用于无桥式功率因数校正的方法和设备技术

本发明专利技术论述一种改进的无桥式功率因数校正(PFC)电路。在一实例中，所述PFC电路可包括第一开关和控制电路，所述控制电路经配置以提供切换循环，产生对应于所述切换循环的载波信号，且在所述切换循环期间产生用于所述第一开关的控制信号。在一实例中，所述控制电路可接收指示通过所述第一开关的电流的第一信号，且使用所述第一信号与所述载波信号的比较来产生用于所述第一开关的工作循环。在一实例中，所述控制电路可在所述切换循环的开始处起始所述载波信号，且提供对应于所述PFC电路的所述切换循环的持续时间的分数(例如，一半、三分之一，等等)的载波信号持续时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的标的物大体涉及功率因数校正，且更特定来说涉及用于无桥式功率因数校正的方法和设备。
技术介绍
AC电功率系统的功率因数经定义为流到负载的真实功率与表观功率的比率。举例来说，具有正弦电流和电压波形的AC电功率系统的功率因素是电流与电压波形之间的相位角的余弦。具有非正弦电流或电压波形的AC电功率系统的功率因数由若干因数构成，其中包括与相位角有关的位移因数以及与非正弦波形状有关的失真因数。一般来说，真实功率(例如，瓦)可经定义为产生真实功的功率，无功功率可经定义为产生磁场所需要的功率(例如，损耗功率)以使得能够做出真实功，且表观功率可经定义为产生所要真实功率所需要的总功率。AC电功率系统的功率因数可在0与1之间变动， 其中1表示没有无功功率损耗的纯电阻电路。当AC电功率系统的功率因数不是1时，电流波形不遵循电压波形，从而不仅导致功率损耗，而且可能造成行进穿过AC电功率系统的谐波，从而可能中断其它装置。因此，功率因数校正(PFC)电路可用以增大AC电功率系统的功率因数。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人已尤其认识到一种改进的无桥式功率因数校正(PFC)电路。在一实例中，所述PFC电路可包括第一开关和控制电路，所述控制电路经配置以提供切换循环， 产生对应于所述切换循环的载波信号，且在所述切换循环期间产生用于所述第一开关的控制信号。在一实例中，所述控制电路可接收指示通过所述第一开关的电流的第一信号，且使用所述第一信号与所述载波信号的比较来产生用于所述第一开关的工作循环。在一实例中，所述控制电路可在所述切换循环的开始处起始所述载波信号，且提供对应于所述PFC 电路的所述切换循环的持续时间的分数(例如，一半、三分之一，等等)的载波信号持续时间。此概述旨在提供对本专利申请案的标的物的概述。其不希望提供对本专利技术的排他性或详尽解释。包括具体实施方式以提供关于本专利申请案的更多信息。附图说明在附图中，附图未必按比例绘制，相同标号可在不同视图中描述相似组件。具有不同字母后缀的相同标号可表示相似组件的不同例子。附图大体上借助于实例而非借助于限制来说明在本文献中所论述的各种实施例。图1大体上说明现有技术的无桥式PFC电路。图2A大体上说明用于现有无桥式PFC电路的控制方案。图2B大体上说明使用图2A的控制方案产生的门控脉冲。图3大体上说明根据本专利技术标的物的一个实例的具有控制电路的无桥式功率因数校正电路。图4大体上说明使用图3的控制方案产生的门控脉冲。 具体实施例方式本专利技术标的物包括用于无桥式PFC的改进式功率因数校正(PFC)和较低总谐波失真的设备和方法，即使当所述无桥式PFC包括较小电感值时亦如此。图1大体上说明现有技术的无桥式PFC电路100。无桥式PFC电路100耦合到AC 源101且提供DC输出102。无桥式PFC电路100包括串联耦合于DC输出102的正轨道与负轨道之间的第一开关103和第一二极管104，以及串联耦合于DC输出102的正轨道与负轨道之间的第二开关105和第二二极管106。AC源101通过第一和第二电感器107、108耦合到位于第一开关103与第一二极管104以及第二开关105与第二二极管106中的每一对之间的相应第一和第二结109、110。无桥式PFC电路100包括分压器111和比较器112，其经配置以向无桥式PFC电路100的控制器114提供输出电压误差信号113。另外，控制器 114接收从第一和第二取样电阻器116、117导出的电流感测电压115，所述第一和第二取样电阻器116、117分别耦合到第一和第二开关103、105。无桥式PFC电路100经配置以使用第一或第二开关103、105中的一者在第一和第二电感器107、108中起始电流流动，且接着使用另一开关的体二极管(body diode)将电流流动重新引导到负载。在一实例中，第一或第二开关103、105中的一者的工作循环可对电流波形进行整形，使得可在电路的输入处维持近似单位功率因数。当电流波形与输入电压波形同相且形状相同时建立单位功率因数。图2A大体上说明用于无桥式PFC电路的现有技术控制方案214。图2B大体上说明使用图2A的控制方案产生的门控脉冲219。控制方案214包括可复位式积分载波信号 (/ Vm) 220。积分器222的载波信号斜坡221受PFC电路的输出电压的误差(Vra)影响。载波信号斜坡221在切换循环(Ts)期间从零增加到参考电压Vm。另外，载波信号斜坡221的周期跨越PFC控制电路的整个切换循环(Ts)。在所说明的控制方案中，无桥式PFC电路的电感器电流是使用开关的传导电流来感测的且表示为电压Vsns，其中Vsns = GrcRsIs，其中Rs 为感测电阻器(例如，第一电阻器116、第二电阻器117等)，Is为穿过感测电阻器Rs的电流，且Gdc为感测增益。通过根据输入电压波形的形状控制每一切换间隔处的电感器的峰值电流来估计输入电流波形的形状。可通过控制第一和第二开关的工作循环来估计电感器的峰值电流的控制。第一和第二开关的工作循环可根据第一和第二开关的传导电流(例如，Vm-GD。RsIs)与上文所描述的可复位式积分载波信号(f Vm) 220的比较来确定。可在平均电感器电流与输入电压波形成比例且同相时大致上实现单位功率因数。使用无桥式PFC电路中的第一和第二开关的传导电流来感测电感器电流。图1的实例中的第一或第二开关中的一者的工作循环可控制切换循环的峰值电流。因而，峰值电感器电流波形的形状可与输入电压波形成比例且同相。因此，只要电感器电流具有非常小的波动以使得电感器电流的峰值几乎与电感器电流的平均值相同，此应用于正弦线电压的控制就会导致单位功率因数。然而，小波动电流需要非常大的电感器，这归因于尺寸和成本约束而在实际应用中几乎是不可能的。在实际应用中，电感器电流总是具有某一量的波动且这使得平均电感器电流不同于峰值电感器电流。所以，现有技术的控制技术致使线电流失真且此失真限制控制方案214 获得单位功率因数的能力。图2A的控制方案214的特性可以数学方式来展示。举例来说， 用于一个切换周期的载波信号220可表达为权利要求1.一种无桥式功率因数校正电路，其经配置以耦合到交流源和直流负载，所述电路包含第一开关；控制电路，其经配置以提供切换循环，根据所述切换循环产生载波信号，且在所述切换循环期间产生用于所述第一开关的控制信号；其中所述控制电路经配置以接收指示通过所述第一开关的电流的第一信号，且使用所述第一信号与所述载波信号的比较来产生用于所述第一开关的工作循环；且其中所述控制电路经配置以在所述切换循环的开始处起始所述载波信号，且其中载波信号持续时间对应于所述切换循环的持续时间的分数。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述载波信号在所述载波信号持续时间期间从第一电压减小到第二电压。3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的电路，其中所述第一信号包括指示通过所述第一开关的所述电流的电压。4.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的电路，其中所述控制电路经配置以产生用于所述第一开关的所述控制信号，所述控制信号包括用于所述第一开关的工作循环，所述工作循环是使用所述载波信号越过所述第一信号所处的时间来确定的。5.根据权利要求4所述的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔恒硕，
申请(专利权)人：飞兆半导体公司，
类型：发明
国别省市：