可减少反馈信号的功率因数校正控制器制造技术

一个功率控制系统（９００），包括一个具有功率因数校正功能的反馈回路（ＰＦＣ）和输出电压控制器（９０４）和一个开关功率变换器（９０６）。该开关功率变换器（９０６）包括一个可向输出电容器（１０６）供应电荷的电感器（１１０）和一个控制电感器电流升高时间的开关（９０８）。ＰＦＣ与输出电压控制器（９０４）向开关（９０８）提供控制信号（ＣＳ１），控制ＰＦＣ并调节开关功率变换器（９０６）的输出电压Ｖｃ（ｔ）。在控制信号的但各周期内，ＰＦＣ与输出电压控制器（９０４）利用接收自开关功率变换器（９０６）的单个反馈信号获得开关功率变换器（９０６）的线输入电压Ｖｘ（ｔ）和输出电压Ｖｃ（ｔ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求和相关专利申请本专利申请要求依据35U.S.C.§119(e)和37C.F.R.§1.78享有2007年5月2日递交名为“功率因数校正(PFC)控制器装置和方法”的60/915,547号美国临时专利申请的权益，其通过引用被整体纳入本专利申请。
本专利技术一般涉及信号处理领域，具体指功率因数校正及可降低反馈率的功率因数校正器。
技术介绍
功率校正系统可提供可校正及可调控输出电压，该输出电压也广泛应用与可调控电压装置。图1示出了一个功率控制系统100，它包括有一个开关功率转换器102。该开关功率转换器102可进行功率因数校正，并提供恒定复合电压功率至负载112。电压输出装置101向全波段二极管桥式103提供交流电流(AC)输入电压Vin(t)。譬如，电压源101是公共电源，而AC交流电源线电压Vin(t)是60Hz/110V电源线电压，在欧洲是50Hz/220V线电源电压。整流器103将输入电压Vin(t)进行整流后，向开关功率变换器提供一个经过整流的随时间变化的直流输入电压Vx(t)。开关功率转换器102的开关108调节经整流的时变输入电压Vx(t)通过电感器110到电容器106的能量传递。当开关108导通时，即接通“ON”时，电感器电流iL骤然上升。当开关108断开即显示“OFF”时电感器电流下降，并向电容器106提供电流iL以对其充电。一般将电感器电流iL骤然下降的时间周期称为“电感器回扫时间”。在至少一个实施例中，开关功率转换器102以间断电流的模式工作，即，电感器电流iL的上升时间加电感器回扫时间少于开关108接通的时间。开关108打开时电容器106向负荷电源112提供储存的能量。电容器106足够大，可使PFC和输出电压控制器114(将在以下详细讨论)所建立起的输出电压Vc(t)较好地保持恒定。输出电压Vc(t)在负载恒定条件下基本保持恒定。但是当负载条件改变时，输出电压Vc(t)将变化。PFC及输出电压控制器114可对Vc(t)变化作出反应，尽快调整控制信号CS0以维持线输出电压基本恒定。输出电压控制器114包括一个小电容器115，以滤掉初级供电电压Vx(t)中的任何高频信号。功率控制系统100还包括一个控制开关108的PFC及输出电压控制器114，以便控制功率因数校正并调节开关功率变换器102的输出电压。功率因数校正技术的目的是使开关功率转换器102对电压源101体现电抗性。于是，PFC和输出电压控制器114试图控制电感器电流iL，使得平均电感器电流iL线性地且直接地与直流输入电压Vx(t)相关。《功率因数校正整流器的快速电压环路的补偿器设计与稳定性评价》(Compensator Design andStability Assessment for Fast Voltage Loops of Power FactorCorrection Rectifiers)，IEEE Transactions on Power Electronics(IEEE电力电子学汇刊)，第22卷，第5期，2007年9月，第1719-1729页。(在本文内称为)，该文描述了一个PFC-->和输出电压控制器114的例子。PFC和输出电压控制器114提供一个脉冲宽度调制的(PWM)控制信号CS0，以控制开关108的导通性。在至少一个实施例中，开关108为一个场效应管(FET)，而控制信号CS0是开关108的门电压。控制信号CS0的脉冲宽度值和占空比取决于两个反馈信号，即直流输入电压Vx(t)和电容电压/输出电压Vc(t)。开关功率变换器114通过一个宽带电流回路116和一个低电压回路118接收两种反馈信号直流输入电压Vx(t)和输出电压Vc(t)。电流回路116以频率fc运转，该频率允许PFC与输出电压控制器114对直流输入电压Vx(t)作出回应调整，导致电感器电流iL随着该直流输入电压而变化，以便完成功率因数校正。电流回路频率一般被设定为介于20kHz与150kHz之间的一个值。电压回路118以一个较低的频率fv运行，典型的值为10-20Hz。电容器电压Vc(t)包括一个纹波电流元件，其频率为输入电压Vin(t)频率的两倍，如120Hz。因此，通过以10-20Hz频率运行，电压回路118可发挥一个滤流装置功能，对纹波电流元件的纹波电流进行过滤。PFC与输出电压控制器114常常作为一个集成电路(IC)使用。因此，PFC与输出电压控制器114包括两个不同的管脚分别与电流反馈回路118连接。管脚是相对较贵的IC元件。此外，电压回路118中诸如高电压电阻等高电压元件也会增加PFC与输出电压控制器114的成本。
技术实现思路
在本专利技术的一个实例中，PFC控制器为一个控制功率因数校正并调节开关功率变换器输出电压的元件。开关功率变换器包括一个与直流输入电压节点偶联的电感器和一个与该电感器偶联的开关。PFC控制器包括一个接收来自开关功率变换器反馈信号的输入装置。PFC控制器的配置使之能够：(a)至少确定：(i)直流输入电压和(ii)反馈信号开关功率变换器的输出电压其中一个。(b)向开关提供控制信号，因此在开关的各个时期开关功率变换器可对控制信号作出回应，开关闭合时在首次间隔期电感器电流上升，开关断开时电感器回扫时间间隔期电感器电流下降。(c1)这时，如果直流输入电压由(a)得到确定，那么PFC控制器又可被用来确定开关功率变换器的输出电压，其根据为该直流输入电压、电感器回扫时间和首次间隔；(c2)此时，如果开关功率变换器输出电压由(a)得到确定，那么PFC控制器可被用来确定开关功率变换器的输入电压，其根据为该输出电压，电感器回扫时间和首次间隔。在本专利技术的另一实例中，PFC控制器被用作控制功率因数校正，并调节开关功率变换器的输出电压。开关功率变换器包括一个与直流输入电压节点偶联的电感器和一恶搞与该电感器偶联的开关。PFC控制器包括一个可接收来自开关功率变换器反馈信号的输入装置。配备PFC控制器用于确定直流输入电压，并向开关提供控制信号，这样，在开关的各个时期开关功率变换器就可对控制信号作出回应，开关闭合时在首次间隔期电感器电流上升，开关断开时电感器回扫时间间隔电感器电流下降。该控制器还可用于确定启动功率输出电压，其根据为直流输入电压、电感器回扫时间和首次间隔期。在本专利技术的另一实例中，PFC控制器用于控制功率因数校正并调节开关功率变换-->器的输出电压。开关功率变换器包括一个与直流输入电压偶联的电感器和一个与该电感器偶联的开关。PFC控制器包括一个可接收来自开关功率变换器的反馈信号输入装置。PFC控制器用于确定来自反馈信号的开关功率变换器输出电压，并向开关提供控制信号，这样，在开关的各个时期，开关功率变换器就可对控制信号作出回应，开关闭合时首次间隔期电感器电流上升，开关断开时电感器回扫时间间隔电感器电流下降。PFC控制器还可用于确定直流输入电压，其根据为输出电压、电感器回扫时间间隔和首次间隔期。在本专利技术的有一个实例中，一种控制功率因数校正并调节开关功率变换器输出电压的方法包括接收来自开关功率变换器的反馈信号，这里指的开关功率变换器包括一个与直流输入电压节点偶联的电感器和一个与该电感器留恋的开关。该方法还包括：(a)至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正（ＰＦＣ）控制器，可控制功率因数校正并调节开关功率变换器输出电压，其中，开关功率变换器包括一个与线输入电压节点偶联的电感器和一个与该电感器偶联的开关，ＰＦＣ控制器组成：一个输入设备，可接收来自开关功率变换器的反馈信号；其ＰＦＣ控制器的配置使之能够：（ａ）根据反馈信号确定至少：（ｉ）一个支流输入电压和（ｉｉ）开关功率变换器一个输出电压二者至少一个参数；（ｂ）向开关提供控制信号，因此，在开关的各周期开关功率变换器就会对控制信号作出回应，当开关闭合时，首次间隔电感器电流升高，开关断开时，电感器回扫时间间隔电感器电流下降；（ｃ１）其中，如果输入电压在（ａ）中国得到确定，ＰＦＣ控制器可再用于确定开关功率变换器的输出电压，其依据为线输入电压、电感器回扫时间间隔和首次时间间隔；和（ｃ２）其中，如果开关功率变换器的输出电压在（ａ）中得到确定，ＰＦＣ控制器还可用于确定线输入电压，其依据为输出电压、电感器回扫时间间隔和首次时间间隔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-2 60/915,5471.一种功率因数校正(PFC)控制器，可控制功率因数校正并调节开关功率变换器输出电压，其中，开关功率变换器包括一个与线输入电压节点偶联的电感器和一个与该电感器偶联的开关，PFC控制器组成：一个输入设备，可接收来自开关功率变换器的反馈信号；其PFC控制器的配置使之能够：(a)根据反馈信号确定至少：(i)一个支流输入电压和(ii)开关功率变换器一个输出电压二者至少一个参数；(b)向开关提供控制信号，因此，在开关的各周期开关功率变换器就会对控制信号作出回应，当开关闭合时，首次间隔电感器电流升高，开关断开时，电感器回扫时间间隔电感器电流下降；(c1)其中，如果输入电压在(a)中国得到确定，PFC控制器可再用于确定开关功率变换器的输出电压，其依据为线输入电压、电感器回扫时间间隔和首次时间间隔；和(c2)其中，如果开关功率变换器的输出电压在(a)中得到确定，PFC控制器还可用于确定线输入电压，其依据为输出电压、电感器回扫时间间隔和首次时间间隔。2.根据权利要求1所述的PDF控制器，其中用于确定开关功率变换器输出电压的PFC控制器按照以下方程运行：VC=VX·(T1+T2)T2]]>其中，T1为首次时间间隔，T2为电感器回扫时间间隔，Vc为输出电压，VX为线输入电压。3.根据权利要求1所述的PFC控制器，其中此PFC控制器可按照以下方程用于确定开关功率变换器的线输入电压：VX=VC·T2(T1+T2)]]>其中，T1为首次时间间隔，T2为电感器回扫时间间隔，Vc为输出电压，VX线输入电压。4.根据权利要求1所述的PFC控制器，其中PFC控制器可用用于确定电感器回扫时间间隔。5.根据权利要求4所述的PFC控制器，其中开关包括一个电场效应转换器，而且该PFC与输出电压控制器可用于在开关门感应电压瞬时信号，以确定电感器回扫时间间隔T2。6.根据权利要求1所述的PFC控制器，其中在PFC控制器和开关功率变换器运行期间，传感器感应经过电感器的线输入电压。7.根据权利要求6所述的PFC控制器，其中传感器还包括一个复卷绕组，与该电感器磁偶联，可感应经过电感器的电压。8.根据权利要求1所述的PFC控制器，其中此PFC控制器还可用于根据线输入电压、传感器回扫时间间隔和首次时间间隔确定开关功率变换器的输出电压，还可根据输出电压、电感器回扫时间间隔和首次时间间隔确定线输入电压。9.根据权利要求1所述的PFC控制器，其中此PFC控制器包括一个集成电路，该电路具有大量连接点，可提供外部链接，其中PFC控制器的管脚包括一个元件组中一个元件的连接：来自反馈信号的开关功率变换器(i)线输入电压和(ii)输出电压。10.一个PFC控制器，其可控制功率因数校正并调节开关功率变换器的输出电压，其中，开关功率变换器包括一个与线输入电压节点偶联的电感器和一个与该电感器偶联的开关，PFC控制器包括：一个输入设备，可接收来自开关空滤交换器的反馈信号；其PFC控制器的配置使之能够：确定一个线输入电压；向开关提供控制信号，因此，在开关的各个周期，开关功率变换器就会对控制信号作出回一个，当开关闭合时首次时间间隔电感器电流升高，开关断开时电感器回扫时间间隔电感器电流下降；和确定开关功率变换器的输出电压，其依据为线输入电压、电感器回扫时间间隔和首次时间间隔。11.一个PFC控制器，其可控制功率因数校正并调节开关功率变换器的输出电压，其中，开关功率变换器包括一个与线输入电压节点偶联的电感器和一个与该电感器偶联的开关，PFC控制器包括：一个输入设备，可接收来自开关空滤交换器的反馈信号；其中PFC控制器用于：确定来...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰L梅兰松，
申请(专利权)人：塞瑞斯逻辑公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]