CN110581643B - 三相pfc电路、电机驱动电路和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PFC控制领域，公开了一种三相PFC电路、电机驱动电路和设备。通过设置三个电流检测电路以检测每相电流支路的电流大小，并设置三个过流检测电路、过流保持电路使能电路以及处理器，在三个电流检测电路的其中任意一个根据对应相电流支路的过流检测电路检测到该电流发生过流时，其输出过流信号到过流保持电路，过流保持电路以此在第一保持输出端输出延迟预设时间的第一延迟保持信号，使得使能电路控制六路开关管关闭，当三个电流检测电路都关闭输出过流信号时，过流保持电路在继续延迟预设时间后关闭输出第一延迟保持信号，以此使得处理器通过使能电路控制六路开关管工作。从而保护了整个三相PFC电路避免由于过流损坏电路中的功率器件。

Description

三相PFC电路、电机驱动电路和设备

技术领域

本发明涉及PFC控制领域，具体地涉及一种三相PFC电路、电机驱动电路和设备。

背景技术

现有的基于VIENNA整流器的三相PFC电路拓扑结构如图1所示，主要由三相升压电感La、Lb、Lc，三相二极管整流桥D1-D6以及三相双向开关T1-T6组成，其中每相的双向开关有两个IGBT管(绝缘栅双极型晶体管)构成共发射极背靠背形式，利用其内部固有的续流二极管，实现双向的传导。相对其他的三相PFC电路，能有效减少电感的尺寸，降低开关频率的损耗以及降低电磁干扰。目前这种三相PFC电路在工作过程中出现电流保护时，易出现电流保护漏检的情况，从而引起电路的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述的三相PFC电路的过流保护漏检问题，提供一种三相PFC电路、电机驱动电路和设备。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种一种基于VIENNA整流器的三相PFC电路，包括：

三个电流检测电路，每一个电流检测电路分别串联于三相电流支路的输入端；

三个过流检测电路，每一个过流检测电路的输入端分别连接每一个电流检测电路的检测输出端；

过流保持电路，每一个过流检测电路的输出端并联后连接过流保持电路的输入端；

使能电路，使能电路的第一使能端连接过流保持电路的第一保持输出端，使能电路的六路开关信号输出端分别连接六路开关管的控制端；

处理器，处理器的六路开关控制信号输出端分别连接使能电路的六路输入端；

在每一个过流检测电路的输出端输出过流信号的情况下，第一保持输出端输出第一延迟保持信号，以控制使能电路输出控制信号以关闭六路开关管；在每一个过流检测电路的输出端关闭输出过流信号时，第一保持输出端延迟预设时间关闭输出第一延迟保持信号，以使得处理器通过使能电路控制六路开关管工作。

可选地，过流保持电路还包括第二保持输出端，第二保持输出端连接处理器。

可选地，使能电路还包括第二使能端，第二使能端连接处理器。

可选地，电流检测电路包括：

电流检测芯片，电流检测芯片的两个采样端为电流检测电路的两个输入端；

第一电阻、第一电容和第二电容，电流检测芯片的模拟信号输出端连接

第一电阻的第一端，第一电阻的另一端为电流检测电路的检测输出端，第一电阻的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端接地；

电流检测芯片的接地端接地；

电流检测芯片的电源端连接直流电源正极，电源端连接第一电容的一端，

第一电容的另一端接地。

可选地，过流检测电路包括：

第一比较器、第二比较器和第六电阻，第一比较器的反向输入端连接第二比较器的同相输入端，第一比较器的输出端、第二比较器的第二输出端以及第六电阻的一端共同连接于过流检测电路的输出端，第六电阻的另一端连接直流电源正极，第一比较器的电源端连接直流电源正极，第一比较器的接地端接地；

第二电阻和第二十电阻，第二电阻的一端连接直流电源正极，第二电阻的另一端与第二十电阻的一端共接于第一比较器的同相输入端，第二十电阻的另一端接地；

第四电阻和第五电阻，第四电阻的一端连接直流电源正极，第四电阻的另一端与第五电阻的一端共接于第二比较器的反相输入端，第五电阻的另一端接地；

第三电阻，第三电阻的一端为过流检测电路的输入端，第三电阻的另一端连接第一比较器的反向输入端。

可选地，过流保持电路包括：

第三比较器，第三比较器电源端连接直流电源正极，第三比较器的接地端接地；

第十三二极管和第七电阻，第十三二极管的阳极、第七电阻的一端和第三比较器的同相输入端共接于过流保持电路的输入端，第十三二极管的阴极和第七电阻的另一端共接于直流电源正极；

第八电阻和第九电阻，第八电阻的一端和第九电阻的一端共接于第三比较器的反相输入端，第八电阻的另一端连接直流电源正极，第九电阻的另一端接地；

第三电容，第三电容的两端连接于第三比较器的同相输入端和输出端；

第四NPN三极管，第四NPN三极管的基极连接第三比较器的输出端，第四NPN三极管的发射极接地，

第十一电阻、第十电阻和第十四二极管，第十一电阻的一端与第十四二极管的阳极共接于第四NPN三极管的集电极，第十四二极管的阴极为过流保持电路的第一输出端，第十一电阻的另一端与第十电阻的一端共接于直流电源正极，第十电阻的另一端连接第四NPN三极管的基极。

可选地，过流保持电路还包括：

第十二电阻和第五电容，第十二电阻的一端连接第三比较器的输出端，第十二电阻的另一端与第五电容的一端共接于过流保持电路的第二输出端，第五电容的另一端接地。

可选地，三相PFC电路还包括开关管驱动电路；

开关管驱动电路的六路输入端分别连接使能电路的六路输出端，开关管驱动电路的六路输出端分别连接六路开关管的控制端。

本发明另一方面提供一种电机驱动电路，包括：

上述的三相PFC电路；

智能功率模块，三相PFC电路的直流电输出端连接智能功率模块的电源输入端，以为智能功率模块提供工作的高压直流电，智能功率模块的输出端输出三相交流电信号，以驱动电机运行。

本发明另一方面提供一种变频空调器，包括上述的电机驱动电路。

通过上述技术方案，本发明的基于VIENNA整流器的三相PFC电路，通过设置三个电流检测电路以检测每相电流支路的电流大小，并设置三个过流检测电路、过流保持电路和使能电路以及处理器，三个电流检测电路的输出端分别连接到三个过流检测电路，三个过流检测电路的输出端并联后连接到过流保持电路输入端，过流保持电路的第一保持输出端连接到使能电路的第一使能端；在三个电流检测电路的其中任意一个根据对应支路的过流检测电路检测的反映三相电流支路的电流大小的检测信号发生过流时，其输出过流信号到过流保持电路，过流保持电路以此在第一保持输出端输出延迟预设时间的第一延迟保持信号，使得使能电路通过开关管驱动电路控制六路开关管关闭，当三个电流检测电路都关闭输出过流信号时，过流保持电路在继续延迟预设时间后关闭输出第一延迟保持信号，以此使得处理器通过使能电路控制六路开关管工作。从而保护了整个三相PFC电路避免由于过流损坏电路中的功率器件。

附图说明

图1是现有技术的基于VIENNA整流器的三相PFC电路拓扑结构图；

图2示意性示出了根据本发明实施方式的基于VIENNA整流器的三相PFC电路的简化原理图；

图3示意性示出了图2中的一个电流检测电路的电路原理图；

图4示意性示出了图2中的一个过流检测电路的电路原理图；

图5示意性示出了图2中的过流保持电路30的电路原理图；

图6示意性示出了图2中的使能电路50的电路原理图；

图7示意性示出了电流采样信号与过流信号的波形示意图；

图8示意性示出了过流信号与第一延迟保持信号和第二延迟保持信号的波形示意图。

具体实施方式

下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

此外，如果出现术语“第一”、“第二”等，则仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的实施方式的描述中，如果出现术语“多个”，其含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

图2示意性示出了根据本发明实施方式的基于VIENNA整流器的三相PFC电路的简化原理图。参考图2，该三相PFC电路包括：

三个电流检测电路，每一个电流检测电路分别串联于三相电流支路的输入端；

三个过流检测电路，每一个过流检测电路的输入端分别连接每一个电流检测电路的检测输出端；

过流保持电路30，每一个过流检测电路的输出端并联后连接过流保持电路30的输入端；

使能电路50，使能电路50的第一使能端PFC_EN1连接过流保持电路30的第一保持输出端DL1，使能电路50的六路开关信号输出端分别连接六路开关管的控制端；

处理器60(图2中的MCU)，处理器60的六路开关控制信号输出端分别连接使能电路50的六路输入端；

在每一个过流检测电路的输出端输出过流信号的情况下，第一保持输出端输出DL1第一延迟保持信号，以控制使能电路50输出控制信号以关闭六路开关管；在每一个过流检测电路的输出端关闭输出过流信号时，第一保持输出端DL1延迟预设时间关闭输出第一延迟保持信号，以使得处理器60通过使能电路50控制六路开关管工作。

该实施例中，基于VIENNA整流器的三相PFC电路的电路拓扑结构与图1相同，不同之处在于增加了上述的电路，其中三个电流检测电路具体分别是A相电流检测电路11、B相电流检测电路12和C相电流检测电路13，分别串联于三相电源输入端与三相升压电感L1、L2和L3之间，整流二极管D1-D2、D3-D4和D5-D6构成三相整流桥，这些整流二极管优选为快速恢复二极管(FRD)，每两个IGBT管的共发射极连接方式组成每相的双向开关，电解电容E1和E1以及分别并联于电解电容E1和电解电容E2的电阻R20和R21组成基于VIENNA整流器的三相PFC电路的滤波电路，以此对三相电流支路中经整流二极管输出的电流分支进行滤波，从而输出平滑的整流输出高压电，得到平滑的高压直流母线电压，如针对输入的220V工频三相交流电，其经三相PFC电路处理输出的高压直流电压可达到650V左右，对后续的负载进行供电。

其中基于VIENNA整流器的三相PFC电路工作原理为现有技术，在此不再赘述。值得说明的是，三个电流检测电路也可以连接在三相升压电感和三相整流桥之间，实现同样的每相电流检测功能。这三个电流检测电流分别串联在每相的电流支路中，例如A相电流支路由三相升压电感L1、整流二极管D1-D2和两个IGBT管Q1-Q2组成，B相电流支路和C相电流支路的电路结构与A相相同。

在该实施例中，三个电流检测电路分别检测每相电流支路的交流电流大小，并输出跟随交流电流大小的模拟电压信号到每相对应的过流检测电路。这三个过流检测电路分别是A相过流检测电路21、B相过流检测电路22和C相过流检测电路23，这三个过流检测电路分别检测每相电流支路是否发生过流，在过流时输出对应的电平信号如低电平，在未过流时为高电平。这三个过流检测电路的输出端并联后连接到使能电路50输入端，当这三个过流检测电路的任一个输出过流信号时，过流保持电路30开始工作，并延迟保持预设时间，在此预设时间期间，过流保持电路30通过第一保持输出端DL1输出第一延迟保持信号至使能电路50的第一使能端PFC_EN1，使得使能电路50输出控制信号以关闭六路IGBT管，以此停止整个三相PFC电路的工作，防止过流导致电路中的功率器件如IGBT管、整流二极管由于工作电流过大而损坏。当三相电流支路的电流都恢复不再过流后，三个过流检测电路都输出过流关闭的高电平到过流保持电路30时，过流保持电路30仍延时预设时间才在第一保持输出端DL1关闭第一延迟保持信号，即转变输出的电平状态，以此在延迟预设时间后，使能电路50才恢复控制信号，使得MCU输出的六路开关管控制信号经使能电路50再经开关管驱动电路40，以控制六路IGBT管正常工作，此时三相PFC电路恢复正常工作。

由于每相电流检测电路和对应的相电流检测电路检测过流信号的速度一定，对于每相电流支路中出现的快速过流信号，如突然出现的宽度非常窄的浪涌过流信号可能无法检测到；特别是对临界过流情况，即过流信号大小处于过流恢复和过流频繁上下波动时，很难持续检测得到，而且即使检测得到，在没有过流保持电路30情况下，会导致过流的频繁恢复和进入过流保护，以此导致六路IGBT管随之频繁的恢复和关断之间切换，从而对这些大功率器件工作极为不利。而通过过流保持电路30，有了一次过流后则将此过流保持一个预设时间才能恢复，从而避免了上述情况的发生，因而保护了上述的大功率器件，提升了整个电路的工作可靠性。

本发明实施的基于VIENNA整流器的三相PFC电路，通过设置三个电流检测电路以检测每相电流支路的电流大小，并设置三个过流检测电路、过流保持电路30和使能电路50以及处理器60，三个电流检测电路的输出端分别连接到三个过流检测电路，三个过流检测电路的输出端并联后连接到过流保持电路30输入端，过流保持电路30的第一保持输出端连接到使能电路50的第一使能端；在三个电流检测电路的其中任意一个根据对应相电流支路的过流检测电路检测到该电流发生过流时，其输出过流信号到过流保持电路30，过流保持电路30以此在第一保持输出端输出延迟预设时间的第一延迟保持信号，使得使能电路50控制六路开关管关闭，当三个电流检测电路都关闭输出过流信号时，过流保持电路30在继续延迟预设时间后关闭输出第一延迟保持信号，以此使得处理器60通过使能电路50控制六路开关管工作。从而保护了整个三相PFC电路避免由于过流损坏电路中的功率器件。

在本发明的较佳实施方式中，三相PFC电路还包括开关管驱动电路40；

开关管驱动电路40的六路输入端分别连接使能电路50的六路输出端，开关管驱动电路40的六路输出端分别连接六路开关管的控制端。参考图2，开关管驱动电路40连接于使能电路50和六路IGBT管的控制端之间，以此根据使能电路50输出的六路开关管的控制信号来驱动六路IGBT管工作。开关管驱动电路40可以是集成芯片的驱动电路，或者是分立器件构成的驱动电路，如由多个三极管组成的驱动电路，这些驱动电路的具体电路结构可参考现有技术中的IGBT管的驱动电路，在此不再赘述。

在本发明的较佳实施方式中，过流保持电路30还包括第二保持输出端DL2，第二保持输出端DL2连接处理器60。参考图2所示，第二保持输出端DL2连接处理器60的PFC_F0引脚，当过流保持电路30的第一保持输出端DL1输出第一延迟保持信号时，第二保持输出端DL2同时输出第二延迟保持信号到处理器60，并与第一延迟保持信号保持相同的预设时间。处理器60根据第二延迟保持信号关闭输出六路IGBT管的控制信号。在上述实施方式中，当出现过流时，通过过流保持电路30输出的第一延迟保持信号到使能电路50，使使能电路输出控制信号控制六路IGBT管关闭，其控制过程由纯电路控制，属于硬件关断，本实施方式中，还同时通过第二延迟保持信号使得MCU输出六路IGBT管关闭的控制信号，进一步同时从源头控制六路IGBT管关闭，其控制由MCU内部的软件处理后输出，属于软件关断，以此从硬件和软件同时实现过流时的更好保护。

进一步的，使能电路50还包括第二使能端，第二使能端连接处理器60。参考图2所示，第二使能端PFC_EN2连接到处理器60的PFC_F1引脚。当处理器60根据第二延迟保持信号关闭输出六路IGBT管的控制信号的同时，还通过PFC_F1引脚输出控制信号到使能电路50的第二使能端PFC_EN2，以此使得使能电路50同样实现输出控制信号，以通过开关驱动电路关闭六路IGBT管的目的。

除了第二延迟保持信号使得处理器60输出关闭六路IGBT管的控制信号，处理器60还可同时获取到其他保护信号，通用输出该控制信号以关闭六路IGBT管。如该三相PFC电路应用于电机驱动电路中时，还可获取电机是否发生过流，还有获取到三相PFC电路输出的高压直流母线电压是否发生过压或者欠压，这些保护信号都会使得处理器输出关闭六路IGBT管的控制信号，以此控制三相PFC电路停止输出该高压直流母线电压，起到保护整个电路元器件的目的。

图3示意性示出了图2中的一个电流检测电路的电路原理图，以检测A相电流支路的电流检测电路为例，在本发明的较佳实施方式中，电流检测电路包括：

电流检测芯片IC1，电流检测芯片IC1的两个采样端为电流检测电路的两个输入端，图3中分别为LA和VAC_A；

第一电阻R1、第一电容C1和第二电容C2，电流检测芯片IC1的模拟信号输出端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的另一端为电流检测电路的检测输出端IAC_A，第一电阻R1的另一端连接第二电容C2的一端，

第二电容C2的另一端接地；

电流检测芯片IC1的接地端接地；

电流检测芯片IC1的电源端连接直流电源正极，电源端连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地。

进一步的，电流检测电路还可包括第三电解电容E3，第三电解电容E3连接于电流检测芯片IC1的电源端和接地端之间，以实现更好的滤波作用。

其他的B相和C相电流检测电路与上述的A相电流检测电路相同，在此不再赘述。

图4示意性示出了图2中的一个过流检测电路的电路原理图，以检测A相电流的过流检测电路21为例，在本发明的较佳实施方式中，过流检测电路包括：

第一比较器IC2A、第二比较器IC2B和第六电阻R6，第一比较器IC2A的反向输入端连接第二比较器IC2B的同相输入端，第一比较器IC2A的输出端、第二比较器IC2B的第二输出端以及第六电阻R6的一端共同连接于过流检测电路的输出端IAP_A，第六电阻R6的另一端连接5V电压的直流电源正极，第一比较器IC2A的电源端连接该直流电源正极，第一比较器IC2A的接地端接地；

第二电阻R2和第二十电阻R20，第二电阻R2的一端连接直流电源正极，第二电阻R2的另一端与第二十电阻R20的一端共接于第一比较器IC2A的同相输入端，第二十电阻R20的另一端接地；

第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的一端连接直流电源正极，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端共接于第二比较器IC2B的反相输入端，第五电阻R5的另一端接地；

第三电阻R3，第三电阻R3的一端为过流检测电路的输入端IAC_A，第三电阻R3的另一端连接第一比较器IC2A的反向输入端。

这里的第一比较器IC2A和第二比较器IC2B可选用现有的集成多个比较器的通用比较器集成电路如LM393，其内部包含两个比较器。其中第一比较器的电源端和接地端即为该集成电路的电源端和接地端。

其他的检测B相电流和C相电流的过流检测电路与上述检测A相电流的过流检测电路相同，在此不再赘述。

图5示意性示出了图2中的过流保持电路30的电路原理图，在本发明的较佳实施方式中，过流保持电路30包括：

第三比较器IC2C，第三比较器IC2C电源端连接直流电源正极，第三比较器IC2C的接地端接地；

第十三二极管D13和第七电阻R7，第十三二极管D13的阳极、第七电阻R7的一端和第三比较器IC2C的同相输入端共接于过流保持电路30的输入端IAP，第十三二极管D13的阴极和第七电阻R7的另一端共接于直流电源正极；

第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端共接于第三比较器IC2C的反相输入端，第八电阻R8的另一端连接直流电源正极，第九电阻R9的另一端接地；

第三电容C3，第三电容C3的两端连接于第三比较器IC2C的同相输入端和输出端；

第四NPN三极管Q4，第四NPN三极管Q4的基极连接第三比较器IC2C的输出端，第四NPN三极管Q4的发射极接地，

第十一电阻R11、第十电阻R10和第十四二极管D14，第十一电阻R11的一端与第十四二极管D14的阳极共接于第四NPN三极管Q4的集电极，第十四二极管D14的阴极为过流保持电路30的第一输出端DL1，第十一电阻R11的另一端与第十电阻R10的一端共接于直流电源正极，第十电阻R10的另一端连接第四NPN三极管Q4的基极。

进一步的，过流保持电路30还包括：

第十二电阻R12和第五电容C5，第十二电阻R12的一端连接第三比较器IC2C的输出端，第十二电阻R12的另一端与第五电容C5的一端共接于过流保持电路30的第二输出端DL2，第五电容C5的另一端接地。

图6示意性示出了图2中的使能电路50的电路原理图，在本发明的较佳实施方式中，使能电路50包括：

使能控制芯片IC3，使能控制芯片IC3的六路输入端分别为使能电路50的六路开关信号输入端，使能控制芯片IC3的六路输出端分别为使能电路50的六路开关信号输出端。

第十五二极管D15和第十九电阻R19，第十五二极管D15的阴极、第十九电阻R19的一端、使能控制芯片IC3的使能控制端共同连接于使能电路50的第一使能端PFC_EN1；

第十五二极管D15的阳极为使能电路50的第二使能端PFC_EN2；

第十三电阻R13至第十八电阻R18，每个电阻的一端共同接地，每个电阻的另一端分别连接到使能控制芯片IC3的六路输出端。

进一步的，使得电路还可包括第六电容C6和第四电解电容E4，第六电容C6和第四电解电容E4的两端同时连接于使能控制芯片IC3的电源引脚和接地端，以起到滤波作用。

下面结合上述实施例中提到的电路来说明三相PFC电路的过流保护的工作原理。

A相电流从电流检测芯片IC1的一个采样端IP+输入，从另一个采样端IP-输出，并从电流检测芯片IC1的VIOUT端输出电流采样信号，该电流采样信号为模拟信号，其信号的波形与A相电流端的波形一致，只是电压转换为+5V至-5V，其中第一电阻R1和第二电容C2作用为滤波作用，滤除信号上的尖峰干扰脉冲。

具体的，电流检测芯片IC1可以是基于霍尔检测原理的电流检测芯片IC1。值得说明的是，电流检测芯片IC1的采样端IP+和IP-没有方向的区别，电流也可以从采样端IP-输入，从采样端IP+输出，以实现A相交流电流的两个方向的电流的电流采样。

A相电流从电流检测芯片IC1输出的电流采样信号进入主要由第一比较器IC2A和第二比较器IC2B组成的过流检测电路，通过这两个比较器形成的比较电流可实现正负半周的瞬时电压值的比较，其中正半周比较电流主要由第二电阻R2、第二十电阻R20组成，从图4中易知，正半周比较器即第一比较器IC2A的触发电压V_HIGH通过以下公式(1)计算：

负半周比较器即第二比较器IC2B的触发电压V_LOW通过以下公式(2)计算：

当电流采样信号的电压大于触发电压V_HIGH时，第一比较器IC2A输出低电平，反之输出高电平；当电流采样信号小于触发电压V_LOW时，第二比较器IC2B输出低电平，反之输出高电平，以此使得电流采样信号的电压超出V_LOW-V_HIGH触发电压的限定范围时，过流信号为低电平，反之为高电平。其电流采样信号与过流信号的波形如图7所示。

上述为A相电流过流检测电路，其他两相的过流检测电路与之相同，都输出后一并联的方式进入到过流保持电路30，由于过流检测电路的输出端为比较器的输出端，比较器的输出端口内部电路为集电极开路结构，通过上拉电阻如图4中的第六电阻R6上拉实现高电平输出，基于集电极开路的工作原理，当这些输出端并联时，只要有一个输出为低电平，则并联后的线路输出为低电平，只有所有的输出端为高电平，并联后的线路输出才为高电平。

上述的三个过流检测电路输出端并联后进入过流保持电路30，其中第八电阻R8和第九电阻R9的分压后为第三比较器IC2C的反相输入端(图5中N点)提供比较阀值电平，第十三二极管D13为钳位作用，防止第十三比较器同相输入端的干扰信号电压过高损坏其输入端口内部电路。当过流保持电路30的输入端IAP为高电平，即未发生过流时，第三比较器IC2C的同相输入端(P点)为高电平，此时第三比较器IC2C同相输入端(图5中P点)电位高于第三比较器IC2C反相输入端即N点的电平，此时第三比较器IC2C维持高电平输出；当发生过流时，P点瞬间会出现一个低电平，此时第三比较器IC2C发生翻转，输出端(图5中B点)跳变为低电平，此时第三电容C3两端的电位因迅速放电变为零。如果发生过流保护的时间很短，过流恢复时，P点如要恢复为高电平，此时须通过第七电阻R7对第三电容C3充电，一直充到N点的比较阀值电平以上第三比较器IC2C才会重新翻转为高电平，超过阀值电平后第三电容C3电荷再瞬间泄放恢复到平衡状态。因此通过对第三电容C3的充电实现了过流信号的延迟保持，延迟的预设时间通过第七电阻R7和第三电容C3的充电积分函数来计算，其时间长短通过对第七电阻R7和第三电容C3参数选型确定，如可设定预设时间为2ms。

当第三比较器IC2C输出低电平时，第四NPN三极管Q4截止输出为高电平，并经第十四二极管D14使得第一保持输出端DL1输出为高电平；当第三比较器IC2C输出高电平时，第四NPN三极管Q4导通输出为低电平，并经第十四二极管D14使得第一保持输出端DL1输出为低电平。同时当第三比较器IC2C输出低电平时，经第十二电阻R12和第五电容C5的RC滤波后，通过第二保持输出端DL2输出与第三比较器IC2C的输出端相同电平状态的电压信号。第四电阻R4为第四NPN三极管Q4基极的上拉电阻，第十一电阻R11为第四NPN三极管Q4集电极的限流电阻。

第一保持输出端DL1输出的第一延迟保持信号进入使能控制芯片IC3的使能控制端即该芯片的第1和第19脚，具体参考图6，同时第二保持输出端DL2输出的第二延迟保持信号进入处理器60的PFC_F0引脚，经处理器60内部软件检测并处理后由处理器60的PFC_F1引脚输出控制信号经第十五二极管D15进入使能控制芯片IC3的使能控制端。其过流信号IAP与第一保持输出端DL1和第二保持输出端DL2输出的波形如图8所示。

图6中的使能控制芯片IC3具体可以为三态总线缓冲器，通过使能控制端可控制使能控制芯片的六路输入端是否与六路输出端连通。

当处理器60的PFC_F1引脚输出高电平至第二使能端PFC_EN2时，不论第一保持输出端DL1输出为何状态电平至第一使能端PFC_EN1，会使能控制端强制拉为高电平；同理第一保持输出端DL1输出为高电平至第一使能端PFC_EN1时，不论处理器60的PFC_F1引脚输出为何状态电平至第二使能端PFC_EN2，也会使能控制端强制拉为高电平。其中第十五二极管D15为隔离作用，防止在第一保持输出端DL1输出为高电平时而处理器60的PFC_F0引脚输出第电平时，其高电平会与处理器60的该引脚直通导致电流过大损坏该引脚的内部电路。而图5中的第十四二极管D14也同样起到的隔离作用。也即只要第一保持输出端DL1和处理器60的PFC_F1引脚有一个为高电平，则使能控制端都为高电平，只有全部为低电平时，使能控制端才为低电平。

当使能控制端为高电平时，使能控制芯片IC3的六路输入端(具体是该芯片的A1至A8引脚)是否与六路输出端(具体是该芯片的B1至B8引脚)断开，此时六路输出端被第十三电阻至十八电阻拉低以输出低电平，以此使得六路IGBT管断开，此时整个三相PFC电路停止工作，实现了过流保护功能；而当使能控制端为低电平时，六路输入端是与六路输出端接通，处理器60输出的六路开关管的控制信号经使能控制芯片IC3到开关管驱动电路40，以此驱动六路IGBT管工作，此时整个三相PFC电路恢复正常工作。

上述的第一保持输出端DL1输出端输出的控制信号为发生过流时输出的硬件保护信号，而处理器60的PFC_F0引脚输出的控制信号为处理器60内部软件处理后输出的保护信号即软保护信号，二者都能实现过流保护，实现双重保护功能。而且硬件保护信号速度由于有硬件电路直接生成，比软保护信号要快，因此保护的速度快，能在更快的实现过流保护。

本发明实施方式还提出一种电机驱动电路，参考图2，该电机驱动电路包括上述的基于VIENNA整流器的三相PFC电路，以及智能功率模块，其中三相PFC电路输出平滑高压直流电为智能功率模块的工作供电，智能功率模块在处理器60的控制下，将直流电转换成频率可控的三相交流电驱动电机工作。该电机可以是永磁同步电机或者变频压缩机。

本发明实施方式还提出一种基于于三相供电的设备，该设备包括上述的三相PFC电路。该设备具体为变频空调器、应用于电动汽车的充电桩等设备，以此提供高压直流母线电源，以为后续的负载如变频压缩机、永磁同步电机、充电模块等运行提供直流高压电源。通过上述的三相PFC电路，能实现快速的双重电流保护，提升整个设备的运行可靠性。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等改动均应包含在本发明的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种基于VIENNA整流器的三相PFC电路，其特征在于，包括：

三个电流检测电路，每一个所述电流检测电路分别串联于三相电流支路的输入端；

三个过流检测电路，每一个所述过流检测电路的输入端分别连接所述每一个电流检测电路的检测输出端；

过流保持电路，每一个所述过流检测电路的输出端并联后连接所述过流保持电路的输入端；

使能电路，所述使能电路的第一使能端连接所述过流保持电路的第一保持输出端，所述使能电路的六路开关信号输出端分别连接六路开关管的控制端；

处理器，所述处理器的六路开关控制信号输出端分别连接所述使能电路的六路输入端；

在每一个所述过流检测电路的输出端输出过流信号的情况下，所述第一保持输出端输出第一延迟保持信号，以控制所述使能电路输出控制信号以关闭所述六路开关管；在每一个所述过流检测电路的输出端关闭输出所述过流信号时，所述第一保持输出端延迟预设时间关闭输出所述第一延迟保持信号，以使得所述处理器通过所述使能电路控制所述六路开关管工作；

所述过流保持电路还包括第二保持输出端，所述第二保持输出端连接所述处理器；

所述过流保持电路包括：

第三比较器，所述第三比较器电源端连接直流电源正极，所述第三比较器的接地端接地；

第十三二极管和第七电阻，所述第十三二极管的阳极、所述第七电阻的一端和所述第三比较器的同相输入端共接于所述过流保持电路的输入端，所述第十三二极管的阴极和所述第七电阻的另一端共接于直流电源正极；

第八电阻和第九电阻，所述第八电阻的一端和第九电阻的一端共接于所述第三比较器的反相输入端，所述第八电阻的另一端连接直流电源正极，所述第九电阻的另一端接地；

第三电容，所述第三电容的两端连接于所述第三比较器的同相输入端和输出端；

第四NPN三极管，所述第四NPN三极管的基极连接所述第三比较器的输出端，所述第四NPN三极管的发射极接地，

第十一电阻、第十电阻和第十四二极管，所述第十一电阻的一端与所述第十四二极管的阳极共接于所述第四NPN三极管的集电极，所述第十四二极管的阴极为所述过流保持电路的第一输出端，所述第十一电阻的另一端与所述第十电阻的一端共接于直流电源正极，所述第十电阻的另一端连接所述第四NPN三极管的基极。

2.根据权利要求1所述的三相PFC电路，其特征在于，所述使能电路还包括第二使能端，所述第二使能端连接所述处理器。

3.根据权利要求1所述的三相PFC电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：

电流检测芯片，所述电流检测芯片的两个采样端为电流检测电路的两个输入端；

第一电阻、第一电容和第二电容，所述电流检测芯片的模拟信号输出端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的另一端为所述电流检测电路的检测输出端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地；

所述电流检测芯片的接地端接地；

所述电流检测芯片的电源端连接直流电源正极，所述电源端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的三相PFC电路，其特征在于，所述过流检测电路包括：

第一比较器、第二比较器和第六电阻，所述第一比较器的反向输入端连接所述第二比较器的同相输入端，所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的第二输出端以及所述第六电阻的一端共同连接于所述过流检测电路的输出端，所述第六电阻的另一端连接直流电源正极，所述第一比较器的电源端连接直流电源正极，所述第一比较器的接地端接地；

第二电阻和第二十电阻，所述第二电阻的一端连接直流电源正极，所述第二电阻的另一端与所述第二十电阻的一端共接于所述第一比较器的同相输入端，所述第二十电阻的另一端接地；

第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端连接直流电源正极，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端共接于所述第二比较器的反相输入端，所述第五电阻的另一端接地；

第三电阻，所述第三电阻的一端为所述过流检测电路的输入端，所述第三电阻的另一端连接所述第一比较器的反向输入端。

5.根据权利要求1所述的三相PFC电路，其特征在于，所述过流保持电路还包括：

第十二电阻和第五电容，所述第十二电阻的一端连接所述第三比较器的输出端，所述第十二电阻的另一端与所述第五电容的一端共接于所述过流保持电路的第二输出端，所述第五电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的三相PFC电路，其特征在于，还包括开关管驱动电路；

所述开关管驱动电路的六路输入端分别连接所述使能电路的六路输出端，所述开关管驱动电路的六路输出端分别连接六路开关管的控制端。

7.一种电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括：如权利要求1至6任意一项所述的三相PFC电路；

智能功率模块，所述三相PFC电路的直流电输出端连接所述智能功率模块的电源输入端，以为所述智能功率模块提供工作的高压直流电，所述智能功率模块的输出端输出三相交流电信号，以驱动电机运行。

8.一种基于三相供电的设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1至6任意一项所述的三相PFC电路。

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