用于功率转换电路的控制器制造技术

本发明专利技术提供了一种功率转换控制器(402)，用于控制功率转换电路(400)中的开关(404)的操作，其中，所述功率转换控制器(402)被配置为根据以下模式来操作开关(404)：针对大于最小阈值的切换频率的可变频率操作模式；以及针对等于最小阈值的切换频率的固定频率操作模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于功率转换电路的控制器，具体地而非排他地，涉及一种用于 操作功率因子校正电路中的开关的控制器。
技术介绍
已知通过诸如EN 61000-3-2等规定来限制干线操作(mains-operated)的电气设 备的输入电流的谐波内容。该规定在许多国家有效，已知其他国家采用将功率因子限制到 最小水平的规定。尽管如此，仍需要改进功率因子。改进功率因子的已知方式包括使用诸如串联的扼流圈/电感器之类的无源装置， 从而扼流圈具有足够高的电感来将电流谐波抑制到规定限制以下。本领域中还已知使用有 源装置来改进功率因子。随着规定变得越来越严格，由于有源方案在改进干线谐波内容方 面提高了效率，因此通常认为有源方案优于无源方案。本说明书中对在先公开文献或任何背景的论述不必须被看作是认可该文献或背 景是现有技术或公知常识的一部分。本公开的一个或多个方面/实施例可以解决或不解决 背景问题中的一个或多个。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于对功率转换电路中的开关的操作加以控 制的功率转换控制器，其中功率转换控制器被配置为根据以下模式来操作开关可变频率操作模式，针对大于最小阈值的切换频率；以及固定频率操作模式，针对等于最小阈值的切换频率。以这种方式，可以提供一种高效的功率转换电路，该功率转换电路根据如何使用 该功率转换电路来利用不同操作模式的有利性能。例如，可以根据功率转换电路的输出功 率级在操作模式下操作该功率转换电路，使得针对低功率级使用可变频率操作模式而针对 高功率级使用固定频率操作模式。固定频率操作模式可以是连续导通操作模式(CCM)。可变频率操作模式可以是临 界导通操作模式(BCM)。已发现，使用CCM与BCM的组合可以提供一种尤为高效的功率转换 电路。功率转换电路可以是功率因子校正电路。所述功率转换控制器可以被配置为当所需的输出和输入功率下降，使得可以在 超过最小阈值的切换频率下执行可变频率操作模式时，从固定频率操作模式无缝地改变到 可变频率操作模式。所述功率转换控制器可以被配置为当可变频率操作模式(如，BCM)下的实际切 换频率达到针对切换频率级的最小阈值时，从可变频率操作模式无缝地改变到固定频率操 作模式。所述功率转换控制器可以被配置为在功率转换电路处接收到的信号的半波期间改变操作模式。通过提供一种可以在某一频率下设置操作模式的功率转换控制器，所述 频率足够高以至于能够在功率转换电路处接收到的信号(如，干线信号或整流后的干线信 号)的半波期间改变操作模式，使得可以提供一种尤为高效的功率转换电路。根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率转换电路，包括开关；以及用于对开关的操作加以控制的控制器，所述控制器被配置为根据以下模式来操作 开关针对大于最小阈值的切换频率的可变频率操作模式；以及在等于最小阈值的切换频率处的固定频率操作模式。所述功率转换电路可以包括功率因子校正电路。功率因子校正电路可以是升压转 换器、降压转换器、降压-升压转换器或任何其他类型的开关模式电源(SMPQ电路。将理 解，本专利技术的实施例可以与任何脉冲宽度调制(PWM)控制转换器一起使用。其他示例包括 Cuk转换器、单端初级线圈电感器(SEPIC)转换器、回扫转换器、前向转换器和半桥式转换器。根据本专利技术的另一方面，提供了一种对功率转换电路中的开关的操作加以控制的 方法，所述方法包括根据以下模式来操作开关针对大于最小阈值的切换频率的可变频率操作模式；以及在等于最小阈值的切换频率处的固定频率操作模式。可以提供一种集成电路，所述集成电路包括任何功率因子校正控制器或本文所公 开的电路的控制功能。可以提供一种计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时，使计算机配置包 括功率转换控制器、电路、系统或本文公开的设备在内的任何设备，或使计算机执行本文所 公开的任何方法。计算机程序可以是软件实现，计算机可以被看作是任何合适的硬件，作为 非限制性示例，所述合适的硬件包括数字信号处理器、微控制器、以及以只读存储器(ROM)、 可擦可编程只读存储器(EPROM)或电可擦可编程只读存储器(EEPROM)的实现。所述计算机程序可以被提供在诸如磁盘或存储设备等计算机可读介质上，或者可 以体现为瞬态信号。这样的瞬态信号可以是网络下载，包括互联网下载。一种计算机程序，在运行在计算机上时，使计算机执行本文公开的任何方法，或使 计算机配置本文公开的任何控制器，或使计算机配置本文公开的任何电路。附图说明现在参考附图仅以示例的方式给出描述，附图中图1示出了被配置为功率因子校正级的升压转换器；图2图示了固定频率操作模式下升压转换器的操作；图3图示了可变频率操作模式下升压转换器的操作；图4示出了根据本专利技术实施例的电路；图5图示了根据本专利技术实施例的升压转换器的操作；以及图6示意性地示出了根据本专利技术实施例的控制器。具体实施例方式本文所描述的一个或多个实施例可以涉及一种用于功率转换电路的控制器，具体 涉及一种用于对功率转换电路中的开关加以控制的控制器。该控制器可以包括与开关的最 小切换频率级相对应的最小阈值。控制器可以在最小切换频率级处以固定频率操作模式操 作开关，或在大于最小切换频率级处以可变频率操作模式来操作开关。作为示例，控制器可以当功率转换电路的输出处需要高功率时以连续导通模式 (CCM)固定频率操作模式来操作开关，并且控制器可以针对低功率以临界导通模式(BCM) 可变频率操作模式来操作开关。这样的示例可以根据功率转换电路的瞬时功率需求，利用 不同操作模式的改进的性能，提供一种高效的功率转换电路。在一些实施例中，可以在由功率转换电路的输入处接收到的半波信号来表示的时 间段期间，改变开关的操作模式。图1示出了被配置为功率因子校正级的升压转换器，这是已知的改进电路功率因 子的方式。升压转换器可以工作在高切换频率下，以产生正弦输入电流波形或至少具有足 够低以至于可以满足任何规定的谐波内容的输入电流波形，而同时仍然为次级DC-DC转换 器(未示出)提供较高的输出电压，所述次级DC-DC转换器将供给负载。图1所示的升压转换器经由适当的输入滤波器102连接至干线电压源100。滤波 器102应当用于滤除PFC级的高频分量。然而，EN61000-3-2规定的谐波内容不受滤波器 级的影响。桥式整流器104连接至输入滤波器102的输出，桥式整流器104由四个二极管DlA 至DlD构成。滤波电容器Cl连接在桥式整流器104的输出的两端。滤波电容器106的值由 限制功率因子的零交叉失真的量来限制，这可以防止过高频率的电流流经整流器二极管。升压转换器由扼流圈/电感器Ll 108、开关Sl 110和整流器二极管D2 112来提 供，开关Sl 110通常是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅极双极晶体管 (IGBT)。输出电容器C2 114连接在升压转换器的输出的两端，以便缓冲由于功率输入的 波动而产生的能量。将输出电容器114两端的电压作为输入电压提供至次级，如，DC-DC转 换器(未示出)，输出电容器114两端的电压可以高于干线峰值电压。在该配置中不出现再 充电脉冲。已知以多个不同操作模式之一来操作升压转换器。这些模式之一是固定切换频率 模式，在这种情况下，输入电流波形被控本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种功率转换控制器（４０２），用于控制功率转换电路（４００）中的开关（４０４）的操作，其中，所述功率转换控制器（４０２）被配置为根据以下模式来操作开关（４０４）：针对大于最小阈值的切换频率的可变频率操作模式；以及在等于最小阈值的切换频率处的固定频率操作模式。

【技术特征摘要】
2009.12.31 EP 09252936.11.一种功率转换控制器002)，用于控制功率转换电路000)中的开关(404)的操作， 其中，所述功率转换控制器(402)被配置为根据以下模式来操作开关(404)针对大于最小阈值的切换频率的可变频率操作模式；以及 在等于最小阈值的切换频率处的固定频率操作模式。2.根据权利要求1所述的功率转换控制器，其中，功率转换电路是功率因子校正电路。3.根据权利要求1或2所述的功率转换控制器，其中，固定频率操作模式是连续导通操 作模式。4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的功率转换控制器，其中，可变频率操作 模式是临界导通操作模式。5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的功率转换控制器，其中，所述功率转换 控制器还被配置为根据一个或多个检测到的操作参数值，按照第二可变频率操作模式来操 作开关。6.根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·安东尼斯·迪鲍姆，约翰·巴普蒂斯特·丹尼尔·屈布里奇，汉斯·哈贝尔施塔特，弗兰斯·潘谢尔，马库斯·施密特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL