交错式功率因数校正电路的自调谐调节器和自调谐调节方法技术

一种用于增强电流共享性能的交错式功率因数校正电路的调节器，包括：调整器电路，确定占空比调整；判断电路，确定是否激活调整器电路；分配器电路，基于输入占空比和占空比调整来确定调谐的占空比；以及调谐器电路，基于调谐的占空比来确定交错式功率因数校正电路的第一级和第二级中的调谐的平均电感器电流。第一级和第二级中的调谐的平均电感器电流。第一级和第二级中的调谐的平均电感器电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交错式功率因数校正电路的自调谐调节器和自调谐调节方法


[0001]本专利技术涉及用于交错式功率因数校正(PFC)电路和设备的自调谐调节器。更具体地，本专利技术涉及抵消采样电路的不准确性和特性漂移以增强PFC电路中的电流共享性能的自调谐调节器。

技术介绍

[0002]对于交错式PFC，电流共享是通过控制每个平均电感器电流跟随一个公共参考电流来实现的。在发生不连续和边界传导模式的轻负载条件下，平均电感器电流是通过将采样电流和占空比与适当系数相乘来计算的。当采样电路不准确时，电流共享控制器会错误地或不准确地调节占空比，使得计算的平均电感器电流跟随其参考电流，但实际电感器电流保持不平衡。这种情况会在某些工作点导致大输入电流纹波和严重噪声，尤其是当输入电压为直流(DC)时。
[0003]由于不同PFC电路中采样电路的特性变化、漂移和分辨率问题不同，因此无法通过固定的硬件或固件补偿解决方案来消除这些对电流共享性能的不利影响。
[0004]Bing等人(U.S.9,923,455)提出了一种电流感测和增益切换电路，以通过改变采样增益放大器来改善PFC电路在轻负载条件下的电流采样分辨率和准确性，以在负载条件从重变为轻时提高分辨率。然而，当负载条件改变时，这种技术需要改变硬件中的采样电阻器并改变固件中的控制增益。
[0005]Yan(CN 101594049B)提出了另一种解决方案，以周期性地且交替地改变驱动信号到交错式PFC电路以实现电流平衡。然而，这种方法只能被动地平衡电流。如果采样电路、电源电路或驱动电路的参数不对称，这种方法不能很好地主动平衡电流。
[0006]加布里埃尔等人(U.S.9,077,243)通过一个公共参数实现了所有级的电流共享，它通过一个级选择信号和多个数字信号将公共信号解复用为两个分离的电感器电流。然而，通过解复用间接获得的分离电感器电流的准确性无法保证，尤其是在不连续导通模式下占空比大于0.5时，这意味着在这种情况下电流可能不平衡。
[0007]Qiongyou等人(U.S.7,116,087)的交错式PFC电路的电流共享方法是直接通过两个集成电路芯片(UC3845)将两个采样电感器电流控制为相同的参考电流来实现，但该技术没有解决采样电路的采样不准确或特性漂移并且没有解决不连续导通模式。因此，即使使用了两个分离的电流控制器，在轻载条件下电流仍可能不平衡。
[0008]Neidorff等人(U.S.2007/0253223)的电流共享是通过调整交错式PFC电路的级差来实现，该交错式PFC电路试图抵消交错级之间的差异。然而，这种技术未能解决采样电路的准确性问题，并且仅适用于低功率应用的PFC电路的转换模式。

技术实现思路

[0009]为了克服上述问题，本专利技术的优选实施例通过自调谐调节来抵消电流采样电路的准确性、分辨率和特性漂移的劣化(尤其是在轻负载条件下)，在交错式PFC电路的各级之间
提供改善的电流共享。
[0010]通过自调谐调节，本专利技术的优选实施例使电流平衡控制不受交错式PFC电路的采样电路的特性变化、漂移和分辨率问题的影响，而无需任何硬件改变或控制增益改变。
[0011]通常采样电路主要包括电流互感器或分流电阻器、信号放大器和模数转换器(ADC)等。采样电路的组件会影响采样准确性和分辨率，其当电流较小时会劣化。当不准确的采样电流输入到电流控制器时，会获得不正确的控制输出，从而导致电流不平衡。本专利技术的优选实施例可以包括具有自调谐调节器的交错式PFC电路，该自调谐调节器通过抵消轻负载条件下的不准确采样来改善电流共享性能。
[0012]根据本专利技术的优选实施例，用于功率因数校正电路的调节器包括：调整器电路，确定占空比调整；判断电路，确定是否激活调整器电路；分配器电路，基于输入占空比和占空比调整来确定调谐的占空比；以及调谐器电路，基于调谐的占空比来调谐功率因数校正电路的第一级和第二级中的平均电感器电流的采样时刻。
[0013]优选地，调整器电路通过将第一子电路中的第一晶体管的第一占空比和第二子电路的第二晶体管的第二占空比之间的占空比差输入到比例积分器(PI)来确定占空比调整。优选地，分频器电路从第一占空比和第二占空比中的一个的一半减去占空比调整以获得第一调谐的占空比；将所述占空比调整添加到所述第一占空比和所述第二占空比中的另一个的一半以获得第二调谐的占空比；以及将所述第一调谐的占空比和所述第二调谐的占空比发送给所述调谐器电路。优选地，调谐器电路通过将第一调谐的占空比和第二调谐的占空比都乘以切换周期来确定采样时刻；以及在所确定的采样时刻对所述第一子电路和所述第二子电路中的电流进行采样。
[0014]根据本专利技术的优选实施例，功率因数校正电路包括：根据本专利技术的各种其他优选实施例的调节器；输入电压；整流器，对所述输入电压进行整流；第一子电路，包括第一电感、第一晶体管、第一电流传感器和第一二极管；第二子电路，包括第二电感器、第二晶体管、第二电流传感器和第二二极管；和电容器，连接第一子电路和第二子电路，并连接到直流电压输出的正端子和负端子。
[0015]第一电流传感器和第二电流传感器中的每一个优选地是互感器。判断电路优选地激活调整器电路：如果所述第一电感器和所述第二电感器的平均电流小于或等于阈值；以及如果所述第一电感器中的第一电流小于或等于所述第二电感器中的第二电流与预定的电感器电流值之间的差，且所述第一晶体管的第一占空比大于或等于所述第二晶体管的第二占空比与预定的占空比值之和；或者如果所述第一电感器中的所述第一电流大于或等于所述第二电感器中的所述第二电流与所述预定的电感器电流值之和，且所述第一晶体管的所述第一占空比小于或等于所述第二晶体管的所述第二占空比与所述预定的占空比值之间的差。
[0016]根据本专利技术的优选实施例，一种调节功率因数校正电路的方法包括调节输入占空比之间的差以确定占空比调整，然后确定用于将第一子电路和第二子电路的平均电感器电流进行采样的调谐的占空比；判断是否激活占空比调整；以及调谐以基于所述调谐的占空比确定功率因数校正电路中第一电感器和第二电感器的调谐的平均电感器电流。
[0017]根据本专利技术的优选实施例，功率因数校正电路包括：输入电压；二极管整流器，连接到输入电压；第一升压级，连接到整流器并包括第一晶体管、第一二极管和第一电感器；
第二升压级，连接到整流器并包括第二晶体管、第二二极管和第二电感器；输出电容器，连接到所述第一升压级和所述第二升压级；电流控制器，将第一占空比d
sp1
输出到第一晶体管，并将第二占空比d
sp2
输出到第二晶体管；脉宽调制器，基于占空比d
sp1
和d
sp2
为所述第一晶体管和所述第二晶体管产生具有180
°
相移的门控信号G1和G2；以及自调谐调节器，当自调谐调节器检测到两个平均电感器电流不平衡时，通过第一调谐占空比d
pt1
和第二调谐占空比d
pt2
迭代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于功率因数校正电路的调节器，所述调节器包括：调整器电路，确定占空比调整；判断电路，确定是否激活所述调整器电路；分配器电路，基于输入占空比和所述占空比调整来确定调谐的占空比；以及调谐器电路，基于调谐的占空比来调谐所述功率因数校正电路的第一级和第二级中的平均电感器电流的采样时刻。2.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述调整器电路通过将第一子电路中的第一晶体管的第一占空比和第二子电路中的第二晶体管的第二占空比之间的占空比差输入到比例积分器来确定所述占空比调整。3.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述分配器电路：从第一占空比和第二占空比中的一个的一半减去所述占空比调整以获得第一调谐的占空比；将所述第一占空比和所述第二占空比中的另一个的一半与所述占空比调整相加以获得第二调谐的占空比；以及将所述第一调谐的占空比和所述第二调谐的占空比发送给所述调谐器电路。4.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述调谐器电路：通过将第一调谐的占空比和第二调谐的占空比两者都乘以切换周期来确定电感器电流的采样时刻；以及在所确定的采样时刻对第一子电路和第二子电路中的电感器电流进行采样。5.一种功率因数校正电路，包括：根据权利要求1所述的调节器；输入电压；整流器，对所述输入电压进行整流；第一子电路，包括第一电感器、第一晶体管、第一电流传感器和第一二极管；第二子电路，包括第二电感器、第二晶体管、第二电流传感器和第二二极管；以及电容器，连接到所述第一子电路和所述第二子电路并连接到直流电压输出的正端子和负端子。6.根据权利要求5所述的功率因数校正电路，其中，所述第一电流传感器和所述第二电流传感器中的每一个是互感器。7.根据权利要求5所述的功率因数校正电路，其中，所述判断电路在以下情况下激活所述调整器电路：如果所述第一电感器和所述第二电感器的平均电流小于或等于阈值；以及如果所述第一电感器中的第一电流小于或等于所述第二电感器中的第二电流与预定的电感器电流值之间的差，且所述第一晶体管的第一占空比大于或等于所述第二晶体管的第二占空比与预定的占空比值之和；或者如果所述第一电感器中的所述第一电流大于或等于所述第二电感器中的所述第二电流与所述预定的电感器电流值之和，且所述第一晶体管的所述第一占空比小于或等于所述第二晶体管的所述第二占空比与所述预定的占空比值之间的差。8.一种调节功率因数校正电路的方法，所述方法包括：
调节输入占空比之间的差以确定占空比调整，然后确定用于对第一子电路和第二子电路的平均电感器电流进行采样的调谐的占空比；判断是否激活占空比调整；以及调谐以基于所述调谐的占空比确定所述功率因数校正电路中第一电感器和第二电感器的调谐的平均电感器电流。9.一种功率因数校正电路，包括：输入电压；二极管整流器，连接到所述输入电压；第一升压级，连接到所述二极管整流器并包括第一晶体管、第一二极管和第一电感器；第二升压级，连接到所述二极管整流器并包括第二晶体管、第二二极管和第二电感器；输出电容器，连接到所述第一升压级和所述第二升压级；电流控制器，将第一占空比d
sp1
输出到所述第一晶体管，并将第二占空比d
sp2
输出到所述第二晶体管；脉宽调制器，基于占空比d
sp1
和d
sp2
产生针对所述第一晶体管和所述第二晶体管的具有180
°
相移的门控信号G1和G2；以及自调谐调节器，当自调谐调节器检测到平均电感器电流I
L1
和I
L2
不平衡时，通过经由第一调谐占空比d
pt1
和第二调谐占空比d
pt2
迭代调谐采样时刻来确定所述电流控制器的调谐的平均电感器电流I
L1
和I...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈龙成，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：