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_3

文档序号:8397724阅读:来源:国知局
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Q1、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R1,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。
[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Q1、
Q2......Qn导通的一个参考信号。
[0042]请参阅图4所示,其显示本发明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,本发明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上米样的输出电压米样信号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Q1,Q2......Qn的驱动电路D1、D2......Dn。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内部的具体算法本发明不再详细说明。
[0043]请参阅图5所示,其显示本发明图4所示的开关管Ql、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,其显示本发明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,在本发明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COMPl、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米集的电流米样信号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
Q1、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,其显示本发明的变频空调控制器的结构示意图,其采用如图3所示的包含本发明的功率因数校正电路的电源变换电路。如图9所示,本发明的变频空调控制器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发明的图1或图2所示的功率因数校正电路,图中的
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