数字功率因数校正制造技术

本发明专利技术涉及数字功率因数校正。提出一种用于提供功率因数校正的电路。该电路包含数字脉冲宽度调制器、开关元件、控制单元、和组合器。数字脉冲宽度调制器的输出连接到开关元件。组合器基于控制单元的输出和输入信号确定组合信号。向数字脉冲宽度调制器传达组合信号。开关元件的输出将反馈信号提供给数字脉冲宽度调制器和控制单元，使得反馈信号的误差被减少。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及数字功率因数校正（PFC）的领域中的各种示例。
技术实现思路
第一实施例涉及用于提供功率因数校正的电路。在该实施例中，电路包含数字脉冲宽度调制器、开关元件、控制单元、和组合器。数字脉冲宽度调制器的输出连接到开关元件。组合器基于控制器单元的输出和输入信号确定组合信号。向数字脉冲宽度调制器传达组合信号。开关元件的输出将反馈信号提供给数字脉冲宽度调制器和控制单元，使得反馈信号的误差被减少。另一实施例涉及用于提供功率因数的方法。基于控制单元的输出和输入信号确定组合信号。向数字脉冲宽度调制器传达组合信号。基于开关元件的输出针对数字脉冲宽度调制器并且针对控制器单元确定反馈信号，使得反馈信号的误差被减少。另一实施例涉及被配置成执行以上提到的方法步骤的装置。例如，计算机程序产品能够直接可加载到数字处理装置的存储器中，并且包含用于执行本文中描述的方法的步骤的软件代码部分。附图说明参考附图来示出和图示实施例。附图用于图示基本原理，使得仅对于理解基本原理所需的方面被图示。附图不是成比例的。在附图中，相同的参考字符指示同样的特征。图1示出数字D类放大器的基本块；图2示出用于PFC的电路的示意图；图3示出基于图2的用于PFC的电路的示意图；图4示出基于图3的用于PFC的电路的示意图；图5A示出具有低偏移的低通滤波的PWM信号；以及图5B示出具有高偏移的低通滤波的PWM信号。具体实施方式功率因数校正（PFC）系统可以利用连续导通模式（CCM）或临界导通模式。对于高功率应用和减少量的电磁干扰（EMI）而言，连续导通模式可能优选于临界导通模式。然而，连续导通模式可能要求电流感测能力，这可能导致大量的模拟电路。本文中提出的示例特别地提出结合这样的连续导通模式的用于PFC的更高效的解决方案。而且，所描述的示例可以用于不连续导通模式（DCM）。所描述的示例可以特别地利用电流的估计而不是所述电流的测量。为了电流估计目的，可以提供控制回路。所提出的电路可以用来将功率因数校正的信号提供给电压调节器，例如DC/DC转换器。本文中提出的示例可以进一步利用一种利用净的（整流的）正弦波作为输入信号并且利用D类放大器的功率桥的“原始”电源信号作为升压输出信号的反向模式数字D类放大器。输入和输出电压可以被感测，并且升压的DC输出电压的波纹用作针对数字脉冲宽度调制器的校正信号。作为一个选择，用作用于PW调制器的输入信号的所测量的输入电压信号可以被预失真用于改进的整体总谐波失真（THD）性能。因此，可以以转置的输入和输出来利用数字D类原理，以使电流与电压同形。该方案不要求关于电流波的信息；因此不要求附加的电流信息。图1示出数字D类放大器的基本块。将数字脉冲代码调制的（PCM）信号101馈送到数字脉冲宽度（PW）调制器102，该数字脉冲宽度（PW）调制器102将其输出传达到功率级103。在图1中示出的示例中，功率级103包括串联连接的PMOS104和NMOS105的两个场效应晶体管，其中PMOS104的源极连接到供给电压Ub，PMOS104的漏极连接到节点106和NMOS105的漏极并且NMOS105的源极连接到接地。节点106连接到低通滤波器107，并且低通滤波器107的输出供给连接到负载108的模拟输出电压Ua。数字PW调制器102可以是基本上线性闭合的回路体系结构，该回路体系结构将PCM信号101转变到PW调制的信号，该PW调制的信号在供给电压Ub是基本上恒定的情况下被功率级103放大并且被重新转换成模拟输出电压Ua。数字PW调制器102的示例性实施例被描述在DE10327620A1中，其通过引用被并入于此。如果负载108是电阻性负载，则电流波具有与输出电压Ua相同的形状和相位。下面特性可以关于如本文中描述的示例被有利地使用：(1)用数字闭合的回路体系结构的PW调制具有基本上线性传递功能。(2)电压和电流波在D类放大器的输出处同相和同形（电阻性负载）。图2示出包括输入电压201（例如，220VAC）的示意图，该输入电压201被馈送到整流器202，并且整流器202的输出被传达到模数转换器（ADC）203。通过乘法器205将ADC203的数字输出信号与PI控制210（“PI”指示控制210包括比例部分和积分部分）的输出信号组合。相乘的结果被传达到PW调制器206，PW调制器206的输出经由逆变器213被馈送到n沟道MOSFET215的栅极。MOSFET215的源极连接到接地。MOSFET215的漏极经由二极管D1连接到节点212，其中二极管D1的阴极被引导向节点212。在节点212处，输出电压Ua被提供给负载217（其跨节点212和接地连接）。而且，电容器C2与负载217并联连接。节点212处的信号也被馈送到ADC211，并且ADC211的输出被馈送到PI控制210和PW调制器206。整流器202的输出（即，模拟信号）连接到节点218。节点218经由电感器L1连接到MOSFET215的漏极。节点218经由电容器C1进一步连接到接地。电容器C1和电感器L1提供滤波器（特别是低通滤波器），MOSFET215和二极管D1建立可以包括至少一个晶体管的开关元件216。二极管D1可以通过晶体管（例如，MOSFET）来实现，该开关元件216可以是桥电路，特别是半桥。在图2中示意性描绘的示例提供基于D类原理的具有若干修改的数字PFC。乘法器205的输出处（PW调制器206的输入处）的数字PCM信号与节点218处的信号同步。用适当的PCM输入，D类放大器生成等于输入功率的幅度的幅度。因此，没有电流流到D类放大器和低通滤波器中。如果D类放大器的幅度小于输入功率的幅度，则具有与电压信号（基本上）相同的形状和相同的相位的电流从供电网流到D类放大器中。依据图1的D类放大器的（恒定）电源电压Ub被电容器C2和负载217代替。因此跨负载217提供数字PFC的输出。与功率输入信号的整流的电压波（即，来自整流器202的输出）同形的电流流到低通滤波器214中，由此加载电容器C2。如果电容器C2具有适当大小，则电压波纹是小的，并且由开关元件216提供的D类功率级调制（确切地）跟随整流的功率电压。这是PFC系统的基本功能。作为一个选择，可以提供p沟道MOSFET而不是二极管D1。然而，使用二极管D1代替地可以关于开关元件216（和因此整个数字PFC电路）的成本和实施方式复杂性具有某一优势。如果输出电容器C2处的电压波纹太高，则为了补偿的目的而测量和使用该波纹，该补偿能够通过数字PW调制器206来提供。该机制可以对应于用于D类放大器的一种电源抑制，即在PW调制器206的数字控制回路内，波纹的“供给”电压通过PW调制器206的数字反馈回路来模拟。这导致与供给电压而不是输出电容器C2处的电压波纹同形的电流。因此，节点212处的信号被ADC211转换成数字信号，该数字信号为了这样的补偿目的而被PW本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供功率因数校正的电路，包括：开关元件；数字脉冲宽度调制器，其中所述数字脉冲宽度调制器的输出被耦合到所述开关元件；控制单元；组合器，被耦合到所述控制单元的输出以基于所述控制器单元的输出和输入信号确定组合信号，向所述数字脉冲宽度调制器传达所述组合信号，其中，所述开关元件的输出将反馈信号提供给所述数字脉冲宽度调制器和所述控制单元，使得反馈信号的误差被减少。

【技术特征摘要】
2014.11.17 US 14/5434761.一种用于提供功率因数校正的电路，包括：
开关元件；
数字脉冲宽度调制器，其中所述数字脉冲宽度调制器的输出被耦合到所述开关元件；
控制单元；
组合器，被耦合到所述控制单元的输出以基于所述控制器单元的输出和输入信号确定组合信号，向所述数字脉冲宽度调制器传达所述组合信号，
其中，所述开关元件的输出将反馈信号提供给所述数字脉冲宽度调制器和所述控制单元，使得反馈信号的误差被减少。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述数字脉冲宽度调制器和所述开关元件是D类放大器的部分。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述开关元件的输出对应于用于D类放大器的供给电压的端子。
4.根据权利要求1所述的电路，进一步包括耦合到所述开关元件的输出并且将第一数字化信号提供给所述控制单元和所述数字脉冲宽度调制器的第一模数转换器。
5.根据权利要求4所述的电路，进一步包括耦合在所述第一模数转换器与所述控制单元之间的低通滤波器。
6.根据权利要求4所述的电路，进一步包括耦合在所述第一模数转换器与所述控制单元之间的补偿单元和第二滤波器。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述第二滤波器包括高通滤波器和低通滤波器。
8.根据权利要求6所述的电路，其中所述补偿单元基于所述第二滤波器的输出确定波纹补偿信号。
9.根据权利要求6所述的电路，其中所述补偿单元基于与补偿增益信号组合的第二滤波器的输出确定波纹补偿信号。
10.根据权利要求1所述的电路，其中输入信号是电源信号。
11.根据权利要求10所述的电路，进一步包括耦合以接收电源信号的整流器以及耦合以基于整流的电源信号将第二数字化信号提供给组合器的第二模数转换器。
12.根据权利要求11所述的电路，其中向所述开关元件传达整流的电源信号。
13.根据权利要求12所述的电路，其中经由低通滤波器向所述开关元件传达整流的电源信号。
14.根据权利要求1所述的电路，其中控制单元包括比例部分和积分部分。
15.根据权利要求14所述的电路，其中由控制单元基于其积分部分来确定负载信号，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：C布劳恩，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT