分立PFC电路中功率器件的控制装置、方法和电器设备

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种分立PFC电路中功率器件的控制装置、方法和电器设备，尤其涉及一种分立PFC电路中功率器件的温度采样装置、方法和电器设备。

背景技术

在PFC(功率因数校正)电路中，功率器件(如功率半导体器件)的温升是影响其可靠性的重要因素。当流经PFC电路的电流一定、且大小在允许范围内时，PFC电路中功率器件的温升还与其开关频率、使用环境、散热器及散热方式、结构件设计等有关。

PFC电路的设置形式，有模块化的PFC电路，也有分立PFC电路。对于模块化的PFC内部，集成有温度采样模块，采样准确；所以，对于模块化的PFC，可同时通过电流及温度的检测，对模块化的PFC进行保护。而对于分立PFC电路，每一个功率器件单独外置，无法做到对整个分立PFC电路中的每一个功率器件进行温度检测。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种分立PFC电路中功率器件的控制装置、方法和电器设备，以解决由于分立PFC电路中的每一个功率器件单独外置，无法做到对整个分立PFC电路中的每一个功率器件进行温度检测的问题，达到通过利用温度检测用二极管，实现对分立PFC电路中每个功率器件进行温度检测，提升了分立PFC电路中每个功率器件的温度检测的检测便捷性的效果。

本发明提供一种分立PFC电路中功率器件的控制装置中，所述分立PFC电路，具有母线电容，还具有所述母线电容的放电电阻；所述分立PFC电路中功率器件的控制装置，包括：温度采样用二极管单元和控制单元；所述母线电容，能够为所述温度采样用二极管单元供电；所述放电电阻，能够作为所述温度采样用二极管单元的限流电阻；其中，所述温度采样用二极管单元，被配置为根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值；所述控制单元，被配置为根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管单元的数量，与所述分立PFC电路中功率器件的数量相同；所述温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，包括：一个所述温度采样用二极管单元，设置在所述分立PFC电路中一个功率器件处，被配置为能够根据该一个功率器件的温度变化情况，输出该一个所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为该一个所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值；所述控制单元，根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值，包括：根据该一个所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定该一个功率器件的温度的当前值，记为该一个功率器件的当前温度采样值。

在一些实施方式中，一个所述温度采样用二极管单元，设置在所述分立PFC电路中一个功率器件处，包括：在所述分立PFC电路中一个功率器件上方的空间允许设置一个所述温度采样用二极管的情况下，一个所述温度采样用二极管单元，设置在所述分立PFC电路中一个功率器件上方；在所述分立PFC电路中一个功率器件上方的空间不允许设置一个所述温度采样用二极管的情况下，一个所述温度采样用二极管单元，设置在距离所述分立PFC电路中一个功率器件的第一设定范围内。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管单元，包括：温度采样用二极管和运算放大模块；所述温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，包括：所述温度采样用二极管，被配置为在所述分立PFC电路中功率器件的温度变化的情况下，输出所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况；所述运算放大模块，被配置为对所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行采样和放大，得到所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管，包括：贴片二极管；所述贴片二极管，设置在所述贴片二极管所进行温度测量的功率器件与所述分立PFC电路的主板间的空隙间，或设置在距离所述贴片二极管所进行温度测量的功率器件的引脚处的第二设定范围内。

在一些实施方式中，所述运算放大模块，包括：输入模块，调整模块，以及运算放大器；其中，所述输入模块，设置在所述温度采样用二极管与所述运算放大器之间，被配置为对所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行采样；所述调整模块，设置在所述输入模块与所述运算放大器之间，被配置为对所述运算放大器的放大倍数进行调整；所述运算放大器，被配置为根据所述调整模块调整后的所述运算放大器的放大倍数，对所述输入模块采样得到的所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行放大，得到所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。

在一些实施方式中，所述控制单元，被配置为根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值，还包括：根据设定正向压降值与设定二极管温度值之间的第一对应关系，将该第一对应关系中与所述当前正向压降值相同的设定正向压降值所对应的设定二极管温度值，确定为与所述当前正向压降值对应的当前二极管温度；根据设定二极管温度与设定功率器件温度之间的第二对应关系，将该第二对应关系中与所述当前二极管温度相同的设定二极管温度所对应的设定功率器件温度，确定为与所述当前二极管温度相同的当前功率器件温度，记为所述功率器件的当前温度采样值。

在一些实施方式中，还包括：比较单元；所述比较单元，被配置为对所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值进行比较，得到比较结果；所述控制单元，还被配置为根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，以实现对所述功率器件的温度保护。

在一些实施方式中，所述功率器件的设定温度阈值，包括：所述功率器件的第一设定温度阈值和所述功率器件的第二设定温度阈值；所述功率器件的第一设定温度阈值大于所述功率器件的第二设定温度阈值；所述控制单元，根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，包括：在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，关断所述功率器件的驱动信号，以使所述功率器件的运行状态为关断状态；在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第二设定温度阈值、且小于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，降低所述功率器件的运行频率，以使所述功率器件的运行状态为低频运行状态。

在一些实施方式中，所述分立PFC电路，包括：单路PFC电路和两路以上交错式PFC电路中的至少之一。

与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电器设备，包括：以上所述的分立PFC电路中功率器件的控制装置。

与上述电器设备相匹配，本发明再一方面提供一种分立PFC电路中功率器件的控制方法中，所述分立PFC电路，具有母线电容，还具有所述母线电容的放电电阻；所述分立PFC电路中功率器件的控制方法，包括：通过温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值；所述母线电容，能够为所述温度采样用二极管单元供电；所述放电电阻，能够作为所述温度采样用二极管单元的限流电阻；通过控制单元，根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管单元，包括：温度采样用二极管和运算放大模块；通过温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，包括：通过温度采样用二极管，在所述分立PFC电路中功率器件的温度变化的情况下，输出所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况；通过运算放大模块，对所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行采样和放大，得到所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。

在一些实施方式中，通过控制单元，根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值，包括：根据设定正向压降值与设定二极管温度值之间的第一对应关系，将该第一对应关系中与所述当前正向压降值相同的设定正向压降值所对应的设定二极管温度值，确定为与所述当前正向压降值对应的当前二极管温度；根据设定二极管温度与设定功率器件温度之间的第二对应关系，将该第二对应关系中与所述当前二极管温度相同的设定二极管温度所对应的设定功率器件温度，确定为与所述当前二极管温度相同的当前功率器件温度，记为所述功率器件的当前温度采样值。

在一些实施方式中，还包括：通过比较单元，对所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值进行比较，得到比较结果；通过控制单元，还根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，以实现对所述功率器件的温度保护。

在一些实施方式中，所述功率器件的设定温度阈值，包括：所述功率器件的第一设定温度阈值和所述功率器件的第二设定温度阈值；所述功率器件的第一设定温度阈值大于所述功率器件的第二设定温度阈值；通过控制单元，根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，包括：在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，关断所述功率器件的驱动信号，以使所述功率器件的运行状态为关断状态；在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第二设定温度阈值、且小于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，降低所述功率器件的运行频率，以使所述功率器件的运行状态为低频运行状态。

由此，本发明的方案，通过利用温度采样用二极管和二极管特性对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，能够实现对分立PFC电路中每个功率器件的温度的实时检测；从而，通过利用温度检测用二极管，实现对分立PFC电路中每个功率器件进行温度检测，提升了分立PFC电路中每个功率器件的温度检测的检测便捷性。

进一步地，本发明的方案，基于利用温度采样用二极管和二极管特性对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行；从而，通过对分立PFC电路中每个功率器件进行温度检测，并根据对每个功率器件的温度检测值对分立PFC电路进行温度保护，能够减小分立PFC电路的功率器件过温损坏的风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的分立PFC电路中功率器件的控制装置的一实施例的结构示意图；

图2为单路分立PFC电路的温度采样拓扑的一实施例的结构示意图；

图3为图2中一个运算放大器的周边拓扑的一实施例的结构示意图；

图4为多路交错式PFC的温度采样拓扑的一实施例的结构示意图；

图5为单路分立PFC电路直接输出过温故障信号拓扑的一实施例的结构示意图；

图6为本发明的分立PFC电路中功率器件的控制方法的一实施例的流程示意图；

图7为本发明的方法中根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值的一实施例的流程示意图；

图8为本发明的方法中根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值的一实施例的流程示意图；

图9为本发明的方法中根据当前温度采样值对功率器件进行温度保护的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种分立PFC电路中功率器件的控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述分立PFC电路，具有母线电容(如母线电容C)，还具有所述母线电容的放电电阻(如放电电阻R)。所述分立PFC电路中功率器件的控制装置，包括：温度采样用二极管单元和控制单元。所述母线电容，能够为所述温度采样用二极管单元供电。所述放电电阻，能够作为所述温度采样用二极管单元的限流电阻。

其中，所述温度采样用二极管单元，被配置为根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。也就是说，所述温度采样用二极管单元，能够跟随所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值。

所述控制单元，被配置为根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值。

具体地，将PFC电路中母线电容C的放电电阻R，同步用作温度采样用二极管的限流电阻，无需单独供电。利用二极管对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，得到温度采样值。这样，利用PFC拓扑和二极管特性，实现对整个PFC电路内功率器件温度的全面检测，提升了对分立PFC电路中功率器件的温度检测的便捷性。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管单元的数量，与所述分立PFC电路中功率器件的数量相同。

所述温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，包括：一个所述温度采样用二极管单元，设置在所述分立PFC电路中一个功率器件处，被配置为能够根据该一个功率器件的温度变化情况，输出该一个所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为该一个所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。

所述控制单元，根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值，包括：所述控制单元，具体还被配置为根据该一个所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定该一个功率器件的温度的当前值，记为该一个功率器件的当前温度采样值。

在一些实施方式中，一个所述温度采样用二极管单元，设置在所述分立PFC电路中一个功率器件处，包括以下任一种设置方式。

第一种设置方式：在所述分立PFC电路中一个功率器件上方的空间允许设置一个所述温度采样用二极管的情况下，一个所述温度采样用二极管单元，设置在所述分立PFC电路中一个功率器件上方。

第二种设置方式：在所述分立PFC电路中一个功率器件上方的空间不允许设置一个所述温度采样用二极管的情况下，一个所述温度采样用二极管单元，设置在距离所述分立PFC电路中一个功率器件的第一设定范围内。

其中，采用分立PFC电路的电器设备如空调器中，功率器件一般在主板底层，经定高工装焊接后再通过螺钉固定到散热器上。温度采样用二极管，可直接置于功率器件上方。若空间不足，温度采样用二极管，可以尽量靠近功率器件。分立PFC电路内温升较大的功率器件有整流桥DB、开关管Q、以及功率二极管D。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管单元，包括：温度采样用二极管(如温度采样用二极管D)和运算放大模块。

所述温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，包括：

所述温度采样用二极管，被配置为在所述分立PFC电路中功率器件的温度变化的情况下，输出所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况。

所述运算放大模块，被配置为对所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行采样和放大，得到所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。

具体地，单路分立PFC电路的温度采样拓扑中，温度采样用二极管，如二极管D1、二极管D2和二极管D3，布局时分别靠近整流桥DB、开关管Q、功率二级管D，且温度采样用二极管两端引出采样线差分走线。其中，二极管正向导通压降一般为0.7V左右，当二极管温度升高时，二极管正向压降将减小，二极管温度每升高一度，正向压降降低2-2.5mV。当然，由于二极管实际参数不同，随二极管温度的升高二极管正向压降可能略有差异，应用时以实际参数为准。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管，包括：贴片二极管。所述贴片二极管，设置在所述贴片二极管所进行温度测量的功率器件与所述分立PFC电路的主板间的空隙间，或设置在距离所述贴片二极管所进行温度测量的功率器件的引脚处的第二设定范围内。

具体地，温度采样用二极管，采用贴片二极管。可将贴片二极管直接焊接到功率器件与主板间的空隙间，或将贴片二极管直接焊接到功率器件的引脚附近，能够提高采样精度。

在一些实施方式中，所述运算放大模块，包括：输入模块(如输入电阻R7和输入电阻R7)，调整模块(如补偿电阻R10和反馈电阻R9)，以及运算放大器。

其中，所述输入模块，设置在所述温度采样用二极管与所述运算放大器之间，被配置为对所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行采样。

所述调整模块，设置在所述输入模块与所述运算放大器之间，被配置为对所述运算放大器的放大倍数进行调整。

具体地，通过设置电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10的阻值，能够设置运算放大器的放大倍数A。R9//R8＝R10//R7，放大倍数A推荐大于10以上，既A＝R9//R8≥10。

所述运算放大器，被配置为根据所述调整模块调整后的所述运算放大器的放大倍数，对所述输入模块采样得到的所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行放大，得到所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。当PFC电路工作时，由于温度的升高，二极管的导通电压降，即二极管D1、二极管D2和二极管D3两端电压的压差将随着温度变化而变化。此电压信号经过运算放大器IC1、运算放大器IC2、运算放大器IC3处理后，输出采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP至DSP(即输出采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP至信号处理器DSP)等。

在一些实施方式中，所述控制单元，被配置为根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值，还包括：

所述控制单元，具体还被配置为根据设定正向压降值与设定二极管温度值之间的第一对应关系，将该第一对应关系中与所述当前正向压降值相同的设定正向压降值所对应的设定二极管温度值，确定为与所述当前正向压降值对应的当前二极管温度。

所述控制单元，具体还被配置为根据设定二极管温度与设定功率器件温度之间的第二对应关系，将该第二对应关系中与所述当前二极管温度相同的设定二极管温度所对应的设定功率器件温度，确定为与所述当前二极管温度相同的当前功率器件温度，记为所述功率器件的当前温度采样值。

具体地，利用二极管对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，得到温度采样值。通过对比温度采样值和温度实际值，可以通过参数补偿，折算至结温，提高采样精度。程序方面可对运算放大器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3输出的采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP进行补偿，使采样温度与功率器件实际结温更加接近。

在一些实施方式中，还包括：比较单元(如比较器)。

其中，所述比较单元，被配置为对所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值进行比较，得到比较结果。

所述控制单元，还被配置为根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，以实现对所述功率器件的温度保护。

具体地，根据分立PFC电路中功率器件的温度采样进行温度保护，即实现对分立PFC电路中的功率器件进行温度的实时检测和保护。通过对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行，对功率器件的保护更全面，可控性更高。从而，能够避免PFC电路中功率器件因各种特殊原因散热不佳时，引起功率器件过温损坏。

在一些实施方式中，所述功率器件的设定温度阈值，包括：所述功率器件的第一设定温度阈值和所述功率器件的第二设定温度阈值。所述功率器件的第一设定温度阈值大于所述功率器件的第二设定温度阈值。

所述控制单元，根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，包括以下任一种控制情况：

第一种控制情况：所述控制单元，具体还被配置为在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，关断所述功率器件的驱动信号，以使所述功率器件的运行状态为关断状态。

第二种控制情况：所述控制单元，具体还被配置为在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第二设定温度阈值、且小于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，降低所述功率器件的运行频率，以使所述功率器件的运行状态为低频运行状态。

具体地，为确保分立PFC电路内功率器件的可靠性，一般选择运行在最高允许结温降低50℃的温度条件下。可按此温度作为阈值，当检测到采用信号达到或接近此阈值时，通过控制开关管驱动信号PWM，降低开关管频率或停止运行。

在一些实施方式中，所述分立PFC电路，包括：单路PFC电路和两路以上交错式PFC电路中的至少之一。

具体地，分立PFC电路中功率器件的温度采样方案，适用于单路PFC电路和多路交错式PFC电路，能够防止分立PFC电路中功率器件由于温度过高而损伤，如防止分立PFC电路中功率半导体器件的结温过高对功率半导体器件造成损伤，影响分立PFC电路的可靠性。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行。从而，通过对分立PFC电路中每个功率器件进行温度检测，并根据对每个功率器件的温度检测值对分立PFC电路进行温度保护，能够减小分立PFC电路的功率器件过温损坏的风险。

根据本发明的实施例，还提供了对应于分立PFC电路中功率器件的控制装置的一种电器设备。该电器设备可以包括：以上所述的分立PFC电路中功率器件的控制装置。

考虑到分立PFC电路中功率器件无温度采样电路，无法检测分立PFC电路中功率器件的温度变化的问题。本发明的方案，提出一种分立PFC电路中功率器件的温度采样方法，适用于单路PFC电路和多路交错式PFC电路。

考虑到由于分立PFC电路中的每一个功率器件单独外置，无法做到对整个分立PFC电路中的每一个功率器件进行温度检测，使得分立PFC电路的功率器件存在过温损坏的风险的问题。也就是说，对于分立PFC电路，每一个功率器件单独外置，无法做到对整个分立PFC电路中的每一个功率器件进行温度检测，也无法防止分立PFC电路在运行过程中其功率器件过温引起的损坏，从而对分立PFC电路中功率器件保护不全面的问题。本发明的方案提出的一种分立PFC电路中功率器件的温度采样方法，还能够根据分立PFC电路中功率器件的温度采样进行温度保护，即实现对分立PFC电路中的功率器件进行温度的实时检测和保护。从而，通过对分立PFC电路中每个功率器件进行温度检测，并根据对每个功率器件的温度检测值对分立PFC电路进行温度保护，能够减小分立PFC电路的功率器件过温损坏的风险的效果。

具体地，本发明的方案，通过对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行，对功率器件的保护更全面，可控性更高；从而，能够避免PFC电路中功率器件因各种特殊原因散热不佳时，引起功率器件过温损坏。

在一些实施方式中，本发明的方案，利用二极管对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，得到温度采样值。通过对比温度采样值和温度实际值，可以通过参数补偿，折算至结温，提高采样精度；从而，能够防止分立PFC电路中功率器件由于温度过高而损伤，如防止分立PFC电路中功率半导体器件的结温过高对功率半导体器件造成损伤，影响分立PFC电路的可靠性。

其中，功率器件的温度实际值，是在实验环境下测得的功率器件的温度值。因采样二极管所采集的温度与所测功率器件的实际温度存在误差。即，导通电压，采样二极管本体温度，功率器件实际温度三者间存在对应关系。例如温度采样二极管25℃时导通电压为0.7V，PFC运行时，功率器件实际温度从25℃上升至60℃，对应温度采样二极管本体温度从25摄氏度上升至50℃，50℃时对应导通电压下降至0.66V。

分立PFC电路一般没有温度检测，或者使用热敏电阻对单独某个器件进行温度检测。使用热敏电阻需要单独提供电源和电阻进行分压采样。而本发明的方案，利用PFC拓扑和二极管特性，实现对整个PFC电路内功率器件温度的全面检测。

在本发明的方案中，将PFC电路中母线电容C的放电电阻R，同步用作温度采样用二极管的限流电阻，无需单独供电。其中，温度采样用二极管，如温度采样用二极管D1、温度采样用二极管D2和温度采样用二极管D3，串联设置。

其中，采用分立PFC电路的应用场合(如空调器)中，功率器件一般在主板底层，经定高工装焊接后再通过螺钉固定到散热器上。温度采样用二极管，可直接置于功率器件上方；若空间不足，温度采样用二极管，可以尽量靠近功率器件。分立PFC电路内温升较大的功率器件有整流桥DB、开关管Q、以及功率二极管D。例如：空间不足时，温度采样用二极管，放置在功率器件封装范围内。

母线电容C的放电电阻R，起到主板断电后消耗母线电容C内能量的作用，放电电阻R的阻值大小视母线电容C的容值、放电时间、以及温度采样二极管允许正向电流而定。母线电压与放电电阻决定通过二极管的电流，即不超过规格的最大允许正向电流。在本发明的方案中，放电电阻R同时用作温度采集二极管导通时的限流电阻。

二极管正向导通压降一般为0.7V左右，当二极管温度升高时，二极管正向压降将减小，二极管温度每升高一度，正向压降降低2-2.5mV。当然，由于二极管实际参数不同，随二极管温度的升高二极管正向压降可能略有差异，应用时以实际参数为准。

在本发明的方案中，温度采样用二极管，采用贴片二极管。可将贴片二极管直接焊接到功率器件与主板间的空隙间，或将贴片二极管直接焊接到功率器件的引脚附近，能够提高采样精度。

下面结合图2至图5所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。

图2为单路分立PFC电路的温度采样拓扑的一实施例的结构示意图。如图2所示，在单路分立PFC电路的温度采样拓扑中，交流电源输入端AC，连接至整流桥DB的输入侧。

在图2所示的例子中，整流桥DB的输出侧的第一输出端，经PFC电感L后，一方面连接至PFC功率二极管D的阳极，另一方面连接至开关管Q的第一连接端(如三极管Q的集电极或MOS管Q的漏极)。开关管Q的控制端(如三极管Q的基极或MOS管Q的栅极)，用于接收开关管Q的PWM驱动信号。PFC功率二极管D的阴极，连接至母线电容C的第一端，连接至母线电容C的放电电阻R的第一端，还连接至负载LOAD的第一端。母线电容C的放电电阻R的第二端，连接至采样用二极管D1的阳极，还连接至运算放大器IC1的第一输入端。运算放大器IC1的电源端接直流电源Vcc，运算放大器IC1的接地端接地GND，运算放大器IC1的输出端能够输出采样信号OUT1toDSP。

采样用二极管D1的阴极，连接至运算放大器IC1的第二输入端，连接至运算放大器IC2的第一输入端，还连接至采样用二极管D2的阳极。运算放大器IC2的电源端接直流电源Vcc，运算放大器IC2的接地端接地GND，运算放大器IC2的输出端能够输出采样信号OUT2toDSP。

采样用二极管D2的阴极，连接至运算放大器IC2的第二输入端，连接至运算放大器IC3的第一输入端，还连接至采样用二极管D3的阳极。运算放大器IC3的电源端接直流电源Vcc，运算放大器IC3的接地端接地GND，运算放大器IC3的输出端能够输出采样信号OUT2toDSP。

在图2所示的例子中，整流桥DB的输出侧的第二输出端，连接至开关管Q的第二连接端(如三极管Q的发射极或MOS管Q的源极)并接地GND，连接至母线电容C的第二端，连接至温度采样用二极管D3的阴极，连接至运算放大器IC3的第二输入端和接地端，还连接至负载LOAD的第二端。

其中，开关管Q，可为IGBT或MOSFET。

单路分立PFC电路的温度采样拓扑中，温度采样用二极管，如二极管D1、二极管D2和二极管D3，布局时分别靠近整流桥DB、开关管Q、功率二级管D，且温度采样用二极管两端引出采样线差分走线。

当PFC电路工作时，由于温度的升高，二极管的导通电压降，即二极管D1、二极管D2和二极管D3两端电压的压差将随着温度变化而变化。此电压信号经过运算放大器IC1、运算放大器IC2、运算放大器IC3处理后，输出采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP至DSP(即输出采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP至信号处理器DSP)等。

在每个运算放大器(如在运算放大器IC1、运算放大器IC2、运算放大器IC3)的周边，可以设置周边拓扑。下面以运算放大器IC1的周边拓扑为例，对每个运算放大器IC1的周边拓扑进行示例性说明。

图3为图2中一个运算放大器的周边拓扑的一实施例的结构示意图。如图3所示，在图2所示的运算放大器IC1的周边拓扑中，在采样用二极管D1的阳极与运算放大器IC1的第一输入端之间，设置有运算放大器IC1的输入电阻R7；在采样用二极管D1的阴极与运算放大器IC1的第二输入端之间，设置有运算放大器IC1的输入电阻R8；在运算放大器IC1的第一输入端与运算放大器IC1的接地端之间，设置有运算放大器IC1的补偿电阻R10；在运算放大器IC1的第二输入端与运算放大器IC1的接地端之间，设置有运算放大器IC1的反馈电阻R9。在运算放大器IC1的直流电源Vcc与运算放大器IC1的接地端之间，设置有运算放大器IC1的电源去耦电容C1。电源去耦电容C1，设置在运算放大器IC1的直流电源Vcc处，能够提供较稳定的电源，同时也能够降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。

在图3所示的例子中，通过设置电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10的阻值，能够设置运算放大器的放大倍数A。R9//R8＝R10//R7，放大倍数A推荐大于10以上，既A＝R9//R8≥10。使用时，程序方面可对运算放大器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3输出的采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP进行补偿，使采样温度与功率器件实际结温更加接近。

为确保分立PFC电路内功率器件的可靠性，一般选择运行在最高允许结温降低50℃的温度条件下。可按此温度作为阈值，当检测到采用信号达到或接近此阈值时，通过控制开关管驱动信号PWM，降低开关管频率或停止运行。

图4为多路交错式PFC的温度采样拓扑的一实施例的结构示意图。如图4所示，多路交错式PFC电路中，包含多路分立PFC电路。在多路分立PFC电路中，包含PFC电感L1、PFC电感L2、PFC电感L3、...、PFC电感Ln等，PFC功率二极管Da、PFC功率二极管Db、PFC功率二极管Dc、...、PFC功率二极管Dn等，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、...、开关管Qn等，开关管Q1的驱动信号PWM1、开关管Q2的驱动信号PWM2、开关管Q3的驱动信号PWM3、开关管Qn的驱动信号PWMn等，n为正整数。对应多路交错式PFC电路的功率器件，需增加温度采样用二极管(如温度采样用二极管D1、温度采样用二极管D2、温度采样用二极管D3、温度采样用二极管D4、温度采样用二极管D5等)，并相应地增加运算放大器(如运算放大器IC1、运算放大器IC2、运算放大器IC3、运算放大器IC4、运算放大器IC5等)等。实现对多路交错式PFC电路功率器件运行温度的采样，如运算放大器IC1输出采样信号OUT1toDSP、运算放大器IC2输出采样信号OUT2toDSP、运算放大器IC3输出采样信号OUT3toDSP、运算放大器IC4输出采样信号OUT4toDSP、运算放大器IC5输出采样信号OUT5toDSP同样可通过阈值判断，控制多路交错式PFC电路内各个开关管的运行频率及运行状态。

其中，驱动信号的频率就是开关频率，表示一个周期内开关的次数。不用增加例子，温度过高就降低频率，达到阈值就保护停止动作。例如：若开关管的温度阈值为85℃，当开关管的采样温度为80℃时，可以通过降低开关管的运行频率的方式，适当降低开关管的温度，此时开关管的运行状态仍然为开启状态。而当开关管的温度达到85℃时，需要通过关断开关管的PWM驱动信号，此时开关管的运行状态为关断状态。

图5为单路分立PFC电路直接输出过温故障信号拓扑的一实施例的结构示意图。如图5所示，在单路分立PFC电路直接输出过温故障信号拓扑中，设置有比较器IC6、比较器IC7和比较器IC8，还设置有调节基准电压分压电阻R1、调节基准电压分压电阻R2、调节基准电压分压电阻R3、调节基准电压分压电阻R4、调节基准电压分压电阻R5、调节基准电压分压电阻R6、调节基准电压分压电阻R7、调节基准电压分压电阻R8为调节基准电压分压电阻。

在图5所示的例子中，比较器IC6的电源端接直流电源Vcc，比较器IC6的接地端接地GND。调节基准电压分压电阻R1和调节基准电压分压电阻R2，串联在直流电源Vcc与地之间。比较器IC6的同相输入端，连接至运算放大器IC1的输出端；比较器IC6的反相输入端，连接至调节基准电压分压电阻R1和调节基准电压分压电阻R2的公共端。比较器IC6的输出端能够输出过温故障信号FO1toDSP。

比较器IC7的电源端接直流电源Vcc，比较器IC7的接地端接地GND。调节基准电压分压电阻R3和调节基准电压分压电阻R4，串联在直流电源Vcc与地之间。比较器IC7的同相输入端，连接至运算放大器IC2的输出端；比较器IC7的反相输入端，连接至调节基准电压分压电阻R3和调节基准电压分压电阻R4的公共端。比较器IC7的输出端能够输出过温故障信号FO2toDSP。

比较器IC8的电源端接直流电源Vcc，比较器IC8的接地端接地GND。调节基准电压分压电阻R5和调节基准电压分压电阻R6，串联在直流电源Vcc与地之间。比较器IC8的同相输入端，连接至运算放大器IC3的输出端；比较器IC8的反相输入端，连接至调节基准电压分压电阻R5和调节基准电压分压电阻R6的公共端。比较器IC8的输出端能够输出过温故障信号FO3toDSP。

可通过硬件电路设置基准值的方式，采样信号，如运算放大器IC1输出采样信号OUT1toDSP、运算放大器IC2输出采样信号OUT2toDSP、运算放大器IC3输出采样信号OUT3toDSP，连接至比较器IC6、比较器IC7、比较器IC8的正输入端，基准值连接至比较器IC6、比较器IC7、比较器IC8的负输入端。当温度升高到允许值以上时，比较器IC6、比较器IC7、比较器IC8的输出直接拉低为低电平，输出过温故障信号FO1toDSP、过温故障信号FO2toDSP、过温故障信号FO3toDSP为过温故障信号至DSP(处理器等)，以通过控制停止开关管的驱动信号PWM。

以其中比较器IC6为例，若常温时二极管正向导通压降为0.7V，温度每升高1℃二极管正向导通压降低△V，初始温度为t，规定功率器件最大运行温度为T，则对应基准值Vref＝Vcc*R2//(R1+R2)＝0.7-(T-t)*△V。此应用方案同样可应用于单路和多路交错式分立PFC电路。

由于本实施例的电器设备所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行，对功率器件的保护更全面，可控性更高，有利于提升分立PFC电路的可靠性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电器设备的一种分立PFC电路中功率器件的控制方法，如图6所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述分立PFC电路，具有母线电容(如母线电容C)，还具有所述母线电容的放电电阻(如放电电阻R)。所述分立PFC电路中功率器件的控制方法，包括：步骤S110和步骤S120。

在步骤S110处，通过温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。也就是说，所述温度采样用二极管单元，能够跟随所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值。所述母线电容，能够为所述温度采样用二极管单元供电。所述放电电阻，能够作为所述温度采样用二极管单元的限流电阻。

在一些实施方式中，所述温度采样用二极管单元，包括：温度采样用二极管(如温度采样用二极管D)和运算放大模块。

步骤S110中通过温度采样用二极管单元，根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值的具体情况，参见以下示例性说明。

下面结合图7所示本发明的方法中根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S110中根据所述分立PFC电路中功率器件的温度变化情况，输出所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值的具体过程，包括：步骤S210和步骤S220。

步骤S210，通过温度采样用二极管，在所述分立PFC电路中功率器件的温度变化的情况下，输出所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况。

步骤S220，通过运算放大模块，对所述温度采样用二极管自身的正向压降变化的情况进行采样和放大，得到所述温度采样用二极管单元自身的正向压降的当前值，记为所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值。

具体地，单路分立PFC电路的温度采样拓扑中，温度采样用二极管，如二极管D1、二极管D2和二极管D3，布局时分别靠近整流桥DB、开关管Q、功率二级管D，且温度采样用二极管两端引出采样线差分走线。其中，二极管正向导通压降一般为0.7V左右，当二极管温度升高时，二极管正向压降将减小，二极管温度每升高一度，正向压降降低2-2.5mV。当然，由于二极管实际参数不同，随二极管温度的升高二极管正向压降可能略有差异，应用时以实际参数为准。

在步骤S120处，通过控制单元，根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值。

具体地，将PFC电路中母线电容C的放电电阻R，同步用作温度采样用二极管的限流电阻，无需单独供电。利用二极管对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，得到温度采样值。这样，利用PFC拓扑和二极管特性，实现对整个PFC电路内功率器件温度的全面检测，提升了对分立PFC电路中功率器件的温度检测的便捷性。

在一些实施方式中，步骤S120中通过控制单元，根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值，记为所述功率器件的当前温度采样值的具体过程，参见以下示例性说明。

下面结合图8所示本发明的方法中根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中根据所述温度采样用二极管单元的当前正向压降值，确定所述功率器件的温度的当前值的具体过程，包括：步骤S310和步骤S320。

步骤S310，通过控制单元，根据设定正向压降值与设定二极管温度值之间的第一对应关系，将该第一对应关系中与所述当前正向压降值相同的设定正向压降值所对应的设定二极管温度值，确定为与所述当前正向压降值对应的当前二极管温度。

步骤S320，通过控制单元，根据设定二极管温度与设定功率器件温度之间的第二对应关系，将该第二对应关系中与所述当前二极管温度相同的设定二极管温度所对应的设定功率器件温度，确定为与所述当前二极管温度相同的当前功率器件温度，记为所述功率器件的当前温度采样值。

具体地，利用二极管对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，得到温度采样值。通过对比温度采样值和温度实际值，可以通过参数补偿，折算至结温，提高采样精度。程序方面可对运算放大器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3输出的采样信号OUT1toDSP、OUT2toDSP、OUT3toDSP进行补偿，使采样温度与功率器件实际结温更加接近。

在一些实施方式中，还包括：根据当前温度采样值对功率器件进行温度保护的过程。

下面结合图9所示本发明的方法中根据当前温度采样值对功率器件进行温度保护的一实施例流程示意图，进一步说明根据当前温度采样值对功率器件进行温度保护的具体过程，包括：步骤S410和步骤S420。

步骤S410，通过比较单元，对所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值进行比较，得到比较结果。

步骤S420，通过控制单元，还根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，以实现对所述功率器件的温度保护。

具体地，根据分立PFC电路中功率器件的温度采样进行温度保护，即实现对分立PFC电路中的功率器件进行温度的实时检测和保护。通过对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行，对功率器件的保护更全面，可控性更高。从而，能够避免PFC电路中功率器件因各种特殊原因散热不佳时，引起功率器件过温损坏。

在一些实施方式中，所述功率器件的设定温度阈值，包括：所述功率器件的第一设定温度阈值和所述功率器件的第二设定温度阈值。所述功率器件的第一设定温度阈值大于所述功率器件的第二设定温度阈值。

步骤S420中通过控制单元，根据所述功率器件的当前温度采样值与所述功率器件的设定温度阈值的比较结果，控制所述功率器件的运行频率和运行状态中的至少之一，包括以下任一种控制情况：

第一种控制情况：通过控制单元，在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，关断所述功率器件的驱动信号，以使所述功率器件的运行状态为关断状态。

第二种控制情况：通过控制单元，在所述功率器件的当前温度采样值大于或等于所述功率器件的第二设定温度阈值、且小于所述功率器件的第一设定温度阈值的情况下，降低所述功率器件的运行频率，以使所述功率器件的运行状态为低频运行状态。

具体地，为确保分立PFC电路内功率器件的可靠性，一般选择运行在最高允许结温降低50℃的温度条件下。可按此温度作为阈值，当检测到采用信号达到或接近此阈值时，通过控制开关管驱动信号PWM，降低开关管频率或停止运行。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电器设备的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过对分立PFC电路中功率器件的温度的实时检测，在分立PFC电路中功率器件的温度达到设定阈值时，可及时停止分立PFC电路的运行，能够避免PFC电路中功率器件因各种特殊原因散热不佳时，引起功率器件过温损坏，有利于提升分立PFC电路的可靠性。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的权利要求范围之内。