电路包括：第一运放比较器，第一运放比较器的输入端与整流件的输出端相连接，用于获取电网电压；第二运放比较器，第二运放比较器的输入端，与第二电阻和第四电阻的公共端，和第三电阻和第五电阻的公共端相连接，用于获取输入电流。

30、在该技术方案中，驱动电路的检测电路，具体包括网侧交流电检测和电流检测的双差分回路，因此，为了实现双差分检测，可以设置对应的双运放比较器，即上述第一运放比较器和第二运放比较器。

31、其中，第一运放比较器和第二运放比较器，可以是mcu(micro controller unit，微控制单元)内置的运放比较器，也可以在原有mcu的基础上，设置外挂的运放比较器，本技术对此不做限制。

32、具体地，第一运放比较器用于采集电网电压的差分信号，其中，第一运放比较器的正极输入和负极输入，分别与输入电路的火线输入和零线输入相连接，第一运放比较器的输出端形成为电网电压的差分信号的采样端，从而实现对电网电压的采集。

33、在一些实施方式中，第一运放比较器的输出端串联有电阻，该电阻的第一端与第一运放比较器相连接，该电阻的第二端与接地电容相连接，接地电容的另一端接地。在电阻与接地电容之间。形成有电网电压的差分信号的采集点。

34、第二运放比较器用于采集功率因数矫正电路的输入电流，其中，第二运放比较器的正极输入端，与第三电阻和第五电阻的公共端，即iac_opn采样端相连接，第二运放比较器的负极输入端，与第二电阻和第四电阻的公共端，即iac_opp采样端相连接，第二运放比较器的输出端形成为输入电流的差分信号的采样端，即iac_ad。

35、在一些实施方式中，第二运放比较器的输出端串联有电阻，该电阻的第一端与第二运放比较器相连接，该电阻的第二端与接地电容相连接，接地电容的另一端接地。在电阻与接地电容之间。形成有输入电流的差分信号的采集点，即iac_ad。

36、在上述任一技术方案中，检测电路还包括：分压信号端，与第一运放比较器相连接，用于接收分压偏振正弦信号。

37、在该技术方案中，通过分压信号端，接收5v分压偏振正弦信号，有利于减少冗余电路，尤其是可以省去不必要的滤波电路部分，从而得到干净准确的电压信号，确保对功率因数矫正电路的控制精度，保证直流母线的电压稳定。

38、其中，在一些实施方式中，分压信号端设置为两个，分别与输入电路的零线和火线相连接，且均接入5v的分压偏振正弦信号，其中，与输入电路零线相连接的分压信号端连接有二极管，其中，两个二极管串联后接地，且这两个二极管在地线到分压信号端的方向上单向导通。与输入电路火线相连接的分压信号端通过电阻串联到输入电路火线上。

39、在上述任一技术方案中，功率因数矫正电路包括：感性元件，与整流件的输出正极相连接；二极管，与感性元件相连接，在感性元件到负载的方向上单向导通；开关件，开关件的第一端与感性元件和二极管的公共端相连接，开关件的第二端与整流件的输出负极相连接。

40、在该技术方案中，功率因数矫正(pfc)电路包括感性元件、二极管和开关件，其中，感性元件可以是电感，开关件可以是晶体管。其中，在工作过程中，当开关件导通时，电感通过交流电源进行储能，当开关管关断后，电感和电源同时为负载供电。

41、其中，开关件通过pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号进行驱动，从而在导通和关断之间切换状态，从而调整交流测电流与电压达到相位上的一致，从而提高功率因数。

42、在一些实施方式中，功率因数矫正电路中还可以设置滤波电容，通过滤波电容来去除直流母线中的杂波，得到纯净的输出波形。

43、在上述任一技术方案中，开关件为绝缘栅双极型晶体管开关件。

44、在该技术方案中，开关件具体为igbt晶体管开关件，igbt晶体管是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的符合全控型电压驱动是功率半导体器件，具有高输入阻抗和低通压降两方面的优点，饱和压降低、载流密度大且开关速度块，有利于提高功率因数矫正电路的工作效率和可靠性，提高驱动电路的驱动效果。

45、在上述任一技术方案中，驱动电路还包括：母线电容，母线电容的正极与二极管的输出端相连接，母线电容的负极接地。

46、在该技术方案中，驱动电路中设置有母线电容，通过母线电容向负载供电，其中，母线电容的正极与二极管的输出端相连接，母线电容的负极接地。

47、具体地，功率因数矫正电路输出的电信号首先为电解电容充电，在电解电容充电完成后，如果功率因数矫正电路输出的电信号稳定，则电容保持充电状态，当功率因数矫正电路输出的电信号下跌时，电容则会放电来补充这部分电信号的损失，从而保持输出给负载的电信号的稳定，提高驱动电路的可靠性和驱动效果。

48、本发明第二方面提供了一种控制方法，用于如上述任一技术方案中提供的驱动电路，方法包括：获取电网电压、功率因数矫正电路的输入电流和输出电压；根据电网电压、输入电流和输出电压，调节功率因数矫正电路的驱动信号。

49、在该技术方案中，驱动电路用于驱动负载工作，其中，负载可以是家电设备的工作部件，如压缩机、微波产生器、风机、热管或直流电机等。驱动电路包括输入电路，输入电路能够与市电电网相连接，从而接入220v的交流市电，通过市电向负载提供电能。

50、驱动电路还包括整流件，整流件能将市电输出的交流电，转化为直流电。在一些实施方式中，整流件为桥堆。功率因数矫正(pfc)电路与整流件的输出端相连接，功率因数矫正电路能够通过开关器件按照一定开关频率开关，从而将直流母线输出的电压、电流进行锁相控制，保证输出的电流与电压相位恒定，从而提高功率因数。

51、检测电路与整流件的输入端，以及差分电路相连接，从而对输入网侧的交流电压，和输入至功率因数矫正电路的直流电流分别进行差分检测。通过差分检测，相较于传统的单端信号，能够有效减少潜在的电磁干扰(emi，electromagnetic interference)带来的影响，同时，差分信号的采样在很大程度上与“地”的精确值无关，能够在一定程度上抵抗电源的干扰，减少因接地一致性差带来的检测值偏差。

52、具体地，检测电路的电压检测端，分别与差分电路的正极输入端和负极输入端相连接，通过检测正极输入端和负极输入端的电压值的差值，作为电网侧的电网电压数据。检测电路的电流检测端，分别与差分电路上的多个监测点相连接，通过监测点对电流进行差分检测，作为功率因数矫正电路的输入电流。

53、在确定电网电压和功率因数矫正电路的输入电压之后，进一步采集功率因数矫正电路的输出电压，并进入上述电网电压、输入电压和输出电压，对功率因数矫正电路进行闭环控制，具体可以是根据pll(phase locked loop，锁相环)算法闭环控制，能够保持闭环控制后的电流与电压的相位恒定，同时根据网侧检测的交流电压和电流的差分信号，通过pll算法调节igbt开关的开关频率，保持输出电压和电流的相位恒定，防止轻载过压。

54、本技术通过差分检测电网侧的交流电压和整流后的直流电流，能够提高采样的抗干扰能力，减少电磁干扰和接地一致性差带来的影响，从而提高功率因数矫正电路的控制精确度，有利于保持直流母线的电流与电压的相位恒定，并使直流母线输出给负载的电压闭环在设定所需的电压范围内，从而提高驱动电路的工作效率。

55、在上述任一技术方案中，根据电网电压、输入电流和输出电压，调节功率因数矫正电路的驱动信号，包括：根据电网电压确定对应的余弦函数；根据余弦函数和输入电流调节驱动信号，以使输出电压和功率因数矫正电路的输出电流同相。

56、在该技术方案中，通过pll算法，确定网侧采集到的电网电压的余弦函数cosθ，通过该预先函数和输入电流，经过pi调节，结合电网电压的幅值与功率因数矫正电路的输出电压的比较结果，调整用于驱动功率因数矫正电路中，igbt开关管的pwm信号的频率及占空比，从而使闭环控制后的电流与电压的相位同相且保持恒定，提高功率因数矫正电路的效率和可靠性。

57、在上述任一技术方案中，控制方法还包括：在输出电压大于等于第一阈值的情况下，减少驱动信号的频率；在输出电压小于等于第二阈值的情况下，增加驱动信号的频率；其中，第一阈值大于第二阈值。

58、在该技术方案中，当驱动电路所连接的负载的实际输出较低时，也即负载较低时，由于功率因数矫正(pfc)电路的存在，有可能导致输出给负载的电压大于实际需要电压，造成轻负载下的过载，一方面造成能耗损失，另一方面影响驱动效果。

59、因此，本技术基于pll算法，实时比较当前功率因数矫正电路输出的电压v0，与设定的第一阈值v0max，和设定的第二阈值vburst的大小关系。

60、其中，第一阈值v0max与当前负载能够承受的最大电压相关，具体地，第一阈值v0max指示了当前负载量下的最大电压。第二阈值vburst与当前负载满足正常工作的最小电压相关，具体地，第二阈值vburst示了当前负载量下的最小电压。

61、因此，当功率因数矫正电路输出的电压v0大于第一阈值v0max时，则控制控制功率因数矫正电路减少igbt开关管的开关频率，或直接控制功率因数矫正电路停止工作，此时输出给负载的电压v0降低。当电压v0小于第二阈值vburst时，控制功率因数矫正电路增加igbt开关管的开关频率，或开始工作，从而使输出给负载的电压v0提高，保证负载正常运行。

62、能够理解的是，在电压v0处于第一阈值v0max和第二阈值vburst之间时，功率因数矫正电路保持当前的工作状态不变。

63、本技术实施例通过检测电网电压和功率因数矫正电路的输出电压，并进行跟随比较，通过mcu输出适合的pmw信号，控制功率因数矫正(pfc)电路的igbt开关频率，从而使输出电压闭环在合适的电压范围内，提高驱动效果。

64、本发明第三方面提供了一种控制装置，用于如上述任一技术方案中提供的驱动电路，控制装置包括：获取模块，用于获取电网电压、功率因数矫正电路的输入电流和输出电压；调节模块，用于根据电网电压、输入电流和输出电压，调节功率因数矫正电路的驱动信号。

65、在该技术方案中，驱动电路用于驱动负载工作，其中，负载可以是家电设备的工作部件，如压缩机、微波产生器、风机、热管或直流电机等。驱动电路包括输入电路，输入电路能够与市电电网相连接，从而接入220v的交流市电，通过市电向负载提供电能。

66、驱动电路还包括整流件，整流件能将市电输出的交流电，转化为直流电。在一些实施方式中，整流件为桥堆。功率因数矫正(pfc)电路与整流件的输出端相连接，功率因数矫正电路能够通过开关器件按照一定开关频率开关，从而将直流母线输出的电压、电流进行锁相控制，保证输出的电流与电压相位恒定，从而提高功率因数。

67、检测电路与整流件的输入端，以及差分电路相连接，从而对输入网侧的交流电压，和输入至功率因数矫正电路的直流电流分别进行差分检测。通过差分检测，相较于传统的单端信号，能够有效减少潜在的电磁干扰(emi，electromagnetic interference)带来的影响，同时，差分信号的采样在很大程度上与“地”的精确值无关，能够在一定程度上抵抗电源的干扰，减少因接地一致性差带来的检测值偏差。

68、具体地，检测电路的电压检测端，分别与差分电路的正极输入端和负极输入端相连接，通过检测正极输入端和负极输入端的电压值的差值，作为电网侧的电网电压数据。检测电路的电流检测端，分别与差分电路上的多个监测点相连接，通过监测点对电流进行差分检测，作为功率因数矫正电路的输入电流。

69、在确定电网电压和功率因数矫正电路的输入电压之后，进一步采集功率因数矫正电路的输出电压，并进入上述电网电压、输入电压和输出电压，对功率因数矫正电路进行闭环控制，具体可以是根据pll(phaselockedloop，锁相环)算法闭环控制，能够保持闭环控制后的电流与电压的相位恒定，同时根据网侧检测的交流电压和电流的差分信号，通过pll算法调节igbt开关的开关频率，保持输出电压和电流的相位恒定，防止轻载过压。

70、本技术通过差分检测电网侧的交流电压和整流后的直流电流，能够提高采样的抗干扰能力，减少电磁干扰和接地一致性差带来的影响，从而提高功率因数矫正电路的控制精确度，有利于保持直流母线的电流与电压的相位恒定，并使直流母线输出给负载的电压闭环在设定所需的电压范围内，从而提高驱动电路的工作效率。

71、本发明第四方面提供了一种控制装置，包括：存储器，用于存储程序或指令；处理器，用于执行程序或指令时实现如上述任一技术方案中提供的控制方法的步骤，因此，该控制装置也包括如上述任一技术方案中提供的控制方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

72、本发明第五方面提供了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案中提供的控制方法的步骤，因此，该可读存储介质也包括如上述任一技术方案中提供的控制方法的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

73、本发明第六方面提供了一种家电设备，包括如上述任一技术方案中提供的驱动电路；以及如上述任一技术方案中提供的控制装置；和/或如上述任一技术方案中提供的可读存储介质，因此，该家电设备也包括如上述任一技术方案中提供的驱动电路、如上述任一技术方案中提供的控制装置和/或如上述任一技术方案中提供的可读存储介质的全部有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

74、在上述技术方案中，家电设备包括：空调器、电饭煲、微波炉、电烤箱、蒸烤箱、饮水机、热水器、电暖器、新风机、电视机、音响设备、料理机、破壁机或料理机。