用于过渡和不连续模式功率转换器的输入电流整形制造技术

一种操作用来汲取输入电流的功率转换器（920），所述输入电流与该功率转换器的输入电压（140）同相并且与该功率转换器的输入电压的电压成比例，该功率转换器包括：驱动开关（44）、波形发生器（126）和电流整形电路（120）。该驱动开关被连接在输入电感器和地之间并且在接通时汲取通过所述输入电感器的电流。电流整形电路提供作为输入电流衰减时间、所述波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间。?

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过渡和不连续模式功率转换器的输入电流整形
本专利技术总体上涉及工作在过渡或不连续模式中的功率因数校正功率转换器。更特别地，本专利技术涉及减小这种功率转换器中的总谐波失真和输入电流相位变化。
技术介绍
过渡模式功率转换器具有通过电感器的电流在每个切换循环之后返回到零的期望性质，以便允许主开关的零电流和零电压切换。尽管在理论上操作在具有恒定接通持续时间切换方案的过渡模式中的功率转换器的电流总是与输入电压成比例并且与输入电压同相，但是实际的限制使性能恶化，这将在某些应用中导致不可接受的总谐波失真(THD)值。与理论上的最好行为有偏差的一个原因是许多过渡模式控制器对转换器的最大切换频率进行箝位以限制切换损耗。结果，转换器不能维持过渡模式切换条件并且开始工作在不连续切换模式中，在该不连续切换模式中使用恒定接通持续时间切换方案的平均输入电流与输入电压不成比例。一些过渡模式控制器允许非常高切换频率来改进输入电流的THD。这改进了 THD，但代价是因增加的驱动和切换损耗而引起的降低的效率。然而，仍对靠近输入电压的极性变化的输入电流的THD产生负面影响。小输入电压的结果是，存储在电感器中的能量变得非常小并且因为切换节点的寄生电容而不能对升压二极管整流。用于改进THD和输入电流相位匹配的另一技术是实施电流模式控制器，其自动增加靠近输入电压过零的主开关的接通持续时间以遵循电流基准，将足够的能量存储在电感器中以对二极管整流。该方法的缺点是需要感测一个切换循环内的平均输入电流，这增加用于控制和电流感测的成本和复杂性。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，一种操作用来汲取输入电流的功率转换器包括驱动开关、波形发生器和电流整形电路，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例。所述驱动开关被连接在输入电感器和地之间并且操作用来在接通时汲取通过输入电感器的电流。所述波形发生器操作用来选择性地接通和断开驱动开关以便使驱动开关循环。所述电流整形电路操作用来提供作为输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间。所述波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开驱动开关以使所述驱动开关循环。在另一方面中，一种获得与功率转换器的输入电压同相并且基本上与所述功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法包括确定输入电流衰减时间。该功率转换器包括驱动开关和选择性地接通和断开该驱动开关以使该驱动开关循环的波形发生器。通过测量从断开该驱动开关一直到输入电感器的输入电流达到零为止的时间来确定所述输入电流衰减时间。确定所述波形发生器的切换时段，并且确定所述功率转换器的输出电压。提供作为所确定的输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间。在另一方面中，操作用来汲取输入电流的多相功率转换器包括第一相电路和第二相电路，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例。所述第一相电路包括第一驱动开关、第一波形发生器和电流整形电路。所述第一相电路操作用来向功率转换器的输出端提供功率。所述第一驱动开关被连接在第一输入电感器和地之间并且操作用来在接通时汲取通过第一输入电感器的电流。所述第一波形发生器操作用来选择性地接通和断开第一驱动开关以便使第一驱动开关循环。所述电流整形电路操作用来提供作为输入电流衰减时间、第一波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于第一驱动开关的下一循环的第一驱动开关的接通持续时间。所述第一波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开第一驱动开关以使所述第一驱动开关循环。所述第二相电路也操作用来向功率转换器的输出端提供功率。所述第二相电路包括第二驱动开关和第二波形发生器。所述第二驱动开关被连接在第二输入电感器和地之间，并且所述第二驱动开关操作用来在接通时汲取通过第二输入电感器的电流。所述第二波形发生器操作用来选择性地接通和断开第二驱动开关以便使第二驱动开关循环。所述第二波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开第二驱动开关以使所述第二驱动开关循环。相位控制电路操作用来接收由第一相电路的电流整形电路提供的接通持续时间，向第一相电路的第一波形发生器提供所接收到的接通持续时间，向第二相电路的第二波形发生器提供所接收到的接通持续时间，以及协调第一相电路和第二相电路的操作以使得所述第一相电路和第二相电路彼此不同相。【附图说明】参考附图描述了非限制性且非穷举实施例，其中相似的参考标号指代遍及各个附图的相似部件，除非以其他方式指出。图1是本专利技术的一个实施例的示意性框图，其示出包括基于功率转换器输出电压、切换时段和输入电流衰减时间的电流整形以及基于负输入电流时间的驱动开关接通持续时间延长的单相功率转换器。图2是根据本专利技术的一个方面用于以不连续模式进行操作的功率转换器的输入电流、过零检测、驱动开关控制和切换时段检测的时序图。图3是本专利技术的一个实施例的示意性框图，其示出包括基于功率转换器输出电压、切换时段和输入电流衰减时间的电流整形的单相功率转换器。图4是根据本专利技术的一个方面的电流整形电路的框图。图5是本专利技术的一个实施例的示例性框图，其示出基于负输入电流时间延长驱动开关接通持续时间的单相功率转换器。图6是本专利技术的一个实施例的示意性框图，其示出包括基于功率转换器输出电压、第一驱动开关的切换时段和第一相中的输入电流衰减时间的电流整形以及基于第一相的负输入电流时间的驱动开关接通持续时间延长的多相(即示出的两相)功率转换器。图7是获得与功率转换器的输入电压同相且基本上与功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法的流程图。【具体实施方式】尽管下面详细地讨论了本专利技术各种实施例的制造和使用，但是应该认识到本专利技术提供可以在各种各样特定上下文中具体化的许多可适用专利技术概念。这里讨论的特定实施例仅以特定方式说明本专利技术的制造和使用并且不对本专利技术的范围划界。为了促进对这里描述的实施例的理解，下面定义多个术语。这里定义的术语具有同与本专利技术相关的领域中的普通技术人员通常所理解的相同的含义。诸如“一”、“一个”和“该”的术语不意图指代仅单个实体，而是包括用于说明的特定示例所属的普通种类。这里的术语用于描述本专利技术的特定实施例，但是其使用不对本专利技术划界，除非权利要求中那样阐述。本专利技术公开了修改单相或多相过渡或不连续模式功率转换器中的驱动开关的接通持续时间以便获得与输入电压成比例且同相的输入电流的电流整形电路和方法。这在不难以感测一个切换循环上的平均输入电流的情况下产生输入电流的低总谐波失真(THD)。在一个实施例中，根据基于切换波形的定时的分析公式来修改由功率转换器的电压控制环路给定的驱动开关接通持续时间。通过针对功率转换器的驱动开关的控制信号和输入电流的零电流比较器(即过零检测器)来得到定时。所测得的定时值被馈送到经由乘法器、加法器、减法器和平方根函数实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作用来汲取输入电流的功率转换器，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例，该功率转换器包括：输入电感器；驱动开关，其被连接在所述输入电感器和地之间，所述驱动开关操作用来在接通时汲取通过所述输入电感器的电流；波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述驱动开关以便使所述驱动开关循环；以及电流整形电路，其操作用来提供作为输入电流衰减时间、所述波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间，其中所述波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开所述驱动开关以使所述驱动开关循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.10 US 61/4414861.一种操作用来汲取输入电流的功率转换器，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例，该功率转换器包括:输入电感器；驱动开关，其被连接在所述输入电感器和地之间，所述驱动开关操作用来在接通时汲取通过所述输入电感器的电流；波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述驱动开关以便使所述驱动开关循环；以及电流整形电路，其操作用来提供作为输入电流衰减时间、所述波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间，其中所述波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开所述驱动开关以使所述驱动开关循环。2.根据权利要求1的功率转换器，其中所述波形发生器在提供所述波形发生器的重新加载信号中的重新加载脉冲和接通所述驱动开关之间具有预定延迟。3.根据权利要求1的功率转换器，还包括切换时段计数器，其操作用来监视所述波形发生器的重新加载信号并且确定所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间，其中所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间是所述波形发生器的切换时段。4.根据权利要求1的功率转换器，还包括输出二极管，其中所述功率转换器是用于将交流电输入转换成直流电输出的功率因数校正功率转换器，并且所述驱动开关被连接在地和形成于所述输入电感器和输出二极管的接合处的节点之间。5.根据权利要求1的功率转换器，还包括:电压控制环路，其操作用来根据所述功率转换器的输出电压提供所述驱动开关的默认接通持续时间，其中所述驱动开关的默认接通持续时间是与所述功率转换器的输出电压相对应的预定值；其中所述电流整形电路包括:第一乘法器，其操作用来将由所述电压控制环路提供的所述驱动开关的默认接通持续时间乘以所述波形发生器的切换时段以获得第一乘积，第二乘法器，其操作用来将所述第一乘积乘以4以获得第二乘积，第三乘法器，其操作用来将所述输入电流衰减时间乘以所述输入电流衰减时间以获得第三乘积，加法器，其操作用来将所述第二乘积与所述第三乘积相加以获得第一和，平方根电路，其操作用来确定所述第一和的平方根以获得根，减法器，其操作用来从所述根中减去所述输入电流衰减时间以获得差，以及除法器，其操作用来将所述差除以2以获得用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间；以及其中所述电流整形电路向所述波形发生器提供用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间以作为用于下一循环的所述驱动开关的接通持续时间。6.根据权利要求1的功率转换器，还包括:负输入电流计数器，其操作用来在当所述波形发生器使所述驱动开关接通时输入电流为负的情况下，将用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间延长负输入电流时间；以及其中所述负输入电流计数器还操作用来通过测量从接通所述驱动开关一直到输入电流达到零为止的时间来确定所述负输入电流时间。7.根据权利要求1的功率转换器，还包括:过零检测器，其操作用来当输入电流变为正时提供数字高输出以及当输入电流变为负时提供数字低输出；电流衰减计数器，其操作用来在当所述驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间进行计数；以及其中在当所述驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间的计数是输入电流衰减时间。8.一种获得与功率转换器的输入电压同相并且基本上与所述功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法，所述功率转换器包括驱动开关、和输入电感器、和波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述驱动开关以使所述驱动开关循环，所述方法包括:确定输入电流衰减时间，其中通过测量从断开所述驱动开关一直到所述输入电感器的输入电流达到零为止的时间来确定所述输入电流衰减时间；确定所述波形发生器的切换时段；确定所述功率转换器的输出电压；以及提供作为所确定的输入电流衰`减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间。9.根据权利要求8的方法，其中所述波形发生器在提供所述波形发生器的重新加载信号中的重新加载脉冲和接通所述驱动开关之间具有预定延迟。10.根据权利要求8的方法，其中确定所述切换时段包括监视所述波形发生器的重新加载信号并且确定所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间，其中所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间是所述波形发生器的切换时段。11.根据权利要求8的方法，其中所述功率转换器是用于将交流电输入转换成直流电输出的功率因数校正功率转换器，并且所述功率转换器包括输入电感器和输出二极管，其中所述驱动开关被连接在地和形成于所述输入电感器和输出二极管的接合处的节点之间。12.根据权利要求8的方法，其中提供作为所确定的输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的有效接通持续时间包括:根据所述功率转换器的输出电压提供来自所述功率转换器的电压控制环路的所述驱动开关的默认接通持续时间，其中由所述功率转换器的电压控制环路提供的所述驱动开关的默认接通持续时间是与所述功率转换器的输出电压相对应的预定值；将由所提供的所述驱动开关的默认接通持续时间乘以所述波形发生器的切换时段以获得第一乘积；将所述第一乘积乘以4以获得第二乘积；将所述输入电流衰减时间乘以所述输入电流衰减时间以获得第三乘积；将所述第二乘积与所述第三乘积相加以获得第一和；确定所述第一和的平方根以获得根；从所述根中减去所述输入电流衰减时间以获得差；将所述差除以2以获得用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间；以及向所述波形发生器提供用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间。13.根据权利要求8的方法，其中提供用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间包括在当所述波形发生器使所述驱动开关接通时输入电流为负的情况下，将用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间延长负输入电流时间，其中通过测量从接通所述驱动开关一直到输入电流达到零为止的时间来确定所述负输入电流时间。14.一种操作用来汲取输入电流的多相功率转换器，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例，所述多相功率转换器包括:第一相电路，其操作用来向所述功率转换器的输出端提供功率，所述第一相电路包括:第一驱动开关，其被连接在第一输入电感器和地之间，所述第一驱动开关操作用来在接通时汲取通过所述第一输入电感器的电流，第一波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述第一驱动开关以使所述第一驱动开关循环，以及电流整形电路，其操作用来提供作为输入电流衰减时间、所述第一波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述第一驱动开关的下一循环的所述第一驱动开关的接通持续时间；其中所述第一波形发生器对由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S齐格勒，I菲诺，
申请(专利权)人：保尔王有限公司，
类型：
国别省市：