Pfc電路及具有其的整流裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種PFC(Power Factor Correct1n,功率因素校正)電路以及一種具有該P(yáng)FC電路的整流裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為解決整流濾波電路導(dǎo)致的交流輸入側(cè)諧波電流含量給電網(wǎng)帶來的嚴(yán)重污染，同時(shí)為給變頻負(fù)載提供直流側(cè)的穩(wěn)定、可靠直流電壓，升壓型PFC電路在變頻產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前最為普遍的升壓型PFC電路如圖1所示，其中交流輸入電源Um經(jīng)過整流電路(由四個(gè)二極管VD1、VD2、VD3和VD4組成)整流后，再經(jīng)過升壓型PFC電路進(jìn)行功率因素校正，最后經(jīng)過電解電容Cl濾波后輸出平滑的直流電壓Voutl。PFC電路主要由儲(chǔ)能電感L1、開關(guān)器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)1、升壓二極管Dl以及PffM(Pulse Width Modulat1n，脈寬調(diào)制)控制信號等部分組成。
[0004]如果要獲得比較大的PFC電路輸出功率，通常采用以下三種方式來獲得:①直接選用更大功率等級的開關(guān)器件和升壓二極管；②在原電路的基礎(chǔ)上，增加開關(guān)器件和升壓二極管使之并聯(lián)于原有器件，例如兩個(gè)IGBTl和IGBT2并聯(lián)，兩個(gè)升壓二極管Dl和D2并聯(lián)，具體如圖2所示；③采用交錯(cuò)式PFC電路，即在原來放置單個(gè)較大功率PFC電路的地方并行放置兩個(gè)小功率的PFC模塊301和302，使兩個(gè)并聯(lián)模塊以180°的相移交替工作，具體如圖3所示。
[0005]然而，采用方式①時(shí)，由于大功率等級的器件價(jià)格昂貴，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用成本較高；采用方式②時(shí)，由于并聯(lián)的開關(guān)器件自身參數(shù)的不一致及電路布局的不對稱，容易引起并聯(lián)的開關(guān)器件電流分配不均衡，從而影響開關(guān)器件的可靠性，電路的可靠性大大降低；采用方式③時(shí)，要同時(shí)控制兩個(gè)并聯(lián)的PFC模塊以180°的相移交替工作，電路設(shè)計(jì)難度大、控制算法復(fù)雜。因此，需要對現(xiàn)有的PFC電路進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0007]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種能夠提升輸出功率等級且可靠性高的PFC電路。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種整流裝置。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種功率因素校正PFC電路，包括:多個(gè)PFC模塊，所述多個(gè)PFC模塊相互并聯(lián)，每個(gè)所述PFC模塊包括儲(chǔ)能電感、開關(guān)器件和升壓二極管；以及控制模塊，所述控制模塊輸出控制信號至每個(gè)所述PFC模塊中的開關(guān)器件以對每個(gè)所述PFC模塊中的開關(guān)器件進(jìn)行同步控制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PFC電路，通過采用并聯(lián)多個(gè)PFC模塊的方式來提升輸出功率等級，主要由多個(gè)例如兩個(gè)在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立、但控制信號同步的PFC模塊并聯(lián)構(gòu)成，其中每個(gè)PFC模塊由儲(chǔ)能電感、開關(guān)器件和升壓二極管組成，多個(gè)例如兩個(gè)PFC模塊中的開關(guān)器件由同一控制信號同步控制，解決了多個(gè)開關(guān)器件并聯(lián)運(yùn)行時(shí)電流分配不均的問題，并且利用儲(chǔ)能電感中的感應(yīng)電動(dòng)勢阻止各支路電流的變化率這一特性，迫使并聯(lián)的開關(guān)器件各支路電流動(dòng)態(tài)平衡。因此，本發(fā)明實(shí)施例的PFC電路結(jié)構(gòu)相對簡單，并且控制策略能夠與小功率開關(guān)器件相兼容，功率提升主要靠開關(guān)器件并聯(lián)數(shù)目的增加來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)利用既有的儲(chǔ)能電感迫使并聯(lián)的開關(guān)器件支路電流動(dòng)態(tài)平衡，電路的穩(wěn)定可罪性聞，具有性價(jià)比聞、便于不同功率等級器件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)器件為絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述多個(gè)PFC模塊為第一 PFC模塊和第二 PFC模塊時(shí)，所述第一 PFC模塊中的儲(chǔ)能電感的一端與整流橋的第一輸出端相連，所述第一 PFC模塊中的儲(chǔ)能電感的另一端與所述第一 PFC模塊中的升壓二極管的陽極和所述第一 PFC模塊中的IGBT的C極相連，所述第二 PFC模塊中的儲(chǔ)能電感的一端與所述整流橋的第一輸出端相連，所述第二 PFC模塊中的儲(chǔ)能電感的另一端與所述第二 PFC模塊中的升壓二極管的陽極和所述第二 PFC模塊中的IGBT的C極相連，所述第一 PFC模塊中的升壓二極管的陰極與所述第二 PFC模塊中的升壓二極管的陰極相連后作為所述PFC電路的第一輸出端，所述第一PFC模塊中的IGBT的G極和所述第二 PFC模塊中的IGBT的G極相連后與所述控制模塊相連，所述第一 PFC模塊中的IGBT的E極與所述第二 PFC模塊中的IGBT的E極相連后作為所述PFC電路的第二輸出端，且所述PFC電路的第二輸出端與所述整流橋的第二輸出端相連。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一 PFC模塊或所述第二 PFC模塊中的IGBT與升壓二極管通過IGBT組件封裝在一起。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一 PFC模塊中的IGBT與所述第二 PFC模塊中的IGBT共同采用一個(gè)散熱裝置進(jìn)行散熱。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制模塊包括:控制芯片，所述控制芯片用于輸出所述控制信號；驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片與所述控制芯片相連，并且所述驅(qū)動(dòng)芯片與所述第一 PFC模塊中的IGBT的G極和E極以及所述第二 PFC模塊中的IGBT的G極和E極分別相連，所述驅(qū)動(dòng)芯片根據(jù)所述控制信號生成驅(qū)動(dòng)信號以同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述第一 PFC模塊中的IGBT和所述第二 PFC模塊中的IGBT。
[0016]其中，所述的PFC電路還包括:供電模塊，所述供電模塊與所述驅(qū)動(dòng)芯片相連以給所述驅(qū)動(dòng)芯片提供直流電源。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述升壓二極管為快恢復(fù)二極管。
[0018]此外，本發(fā)明另一方面實(shí)施例還提出了一種整流裝置，其包括上述的PFC電路。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例的整流裝置，通過采用上述的PFC電路，能夠通過PFC電路較大程度地提升功率等級，并且結(jié)構(gòu)相對簡單，穩(wěn)定可靠性高，性價(jià)比高。
[0020]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1為普遍的升壓型PFC電路的示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有的采用兩個(gè)IGBT并聯(lián)的升壓型PFC電路的示意圖；
[0024]圖3為現(xiàn)有的交錯(cuò)式PFC電路的示意圖；
[0025]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PFC電路的電路示意圖；
[0026]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PFC電路的電路示意圖；以及
[0027]圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的PFC電路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0029]下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0031]下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的PFC電路以及具有該P(yáng)FC電路的整流裝置。
[0032]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PFC電路的電路示意圖。如圖4所示，該P(yáng)FC電路包括多個(gè)PFC模塊401、402、…、40N和控制模塊400，其中，N為大于等于2的整數(shù)。
[0033]如圖4所示，多個(gè)PFC模塊401、402、…、40N相互并聯(lián)，每個(gè)所述PFC模塊包括儲(chǔ)能電感L4、開關(guān)器件K4和升壓二極管D4。控制模塊400輸出控制信號至每個(gè)所述PFC模塊中的開關(guān)器件以對每個(gè)所述PFC模塊中的開關(guān)器件進(jìn)行同步控制。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，開關(guān)器件K4可以為絕緣柵雙極型晶體管IGBT0
[0035]具體地，如圖5所示，當(dāng)所述多個(gè)PFC模塊為第一PFC模塊401和第二PFC模塊402時(shí)，第一 PFC模塊401中的儲(chǔ)能電感L41的一端與整流橋100的第一輸出端相連，第一 PFC模塊401中的儲(chǔ)能電感L41的另一端與第一 PFC模塊401中的升壓二極管D41的陽極和第一PFC模塊401中的IGBT41的C極相連，第二 PFC模塊402中的儲(chǔ)能電感L42的一端與整流橋100的第一輸出端相連，第二 PFC模塊402中的儲(chǔ)能電感L42的另一端與第二 PFC模塊402中的升壓二極管D42的陽極和第二 PFC模塊402中的IGBT4