專利名稱：一種提高pfc電路動態(tài)響應速度的電路及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及功率因數(shù)校正(PFC，Power factor correction)電路技術領域，特別涉及一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路及方法。
背景技術：
通常PFC電路進行穩(wěn)壓控制時，為了實現(xiàn)高功率因數(shù)，電壓環(huán)的帶寬的截止頻率一般小于交流電網(wǎng)頻率(50Hz或60Hz)。參見圖1，該圖為現(xiàn)有技術中的PFC主電路拓撲的控制框圖。圖1所示的PFC主電路為Boost電路。PFC母線輸出電壓經(jīng)過由電阻Rl和R2組成的反饋電路作用于電壓環(huán)101。電壓環(huán)101的輸出信號和輸入電壓Vdc相乘后，作為電流比較器102的參考信號。電流比較器102的輸出信號和鋸齒波比較后的輸出信號經(jīng)過RS 觸發(fā)器作為開關管S的控制信號。圖1中的電壓環(huán)的帶寬的截止頻率一般設計在IOHz 20Hz。由于電壓環(huán)101的帶寬低，則導致PFC電路對負載和輸入跳變等動態(tài)過程的響應速度慢，這樣將造成輸出電壓過沖或跌落幅值較大，對PFC電路輸出的后級負載造成不利影響，造成后級電路不能正常工作，甚至損壞。現(xiàn)有技術中提供了一種解決圖1中所示的PFC電路動態(tài)響應速度慢的問題。參見圖2，該圖為艾默生網(wǎng)絡能源系統(tǒng)有限公司提供的功率因素校正器的電壓動態(tài)調整電路 (中國公開號CN101064432A)。該電壓動態(tài)調整電路的輸入端Vpfc為PFC電路的母線電壓，輸出端Vfeed連接電壓環(huán)的輸入端。穩(wěn)態(tài)時，Vfeed電壓被電壓環(huán)的運放穩(wěn)定在基準電壓Vref上保持不變。當 PFC電壓出現(xiàn)過沖或欠壓時，V5會立刻被升高或降低，使得V5和Vfeed之間的壓差超過Dl 的導通壓降，Dl導通。由V5經(jīng)過由R5和R6并聯(lián)組成的小阻抗電路(R6遠小于R5)注入 Vfeed的電流明顯增大，這樣將加快PFC電壓的調整。但是圖2所示的電壓動態(tài)調整電路存在以下缺點該電壓動態(tài)調整電路的動作電壓由二極管的導通閾值和電壓環(huán)的參考電壓共同決定，而二極管的導通閾值受外界影響較大，例如溫漂、通態(tài)電流的大小等因素最終將造成電壓動態(tài)調整電路的動作時刻難以確定而造成較大的離散性。例如，PFC電路穩(wěn)態(tài)工作時，該電壓動態(tài)調整電路也可能動作；或者動態(tài)時，動作時間太慢。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路及方法， 能夠使PFC電壓出現(xiàn)過沖或欠壓時，快速地響應，將PFC電壓拉回正常范圍。本發(fā)明提供一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路，包括高壓檢測模塊、低壓檢測模塊和加速模塊；所述高壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸
3發(fā)所述加速模塊導通；所述低壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。優(yōu)選地，所述低壓檢測模塊包括第一穩(wěn)壓管，所述加速模塊與第一穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。優(yōu)選地，所述高壓檢測模塊包括第二穩(wěn)壓管，所述加速模塊與第二穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。優(yōu)選地，所述第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管串聯(lián)，所述加速模塊通過串聯(lián)的第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。優(yōu)選地，所述PFC主電路為Boost電路、Buck電路或Flyback電路。本發(fā)明還提供一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的方法，包括以下步驟檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)所述加速模塊導通；檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。優(yōu)選地，所述檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)所述加速模塊導通；具體為所述加速模塊與第二穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在所述PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC 控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。優(yōu)選地，所述檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊與第一穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在所述PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC 控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路及方法，其中電路包括高壓檢測模塊、低壓檢測模塊和加速模塊；高壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值，觸發(fā)所述加速模塊導通；低壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。本發(fā)明提供的電路可以在PFC母線輸出電壓過壓或欠壓時觸發(fā)加速模塊導通，從而作用于電壓環(huán)，加快環(huán)路的響應速度。本發(fā)明在提升動態(tài)性能的同時，不會影響主電路穩(wěn)態(tài)時的工作狀態(tài)，設置動態(tài)調整點較為精準，離散性小。


圖1是現(xiàn)有技術中的PFC主電路拓撲的控制框圖；圖2是艾默生網(wǎng)絡能源系統(tǒng)有限公司提供的功率因素校正器的電壓動態(tài)調整電路圖；圖3是本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路的示意圖；圖4是本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路的電路圖；圖5是本發(fā)明提供的PFC母線輸出電壓的波形圖；圖6是提供的PFC電路動態(tài)響應速度的方法的實施例流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。參見圖3，該圖為本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路的示意圖。本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路，包括高壓檢測模塊301、低壓檢測模塊302和加速模塊303 ；所述高壓檢測模塊301，用于檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時， 觸發(fā)所述加速模塊303導通；需要說明的是，此處檢測PFC母線輸出電壓的最大值可以通過檢測與PFC母線輸出電壓成正比的電壓，該被檢測的電壓可以直接反應PFC母線輸出電壓的大小。所述低壓檢測模塊302，用于檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時； 觸發(fā)所述加速模塊303導通；需要說明的是，此處檢測PFC母線輸出電壓的最小值可以通過檢測與PFC母線輸出電壓成正比的電壓，該被檢測的電壓可以直接反應PFC母線輸出電壓的大小。所述加速模塊303包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊303連接在 PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。當加速模塊303導通時，作用于電壓環(huán)，加速電阻和加速電容組成的阻容網(wǎng)絡為電壓環(huán)增加了一個極點和一個零點；通過調整加速電阻和加速電容的參數(shù)使電壓環(huán)帶寬增大從而提高其動態(tài)相應速度。本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路，包括高壓檢測模塊、低壓檢測模塊和加速模塊；高壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值，觸發(fā)所述加速模塊導通；低壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值，觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。本發(fā)明提供的電路可以在PFC母線輸出電壓過壓或欠壓時觸發(fā)加速模塊導通，從而作用于電壓環(huán)，加快環(huán)路的響應速度。下面結合附圖詳細介紹本發(fā)明提供的電路的具體實現(xiàn)方式。參見圖4，該圖為本發(fā)明提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路的電路圖。低壓檢測模塊302包括第一穩(wěn)壓管VDl，所述加速模塊303通過第一穩(wěn)壓管VDl連接PFC母線輸出電壓的輸出端。高壓檢測模塊301包括第二穩(wěn)壓管VD2，所述加速模塊303通過第二穩(wěn)壓管VD2連接PFC母線輸出電壓的輸出端。本實施例中優(yōu)選所述第一穩(wěn)壓管VDl和第二穩(wěn)壓管VD2串聯(lián)后與加速模塊303串聯(lián)，如圖4所示，VD1、VD2、C2和R3的串聯(lián)支路并聯(lián)在第一分壓電阻Rl的兩端。需要說明的是，第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2用于對PFC母線輸出電壓Vo 進行分壓，R2上的電壓作為電壓環(huán)的負輸入端的信號。可以理解的是，由Rl和R2組成的分壓電路也可以包括多個分壓電阻，不局限于兩個。此處Rl上的電壓直接反映PFC母線輸出電壓Vo的大小，用作被檢測的電壓。下面結合圖5說明圖4提供的電路的工作原理，參見圖5，該圖為PFC母線輸出電壓Vo的波形圖。需要說明的是，該PFC母線輸出電壓Vo為直流分量Vbus與紋波電壓A的疊加，紋波電壓A為正弦波電壓，如圖所示，存在波峰和波谷，這里定義PFC母線輸出電壓Vo的最大值Vh為直流分量Vbus與波峰電壓的和，PFC母線輸出電壓Vo的最小值Vl為直流分量Vbus 與波谷電壓的差，如圖5所示。當PFC母線輸出電壓Vo的最大值Vh上升到大于預定上限值Vset_h時，VD2被反向擊穿，VDl工作于普通二極管狀態(tài)。因此，由VD1、VD2、C2和R3組成的加速支路導通，并聯(lián)于Rl的兩端，從而作用于電壓環(huán)。當PFC母線輸出電壓Vo的最小值Vl下降到小于預定下限值Vset_l時，即當電容 Cl上的電壓與電阻Rl上的電壓之差大于VDl的穩(wěn)壓值時，VDl被反向擊穿，VD2工作于普通二極管狀態(tài)。因此，由VD1、VD2、C2和R3組成的加速支路導通，并聯(lián)于Rl的兩端，從而作用于電壓環(huán)。當VD1、VD2、C2和R3組成的支路導通時，C2和R3構成的阻容網(wǎng)絡作用于電壓環(huán)， 為電壓環(huán)增加了一個極點和一個零點，可以通過適當調整C2和R3的參數(shù)值使電壓環(huán)的帶寬增大，從而提高電壓環(huán)的動態(tài)響應速度。其中零點為義=2^m+1奶).C2極點為人當PFC母線輸出電壓Vo的最大值小于預定上限值Vset_h時，或當PFC母線輸出電壓Vo的最小值Vl大于預定上限值Vset_l時，VDl和VD2均不導通，因此，由VD1、VD2、 C2和R3組成的支路不起作用。圖4中的PFC主電路可以為Boost電路、Buck電路或Flyback電路；圖4中是以 Buck電路為例進行介紹的。如圖4所示的PFC電路為Buck電路拓撲，采用邊界控制方式。PFC電路的輸出電壓Vo經(jīng)過第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2分壓后與參考電壓Vref比較，經(jīng)電壓環(huán)Cl調節(jié)后同輸入電壓Vdc的取樣信號相乘后作為電流環(huán)C2的基準，開關管電流采樣信號和電流基準經(jīng)電流環(huán)C2調節(jié)后控制開光管Q的關斷。電感電流IL的取樣信號經(jīng)過過零比較器C3后，輸出信號控制開關管Q的導通。該控制方式實現(xiàn)電感電流的邊界控制，可控制Buck電路實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。 置于PFC母線輸出端和電壓環(huán)信號反饋端的電路在因起機或負載跳變引起PFC母線輸出電壓過沖或跌落超過VDl或VD2的穩(wěn)壓值時，VDl或VD2反向擊穿導通，并經(jīng)過加速電容C2和加速電阻R3，迅速作用于電壓環(huán)，從而提高電壓環(huán)的響應速度。在穩(wěn)態(tài)情況下，該加速支路不起作用，不會影響正常PFC控制電路的性能。本發(fā)明以上實施例提供的電路，在負載發(fā)生跳變或系統(tǒng)啟動時，造成PFC母線輸出電壓欠壓或過沖，該加速支路將導通，作用于電壓環(huán)，為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點，增大電壓環(huán)的帶寬，提高其動態(tài)響應性能，從而快速地將PFC母線輸出電壓拉回正常范圍內。由于該電路可以提高環(huán)路的響應速度，因此，也可以保護PFC電路或后級電路，從而提高電路的可靠性?；谝陨蠈嵤├峁┑囊环N提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路，本發(fā)明實施例還提供一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的方法，下面結合附圖對該方法進行詳細說明。參見圖6，本發(fā)明提供的PFC電路動態(tài)響應速度的方法的實施例流程圖。本發(fā)明實施例提供的提高PFC電路動態(tài)響應速度的方法，包括以下步驟S601 檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)所述加速模塊導通；S602 檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時；觸發(fā)所述加速模塊導通；S603 所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC 母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。其中，S601的具體實現(xiàn)可以通過以下方式所述加速模塊與第二穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在所述PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。S602的具體實現(xiàn)可以通過以下方式所述加速模塊與第一穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在所述PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。本發(fā)明方法實施例中涉及的具體電路可以參見圖4，在此不再贅述。本發(fā)明實施例提供的方法，在負載發(fā)生跳變或系統(tǒng)啟動時，造成PFC母線輸出電壓欠壓或過沖，該加速支路將導通，作用于電壓環(huán)，為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點，增大電壓環(huán)的帶寬，提高其動態(tài)響應性能，從而快速地將PFC母線輸出電壓拉回正常范圍內。 由于該電路可以提高環(huán)路的響應速度，因此，也可以保護PFC電路或后級電路，從而提高電路的可靠性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路，其特征在于，包括高壓檢測模塊、低壓檢測模塊和加速模塊；所述高壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)所述加速模塊導通；所述低壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述低壓檢測模塊包括第一穩(wěn)壓管，所述加速模塊與第一穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于，所述高壓檢測模塊包括第二穩(wěn)壓管，所述加速模塊與第二穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。
4.根據(jù)權利要求2-3任一項所述的電路，其特征在于，所述第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管串聯(lián)，所述加速模塊通過串聯(lián)的第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的電路，其特征在于，所述PFC主電路為Boost電路、Buck電路或Flyback電路。
6.一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的方法，其特征在于，包括以下步驟檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)所述加速模塊導通；檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；所述加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)所述加速模塊導通；具體為所述加速模塊與第二穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在所述PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值；觸發(fā)所述加速模塊導通；所述加速模塊與第一穩(wěn)壓管串聯(lián)后連接在所述PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高PFC電路動態(tài)響應速度的電路及方法，包括高壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最大值大于預定上限值時，觸發(fā)加速模塊導通；低壓檢測模塊，用于檢測PFC母線輸出電壓的最小值小于預定下限值時；觸發(fā)加速模塊導通；加速模塊包括串聯(lián)的加速電容和加速電阻；加速模塊連接在PFC母線輸出電壓的輸出端和PFC控制電路中的電壓環(huán)的反饋信號端之間，用于為電壓環(huán)增加一個極點和一個零點。該電路可以在PFC母線輸出電壓過壓或欠壓時觸發(fā)加速模塊導通，作用于電壓環(huán)，加快環(huán)路的響應速度。本發(fā)明在提升動態(tài)性能的同時，不會影響主電路穩(wěn)態(tài)時的工作狀態(tài)，設置動態(tài)調整點較為精準，離散性小。
文檔編號H02M1/42GK102457175SQ201010526329
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者徐迎春, 葛良安, 邵楊鈞 申請人:英飛特電子(杭州)有限公司