功率因数校正电路及其控制方法、以及开关电源技术

技术编号:15299075 阅读:157 留言:0更新日期:2017-05-12 00:51
本申请提供一种功率因数校正电路及其控制方法、以及开关电源,该电路具有:整流单元;开关单元,其具有串联连接的电抗器以及开关元件;导通时间控制单元,其设定开关元件的关断时刻;电抗器零电流检测单元,其用于检测流过电抗器的再生电流为零的时刻;临界周期检测单元,其用于根据电抗器零电流检测单元的检测结果以及开关元件的导通或关断状态,输出与再生电流的临界周期相关的控制信号;时间常数选择单元,其用于根据临界周期检测单元输出的控制信号设定时间常数;最高频率限制单元,其用于根据时间常数控制开关元件导通和关断的频率。根据本申请,能够降低开关元件的开关频率,降低电路的复杂度。

Power factor correction circuit and control method thereof, and switching power supply

The invention provides a power factor correction circuit and its control method, and the switching power supply, the circuit includes a rectifier unit; the switch unit, is connected in series reactor and a switch element; conduction time control unit, the switch element on-off time; reactor zero current detection unit for detecting a current flowing in the regeneration reactor zero moment; critical period for the detection unit, according to the results of the test reactor zero current detection unit and a switching element is turned on or off state, the control signal output and the critical cycle regenerative current; time constant for the selection unit according to the control signal detection unit outputs the set of critical periods time constant; limit unit for the highest frequency, according to the time constant of the control switches turn-on and turn off frequency . According to this application, the switching frequency of the switching element can be reduced, and the complexity of the circuit can be reduced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源
,尤其涉及一种功率因数校正电路及其控制方法,以及开关电源。
技术介绍
目前,为了提高电源的利用效率,在开关电源产品上大多会加装功率因数校正电路(PowerFactorCorrector,PFC)。现有技术中常见的功率因数校正电路包括临界模式功率因数校正电路(CriticalModePFC)和连续导通模式功率因数校正电路(ContinueConductionModePFC),其中,临界模式的功率因数校正电路在运行时,具有下述问题:伴随着负载的减小,开关的导通和关断的频率增加,由此使得开关损耗增大。上述问题可以通过图1来进行说明,图1是功率因数校正电路的负载电流与开关频率的关系的一个示意图。在图1中,横轴可以表示功率因数校正电路的负载电流值(单位:安培,A),纵轴可以表示开关频率f(单位:赫兹,Hz)。如图1所示,在曲线1表示的阶段,随着负载电流值的增加,开关频率f降低;当负载电流值到达i1时,负载电流与开关频率的关系切换为曲线2,并且,在曲线2表示的阶段,随着负载电流值的增加,开关频率f降低;当负载电流值到达i2时,负载电流与开关频率的关系切换为曲线3,并且,在曲线3表示的阶段,随着负载电流值的增加,开关频率f降低。在现在技术中,通常在低负载的情况下降低开关的频率,从而减小开关损耗。例如,现有技术1(US2014/0078798)公开了下述方法:检测功率因数校正电路的输入电流或者输入功率,随着输入电流或者输入功率减小,控制电抗器电流的停滞时间,降低开关的频率。现有技术2(JP特开2014-239620)公开了下述方法:检测功率因数校正电路的负载,根据负载的减小,阶段性地降低开关的频率。应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
本申请的专利技术人发现,在现有技术1中,是根据功率因数校正电路的输入电流或者输入功率的样本值的降低来降低开关频率,其中虽然公开了用于获得输入电流以及输入功率的样本值的具体方法,但是,在输入到功率因数校正电路的电压的瞬时值产生变化的情况下,难以获得稳定的输入电流或者输入功率的样本值,因此,难以有效地降低开关的频率;在现有技术2中,虽然公开了根据功率因数校正电路的负载阶段性降低开关频率的方法,但是可能会出现控制比较复杂的情况,并且会增大安装时的电路规模;此外,现有技术1和2都需要在通常的功率因数校正电路中增加用于检测负载状态的电路,因此,会导致电路规模的增大。本申请的实施例提供一种功率因数校正电路及其控制方法、以及开关电源,该功率因数校正电路能够根据再生电流的临界周期,设定时间常数,并根据时间常数控制开关元件导通和关断的频率,由此,在临界周期较短时,能够延迟开关元件导通的时间,从而降低开关元件的频率,减少开关损耗。根据本专利技术实施例的第一方面,提供一种功率因数校正电路,包括:整流单元,其用于将输入的交流电源的交流电压整流为直流电压;开关单元,其具有串联连接的电抗器以及开关元件,所述开关元件通过导通和关断对所述直流电压进行开关,从而对流过所述电抗器的再生电流进行整流滤波以得到输出电压;导通时间控制单元,其用于根据所述输出电压设定所述开关元件的关断时刻;电抗器零电流检测单元,其用于检测流过所述电抗器的再生电流为零的时刻;临界周期检测单元,其用于根据所述电抗器零电流检测单元的检测结果以及所述开关元件的导通或关断状态,输出与所述再生电流的临界周期相关的控制信号;时间常数选择单元,其用于根据所述临界周期检测单元输出的控制信号设定时间常数;以及最高频率限制单元,其用于根据所述时间常数控制所述开关元件导通和关断的频率。根据本专利技术实施例的第二方面,其中,所述最高频率限制单元根据所述时间常数设定从所述开关元件关断时刻起的延时期间,并且,在从所述开关元件关断时刻起经过所述延时期间后,当所述电抗器零电流检测单元检测到流过所述电抗器的再生电流为零时,所述开关元件导通。根据本专利技术实施例的第三方面,其中,所述时间常数选择单元选择第一时间常数或第二时间常数,第一时间常数对应的临界周期长于第二时间常数对应的临界周期,并且,所述最高频率限制单元仅根据所述第一时间常数所设定的所述延时期间,小于所述最高频率限制单元仅根据所述第二时间常数所设定的所述延时期间。根据本专利技术实施例的第四方面,其中,在所述开关元件关断以后,所述最高频率限制单元根据所述第一时间常数设定延时期间,并且,在根据所述第一时间常数设定的所述延时期间内,在检测到所述再生电流为零的情况下,从检测到所述再生电流为零的时刻起,所述时间常数选择单元选择所述第二时间常数,所述最高频率限制单元根据所述第二时间常数变更根据所述第一时间常数所设定的所述延时期间。根据本专利技术实施例的第五方面,其中,所述时间常数选择单元包括电流源,所述第一时间常数和所述第二时间常数与所述电流源输出的电流值相关。根据本专利技术实施例的第六方面,其中,所述第一时间常数对应的所述电流值大于所述第二时间常数对应的所述电流值。根据本专利技术实施例的第七方面,其中,所述电抗器零电流检测单元检测的所述电抗器的再生电流为零的时刻是指所述再生电流从大于零的值衰减为零的时刻。根据本专利技术实施例的第八方面,提供一种开关电源,其具有上述实施例第一方面-第七方面任意一项所述的功率因数校正电路。根据本专利技术实施例的第九方面,提供一种功率因数校正电路的控制方法,包括:将输入的交流电源的交流电压整流为直流电压;利用开关元件的导通和关断以对所述直流电压进行开关,从而对流过电抗器的再生电流进行整流滤波以得到输出电压,所述开关元件和所述电抗器串联连接;以及根据所述输出电压设定所述开关元件的关断时刻;其特征在于,所述方法还包括:检测流过所述电抗器的再生电流为零的时刻;根据对所述再生电流为零的时刻的检测结果以及所述开关元件的导通或关断状态,生成与所述再生电流的临界周期相关的控制信号;根据所述控制信号选择时间常数;以及根据所述时间常数控制所述开关元件导通和关断的频率。根据本专利技术实施例的第十方面,其中,根据所述时间常数控制所述开关元件导通和关断的频率包括:根据所述时间常数选择所述开关元件从关断时刻起的延时期间;并且,在经过所述延时期间后,当检测到流过所述电抗器的再生电流为零时,使所述开关元件导通。本专利技术的有益效果在于:无需检测功率因数校正电路的负载或输入功率,而是根据再生电流的临界周期,设定时间常数,并根据时间常数控制开关元件导通和关断的频率,由此,在临界周期较短时,能够延迟开关元件导通的时间,从而降低开关元件的频率,减少开关损耗。参照后文的说明和附图,详细公开了本专利技术的特定实施方式,指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解,本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。应该强调,术语“包括/包含”本文档来自技高网
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功率因数校正电路及其控制方法、以及开关电源

【技术保护点】
一种功率因数校正电路,其特征在于,所述功率因数校正电路包括:整流单元,其用于将输入的交流电源的交流电压整流为直流电压;开关单元,其具有串联连接的电抗器以及开关元件,所述开关元件通过导通和关断对所述直流电压进行开关,从而对流过所述电抗器的再生电流进行整流滤波以得到输出电压;导通时间控制单元,其用于根据所述输出电压设定所述开关元件的关断时刻;电抗器零电流检测单元,其用于检测流过所述电抗器的再生电流为零的时刻;临界周期检测单元,其用于根据所述电抗器零电流检测单元的检测结果以及所述开关元件的导通或关断状态,输出与所述再生电流的临界周期相关的控制信号;时间常数选择单元,其用于根据所述临界周期检测单元输出的控制信号设定时间常数;以及最高频率限制单元,其用于根据所述时间常数控制所述开关元件导通和关断的频率。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正电路,其特征在于,所述功率因数校正电路包括:整流单元,其用于将输入的交流电源的交流电压整流为直流电压;开关单元,其具有串联连接的电抗器以及开关元件,所述开关元件通过导通和关断对所述直流电压进行开关,从而对流过所述电抗器的再生电流进行整流滤波以得到输出电压;导通时间控制单元,其用于根据所述输出电压设定所述开关元件的关断时刻;电抗器零电流检测单元,其用于检测流过所述电抗器的再生电流为零的时刻;临界周期检测单元,其用于根据所述电抗器零电流检测单元的检测结果以及所述开关元件的导通或关断状态,输出与所述再生电流的临界周期相关的控制信号;时间常数选择单元,其用于根据所述临界周期检测单元输出的控制信号设定时间常数;以及最高频率限制单元,其用于根据所述时间常数控制所述开关元件导通和关断的频率。2.如权利要求1所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述最高频率限制单元根据所述时间常数设定从所述开关元件关断时刻起的延时期间,并且,在从所述开关元件关断时刻起经过所述延时期间后,当所述电抗器零电流检测单元检测到流过所述电抗器的再生电流为零时,所述开关元件导通。3.如权利要求2所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述时间常数选择单元选择第一时间常数或第二时间常数,第一时间常数对应的临界周期长于第二时间常数对应的临界周期,并且,所述最高频率限制单元仅根据所述第一时间常数所设定的所述延时期间,小于所述最高频率限制单元仅根据所述第二时间常数所设定的所述延时期间。4.如权利要求3所述的功率因数校正电路,其特征在于,在所述开关元件关断以后,所述最高频率限制单元根据所述第一时间常数设定延时期间,并且,在根据所述第一时间常数设定的所述延时期间内,在检测到所述再生电流为零的情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员:寺泽阳一
申请(专利权)人:三垦电气株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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