[發(fā)明專利]一種提升PFC效率的頻率調(diào)制裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710866277.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107528464A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文珂;高鵬飛;滕學(xué)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州云海信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/42
• 分類號(hào): H02M1/42;H02M1/44
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司37105
• 代理人: 王汝銀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種提升PFC效率的頻率調(diào)制裝置及方法。

背景技術(shù)

開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。

目前開(kāi)關(guān)型電源拓?fù)湟蚬男。D(zhuǎn)換效率高，體積小重量輕，穩(wěn)壓范圍寬等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。

但開(kāi)關(guān)電源存在較為嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)干擾，由開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的功率MOSFET工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流脈沖電壓和電流通過(guò)電路中的其他器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧波干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制消除和屏蔽，就會(huì)嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源沒(méi)有工頻變壓器的隔離，這些干擾會(huì)串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電子儀器設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重干擾。為了提升電源效率，PFC轉(zhuǎn)換效率提升成為電力電子技術(shù)研究的重要領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提升PFC效率的頻率調(diào)制裝置及方法，用于解決PFC轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種提升PFC效率的頻率調(diào)制裝置，包括開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)，開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)的輸入端一輸入AC電源，開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)的輸出端輸出整流后的電壓；還包括開(kāi)關(guān)電源控制級(jí)；所述開(kāi)關(guān)電源控制級(jí)的輸入端分別與AC電源和開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)的輸出端相連，所述開(kāi)關(guān)電源控制級(jí)的輸出端與開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)的輸入端二相連。

進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)電源控制級(jí)包括AC信號(hào)處理模塊、PWM模塊和PID模塊；所述AC信號(hào)處理模塊的輸入端與AC電源相連，PID模塊的輸入端與開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)的輸出端相連，PID模塊的輸出端和AC信號(hào)處理模塊的輸出端均與PWM模塊的輸入端相連，PWM模塊的輸出端與開(kāi)關(guān)電源功率級(jí)的輸入端二相連。

進(jìn)一步地，所述的AC信號(hào)處理模塊包括處理電路一和處理電路二；處理電路一包括多個(gè)電阻和一個(gè)電容；所述的多個(gè)電阻相互串聯(lián)后的一端與AC電源的N線相連，另一端接地；所述的電容與接地端的電阻并聯(lián)，電容的一端接地，另一端與PWM模塊相連；

所述處理電路二的電路結(jié)構(gòu)與處理電路一的電路結(jié)構(gòu)相同；處理電路二的一端與AC電源的L線相連，處理電路二的另一端與PWM模塊相連。

進(jìn)一步地，所述的PWM模塊包括DSP芯片。

進(jìn)一步地，所述的PID模塊包括PID電路；所述PID電路的電路結(jié)構(gòu)與處理電路一的電路結(jié)構(gòu)相同。

一種提升PFC效率的頻率調(diào)制方法，根據(jù)所述的裝置，引入AC前饋頻率調(diào)制。

進(jìn)一步地，AC前饋頻率調(diào)制的具體方法包括：

將采集到的AC交流電壓平均分為256等份，計(jì)數(shù)256次；

設(shè)定周期化變化頻率，使開(kāi)關(guān)損耗和磁芯抗飽和度達(dá)到最優(yōu)平衡。

進(jìn)一步地，所述周期化變化頻率具體為：

在過(guò)零點(diǎn)輸入電流低時(shí)PWM頻率低；在峰值點(diǎn)輸入電流高時(shí)PWM頻率高。

以上發(fā)明內(nèi)容提供的僅僅是本發(fā)明實(shí)施例的表述，而不是發(fā)明本身。

發(fā)明內(nèi)容中提供的效果僅僅是實(shí)施例的效果，而不是發(fā)明所有的全部效果，上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

引入AC前饋頻率調(diào)制技術(shù)，能提高轉(zhuǎn)換效率和降低PFC電感磁芯飽和度：APFC電路基本原理是將AC輸入電流通過(guò)有源矯正的方式使其跟隨輸入電壓，即使輸入電流變成和輸入電壓同頻同相的正弦波，引入AC前饋頻率調(diào)制技術(shù)后，PWM頻率隨AC輸入做正弦變化，在過(guò)零點(diǎn)輸入電流低時(shí)PWM頻率低，可以減少M(fèi)OSFET的開(kāi)關(guān)損耗；在峰值點(diǎn)輸入電流高時(shí)PWM頻率高，可以降低PFC電感和MOSFET的峰值電流，降低PFC電感磁芯的飽和度，使開(kāi)關(guān)損耗和磁芯抗飽和度達(dá)到最優(yōu)平衡。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步解釋，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為目前的開(kāi)關(guān)電源方框圖；

圖2為目前開(kāi)關(guān)電源的PWM開(kāi)關(guān)脈沖圖；

圖3為目前定頻PWM的頻譜分布圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源方框圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源電路圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的PWM開(kāi)關(guān)脈沖圖；