本发明专利技术涉及功率因数校正装置和方法。各实施例可包括电源，该电源具有与电源的功率级连通的第一环路。与第一环路连通的第二环路可产生负电抗值，该负电抗值使电源的功率因数增加至大约1。电源也可包括耦合于输入电源的整流器。耦合于整流器的功率因数补偿电路可产生负电抗。该负电抗可减小提供至输入电源的电流和电压之间的相位差。该方法可包括：感测电源的输出；并调节感测的值。经调节的值可与基准值进行比较以产生误差值。该误差值和负电抗值可组合并且其结果可被提供给电源。
【技术实现步骤摘要】
优先权要求本申请要求2011年9月2日提交的未决美国临时专利申请No. 61/530，886的权益，其全部内容通过引用结合于此。
披露了电磁干扰(EMI)滤波器和功率因数校正(PFC)设备。更具体地，披露了在开关功率转换器中的PFC设备的EMI降低滤波器。专利技术背景功率电子器件的快速发展已至少部分地依赖于开关功率转换器不断减小的尺寸。 遗憾的是，更高的功率因数转换(PFC)设备中的输入滤波器的物理尺寸尚未实现与转换器组件的其它部分成比例的尺寸减小。因此，PFC设备中使用的输入滤波器可能占转换器组件中的重量和物理尺寸的很大比例。
技术实现思路
披露了开关功率转换器中的电磁干扰(EMI)滤波器和功率因数校正(PFC)设备。 在一个方面，电源可包括与电源的功率级联系的第一环路。电源也可包括与第一环路联系的第二环路，该第二环路可被配置成产生负电抗值，该负电抗值使电源的功率因数增至大约I。在另一方面，电源可包括可耦合于输入电源的整流器。电源也可包括耦合于整流器的功率因数补偿电路，该功率因数补偿电路被配置成产生负电抗。负电抗可作用为减小提供给输入电源的电流和电压之间的相位角。在又一方面，电源中功率因数校正的方法可包括 感测电源的输出，并调节所感测的值。所调节的值可与基准值进行比较以产生误差值。可将误差值和负电抗值组合并将结果提供给电源。附图说明图I图2图3图4图5图6分。图7图8图9具体实施方式在下面的说明中，结合各实施例阐述某些细节以提供充分的理解。可以理解，在没有这些具体细节的情况下也可实施各实施例。此外将能理解，下面描述的各实施例不对范围作出限定，并且多种各实施例和各实施例诸要素的改型、等效替代和组合落在当前预期的范围内。可能包括比各实施例中任一实施例的全部公开要素更少要素的实施例也落在范围内，尽管没有明确地详细描述。尽管可能没有详细示出或阐述某些公知的组件和/或已知过程，然而可进行这些省略以避免不必要地混淆如所描述的各个实施例。作为前言，对来自电子设备的非期望电磁辐射的减少在近些年来已受到大量规章约束的关注。例如，开关功率转换器以及许多其它电子设备可产生大量非期望的电磁辐射， 这在美国受由联邦法规规程(CFR)第47章、部分15 (子部分B)所授权的当局的约束和/ 或替代地在MIL-STD 461C下的约束。在美国之外，对于使用离散频率或重复率的来自电子设备的非期望电磁辐射可适用类似的规章约束，例如VDE(德国电气工程师协会德国电气工程师协会，Verband Deutscher Electrotechniker)0871。根据前面的标准，一般强制要求相对低的电磁干扰(EMI)水平以显著衰减开关功率噪声。输入滤波器设计应当被配置成获得相对低的EMI水平并维持相对小的尺寸，同时获得大约单位的功率因数。图I是输入级10的功能框图，该输入级10可构成开关电源一部分。输入级10可包括被配置成稱合于输入电源14的输入滤波器12。该输入滤波器12可包括能适宜地被配置在多种滤波器设计中的任何适宜的元件操作性构造。例如，输入滤波器12可包括电阻、电容、电感和变压器的任意适宜构造，这些构造可被配置成形成无源滤波器，例如契贝雪夫(Chebyshev)滤波器设计，尽管也可使用其它适宜的滤波器配置。例如，其它无源滤波器设计可包括非线性元件或较复杂的线性元件，例如传输线。输入滤波器12可被耦合于功率因数补偿(PFC)电路14，PFC电路14可被配置成提供在施加于输入级10的输入电压 (例如来自输入电源14)和电流之间的相对低的相位角。因此，PFC电路14可提供大致等于O的相位角以及大致等于I的功率因数。现在参见图2，示出了相位图20，该相位图20用来进一步描述图I的输入级10的电压和电流关系。简单地说，相位图20用于图表地示出例如感性和容性器件之类的多种电抗性元件的效果，这些效果可引入在施加于输入级10的电压和电流之间的相位差。线路输入电压22 (例如来自图I的输入电源14)在图表中可沿复平面内的实轴(Re)延伸。相应地，电抗性分量24在图表中沿复平面内的虚轴延伸。电抗性分量24可表征输入滤波器12 中的容性和感性效果的诸个效果(如图I所示)。尽管电抗性分量24在图2中被示出为沿虚轴上的正方向延伸，然而要理解，电抗性分量24也可沿虚轴上的负方向延伸，这取决于输入滤波器12的电抗特性。因此，线路输入电流26可从实轴(Re)偏移开相位角Θ。至 (如图I所示的)PFC电路14的电压输入28可减小。有效PFC电路14因此可减小相位角 Θ的大小，因此转移至(图I的)输入级10的功率可增加。图3是根据各实施例的输入级30的功能框图，该输入级30可形成开关电源的一部分。输入级30可包括输入滤波器32，该输入滤波器32被配置成耦合于输入电源34。现在另简单地参见图4，输入滤波器32可包括被配置成“L”滤波器配置的电感器36和电容器 38，尽管也可使用其它滤波器配置(包括额外的感性元件和容性元件)，或甚至使用其它无源电路元件。输入滤波器32可耦合于PFC电路40。总地来说，PFC电路40的输入阻抗可被解析成等效电阻(R^1) 42。由于输入滤波器32中电抗性元件(例如图4中示出的电感器36和电容器38)的出现，等效电阻(Req)42可能不足以向PFC电路40提供阻性输入阻抗。 根据各实施例，PFC电路40可被配置成包括与等效电阻(Req) 42电气并联的负电容(-044。现在还参见图5，图5示出相位图，该相位图可被用来进一步描述图3的输入级30 的电压和电流关系。如图所示，与通过输入滤波器32(如图3所示)的电流大小相对应的电流分量52由于电抗性分量56在图表上可从实(Re)轴偏移一相位角Θ。进入PFC电路 40的电流分量54在图表上也可偏离(Re)实轴，并“滞后于”电流分量52。由于电抗性分量58沿相位图50的虚轴相反地延伸，因此由负电容(_C)44(如图3所示)引入的电抗性分量58可至少部分地抵消电抗性分量56。因此，结果得到的输入电流分量60可基本沿相位图50的实轴延伸，由此相位角Θ在幅度上可减少，并且功率因数可接近I。图6是根据各实施例的输入级70的部分示意图，该输入级70可形成开关电源的一部分。输入级70可被配置成耦合于输入电源72，所述输入电源72可包括传统的交流电 (AC)电源，例如具有预定均方根(RMS)电压和预定线路频率的传统AC电力干线。输入电源 72可耦合于具有预定匝数比的共模变压器74。简单地说，共模换能器74可被配置成减少在与AC电力干线相关联的相对长的导电体上可能存在的共模噪声。输入级70也可包括一对电感器76，这对电感器76可被配置成减小可能与AC电力干线相关联的差模噪声。输入级70也可包括耦合于输入电源72的整流器78，该整流器78可被配置成对从输入电源72 接收到的AC电压进行整流，并将AC电压转换至具有相对稳定DC值的脉动波形。因此，整流器78可包括半波整流装置，或者包括全波整流装置。输入级70可包括PFC电路80，该PFC电路80可被配置成产生如前所述的负电容， 例如负电容(_C)44。下面将进一步描述关于负电容(-C)产生的额外细节。输入级70也可包括在第一位置稱合于输入级70的第一安全电容器82,本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电源，包括：与所述电源的功率级连通的第一环路；以及与所述第一环路连通的第二环路，所述第二环路配置成产生负电抗值，所述负电抗值增加所述电源的功率因数至大约1。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·谢，Z·梁，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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