[发明专利]单相功率因数校正简化直接除法控制器

说明书

技术领域

本发明涉及单相有源功率因数校正电路的相关领域，具体地说是一种单相功率因数校正 简化直接除法控制器。

背景技术

随着微控制器技术的发展以及考虑到数字控制的灵活性和可塑性，采用数字控制技术的 单相有源功率因数校正(APFC)电路正在日益成为技术发展的主流，有取代传统模拟APFC的 趋势。数字控制APFC具有很多优点，通过微控制器，很多新的调制策略和控制算法可以实现。

发明内容

本发明的目的是要提供一种新型的单相功率因数校正简化直接除法控制器，是采用直接 计算功率开关占空比函数、仅仅根据输出电压大小和电感电流瞬时值就能够确定占空比的单 相有源功率因数校正电路的数字设计方案，可以适用所有APFC的应用场合，具有概念清新、 灵活性强、校正效果佳之优点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种单相功率因数校正简化直接除法控制器，包括功率电路接收单相交流 输入电压，同时接收控制电路的控制信号进行功率因数校正，并将电压输出至负载，其特征 在于：所述的控制电路包括检测部分，以检测功率电路中的输出直流电压以及分流电阻电压； 数控部分，以对检测部分输出的信号进行模数转换，计算出电感电流幅值，根据占空比函数 计算出占空比，并利用脉冲发生器产生PWM脉冲信号；以及驱动部分，即一驱动器，以根据 数控部分输出的PWM脉冲信号，驱动功率电路中的功率开关的开通与关断。

所述的控制电路的检测部分包括两个比较电路，分别检测功率电路中的输出直流电压和 分流电阻电压。

所述的数控部分包括两个模数转换滤波器，以对检测部分输出的信号进行模数转换；逻 辑运算器，以根据电感电流幅值，通过占空比函数计算出占空比；以及脉冲发生器，以根据 逻辑运算器输出的占空比信号，产生PWM脉冲信号。

所述的逻辑运算器由一个乘法程序、一个减法程序、一个除法程序组合而成，以完成对 占空比函数公式d(t)＝1-k_c|I_in(t)|的计算，最后利用PWM发生器根据占空比函数计算出PWM 脉冲信号。

本发明根据单相有源功率因数校正基本原理以及功率因数校正电路中输出电压、电感电 流以及功率开关占空比的相互关系，设计制作了新型的输出电压固定的单相功率因数校正的 数字设计方案，因而具有设计构思新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、成本低、实 现容易、灵活强等优点，还可以支持较宽范围功率输出，尤其适用于大功率变频空调的APFC。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

一种单相功率因数校正简化直接除法控制器，如图1所示，包括控制电路1，配套部分有 功率电路2。其中，控制电路1中，包括三个组成部分：检测部分，数控部分和驱动部分，检 测部分完成检测输出直流电压、分流电阻电压(反映电感电流)，基于上述信息，数控部分完 成对其进行模数转换，在计算出电感电流幅值之后，根据占空比函数计算公式利用减法和除 法运算直接得到占空比，并利用脉冲发生器产生PWM脉冲信号，最终经过驱动部分的驱动器 产生PWM驱动脉冲。功率电路2接收单相交流输入电压和来自控制电路的PWM驱动脉冲，控 制功率开管的开通与关断，调节升压电感的充电(储存能量)和放电(释放能量)，完成功率 因数校正的设计功能。

控制电路1由检测部分、数控部分和驱动部分构成，其中，检测部分包括六只电阻R6～R11、 三只电容C5～C7和两只运放A1～A2；数控部分包括两个模数转换滤波器、一个乘法程序、一 个减法程序、一个除法程序、一个脉冲发生程序。功率电路2由八只电阻R1～R5、RS1和RL、 四只电容C1～C4、一只电解电容E1、一只快速恢复功率二极管FRD1和一只稳压二极管ZD1构 成，整个电路构成一个典型的APFC功率电路。