[发明专利]一种PFC模块

说明书

本发明公开了一种PFC模块，包括壳体、由四个整流二极管连接而成的桥式整流电路，在其中一个上桥整流二极管和与其连接的下桥整流二极管上分别并联有一个功率开关管，在两个下桥整流二极管的阳极之间连接有一采样电阻，在采样电阻与并联有功率开关管的下桥整流二极管的连接节点处设置电流信号采样点，根据交流电源的电压信号以及电流信号采样点的电流信号，按照PFC控制算法进行PFC控制，达到功率因数校正的目的。本发明的PFC模块将功率因数校正电路与整流电路共用,省却了一个单独的PFC电路环节,减少了电路损耗,使得交直流电源转换效率明显提升。

技术领域

本发明属于电源电路技术领域，具体地说，是涉及一种PFC模块。

背景技术

为了满足家电产品的节能要求，变频产品得到了快速发展。目前的变频产品，其电源电路大多需要经历从交流→直流→交流的电源转换过程，在转换过程中电流和电压之间的相位差会造成转换功率的损失，此时便需要功率因数校正电路来提高电源电路的功率因数。

功率因数校正电路，即PFC（Power Factor Correction）电路，其作用是对电流波形进行控制，使其同步于输入电压的波形。传统的PFC模块，其电路如图1所示，包括电感L1、升压二极管D5、开关管Q1和驱动芯片等主要组成部分，在使用过程中需要连接在由四个二极管D1-D4组成的整流桥与大容量的储能电容C1之间。其工作原理是：驱动芯片根据交流输入电源AC的电压变化，生成脉冲信号控制开关管Q1导通或关断。电感L1在开关管Q1导通的期间储存能量，在开关管Q1关断的期间将其储存的能量输出，通过升压二极管D5对大容量的充能电容C1充电，实现功率因数的补偿。

如图1可见，传统的PFC模块在实际应用过程中是需要外接整流桥的，交流输入电源AC首先通过整流桥进行交流-直流（AC-DC）的转换，然后将生成的直流电源传送至PFC模块进行功率因数校正过程。这种电路设计的缺点是AC-DC转换效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需外接整流桥的PFC模块，通过控制交直流转换过程与功率因数校正过程同步进行，可以实现电源转换效率的明显提升。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种PFC模块，包括壳体，所述壳体包括呈相对位置关系的第一侧和第二侧，在所述第一侧设置有直流输出端和交流输入端，在所述第二侧设置有上桥控制信号输入引脚、下桥控制信号输入引脚和采样电流输出引脚；在所述壳体中封装桥式整流电路、采样电阻、上桥驱动电路和下桥驱动电路；其中，所述桥式整流电路的交流侧连接所述交流输入端，直流侧连接所述直流输出端，包括两个上桥整流二极管和两个下桥整流二极管；在其中一个上桥整流二极管和与其相连的下桥整流二极管上分别并联有一个功率开关管，对应为上桥功率开关管和下桥功率开关管；所述采样电阻连接在两个下桥整流二极管的阳极之间，在采样电阻与并联有功率开关管的下桥整流二极管的连接节点处设置电流信号采样点，连接所述采样电流输出端；所述上桥驱动电路连接所述上桥控制信号输入引脚，根据接收到的上桥控制信号对所述上桥功率开关管进行通断控制；所述下桥驱动电路连接所述下桥控制信号输入引脚，根据接收到的下桥控制信号对所述下桥功率开关管进行通断控制；其中，所述PFC模块在使用时，其交流输入端外接交流电源，并在交流电源的传输线路中串联电感；其上桥控制信号输入引脚、下桥控制信号输入引脚和采样电流输出引脚外接主控芯片，接收主控芯片输出的上桥控制信号和下桥控制信号；所述主控芯片在交流电源的电压正半周期间，控制上桥功率开关管关闭，控制下桥功率开关管通断，并在下桥功率开关管开通期间通过所述采样电流输出引脚采集电流信号；在交流电源的电压负半周期间，控制下桥功率开关管关闭，控制上桥功率开关管通断，并在上桥功率开关管关闭期间通过所述采样电流输出引脚采集电流信号；所述主控芯片结合采集到的电流信号和交流电源的电压信号，按照PFC控制算法对所述PFC模块进行PFC控制。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：