專利名稱:在低負(fù)載或高干線電壓條件下具有高功率因子的功率因子校正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
這里所公開(kāi)的實(shí)施例總體上涉及一種功率電路以及功率因子校正。
背景技術(shù):
工程師們將一般的交流(AC)電力(干線(mains)電力)轉(zhuǎn)換成直流(DC)電力,以供多個(gè)消費(fèi)設(shè)備使用。功率管理系統(tǒng)使用在功率消耗方面具有低損耗的組件(例如,電感器、二極管、電容器、變壓器以及其他開(kāi)關(guān)(JFET、MOSFET等)),將來(lái)自主電源(mainsource)的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力。工程師們可以通過(guò)集中于從主電源汲取的電流的諧波以及干線電壓與從主電源汲取的電流之間的相位關(guān)系,來(lái)降低主電源的損耗;干線供電(mains power supplying)的效率通過(guò)功率因子來(lái)度量。AC到DC功率系統(tǒng)的功率因子可以定義為從主電源汲取的實(shí)際功率與均方根(rms)電SVnns和電流Inns的乘積的比值。 主要由橋式整流器、開(kāi)關(guān)式電源(SMPS)和控制電路組成的功率因子校正器(PFC)廣泛用于幫助使功率管理系統(tǒng)中的功率因子最大化,并且已經(jīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、適配器以及照明設(shè)備中的功率管理。因此,功率因子是評(píng)價(jià)PFC的總體性能的關(guān)鍵參數(shù)。在低負(fù)載條件下工作的PFC的功率因子近來(lái)已經(jīng)變得越來(lái)越重要,這是由于PFC目前可以在大多數(shù)工作時(shí)間內(nèi)工作于低負(fù)載條件下。同樣,以多個(gè)干線電壓電平操作的PFC的功率因子始終是重要的,這是由于不同國(guó)家之間干線電壓有著很大不同。現(xiàn)有技術(shù)中的其他功率因子校正器控制在SMPS中使用的控制開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間,其中,在PFC穩(wěn)定之后接通時(shí)間保持恒定時(shí)間段。作為示例,PFC中的典型SMPS設(shè)計(jì)可以使用置于橋式整流器和濾波器之后的升壓(boost)轉(zhuǎn)換器。由于橋式整流器之后是濾波器電流,所以在橋式整流器的輸出處的電流可以不等于由升壓轉(zhuǎn)換器汲取的電流。在低負(fù)載或高干線電壓條件下,由于升壓轉(zhuǎn)換器所汲取的電流較小,因此橋式整流器之后的濾波器電流可以變得更加顯著。因此電源AC電流在較短時(shí)間段內(nèi)變得更加集中。相應(yīng)地較高的集中性可以增大源AC電流的rms值,并因此可以降低功率因子,這是由于這兩個(gè)量成反比??紤]到上述,長(zhǎng)期迫切需要AC/DC功率轉(zhuǎn)換器工業(yè)在低負(fù)載或高干線電壓條件下更有效率地傳遞功率。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)施例提供了功率轉(zhuǎn)換控制的顯著進(jìn)步,在低負(fù)載下獲得高功率因子,本實(shí)施例也具有其他特征和優(yōu)點(diǎn)。提供了不同示意示例實(shí)施例的簡(jiǎn)要概述。在以下概述中可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)化和省略,這意在突出和介紹不同示例實(shí)施例的一些方面,但并不意在限制本發(fā)明的范圍。以下部分中將給出足以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出或使用本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選示例實(shí)施例的詳細(xì)描述。不同實(shí)施例涉及通過(guò)功率因子校正器控制從主電源傳遞至負(fù)載的功率的方法,功率因子校正器具有橋式整流器和SMPS,SMPS可以是具有通過(guò)二極管連接至電容器和電感器電流控制開(kāi)關(guān)的鐵芯電感器(core inductor),電感器電流控制開(kāi)關(guān)在接通(ON)和關(guān)斷(OFF)狀態(tài)之間可切換,并且僅在接通狀態(tài)期間導(dǎo)通,以控制通過(guò)鐵芯電感器的電流、控制傳遞至負(fù)載的電流。功率因子校正器接收干線交流(AC)電壓作為輸入,其中,干線AC電壓在循環(huán)周期上從零到零以循環(huán)方式變化的絕對(duì)電壓值。循環(huán)周期具有第一半循環(huán)周期和第二半循環(huán)周期,在第一半循環(huán)周期期間絕對(duì)電壓值從零增大到最大值,在第二半循環(huán)周期期間絕對(duì)電壓值從最大值減小到零。根據(jù)不同實(shí)施例,電流控制開(kāi)關(guān)相對(duì)于循環(huán)周期以時(shí)序方式產(chǎn)生一系列轉(zhuǎn)換循環(huán),每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)包括持續(xù)時(shí)間Tm和持續(xù)時(shí)間Ttjff,在持續(xù)時(shí)間Tm期間電流控制開(kāi)關(guān)接通,在持續(xù)時(shí)間Ttjff期間電流控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷。在PFC的穩(wěn)定狀態(tài),在第二半循環(huán)周期期間電流的傳遞較高,使得第二半循環(huán)周期期間鐵芯電感器的平均電流大于第一半循環(huán)周期期間鐵芯電感器的平均電流。在不同實(shí)施例所提供的特征和優(yōu)點(diǎn)之中,到負(fù)載的電流傳遞的這種時(shí)域偏移為PFC提供了實(shí)質(zhì)上改進(jìn)的功率因子,尤其是在低負(fù)載值或高干線AC電壓下。·根據(jù)一個(gè)方面,電流控制開(kāi)關(guān)的操作通過(guò)增大循環(huán)周期上的Tm,使得在第二半循環(huán)周期期間的平均Tm長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上比第一半循環(huán)周期期間的平均Tm長(zhǎng)度長(zhǎng),來(lái)將電流的傳遞偏移至第二半循環(huán)周期。從而將第二半循環(huán)周期內(nèi)鐵芯電感器的平均電流控制為實(shí)質(zhì)上大于第一半循環(huán)周期內(nèi)該鐵芯電感器的平均電流。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)不例實(shí)施例的另一方面,電流控制開(kāi)關(guān)通過(guò)僅在偏移的時(shí)間窗內(nèi)產(chǎn)生一系列轉(zhuǎn)換循環(huán),使第二半循環(huán)周期的延續(xù)時(shí)間實(shí)質(zhì)上比第一半循環(huán)周期的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng),來(lái)將電流傳遞偏移至第二半循環(huán)周期。根據(jù)一個(gè)方面,在一個(gè)或多個(gè)不同不例實(shí)施例中,電流控制開(kāi)關(guān)僅在偏移時(shí)間窗期間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換循環(huán),值Tm可以對(duì)于轉(zhuǎn)換循環(huán)是恒定的,其中,通過(guò)在第二半循環(huán)周期期間比在第一半循環(huán)周期期間實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上更多個(gè)的轉(zhuǎn)換循環(huán),偏移時(shí)間窗獨(dú)自在第二半循環(huán)周期內(nèi)比在第一半循環(huán)周期內(nèi)提供實(shí)質(zhì)上更大的鐵芯電感器平均電流。根據(jù)另一方面,在一個(gè)或多個(gè)各種示例實(shí)施例中,電流控制開(kāi)關(guān)僅在偏移時(shí)間窗期間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換循環(huán),在時(shí)間窗上值Tm可以增大,從而通過(guò)以下操作的組合在第二半循環(huán)周期內(nèi)比在第一半循環(huán)周期內(nèi)提供實(shí)質(zhì)上更大的的鐵芯電感器平均電流在第二半循環(huán)周期期間比在第一半循環(huán)周期實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上更長(zhǎng)的用于功率轉(zhuǎn)換的時(shí)間,以及在第二半循環(huán)周期內(nèi)比在第一半循環(huán)周期期間實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的用于轉(zhuǎn)換周期的平均Tm。各種實(shí)施例涉及一種電路,通過(guò)AC/DC功率轉(zhuǎn)換器控制傳遞至負(fù)載的功率,所述AC/DC功率轉(zhuǎn)換器接收干線交流(AC)電壓作為輸入,所述干線AC電壓具有干線電壓循環(huán),其中絕對(duì)電壓值在循環(huán)周期上從零到零以循環(huán)方式變化,所述循環(huán)周期具有第一半循環(huán)周期和第二半循環(huán)周期,在第一半循環(huán)周期期間所述絕對(duì)電壓值從零增大到最大值,以及在第二半循環(huán)周期所述絕對(duì)電壓值從最大值減小到零。所述電路可以包括整流器,用于接收所述干線AC電壓并且產(chǎn)生直流電壓;開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS),用于接收所述DC電壓,產(chǎn)生輸出電壓并且向所述負(fù)載提供所述輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流,所述SMPS包括控制開(kāi)關(guān),所述控制開(kāi)關(guān)在接通和關(guān)斷狀態(tài)之間是可切換的并且僅在所述接通狀態(tài)期間導(dǎo)通,以控制傳遞至所述負(fù)載的所述輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流;濾波器,接收濾波器電流;以及反饋控制電路,在所述接通和關(guān)斷狀態(tài)之間驅(qū)動(dòng)所述控制開(kāi)關(guān),其中所述反饋控制電路通過(guò)基于參考干線電流信號(hào)與在所述整流器輸出處感測(cè)到的電流信號(hào)之間的差產(chǎn)生誤差信號(hào)、并且基于所述誤差信號(hào)修改所述驅(qū)動(dòng)電流使得所述參考干線電流信號(hào)與感測(cè)到的電流信號(hào)具有近似等同的電流形狀(current shape),來(lái)相對(duì)于所述干線電壓循環(huán)來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)電流偏移。
為了便于更好地理解各種示例實(shí)施例,參考附圖,在附圖中圖I是示例功率因子校正器的示意圖;圖2是功率因子校正器中示例控制電路的框圖;圖3是穩(wěn)定狀態(tài)下示例功率因子校正器的時(shí)序圖;圖4是穩(wěn)定狀態(tài)下示例功率因子的另一時(shí)序圖; 圖5是功率因子校正器中的另一示例控制電路的框圖;圖6A是示例功率因子校正器的時(shí)序圖;圖6B是示例功率因子校正器的另一時(shí)序圖;圖7是不例時(shí)序控制電路的不意圖;圖8是不例時(shí)序控制電路的時(shí)序圖;圖9是不例時(shí)序控制電路的另一時(shí)序圖;圖10是示例零點(diǎn)檢測(cè)電路的示意圖;圖11是另一示例功率因子校正器的時(shí)序圖;圖12是功率因子校正器中的另一控制電路的框圖;圖13是另一示例定時(shí)器控制電路的示意圖;圖14是不例窗廣生電路的不意圖;圖15是不例窗廣生電路的時(shí)序圖;圖16是另一示例功率因子校正器的時(shí)序圖;圖17是功率因子校正器中的另一示例控制電路的框圖;圖18是另一示例定時(shí)器控制電路的示意圖。圖19是示例反饋功率控制電路的示意圖;圖20是另一示例反饋功率控制電路的示意圖;圖21是示例反饋功率控制電路的感測(cè)模塊的示意圖;以及圖22是示例反饋功率控制電路的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖,在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指代類(lèi)似的步驟組件,存在公開(kāi)的不同示例實(shí)施例的廣義方面。圖I示出了示例AC/DC功率轉(zhuǎn)換器100作為根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例的一個(gè)功率因子校正器的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)方式。功率轉(zhuǎn)換器100可以連接至AC電源101,并且可以包括橋式整流器103、濾波器105、電容器106和升壓轉(zhuǎn)換器107,該升壓轉(zhuǎn)換器107包括電感器109、控制開(kāi)關(guān)111、振鈴(ringing)電容器112、以及二極管113。示例功率轉(zhuǎn)換器100還包括針對(duì)控制開(kāi)關(guān)的控制電路115和附著至負(fù)載119的負(fù)載電容器117。在常規(guī)操作期間,橋式整流器103可以將來(lái)自電源101的干線AC電壓轉(zhuǎn)換成已整流電壓,在將該電壓傳遞至升壓轉(zhuǎn)換器107之前,可以通過(guò)濾波器105來(lái)減小該電壓中的噪聲。如在后續(xù)部分中更詳細(xì)描述的,控制電路115以與干線AC電壓和負(fù)載119的周期循環(huán)有關(guān)的多種具體描述方式來(lái)控制控制開(kāi)關(guān)111的接通和關(guān)斷。同樣如更詳細(xì)描述的,在開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)(即,開(kāi)關(guān)閉合)時(shí)電感器109中的電流增大,在開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)(S卩,開(kāi)關(guān)斷開(kāi))時(shí),僅將功率傳遞至負(fù)載 119。AC電源101可以是通用交流電源。AC電源可以傳遞干線AC電壓,干線AC電壓可以因國(guó)家的不同而不同,并且可以由特定電壓、頻率、插頭和插座來(lái)表示。在示例實(shí)施例中,AC電源101可以傳遞由Asin (wt)形式的正弦波表征的干線AC電壓,其中A是干線AC電壓的幅度,w是波的頻率,t是時(shí)間。通過(guò)橋式整流器103,可以在一個(gè)正弦波的整個(gè)循環(huán)期間傳遞干線AC電壓,這在下文中也被稱作“干線循環(huán)”。參照?qǐng)DI,在所示示例100中,橋式整流器103可以包括并聯(lián)的兩組二極管(未分別編號(hào)),這兩組二極管可以將來(lái)自AC電源101的干線AC電壓轉(zhuǎn)換成示例已整流電壓Vin。由于Vin可以近似表征為干線AC電壓的絕對(duì)值,橋式整流器103的輸出可以近似表征為IA·sin(wt) I。橋式整流器103的配置對(duì)于實(shí)施例而言不是特定的,并且不是用于將干線AC電壓轉(zhuǎn)換成已整流電壓的唯一裝置??紤]到本公開(kāi),普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到將干線AC電壓轉(zhuǎn)換成已整流電壓的等同組件。繼續(xù)參照?qǐng)D1,濾波器105可以連接至橋式整流器103的輸出,以降低噪聲。在不意實(shí)施例中將濾波器105表征為電容器106。普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用作濾波器的等同組件。繼續(xù)參照?qǐng)D1,根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的所示示例100中的升壓轉(zhuǎn)換器107可以包括電感器109、由控制電路115控制的控制開(kāi)關(guān)111、振鈴電容器112、以及二極管113。升壓轉(zhuǎn)換器還可以包括負(fù)載電容器117。在示意實(shí)施例中,控制開(kāi)關(guān)111可以是JFET。普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到作為JFET備選的其他開(kāi)關(guān),并且基于本公開(kāi)會(huì)理解如何重新配置供其使用的功率轉(zhuǎn)換器。升壓轉(zhuǎn)換器107可以接收由濾波器105產(chǎn)生的電壓Vin,并且產(chǎn)生輸出電壓Vwt,該輸出電壓Vrat可以被傳遞至負(fù)載119。升壓轉(zhuǎn)換器107可以被選擇或配置為符合標(biāo)準(zhǔn)化的電壓轉(zhuǎn)換,例如,用于電信設(shè)備、計(jì)算機(jī)電源或標(biāo)準(zhǔn)照明源的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。升壓轉(zhuǎn)換器107僅是示例實(shí)現(xiàn)方式;本領(lǐng)域技術(shù)人員知道產(chǎn)生相同效果的其他SMPS拓?fù)?,例如,回掃轉(zhuǎn)換器(flyback converter)??刂齐娐?15通過(guò)控制每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)中控制開(kāi)關(guān)111的導(dǎo)通時(shí)間,來(lái)控制升壓轉(zhuǎn)換器107的運(yùn)行。轉(zhuǎn)換循環(huán)可以包括接通時(shí)間Tm(控制開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)間)以及關(guān)斷時(shí)間Ttjff (開(kāi)關(guān)關(guān)斷的時(shí)間)。在Tm期間,電感器109的電流增大,并且二極管113不導(dǎo)通。在Ttjff期間,對(duì)于連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)操作,電感器109的電流減小,并且二極管113導(dǎo)通。對(duì)于臨界導(dǎo)通模式(BCM)操作,當(dāng)控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí),電感器109的電流首先減小,并且二極管113首先導(dǎo)通。然后,當(dāng)電感器109的電流達(dá)到零時(shí),二極管113停止導(dǎo)通,并且電感器109的電壓Vdrain和電流均由于電感器109和振鈴電容器112的組合而開(kāi)始振蕩。將理解,振鈴電容器112可以是控制開(kāi)關(guān)111中的寄生電容,例如,如果控制開(kāi)關(guān)111是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET),則振鈴電容器112是這種FET的柵極到漏極電容,或者可以是并入到升壓轉(zhuǎn)換器中的分立電容器。為了描述示例時(shí)術(shù)語(yǔ)一致,與控制開(kāi)關(guān)111有關(guān)的術(shù)語(yǔ)“一個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)”用于指代一個(gè)接通時(shí)間Tm與其隨后的關(guān)斷時(shí)間Ttjff的和。假定傳遞給負(fù)載119的電壓保持相同,具有較大Tm時(shí)間的轉(zhuǎn)換循環(huán)比具有較小Tm時(shí)間的轉(zhuǎn)換循環(huán)向低負(fù)載119傳遞更多功率,這是由于Tm時(shí)間越長(zhǎng),電感器109的電流可以越高。干線循環(huán)優(yōu)選地包括許多個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)。例如,示例干線循環(huán)可以是20ms,而示例恒定轉(zhuǎn)換循環(huán)可以是IOy S,使得單個(gè)干線循環(huán)可以包括2000個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)。在單個(gè)干線循環(huán)期間,控制開(kāi)關(guān)111的轉(zhuǎn)換循環(huán)可以增大、減小或保持不變。負(fù)載119可以是在低負(fù)載下操作的標(biāo)準(zhǔn)電子設(shè)備。這可以包括在不同模式下操作的設(shè)備,其中,模式之一(例如,待機(jī)模式)具有低負(fù)載下的工作點(diǎn)。功率轉(zhuǎn)換器100可以在低負(fù)載和較高負(fù)載下都能工作。功率轉(zhuǎn)換器100還能夠在較高負(fù)載下產(chǎn)生高功率因子?,F(xiàn)在參照?qǐng)D2,示出了示例控制電路115的框圖??刂齐娐?00可以包括功率分配器(power dividor) 202、誤差放大器204、定時(shí)器控制電路206、驅(qū)動(dòng)器208以及谷值檢測(cè)電路210。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀本公開(kāi)所理解的,在常規(guī)操作期間,可以在電路分配器202處首先將來(lái)自升壓轉(zhuǎn)換器107的Vtjut除以因數(shù)K,其中,K > I,以使得Vtjut更容易被 誤差放大器處理。然后可以將所獲得的衰減電壓信號(hào)VratA與參考電壓Vk相比較,并由誤差放大器204來(lái)處理衰減電壓信號(hào)VtjutA與參考電壓Vk的差,其中誤差放大器204的輸出電壓(誤差電壓VJ可以用于調(diào)整接通時(shí)間Tm。繼續(xù)參照?qǐng)D2,在臨界導(dǎo)通模式操作中,谷值檢測(cè)電路210可以感測(cè)到VdMin,當(dāng)Vdrain在包括電感器109和振鈴電容器112的LC電路所創(chuàng)建的振蕩時(shí)間期間達(dá)到其最小值(谷值)時(shí),谷值檢測(cè)電路210可以向定時(shí)器控制電路206輸出脈沖。根據(jù)一個(gè)示例,谷值檢測(cè)電路206檢測(cè)何時(shí)到達(dá)該最小值(谷值),產(chǎn)生脈沖并且將該脈沖發(fā)送給定時(shí)器控制電路206,定時(shí)器控制電路206響應(yīng)于此可以觸發(fā)控制開(kāi)關(guān)11再次接通。如上所述,誤差放大器204和谷值檢測(cè)電路210的輸出可以由定時(shí)器控制電路206來(lái)接收。定時(shí)器控制電路可以具有或可以不具有足以驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)11的電流驅(qū)動(dòng)能力,并且如不具有,則定時(shí)器控制電路206的輸出可以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器208,驅(qū)動(dòng)器208繼而驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)111。在示意實(shí)施例中,控制電路200可以接收來(lái)自升壓轉(zhuǎn)換器106的Vwt,以及接收與控制開(kāi)關(guān)111的漏極電壓相對(duì)應(yīng)的Vdrain,從而調(diào)整傳遞給同一控制開(kāi)關(guān)111的柵極的信號(hào)。傳遞給開(kāi)關(guān)的信號(hào)的波形例如可以是方波?,F(xiàn)在參照?qǐng)D3,示出了穩(wěn)定狀態(tài)下功率因子校正器的時(shí)序圖。在忽略通過(guò)橋式整流器103之后的濾波器105的電流的情況下,示出了在功率因子校正器100的穩(wěn)定狀態(tài)下的干線AC電壓301、濾波器所傳遞電壓Vin、以及干線AC電流303的絕對(duì)值的時(shí)序圖。由于控制開(kāi)關(guān)111的轉(zhuǎn)換周期中的恒定接通時(shí)間Tm,干線AC電流可以呈現(xiàn)與干線電壓類(lèi)似的波形。干線AC電流303的絕對(duì)值因此可以示意用于功率因子校正器100的理想功率因子。然而,如果考慮橋式整流器103之后濾波器105的電流,則可以將與干線循環(huán)相對(duì)應(yīng)的Vin的每個(gè)循環(huán)劃分成三個(gè)階段?,F(xiàn)在參照?qǐng)D4,示出了示例功率因子校正器的另一時(shí)序圖。干線AC電壓401保持與干線AC電壓301相同??梢詫⒏删€AC電壓的絕對(duì)值分成上升時(shí)間和下降時(shí)間。對(duì)于濾波后的電壓Vin 402,可以有三個(gè)階段。在第一階段Teh期間,電容器Cin 106可以由干線電力來(lái)充電。干線AC電流的絕對(duì)值因此可以是Cin 106的充電電流與電感器109的電流之和,并且根據(jù)以下方程TT TIJ_| = / ,+Cm f其中,Iniain是干線AC電流,Ietjil是電感器109的電流,Vniain是干線AC電壓401。在Teh的結(jié)束處,濾波后的電壓Vin 402可以達(dá)到其最大值,該最大值與干線AC電壓401的最大絕對(duì)值相對(duì)應(yīng)。在第二階段Tddl期間,電容器Cin 106可以通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)放電,其中,干線AC電流的絕對(duì)值可以等于電感器109的電流與來(lái)自電容器Cin 106的放電電流之間的差,根據(jù)以下方程IlmJ = Icoa-Cmdj^在第二階段Tdeh的結(jié)束處,電感器109的電流可以等于來(lái)自電容器106的放電電流,該放電電流等于CinI dVmain/dt I。此后,在第三階段Tis。期間,電感器109的電流可以小于所需放電電流CI dVmain/dt I,以維持橋式整流器的導(dǎo)通,因此,橋式整流器103之后的濾波器105可以通過(guò)橋式整流器103與AC電源101隔離。因此,可以不存在通過(guò)干線的電流,·并且濾波器105的放電電流可以等于電感器109的電流。因此,利用針對(duì)控制開(kāi)關(guān)111的轉(zhuǎn)換循環(huán)的恒定接通時(shí)間Tm,濾波器105上的電壓Vin在階段Tis。期間例如以指數(shù)函數(shù)減小。在一些實(shí)施例中,濾波器105上的電壓Vin可以在階段Tis。期間以接近線性函數(shù)的指數(shù)函數(shù)減小。由于在功率因子校正器100中形成的控制回路,在穩(wěn)定狀態(tài)下來(lái)自電感器109的線圈電流可以與負(fù)載電流成比例。因此,在高負(fù)載電流下,與電感器109的電流相比可以忽略濾波器105的電流。這意味著干線AC電流因此可以呈現(xiàn)與干線AC電壓近似相同的波形。因此,在高負(fù)載電流下,濾波器105的電流對(duì)功率因子的影響是可忽略的。然而,在低負(fù)載電流下,所獲得的電感器109低電流可以使濾波器105的電流不可忽略。在這種情況下,階段Tdl期間的干線AC電流可以遠(yuǎn)大于階段Tddl和Tis。期間的干線AC電流。在Vin的每個(gè)循環(huán)期間,較低負(fù)載電流可以導(dǎo)致較短Tddl和階段Tdl,以及較長(zhǎng)階段Tis。。在這樣的實(shí)施例中,干線AC電流可以集中于干線AC電壓401的周期THse。與當(dāng)干線電流在半干線循環(huán)上更均勻分布時(shí)相比,這可以導(dǎo)致干線AC電流的更高IMS。如果干線AC電壓的幅度較高,則電感器109的電流可以較低,這是由于從干線AC電壓源101傳遞的功率可以等于傳遞給負(fù)載的功率。濾波器105的電流因此可以更加占優(yōu)勢(shì)。這可以導(dǎo)致干線AC電流變得更集中。因此,當(dāng)干線AC電壓較高時(shí),濾波器105的電流本身可以更大(C|dVmain/dt|)。更高的濾波器電流還可以使干線AC電流更集中,與當(dāng)干線電流在半干線循環(huán)上更均勻分布時(shí)相比,這可以導(dǎo)致干線AC電流的更高IMS。這遵照用于功率因子校正器100中的功率因子的方程,該方程是/)廠=TT^f-
rms rms其中,Preal是從主電源汲取的實(shí)際功率,Vrffls和Ims是干線的均方根(rms)電壓和均方根電流。相應(yīng)地,由于從主電源汲取的功率與rms干線AC電流之間比值的減小,在低負(fù)載電流或高干線AC電壓下功率因子可以變得更低。根據(jù)示例實(shí)施例,在低負(fù)載電流或高干線AC電源條件下,可以通過(guò)以不同時(shí)間間隔施加不同的電感器109電流,來(lái)增大功率因子。功率因子校正器100中的控制電路115可以使在干線AC電壓的絕對(duì)值的下降時(shí)間期間電感器109的平均電流Iavg,f大于在干線AC電壓的絕對(duì)值的上升時(shí)間期間電感器109的平均電流Iavg,p在這樣的實(shí)施例中,時(shí)間間隔Trise和Tfall期間的干線AC電流彼此更對(duì)稱。由于Tfall期間電感器中的較大電流Iavg,f,使得沒(méi)有任何干線AC電流的時(shí)間間隔Tis。也可以較短,因此干線AC電流可以在每個(gè)半干線循環(huán)中更廣泛分布,這可以減小Iniis,從而可以增大功率因子校正器100的功率因子。現(xiàn)在參照?qǐng)D5,示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的另一示例控制電路500的框圖。在這一個(gè)實(shí)施例的示例500中,控制開(kāi)關(guān)111轉(zhuǎn)換循環(huán)的接通時(shí)間Tm從干線循環(huán)中的零交叉點(diǎn)(干線AC電壓401為零的時(shí)刻)增大至干線循環(huán)中的下個(gè)零交叉點(diǎn)。在一些實(shí)施例中,接通時(shí)間可以從干線循環(huán)中零交叉點(diǎn)附近的時(shí)刻增大至干線循環(huán)中下個(gè)零交叉點(diǎn)附近的時(shí)刻。類(lèi)似于圖2中的示例控制電路200,在器件502-510與器件202-210的功能相匹配的情況下,控制電路500添加了零點(diǎn)檢測(cè)模塊512,零點(diǎn)檢測(cè)模塊512檢測(cè)干線循環(huán)的零交叉點(diǎn),并且將方波形式的零交叉信號(hào)輸出至定時(shí)器控制電路506?,F(xiàn)在參照?qǐng)D6A,示出了另一示例功率因子校正器的時(shí)序圖。在干線AC電壓601等于干線AC電壓301、401的情況下,控制開(kāi)關(guān)111的轉(zhuǎn)換循環(huán)的接通時(shí)間Tm 602在單個(gè)干 線半循環(huán)周期期間從干線循環(huán)中的一個(gè)零交叉點(diǎn)線性增大至干線循環(huán)中的下個(gè)零交叉點(diǎn)?,F(xiàn)在參照?qǐng)D6B,示出了單個(gè)干線半循環(huán)周期期間的接通時(shí)間Tm的時(shí)序圖。當(dāng)接通時(shí)間Tm603在干線半循環(huán)周期期間增大時(shí),控制開(kāi)關(guān)111在單個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)內(nèi)比在最后轉(zhuǎn)換循環(huán)內(nèi)保持更長(zhǎng)時(shí)間的接通?,F(xiàn)在參照?qǐng)D7,示出了示意定時(shí)器控制電路506的一個(gè)示意示例實(shí)現(xiàn)方式700的示意圖。示例定時(shí)器控制電路700可以包括反相器701的串聯(lián)、異或(XOR)門(mén)703、第一電容器705、寄存器707、電流源709、電壓至電流(V/I)轉(zhuǎn)換器711、比較器713、第二電容器715、以及SR鎖存器717。在常規(guī)操作期間,定時(shí)器控制電路700可以接收零交叉電壓(零點(diǎn)檢測(cè)電路512的輸出)、誤差放大電壓(誤差放大器504的輸出)、以及谷值檢測(cè)電壓(谷值檢測(cè)電路510的輸出),并且提供針對(duì)控制開(kāi)關(guān)111的柵極的信號(hào)。在示例實(shí)施例中,電流源Ir 709流經(jīng)電阻器707,并且對(duì)電容器Cs705充電,以產(chǎn)生電壓Vre。電壓Vre可以在每個(gè)半干線循環(huán)內(nèi)以一定斜率線性增大,該斜率可以用于定義接通時(shí)間Tm的斜率。Vre的斜率可以是線性的。在從零點(diǎn)檢測(cè)電路512接收到的零交叉信號(hào)到達(dá)異或門(mén)703之前,可以利用兩個(gè)反相器701對(duì)零交叉信號(hào)進(jìn)行延遲。異或門(mén)可以接收延遲后的信號(hào)以及沒(méi)有延遲的零交叉信號(hào),并且可以產(chǎn)生重置信號(hào),重置信號(hào)可以用于控制電容器Cs 705的充電和放電。電阻器R2707用于定義電壓Vre的初始值,并從而定義Tm的初始值。從誤差放大器504接收到的誤差放大器輸出信號(hào)Ver可以產(chǎn)生通過(guò)V/I轉(zhuǎn)換器711的與Ver成比例的電流Ic。Ic可以用于確定每個(gè)半干線循環(huán)內(nèi)針對(duì)轉(zhuǎn)換循環(huán)的平均接通Tm時(shí)間。Ic可以對(duì)第二電容Co 715進(jìn)行充電,以產(chǎn)生電壓Von。在接通時(shí)間Tm的結(jié)束處,Von可以等于Vre,并且接收Von和Vre的比較器713可以輸出信號(hào)(tonend),該信號(hào)可以設(shè)置SR鎖存器717并且產(chǎn)生低輸出電壓(gate_c),低輸出電壓(gate_c)可以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器508關(guān)斷控制開(kāi)關(guān)111。SR鎖存器可以在接通時(shí)間的結(jié)束處利用并聯(lián)開(kāi)關(guān)對(duì)電容器Co進(jìn)行放電。當(dāng)在谷值檢測(cè)電路510處檢測(cè)到Vdrain在其振蕩時(shí)間期間的最小值時(shí),谷值檢測(cè)電路510可以產(chǎn)生短脈沖以信號(hào)通知存在谷值,這可以重置SR鎖存器717。然后可以接通控制開(kāi)關(guān)111,并且可以利用來(lái)自V/I轉(zhuǎn)換器711的電流Ic開(kāi)始再次對(duì)電容器Co充電?,F(xiàn)在參照?qǐng)D8,示出了多個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)期間示例定時(shí)器控制電路的時(shí)序圖。在圖8中,當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí),谷值檢測(cè)電路510所產(chǎn)生的谷值檢測(cè)電壓804中的脈沖可以觸發(fā)SR鎖存器717的重置。重置的SR鎖存器717可以產(chǎn)生正gate_c信號(hào)801以驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān)111。重置的SR鎖存器還可以將允許電容器Co 715充電的開(kāi)關(guān)閉合,這可以產(chǎn)生正Von信號(hào)802。在電容器Co 715充電時(shí),Von穩(wěn)定增大以穩(wěn)定地發(fā)送方波形式的恒定正信號(hào),直到比較器713產(chǎn)生觸發(fā)SR鎖存器717的tonend信號(hào)803為止,從而獲得針對(duì)gate_c 801和Von 802信號(hào)的低輸出?,F(xiàn)在參照?qǐng)D9,示出了多個(gè)干線循環(huán)期間示例定時(shí)器控制電路的時(shí)序圖。只要零交叉信號(hào)903改變其與干線信號(hào)901中的零點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的邏輯值,就在重置信號(hào)904中產(chǎn)生脈 沖。這可以引起對(duì)電容器Cs 705進(jìn)行充電,這樣的充電可以重置Vre信號(hào)902。在電容器Cs 705充電時(shí),Vre可以在整個(gè)干線循環(huán)期間穩(wěn)定增大?,F(xiàn)在參照?qǐng)D10,示出了示例零點(diǎn)檢測(cè)電路。零點(diǎn)檢測(cè)電路1000可以包括4個(gè)電阻器1001-1004、放大器1005以及比較器1006。放大器1005可以從第一分壓器(未分別編號(hào))接收電壓作為正輸入以及從第二分壓器接收負(fù)輸入,第一分壓器例如由電阻器R21001和R2 1002組成,第二分壓器由電阻器R3 1003和R4 1004組成。在一些實(shí)施例中,Rl=R3,并且R2 = R4。第一分壓器可以接收干線AC電壓的正端子,而第二分壓器可以接收干線AC電壓的負(fù)端子。放大器1005然后可以對(duì)該放大器1005的差分輸入進(jìn)行放大。放大器1005的輸出可以連接至比較器1006的輸入,比較器1006可以輸出零交叉信號(hào),零交叉信號(hào)在干線電壓等于零時(shí)改變邏輯值?,F(xiàn)在參照?qǐng)D11,示出了另一示例控制電路115的時(shí)序圖。在示例實(shí)施例中,在干線循環(huán)期間,針對(duì)控制開(kāi)關(guān)111的轉(zhuǎn)換循環(huán)的接通時(shí)間1 可以保持恒定。此外,可以僅在時(shí)序窗1102中傳遞來(lái)自AC電源101的功率,其中所述時(shí)序窗1102在干線半循環(huán)周期期間出現(xiàn)一次。在示例實(shí)施例中,時(shí)序窗1102在干線AC電壓1101的上升時(shí)間和下降時(shí)間期間均出現(xiàn)。然而,時(shí)序窗1102的中間點(diǎn)可以出現(xiàn)在干線AC電壓的絕對(duì)值的下降時(shí)間內(nèi),使得時(shí)序窗1102的大部分出現(xiàn)在干線AC電壓1101的絕對(duì)值的下降時(shí)間期間。在該實(shí)施例中,在下降周期Tfall期間來(lái)自反相器109的平均線圈電流也可以大于上升周期THse期間的平均線圈電流,這是因?yàn)橛捎诓黄胶獾臅r(shí)序窗1102有利于Tfall,使得與在THse期間相比,在Tfall期間針對(duì)控制開(kāi)關(guān)111轉(zhuǎn)換循環(huán)的總接通時(shí)間Tm更大?,F(xiàn)在參照?qǐng)D12,示出了另一示例控制電路1200的框圖。圖12所示的示例類(lèi)似于圖5所示示例控制電路的框圖??刂齐娐?200的組件1202-1212在總體功能上類(lèi)似于圖5的控制電路500的組件502-512.;然而,定時(shí)器控制電路1206可以不使接通時(shí)間1 在半干線循環(huán)期間增大。相反,控制電路1200可以使定時(shí)器控制電路1206保持恒定的接通時(shí)間Tm,并且可以添加窗產(chǎn)生電路1214。零點(diǎn)檢測(cè)電路1212的輸出現(xiàn)在可以輸出到窗產(chǎn)生電路1214中,窗產(chǎn)生電路1214可以使用零交叉信號(hào)來(lái)產(chǎn)生時(shí)序窗1102。窗產(chǎn)生電路1214所產(chǎn)生的時(shí)序窗1102可以用于定義針對(duì)功率因子校正器100的功率轉(zhuǎn)換的時(shí)序間隔。因此控制開(kāi)關(guān)111可以僅在時(shí)序窗1102內(nèi)接通。在時(shí)序窗1102外部,接通時(shí)間Tm可以始終為零,并因此控制開(kāi)關(guān)111可以始終關(guān)斷?,F(xiàn)在參照?qǐng)D13,示出了總體上標(biāo)記為1300的示例定時(shí)器控制電路的示意圖。與圖7的定時(shí)器控制電路不同之處在于,定時(shí)器控制電路1300不包含與確定信號(hào)Vre的701-709相同的組件。相反,定時(shí)器控制電路1300保持恒定的接通時(shí)間Tm。定時(shí)器控制電路1300使用針對(duì)Vre的參考電壓,并且添加了延遲電路1350,延遲電流源1350接收來(lái)自加窗電路1214的加窗信號(hào),并且將起始信號(hào)和停止信號(hào)輸入到SR鎖存器1317中,SR鎖存器1317使gate_(^f號(hào)在時(shí)序窗的開(kāi)始處為高并且在時(shí)序窗的結(jié)束處為低。延遲電路1350可以包括延遲單元1351,延遲單元1351包括串聯(lián)的反相器,利用來(lái)自加窗電路1214的加窗信號(hào)產(chǎn)生輸入到組合電路1355中的信號(hào),以生成短脈沖。延遲電路1350可以產(chǎn)生起始脈沖來(lái)開(kāi)始功率轉(zhuǎn)換,以及產(chǎn)生短脈沖(停止脈沖)來(lái)停止每個(gè)半干線循環(huán)內(nèi)的功率轉(zhuǎn)換??梢栽诨?OR)門(mén)1321處將起始信號(hào)的輸出和與(AND)門(mén)1320的輸出相組合,其中與門(mén)1320接收來(lái)自加窗電路1214的加窗信號(hào)以及來(lái)自谷值檢測(cè)電路1210的谷值信號(hào)??梢栽诨蜷T(mén)1322處將停止信號(hào)的輸出與比較器1313的輸出相組合,以產(chǎn)生tonend信號(hào)。在每個(gè)時(shí)序窗1102內(nèi),接通時(shí)間Tm可以由電容器Co 1315的充電時(shí)間來(lái)限定??刂崎_(kāi)關(guān)111的接通時(shí)間因此可以由電流Ic來(lái)確定,電流Ic將電容器Co 1315充電至參考電平Vre,V/I轉(zhuǎn)換器1311使電流Ic與誤差放大器1201的輸出Ver成比例。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14,示出了總體上標(biāo)記為1400的窗產(chǎn)生電路的示意圖。加窗電路1400可以包括第一和第二計(jì)數(shù)器1401、1402、組合電路1403、以及比較器1404。兩個(gè)計(jì)數(shù)器1401、1402可以是可逆計(jì)數(shù)器(up and down counters)。兩個(gè)計(jì)數(shù)器1401、1402可以與同步時(shí)鐘(未示出)一起工作。在干線循環(huán)期間,兩個(gè)計(jì)數(shù)器之一(例如,第一計(jì)數(shù)器)可以遞增計(jì)數(shù),而另一計(jì)數(shù)器(例如,第二計(jì)數(shù)器1402)可以同時(shí)遞減計(jì)數(shù)。在一些實(shí)施例中,在后半干線循環(huán)中遞增計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器可以針對(duì)一些同步時(shí)鐘循環(huán)首先從零交叉點(diǎn)保持?jǐn)?shù)據(jù)恒定,然后進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)直到下個(gè)零交叉點(diǎn)。此外,在后半干線循環(huán)中遞減計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器可以首先在零交叉點(diǎn)處將輸出數(shù)據(jù)重置為零,然后開(kāi)始遞增計(jì)數(shù)直到下個(gè)零交叉點(diǎn)。組合電路1403然后可以計(jì)算和輸出兩個(gè)計(jì)數(shù)器輸出數(shù)據(jù)之間的差值的絕對(duì)值。然后可以利用比較器1404將組合電路1403的輸出與定義的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如,設(shè)置信號(hào))相比較,其中比較器1404可以輸出期望的時(shí)序窗信號(hào)?,F(xiàn)在參照?qǐng)D15,示出了統(tǒng)一標(biāo)記為1500的示例窗產(chǎn)生電路的時(shí)序圖。如所見(jiàn),當(dāng)干線循環(huán)周期1501的零交叉信號(hào)從0變?yōu)镮時(shí)(而時(shí)序窗1504保持恒定),遞增計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器1401的輸出1502首先使數(shù)據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)保持恒定,然后遞減計(jì)數(shù)。相反,遞減計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器1402的輸出1503立即重置為零,并且開(kāi)始遞增計(jì)數(shù)?,F(xiàn)在參照?qǐng)D16,示出了另一示例功率因子校正器的時(shí)序圖。在示例實(shí)施例中,可以僅在周期時(shí)序窗1602中傳遞功率,其中所述周期時(shí)序窗1602的中點(diǎn)出現(xiàn)在干線AC電壓1601的絕對(duì)值的下降時(shí)間期間。在示例實(shí)施例中,控制開(kāi)關(guān)111的轉(zhuǎn)換循環(huán)的接通時(shí)間Tm1603也在時(shí)序窗1602內(nèi)開(kāi)始增大?,F(xiàn)在參照?qǐng)D17,示出了總體上標(biāo)記為1700的另一示例功率因子校正器的框圖。類(lèi)似于功率因子校正器1200,組件1702-1714與組件1202-1214相對(duì)應(yīng),將從零點(diǎn)檢測(cè)電路1712產(chǎn)生的零交叉信號(hào)輸出至定時(shí)器控制電路1706和窗產(chǎn)生電路1714。現(xiàn)在參照?qǐng)D18,示出了總體上標(biāo)記為1800的另一示例定時(shí)器控制電路的示意圖,作為定時(shí)器控制電路1706實(shí)現(xiàn)方式的示例。類(lèi)似于圖7和13的定時(shí)器控制電路,定時(shí)器控制電路1800中的組件1801-1822分別與定時(shí)器控制電路700和1200中類(lèi)似命名的組件相對(duì)應(yīng)。在該實(shí)施例中,Vre不是參考電壓;相反,Vre是以與圖7中從組件701-709產(chǎn)生的電壓Vre的方式類(lèi)似的方式從組件1801-1809中產(chǎn)生的?,F(xiàn)在參考圖18,闡釋了通常標(biāo)記為1800的另一個(gè)示例定時(shí)器控制電路的示意圖,作為1706的實(shí)施方法的一個(gè)示例。類(lèi)似于圖7和圖13所述的定時(shí)器控制電路,在定時(shí)器控制電路1800中的部件1801-1822和1850-1855分別對(duì)應(yīng)于在定時(shí)器控制電路700和1200中類(lèi)似命名的部件。在這個(gè)實(shí)施例中,Vre不是參考電壓,而是以類(lèi)似于從圖7的部件701-709中生成電壓Vre的方式從部件1801-1809中生成的Vre。圖19是示例反饋功率控制電路1900的示意圖,作為一個(gè)示例實(shí)施例的另一個(gè)功率因子校正器的一個(gè)示例實(shí)施方式。類(lèi)似于所述功率轉(zhuǎn)換器100,所述反饋功率控制電路1900包括整流器級(jí)1901、包括電容器(Cin)的濾波器級(jí)1902和轉(zhuǎn)換器級(jí)1903。反饋功率控制電路1900可以連接AC電源,接收AC干線,同時(shí)從所述轉(zhuǎn)換器1903產(chǎn)生輸出功率。反饋功率控制電路1900還可以包括用于所述轉(zhuǎn)換器1903的反饋系統(tǒng),類(lèi)似于用于所述控制開(kāi)關(guān)111的所述控制電路系統(tǒng)115。所述反饋級(jí)可以包括期望的干線形狀模塊1911、定標(biāo) 器1913、加法器1915、鉗位裝置(clamp) 1917、輸出調(diào)節(jié)器模塊1905和另一個(gè)定標(biāo)器1919。在所闡釋的實(shí)施例中,通過(guò)抽取與由所述濾波器抽取的電流相反的電流,所述反饋系統(tǒng)可以補(bǔ)償所述濾波器級(jí)1902的電流。這可以由所述反饋系統(tǒng)完成,基于期望的干線電流形狀和感測(cè)到的干線電流形狀之間的差確定誤差。然后所述反饋系統(tǒng)可以通過(guò)所述誤差對(duì)與所述輸出功率相關(guān)的功率水平信號(hào)進(jìn)行定標(biāo),從而產(chǎn)生用于所述轉(zhuǎn)換器1903的控制開(kāi)關(guān)的控制輸入。所述反饋系統(tǒng)還可以受限于誤差信號(hào)的具體范圍,以便增加所述反饋功率控制電路1900的效率。整流器級(jí)1901可以類(lèi)似于所述橋式整流器103并且可以將AC干線電壓轉(zhuǎn)換成整流電壓(Vin)。由所述整流器級(jí)1901產(chǎn)生的所述整流電壓可以是例如正弦電壓。在不包括濾波器1902的實(shí)施例中,所述整流器級(jí)1901可以直接地連接所述轉(zhuǎn)換器1903,其中所述轉(zhuǎn)換器1903可以抽取與所述整流電壓成比例的電流(Iin)。在這種情況下,所述反饋系統(tǒng)可以不產(chǎn)生誤差信號(hào)(即= 0);當(dāng)所期望的干線電流形狀1911和感測(cè)到的輸入電流形狀具有相同的振幅時(shí),這可以在所述加法器1915處發(fā)生。當(dāng)所述誤差值等于0時(shí),所述定標(biāo)器1919可以產(chǎn)生控制輸入,所述控制輸入等于由所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905產(chǎn)生的所述功率水平設(shè)定信號(hào)。當(dāng)所述控制輸入近似地等于所述功率水平設(shè)定信號(hào)時(shí),在一些實(shí)施例中,當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器1903包括升壓轉(zhuǎn)換器時(shí),所述控制輸出可以引起所述轉(zhuǎn)換器1903中的控制開(kāi)關(guān)具有恒定的接通時(shí)間Tm。在其他的實(shí)施例中,當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器1903包括不同部件時(shí),所述輸入控制可以包括不同的信號(hào)或者參數(shù)。例如,當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器包括行為如同可編程電阻器的轉(zhuǎn)換器級(jí)時(shí),所述輸入控制可以是對(duì)所述轉(zhuǎn)換器1903進(jìn)行編程的參數(shù)。當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器1903具有恒定的接通時(shí)間時(shí),所述轉(zhuǎn)換器1903可以用作類(lèi)似于理想電阻器,產(chǎn)生與所述輸入電壓成比例的輸入電流。濾波器1902可以連接所述整流器級(jí)1901的輸出,并且可以包括例如可以從所述整流器級(jí)1901的輸出接收電流的電容器Cin。在所闡釋的實(shí)施例中,例如,當(dāng)減小來(lái)自所述整流器級(jí)1901的噪聲時(shí),所述濾波器1902可以接收不可忽略的電流Ieap。結(jié)果,來(lái)自所述整流器的電流Imains—可以近似地等于流經(jīng)所述濾波器的電流Icap和由所述轉(zhuǎn)換器接收到的電流I嘯的總和。在一些實(shí)施例中,所述反饋系統(tǒng)可以控制所述轉(zhuǎn)換器1903的操作來(lái)補(bǔ)償所述電容性電流。轉(zhuǎn)換器1903可以包括一個(gè)或者多個(gè)部件,所述部件從所述整流器級(jí)1901接收電流并且基于所述接收到的電流產(chǎn)生輸出。例如,所述轉(zhuǎn)換器1903可以類(lèi)似于所述升壓轉(zhuǎn)換器107,并且可以包括例如控制開(kāi)關(guān)、電感器、二極管和電容器。在示例操作期間,所述轉(zhuǎn)換器1903可以接收輸入電壓和電流(V_v,Iconv)并且可以產(chǎn)生輸出電壓和電流(Vtjut, Iout) 0所述輸出電壓和電流可以基于所述輸入電壓和電流,以及從所述反饋系統(tǒng)接收到所述控制輸入(例如當(dāng)所述轉(zhuǎn)換器1903包括升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)用于驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)的控制輸入)。轉(zhuǎn)換器1903的控制輸入的修改可以改變至所述轉(zhuǎn)換器1903的輸入電流,并且可以引起所述轉(zhuǎn)換器1903抽取比由所述輸出調(diào)節(jié)模塊1905產(chǎn)生的功率水平設(shè)定信號(hào)更多或者更少的功率(在所述電流干線循環(huán)期間產(chǎn)生近似恒定的功率信號(hào))。在一些實(shí)施例中,所述轉(zhuǎn)換器1903可以由另一個(gè)電路加載,諸如連接在所述轉(zhuǎn)換器1903的輸出與地之間的所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905。輸出調(diào)節(jié)器模塊1905可以包括電路,所述電路接收由所述轉(zhuǎn)換器1903產(chǎn)生的所 述輸出信號(hào),并且可以基于例如接收到的輸出值與參考值之間的差產(chǎn)生功率水平設(shè)定信號(hào)。在一些實(shí)施例中,所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905可以包括放大器,諸如誤差放大器,所述放大器可以基于從所述轉(zhuǎn)換器1903接收到的輸出信號(hào)產(chǎn)生功率水平設(shè)定信號(hào)。在其他的實(shí)施例中,所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905可以包括其他可以部件,所述其他部件將所述輸出與參考進(jìn)行比較,諸如采樣保持電路。在一些實(shí)施例中,所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905可以包括本地調(diào)節(jié)回路和連接在轉(zhuǎn)換器1903的輸出與地之間的緩沖電容器。在這些情況下,所述緩沖電容器可以傳遞由所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905接收的所述負(fù)載電流的高頻分量。所述反饋系統(tǒng)可以利用所述功率水平設(shè)定信號(hào)來(lái)為所述轉(zhuǎn)換器1903創(chuàng)建所述控制輸入。在一些實(shí)施例中,當(dāng)所述反饋系統(tǒng)修改所述轉(zhuǎn)換器的操作時(shí),所述轉(zhuǎn)換器1903可以產(chǎn)生恒定的功率輸出。在一些實(shí)施例中,所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905可以產(chǎn)生功率水平設(shè)定信號(hào)作為所述定標(biāo)器1919的輸入。如圖19所示,所述反饋系統(tǒng)可以組合來(lái)自所述加法器1915的誤差信號(hào)和基于所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905的功率水平設(shè)定信號(hào)。在產(chǎn)生所述誤差信號(hào)時(shí),所述反饋系統(tǒng)可以使用期望的干線電流形狀1911。期望的干線電流形狀1911可以是硬件,所述硬件產(chǎn)生包括與所期望的干線電流相同的電流形狀的信號(hào),所述期望的干線電流可以從AC電源接收或者從所述整流器級(jí)的輸出推導(dǎo)出。這可以包括例如產(chǎn)生具有與接收自所述AC電源的預(yù)期信號(hào)相同形狀的信號(hào)。在一些實(shí)施例中,所產(chǎn)生的信號(hào)可以具有與所述預(yù)期信號(hào)相同的振幅和/或相位。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道能夠?yàn)樗龇答伖β士刂齐娐?900生成理想的正弦電流波的實(shí)際硬件。在一些實(shí)施例中,所述反饋系統(tǒng)可以例如通過(guò)感測(cè)在所述整流器級(jí)1901之前或者之后的AC干線電壓找到期望的干線電流形狀。在一些實(shí)施例中,期望的干線電流形狀模塊1911可以包括一個(gè)或者多個(gè)分壓器,所述分壓器連接在所述整流器級(jí)1901之前的所述反饋功率控制電路1900的輸入。在這些實(shí)施例中,所述一個(gè)或者多個(gè)電阻分壓器可以串聯(lián),以便感測(cè)與傳遞到所述整流器級(jí)1901的期望AC干線電壓成比例的電壓。在其他的實(shí)施例中,期望的AC干線電流形狀可以通過(guò)在所述整流器級(jí)1901輸出處的一個(gè)或者多個(gè)電阻分壓器感測(cè)。在這些情況下,期望的干線電流形狀級(jí)1901可以包括出于其他目的與所述反饋功率控制電路1900相連的現(xiàn)有電路硬件,例如諸如過(guò)壓保護(hù)。當(dāng)感測(cè)所述整流器級(jí)1901的輸出時(shí),所感測(cè)到的電壓Vin可能永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到零,即使在所述AC干線電壓的過(guò)零期間。定標(biāo)器1913、1919可以組合輸入,使得因此產(chǎn)生的輸出信號(hào)在正常的工作范圍之內(nèi)。例如,在所闡釋的實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1913可以接收所述期望的干線電流形狀1911和由所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905輸出的功率水平設(shè)定。定標(biāo)器1913例如可以包括乘法器(multiplier),所述乘法器對(duì)兩個(gè)輸入進(jìn)行組合,使得所述定標(biāo)器1913的輸出是基于所述轉(zhuǎn)換器1903的實(shí)際輸出功率的調(diào)整過(guò)的干線電流形狀信號(hào)。例如,這樣可以匹配期望干線電流和在所述加法器1915處接收到的感測(cè)輸入電流的振幅。在一些實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1913可能不完全地匹配期望電流形狀信號(hào)和所述感測(cè)輸入電流的振幅;在這種情況下,與由定標(biāo)器1913、加法器1915和鉗位器1917形成的通路的增益相組合,定標(biāo)器1919可以限定所述轉(zhuǎn)換器1903的控制輸入,補(bǔ)償所述振幅差。類(lèi)似地,所述定標(biāo)器191可以包括例如乘法器,所述乘法器從所述鉗位器1917接收調(diào)整過(guò)的誤差信號(hào),以及從所述輸出調(diào)節(jié)器模塊1905接收功率水平設(shè)定信號(hào),并且可以 為所述轉(zhuǎn)換器1903產(chǎn)生控制輸入來(lái)補(bǔ)償所述調(diào)整過(guò)的誤差信號(hào)。在一些實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1913、1919可以耦合。例如,當(dāng)所述定標(biāo)器1913、1919是乘法器時(shí),在所述定標(biāo)器1913與1919之間可能設(shè)定有恒定的比例,其中重新配置一個(gè)定標(biāo)器1913可以導(dǎo)致重新配置另一個(gè)定標(biāo)器1919以便維持定標(biāo)器1913、1919之間的恒定比例。在一些實(shí)施例中,可以設(shè)置所述定標(biāo)器1913、1919,使得它們?cè)趯?duì)其各自的接收輸入進(jìn)行定標(biāo)時(shí)是完全相同的。加法器1915可以接收調(diào)整過(guò)的干線電流形狀信號(hào)和在所述濾波器1902之前感測(cè)到的輸入電流,并且可以組合所接收到的輸入來(lái)產(chǎn)生誤差信號(hào)。所述感測(cè)到的輸入信號(hào)Irert可以在所述濾波器1902之前被感測(cè),并且可以包括由所述轉(zhuǎn)換器接收到的電流1。_以及由所述電容性濾波器接收到的電流IMP。當(dāng)修改由轉(zhuǎn)換器1903接收到的電流而包括與由所述電容性濾波器1902接收到的電流相反的電流,從而使得Irat = Icap+(Iconv-Icap)時(shí),感測(cè)到的電流可能與期望的干線電流具有相同的形狀。在一些實(shí)施例中,所述加法器1915可以功能上用作減法器,接收信號(hào)之一作為負(fù)值并且對(duì)不同符號(hào)的信號(hào)相加來(lái)產(chǎn)生所述誤差信號(hào)。例如在所闡釋的實(shí)施例中,所述加法器1915可以接收所述調(diào)整過(guò)的干線電流形狀信號(hào)作為負(fù)值。鉗位器1917可以控制所述范圍電流信號(hào),所述誤差信號(hào)為所述范圍電流信號(hào)改變由所述定標(biāo)器1919產(chǎn)生的所述控制輸入。在所述AC干線循環(huán)部分上,可能所述反饋系統(tǒng)不能充分地調(diào)整所述轉(zhuǎn)換器1903來(lái)補(bǔ)償由所述濾波器接收到的電流。例如這可以發(fā)生在所述AC干線電壓的過(guò)零點(diǎn)附近恰好在所述過(guò)零點(diǎn)之前(其中Icap在最小值處),所述轉(zhuǎn)換器1903可能需要大量電流用于補(bǔ)償,而恰好在所述過(guò)零點(diǎn)之后(其中Imp在最大值處),所述電路1900可能需要傳遞到轉(zhuǎn)換器1903的電流為負(fù)。例如所述鉗位器1917可以包括鉗位二極管和參考源的電路,當(dāng)所接收到的誤差信號(hào)在由一個(gè)或者多個(gè)參考源設(shè)置的范圍之外時(shí),可以為所述定標(biāo)器1919產(chǎn)生限制在上邊界和下邊界之間的誤差信號(hào)。例如,在一個(gè)實(shí)施例中,所述電路可以包括與多個(gè)參考電壓的串聯(lián)的鉗位二極管(在這種情況下,所述鉗位器1917還可以包括將所述誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò))。當(dāng)所述誤差電壓信號(hào)在所述兩個(gè)參考電壓水平之間時(shí),可以將所述(電流)誤差信號(hào)發(fā)送給所述定標(biāo)器1919 ;否則,所述鉗位二極管可以引起將等于所限定范圍(由所述參考電壓設(shè)定)的最小值或者最大值的電流誤差信號(hào)發(fā)送給定標(biāo)器1919。在由所述反饋功率控制電路1900操作的示例方法中,所述整流器級(jí)1901可以產(chǎn)生包括電流形狀的整流信號(hào)。所述整流信號(hào)可以由濾波器1902和轉(zhuǎn)換器1903接收,它們中的每一個(gè)都從所述整流信號(hào)中接收電流。至少基于感測(cè)電流信號(hào)產(chǎn)生誤差信號(hào)的反饋系統(tǒng)可以為所述轉(zhuǎn)換器1903產(chǎn)生電流輸入?;谒隹刂戚斎耄鲛D(zhuǎn)換器1903可以改變其操作來(lái)修改其從所述整流器級(jí)1901接收的電流。在一些實(shí)施例中,在由所述轉(zhuǎn)換器1903接收的電流中的變化可以實(shí)質(zhì)上等于由所述濾波器1902接收的電流。通過(guò)感測(cè)濾波器1902之前的電流、將所感測(cè)的電流信號(hào)與期望的電流信號(hào)進(jìn)行比較以及基于所述比較產(chǎn)生誤差信號(hào),所述反饋系統(tǒng)可以為轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述控制輸入。當(dāng)所述誤差信號(hào)在限定(非鉗位)范圍內(nèi)時(shí),將所述誤差信號(hào)與功率水平設(shè)定信號(hào)組合,以便基于推導(dǎo)出的電流誤差和所述電路1900的實(shí)際輸出修改所述轉(zhuǎn)換器1903。在一些示例操作方法中,所述反饋功率控制電路1900可以使用一個(gè)或者多個(gè)定標(biāo)器來(lái)修改輸入信號(hào),以便更好地匹配所述功率水平設(shè)定。例如,在一些實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1913可以接收所述期望的干線電流形狀并且可以使用所述功率水平設(shè)定信號(hào)來(lái)定標(biāo)·所述期望的干線電流形狀。在一些實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1919可以從所述加法器1915或者所述鉗位器1917接收所述誤差信號(hào),并且可以通過(guò)所述誤差信號(hào)接收到量對(duì)所述功率水平設(shè)定信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)。在各種實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1913、1919可以包括乘法器,所述乘法器可以把所述輸入信號(hào)相乘在一起;在一些實(shí)施例中,所述定標(biāo)器1913、1919還可以將其輸入與非零常數(shù)相乘。在一些示例操作方法中,所述鉗位器1917可以通過(guò)只在非鉗位范圍內(nèi)產(chǎn)生非零誤差信號(hào)來(lái)限制所述反饋系統(tǒng)的操作范圍。例如,如果所述鉗位器接收誤差信號(hào),要求由所述轉(zhuǎn)換器1903接收的電流是負(fù)的,所述鉗位器1917可以產(chǎn)生等于所限定范圍中最小值的
誤差號(hào)。圖20是另一示例反饋功率控制電路的示意圖。反饋功率控制電路2000類(lèi)似于反饋功率控制電路1900,其部件2001-2019類(lèi)似于相似的部件1901-1919。此外,反饋功率控制電路2000附加地包括放大器2021和平均電路2023。在所闡釋的實(shí)施例中,所述定標(biāo)器2013接收相對(duì)于參考電壓的所述誤差信號(hào)的平均值(當(dāng)所述反饋系統(tǒng)沒(méi)有鉗位時(shí))。這樣可以允許所述反饋系統(tǒng)將所述感測(cè)干線電流的平均值(當(dāng)沒(méi)有鉗位時(shí))與所述期望干線電流的平均值相匹配。放大器2021可以基于由所述加法器2015和所述鉗位器2017產(chǎn)生的誤差信號(hào)產(chǎn)生放大的誤差信號(hào)。例如放大器2021包括接收所述誤差信號(hào)和參考信號(hào)的差分放大器。例如所述參考信號(hào)可以包括由恒電流源產(chǎn)生的參考電流水平。放大器2021可以從所述鉗位器2017接收“使能”信號(hào),使得所述放大器2021只在所述反饋系統(tǒng)沒(méi)有鉗位的時(shí)間段期間
產(chǎn)生放大器誤差信號(hào)。平均電路2023可以包括平均誤差值產(chǎn)生電路,所述平均誤差值產(chǎn)生電路可以基于從所述放大器2021接收的放大誤差值產(chǎn)生平均誤差值。例如所述平均電路2023可以包括存儲(chǔ)器,所述存儲(chǔ)器可以在限定的周期上維持平均值。例如,所述平均電路可以在AC干線半循環(huán)周期上維持所述誤差信號(hào)的平均值。在所述限定的周期上,當(dāng)所述誤差信號(hào)的平均值等于0時(shí),所述感測(cè)干線電流信號(hào)的平均值可以匹配由所述定標(biāo)器2013定標(biāo)之后的期望干線電流信號(hào)的平均值。在一些實(shí)施例中,當(dāng)所述反饋系統(tǒng)另外試圖在可接受的范圍之外修改轉(zhuǎn)換器2003時(shí),所述鉗位器2017可設(shè)置成不產(chǎn)生使能信號(hào)。在這種情況下,所述電流信號(hào)的振幅可以在鉗位周期上匹配,不試圖匹配發(fā)生在所述鉗位周期上的振幅。在其他實(shí)施例中,所述平均電路2023可以維持所述誤差信號(hào)的連續(xù)平均。當(dāng)為所述平均電路2023選擇足夠慢的時(shí)間常數(shù)時(shí),使得所述平均電路2023的輸出是近似恒定的,可以發(fā)生這種情況。在由所述反饋功率控制電路2000操作的示例方法中,所述整流器級(jí)2001可以以與圖19所示的反饋功率控制電路1900類(lèi)似的方式產(chǎn)生整流信號(hào)。所述反饋系統(tǒng)還可以以類(lèi)似的方式行動(dòng),利用所述加法器2015接收調(diào)整過(guò)的參考干線電流信號(hào)和感測(cè)到的電流信號(hào),并且基于所述兩個(gè)輸入信號(hào)的比較產(chǎn)生誤差信號(hào)。當(dāng)所述誤差信號(hào)在所限定的范圍內(nèi)時(shí),鉗位器2017可以產(chǎn)生控制輸入信號(hào)。當(dāng)所述誤差信號(hào)在所限定的范圍內(nèi)時(shí),所述誤差信號(hào)可被發(fā)送到所述放大器2021,其中將所述誤差信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)所述鉗位器2017為所述放大器2021提供使能信號(hào)時(shí),所述誤差信號(hào)可被發(fā)送到所述平均電路2023,其中所述誤差信號(hào)用于產(chǎn)生平均誤差信號(hào)。然后,平均電路可以發(fā)送所述平均誤差信號(hào)到所述定標(biāo)器2013,當(dāng)對(duì)所述參考干線電流形狀信號(hào)2011定標(biāo)時(shí)所述定標(biāo)器使用所述·平均誤差信號(hào)。圖21是示例反饋功率控制電路的感測(cè)模塊的示意圖。感測(cè)電路2100可以包括部件2102、2103,類(lèi)似于圖19所示的反饋功率控制電路1900的部件1902、1903。感測(cè)電路2100還可以包括感測(cè)單元2104、比例電容器2106、感測(cè)放大器2108和感測(cè)加法器2110,所述感測(cè)加法器可以為所述加法器1915產(chǎn)生所述感測(cè)電流信號(hào)。在所闡釋的實(shí)施例中,例如,所述感測(cè)單元2104可以包括電阻器Rs6ns6,所述電阻器產(chǎn)生初始感測(cè)電流Ismse,所述初始感測(cè)電流等于由所述轉(zhuǎn)換器2103接收到的電流。在一些實(shí)施例中,所述感測(cè)單元2104可以包括存在于所述濾波器2101和所述轉(zhuǎn)換器2103之間的現(xiàn)有電阻器,其中所述現(xiàn)有電阻器還可以控制所述轉(zhuǎn)換器2103的一個(gè)或者多個(gè)部件。采用現(xiàn)有電阻器例如可以限制與感測(cè)輸入至所述轉(zhuǎn)換器2103的電流相關(guān)的耗散。此外,所述比例電容器2106可以包括與包括所述濾波器2102的電容器成比例的電容器,使得Cfilto =K * Cpmp,其中K是分?jǐn)?shù)常數(shù)(例如,其中K>> I)。比例電容器2106可以產(chǎn)生與由所述電容性濾波器2102接收到的電流成比例。然后,所述因此產(chǎn)生的電流可以被所述感測(cè)放大器2108放大。然后,感測(cè)加法器2110可以將在所述轉(zhuǎn)換器處接收到的感測(cè)電流與由所述感測(cè)放大器2108放大的成比例電流進(jìn)行組合,以便為所述加法器1915產(chǎn)生感測(cè)電流信號(hào)。圖22是示例反饋功率控制電路的時(shí)序圖。曲線2201-2215闡釋了在所述反饋功率控制電路1900中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓和電流。曲線2201-2203闡釋了由所述電路1900輸出的各個(gè)實(shí)際功率和功率因子。曲線2205闡釋了由所述轉(zhuǎn)換器1903接收到的電流以及曲線2207闡釋了來(lái)自所述AC干線的輸入電流。曲線2209闡釋了所述轉(zhuǎn)換器1903的所述控制輸入。曲線2211-2213分別闡釋了所述AC干線電壓和所述整流電壓(來(lái)自所述整流器級(jí)1901)。曲線2215闡釋了由所述電容濾波器1902接收到的電流。如曲線2201-2215所示,修改所述轉(zhuǎn)換器1903的控制輸入,使得在所述AC使得循環(huán)周期上修改由轉(zhuǎn)換器1903接收到的電流。由轉(zhuǎn)換器1903接收到的電流近似地與由所述電容濾波器1902接收到的電流相反。隨著時(shí)間推移,由所述電路1900在干線循環(huán)上產(chǎn)生的平均功率維持在穩(wěn)定的恒定水平,而所述功率因子也穩(wěn)定在恒定值。盡管已經(jīng)特別參考某些示例方面詳細(xì)地描述了各種示例實(shí)施例,應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明能夠用于其他實(shí)施例并且其細(xì)節(jié)能夠在各種顯而易見(jiàn)的方面進(jìn)行修改。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解,能夠仍然在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變化和修改。因此,前述公開(kāi)、說(shuō)明書(shū)和附圖只是出于闡釋的目的而非以任何形式限制本發(fā)明,本發(fā)明只由權(quán)利要求單獨(dú)地或者組合地限定。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明的實(shí)施例明確地包括在獨(dú)立的權(quán)利要求中列舉的特征的組合,不論這些特征是否每一個(gè)都在相同的權(quán)利要求中被獨(dú)立地限定,所述特征被限定在明確的權(quán)利要求鏈中、或者組合、或者沒(méi)有在下面一組示例權(quán)利要求中列舉作為附屬的權(quán)利要求中?!?br>
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)AC/DC功率轉(zhuǎn)換器控制傳遞至負(fù)載的功率的方法,所述AC/DC功率轉(zhuǎn)換器具有包括控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)式電源SMPS,所述控制開(kāi)關(guān)在接通和關(guān)斷狀態(tài)之間可切換,并且僅在所述接通狀態(tài)期間導(dǎo)通,以控制傳遞至負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流,所述AC/DC功率轉(zhuǎn)換器接收干線交流AC電壓作為輸入,干線AC電壓具有在循環(huán)周期上以循環(huán)方式變化的絕對(duì)電壓值的干線電壓循環(huán),所述循環(huán)周期具有從零增加到最大值的第一半循環(huán)周期以及隨后的從最大值減小到零的第二半循環(huán)周期,所述方法包括 接收干線AC電壓; 對(duì)干線AC電壓進(jìn)行整流,以產(chǎn)生直流DC電壓; 根據(jù)DC電壓產(chǎn)生輸出電壓; 將輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流傳遞至負(fù)載,所述輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流由SMPS中控制開(kāi)關(guān)來(lái)控制; 通過(guò)在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)產(chǎn)生電流控制脈沖序列,相對(duì)于干線電壓循環(huán)來(lái)偏移驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)序,其中,每個(gè)電流控制脈沖使控制開(kāi)關(guān)處于所述接通狀態(tài),并且每個(gè)電流控制脈沖具有相應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm,所述產(chǎn)生具有相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期的時(shí)序,所述時(shí)序提供第ニ半循環(huán)周期內(nèi)所有電流控制脈沖的Tm之和,第二半循環(huán)周期內(nèi)所有電流控制脈沖的Tm之和實(shí)質(zhì)上大于第一半循環(huán)周期內(nèi)所有電流控制脈沖的Tm之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中,循環(huán)周期內(nèi)電流控制脈沖序列中的第η個(gè)電流控制脈沖的Tm具有比所述電流控制脈沖序列中的第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,其中第η個(gè)電流控制脈沖是在第(η-l)個(gè)電流控制脈沖之后產(chǎn)生的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中,第η個(gè)電流控制脈沖的Tm與第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm之間的差在至少三(3)個(gè)連續(xù)電流控制脈沖的范圍上是恒定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中,所述偏移包括 在每個(gè)循環(huán)周期中相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期產(chǎn)生具有起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的時(shí)序窗,以及 僅在所述時(shí)序窗內(nèi)產(chǎn)生所述電流控制脈沖序列;其中,時(shí)序窗起始時(shí)間和時(shí)序窗持續(xù)時(shí)間使得在第二半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和實(shí)質(zhì)上大于在第一半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中,第η個(gè)電流控制脈沖的Tm與第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm之間的差在至少三(3)個(gè)連續(xù)電流控制脈沖的范圍上是零,并且時(shí)序窗的大部分出現(xiàn)在第二半循環(huán)周期期間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述時(shí)序窗內(nèi)電流控制脈沖序列中的第η個(gè)電流控制脈沖的Tm具有比所述電流控制脈沖序列中的第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,其中,在第(η-l)個(gè)電流控制脈沖之后產(chǎn)生第η個(gè)電流控制脈沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中,第η個(gè)電流控制脈沖的Tm與第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm之間的差在至少三(3)個(gè)連續(xù)電流控制脈沖的范圍上是恒定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中,所述在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)產(chǎn)生電流控制脈沖序列通過(guò)以下操作來(lái)控制Tm: 檢測(cè)所輸入的干線電壓的零點(diǎn),并響應(yīng)于此,產(chǎn)生脈沖時(shí)序參考電壓,所述脈沖時(shí)序參考電壓具有在不大于一個(gè)循環(huán)周期的脈沖時(shí)序參考電壓持續(xù)時(shí)間上相對(duì)于時(shí)間而增大的值; 在與電流控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)的功率電容器的振蕩周期期間,檢測(cè)所述功率電容器上的最小電壓,并響應(yīng)于此,產(chǎn)生谷值檢測(cè)信號(hào); 響應(yīng)于所述谷值檢測(cè)信號(hào),向脈沖時(shí)序電容器發(fā)送充電電流; 將脈沖時(shí)序電容器上的電壓與脈沖時(shí)序參考電壓相比較,并將Tm設(shè)置為等于開(kāi)始發(fā)送充電電流與比較結(jié)果指示滿足比較準(zhǔn)則之間的時(shí)延。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,還包括基于給定的參考電壓來(lái)控制所述輸出電壓,其中,控制所述輸出電壓包括 將與所述輸出電壓成比例的電壓與所述給定的參考電壓相比較,并響應(yīng)于此,產(chǎn)生電壓誤差信號(hào);以及 基于所述電壓誤差信號(hào),調(diào)節(jié)至所述脈沖時(shí)序電容器的所述充電電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中 所述偏移包括 在每個(gè)循環(huán)周期中相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期產(chǎn)生具有起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的時(shí)序窗,以及 僅在所述時(shí)序窗內(nèi)產(chǎn)生所述電流控制脈沖序列;其中,時(shí)序窗起始時(shí)間和時(shí)序窗持續(xù)時(shí)間使得在第二半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和實(shí)質(zhì)上大于在第一半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有!》值之和;以及 在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)產(chǎn)生電流控制脈沖序列通過(guò)以下操作來(lái)控制Tm 檢測(cè)所輸入的干線電壓的零點(diǎn),并且響應(yīng)于此,產(chǎn)生脈沖時(shí)序參考電壓,所述脈沖時(shí)序參考電壓具有在不大于一個(gè)循環(huán)周期的脈沖時(shí)序參考電壓持續(xù)時(shí)間上相對(duì)于時(shí)間而增大的值, 在與電流控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)的功率電容器的振蕩周期期間,檢測(cè)所述功率電容器上的最小電壓,并響應(yīng)于此,產(chǎn)生谷值檢測(cè)信號(hào), 響應(yīng)于所述谷值檢測(cè)信號(hào),向脈沖時(shí)序電容器發(fā)送充電電流,以及將脈沖時(shí)序電容器上的電壓與脈沖時(shí)序參考電壓相比較,并將Tm設(shè)置為等于開(kāi)始發(fā)送充電電流與比較結(jié)果指示滿足比較準(zhǔn)則之間的時(shí)延。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述時(shí)序窗內(nèi)電流控制脈沖序列中的第η個(gè)電流控制脈沖的Tm具有比所述電流控制脈沖序列中的第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,其中,在第(η-l)個(gè)電流控制脈沖之后產(chǎn)生第η個(gè)電流控制脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中產(chǎn)生時(shí)序窗步驟還包括 產(chǎn)生在后循環(huán)周期中遞增計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)信號(hào),所述第一計(jì)數(shù)信號(hào)在后循環(huán)周期結(jié)束處或之后切換至遞減計(jì)數(shù); 產(chǎn)生在后循環(huán)周期中遞減計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)信號(hào),所述第二計(jì)數(shù)信號(hào)在后循環(huán)周期結(jié)束處或之后切換至遞增計(jì)數(shù); 產(chǎn)生與第一和第二計(jì)數(shù)信號(hào)之間的差的絕對(duì)值相等的差信號(hào); 根據(jù)差信號(hào)和設(shè)置信號(hào)產(chǎn)生加窗信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中,檢測(cè)零步驟還包括 接收干線AC電壓信號(hào);產(chǎn)生幅度與AC干線電壓信號(hào)的幅度成比例的差分信號(hào);以及 響應(yīng)于所述差分信號(hào),產(chǎn)生零交叉信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中 所述偏移包括 在每個(gè)循環(huán)周期中相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期產(chǎn)生具有起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的時(shí)序窗,以及 僅在所述時(shí)序窗內(nèi)產(chǎn)生所述電流控制脈沖序列;其中,時(shí)序窗起始時(shí)間和時(shí)序窗持續(xù)時(shí)間使得在第二半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和實(shí)質(zhì)上大于在第一半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和;以及 在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)產(chǎn)生電流控制脈沖序列通過(guò)以下操作來(lái)控制Tm 檢測(cè)所輸入的干線電壓的零點(diǎn),并且響應(yīng)于此,產(chǎn)生脈沖時(shí)序參考電壓,所述脈沖時(shí)序參考電壓具有在不大于一個(gè)循環(huán)周期的脈沖時(shí)序參考電壓持續(xù)時(shí)間上相對(duì)于時(shí)間而增大的值; 在與電流控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)的功率電容器的振蕩周期期間,檢測(cè)所述功率電容器上的最小電壓,并響應(yīng)于此,產(chǎn)生谷值檢測(cè)信號(hào); 響應(yīng)于所述谷值檢測(cè)信號(hào),向脈沖時(shí)序電容器發(fā)送充電電流;以及將脈沖時(shí)序電容器上的電壓與脈沖時(shí)序參考電壓相比較,并且將Tm設(shè)置為等于開(kāi)始發(fā)送充電電流與比較結(jié)果指示滿足比較準(zhǔn)則之間的時(shí)延。
15.一種通過(guò)AC/DC功率轉(zhuǎn)換器控制傳遞至負(fù)載的功率的電路,所述AC/DC功率轉(zhuǎn)換器接收干線交流AC電壓作為輸入,干線AC電壓具有在循環(huán)周期上以循環(huán)方式從零到零變化的絕對(duì)電壓值的干線電壓循環(huán),所述循環(huán)周期具有第一半循環(huán)周期和第二半循環(huán)周期,在第一半循環(huán)周期期間絕對(duì)電壓值從零増大到最大值,在第二半循環(huán)周期期間絕對(duì)電壓值從最大值減小到零,所述電路包括 整流器,接收干線AC電壓,并且產(chǎn)生直流DC電壓; 開(kāi)關(guān)式電源SMPS,接收DC電壓,產(chǎn)生輸出電壓,并且將輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流提供至負(fù)載,所述SMPS包括控制開(kāi)關(guān),所述控制開(kāi)關(guān)在接通和關(guān)斷狀態(tài)之間可切換,并且僅在所述接通狀態(tài)期間導(dǎo)通,以控制傳遞至負(fù)載的輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流;以及 定時(shí)器控制電路,在接通和關(guān)斷狀態(tài)之間驅(qū)動(dòng)控制開(kāi)關(guān),其中,控制電路通過(guò)在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)產(chǎn)生電流控制脈沖序列,相對(duì)于干線電壓循環(huán)來(lái)偏移驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)序,其中,每個(gè)電流控制脈沖使控制開(kāi)關(guān)處于所述接通狀態(tài),并且每個(gè)電流控制脈沖具有相應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm,所述產(chǎn)生具有相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期的時(shí)序,所述時(shí)序提供第二半循環(huán)周期內(nèi)所有電流控制脈沖的Tm之和,第二半循環(huán)周期內(nèi)所有電流控制脈沖的Tm之和實(shí)質(zhì)上大于第一半循環(huán)周期內(nèi)所有電流控制脈沖的Tm之和。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路,其中,循環(huán)周期內(nèi)電流控制脈沖序列中的第η個(gè)電流控制脈沖的Tm具有比所述電流控制脈沖序列中的第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,其中在第(η-l)個(gè)電流控制脈沖之后產(chǎn)生第η個(gè)電流控制脈沖。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電路,其中,第η個(gè)電流控制脈沖的Tm與第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm之間的差在至少三(3)個(gè)連續(xù)電流控制脈沖的范圍上是恒定的。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路,其中,定時(shí)器控制電路產(chǎn)生具有相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期的起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的時(shí)序窗,其中 定時(shí)器控制電路僅在所述時(shí)序窗內(nèi)產(chǎn)生電流控制脈沖序列,以及時(shí)序窗起始時(shí)間和時(shí)序窗持續(xù)時(shí)間使得在第二半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和實(shí)質(zhì)上大于在第一半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電路,其中,所述時(shí)序窗內(nèi)電流控制脈沖序列中的第η個(gè)電流控制脈沖的Tm具有比所述電流控制脈沖序列中的第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,其中,在第(η-l)個(gè)電流控制脈沖之后產(chǎn)生第η個(gè)電流控制脈沖。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電路,其中,第η個(gè)電流控制脈沖的Tm與第(η-l)個(gè)電流控制脈沖的Tm之間的差在至少三(3)個(gè)連續(xù)電流控制脈沖的范圍上是恒定的。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路,還包括 零點(diǎn)檢測(cè)電路,檢測(cè)所輸入的干線電壓的零點(diǎn),并且響應(yīng)于此,產(chǎn)生脈沖時(shí)序參考電壓,所述脈沖時(shí)序參考電壓具有在不大于一個(gè)循環(huán)周期的脈沖時(shí)序參考電壓持續(xù)時(shí)間上相對(duì)于時(shí)間而增大的值; 谷值檢測(cè)電路,在與電流控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)的功率電容器的振蕩周期期間,檢測(cè)所述功率電容器上的最小電壓,并響應(yīng)于此,產(chǎn)生谷值檢測(cè)信號(hào); 其中,定時(shí)器控制電路響應(yīng)于所述谷值檢測(cè)信號(hào)向脈沖時(shí)序電容器發(fā)送充電電流,并且將脈沖時(shí)序電容器上的電壓與脈沖時(shí)序電壓相比較,并且將Tm設(shè)置為等于開(kāi)始發(fā)送充電電流與比較結(jié)果指示滿足比較準(zhǔn)則之間的時(shí)延。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路,定時(shí)器控制電路還包括 比較器,將脈沖時(shí)序電容器上的電壓與脈沖時(shí)序參考電壓相比較,并且產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào);以及 觸發(fā)器電路,接收觸發(fā)信號(hào)和谷值檢測(cè)信號(hào),并且將Tm設(shè)置為等于開(kāi)始發(fā)送充電電流與比較結(jié)果指示滿足比較準(zhǔn)則之間的時(shí)延。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電路,其中,定時(shí)器控制電路基于給定的參考電壓通過(guò)以下操作來(lái)控制所述輸出電壓 將與所述輸出電壓成比例的電壓與所述給定的參考電壓相比較, 響應(yīng)于此,產(chǎn)生電壓誤差信號(hào);以及 基于所述電壓誤差信號(hào),調(diào)節(jié)至所述脈沖時(shí)序電容器的所述充電電流。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電路,其中,定時(shí)器控制電路產(chǎn)生具有相對(duì)于第一和第二半循環(huán)周期的起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的時(shí)序窗,其中 定時(shí)器控制電路僅在所述時(shí)序窗內(nèi)產(chǎn)生所述電流控制脈沖序列;以及時(shí)序窗起始時(shí)間和時(shí)序窗持續(xù)時(shí)間使得在第二半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和實(shí)質(zhì)上大于在第一半循環(huán)周期期間產(chǎn)生的所有Tm值之和。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電路,還包括 加窗電路,包括 在后半循環(huán)周期中遞增計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器,所述第一計(jì)數(shù)器在后循環(huán)周期結(jié)束處或之后切換至遞減計(jì)數(shù), 在后半循環(huán)周期中遞減計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器,所述第二計(jì)數(shù)器在后循環(huán)周期結(jié)束處或之后切換至遞增計(jì)數(shù),組合電路,接收第一和第二計(jì)數(shù)器的輸出,并且產(chǎn)生第一和第二計(jì)數(shù)器的輸出之間的差的絕對(duì)值,以及 比較器,接收組合電路的輸出和設(shè)置信號(hào),并且產(chǎn)生加窗信號(hào);以及 延遲電路,接收加窗信號(hào),并產(chǎn)生起始和停止信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電路,其中,觸發(fā)器電路還接收起始信號(hào)、停止信號(hào)以及谷值檢測(cè)信號(hào),并且將Tm設(shè)置為等于開(kāi)始發(fā)送充電電流與比較結(jié)果指示滿足比較準(zhǔn)則之間的時(shí)延。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電路,零點(diǎn)檢測(cè)電路還包括 放大器,接收與干線AC電壓成比例的差分電壓,并且產(chǎn)生差分放大干線信號(hào),所述差分電壓包括與主電源的正端子上的電壓成比例的第一單端電壓以及與主電源的負(fù)端子上的電壓成比例的第二單端電壓;以及 比較器,接收差分放大干線信號(hào),并在所述差分放大干線信號(hào)等于零時(shí)產(chǎn)生零交叉信號(hào)。
28.ー種利用AC/DC功率轉(zhuǎn)換器控制傳遞至負(fù)載的功率的電路,所述AC/DC功率轉(zhuǎn)換器接收干線交流AC電壓作為輸入,所述干線AC電壓具有干線電壓循環(huán),其中絕對(duì)電壓值在循環(huán)周期上從零到零以循環(huán)形式變化,所述循環(huán)周期具有第一半循環(huán)周期和第二半循環(huán)周期,在第一半循環(huán)周期所述絕對(duì)電壓值從零増大到最大值,以及在第二半循環(huán)周期所述絕對(duì)電壓值從最大值減小到零,所述電路包括 整流器,用于接收所述干線AC電壓并且產(chǎn)生直流DC電壓; 開(kāi)關(guān)模式電源SMPS,用于接收所述DC電壓,產(chǎn)生輸出電壓并且向所述負(fù)載提供所述輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流,所述SMPS包括控制開(kāi)關(guān),所述控制開(kāi)關(guān)在接通和關(guān)斷狀態(tài)之間是可切換的并且僅在所述接通狀態(tài)期間導(dǎo)通,以控制傳遞至所述負(fù)載的所述輸出電壓和驅(qū)動(dòng)電流; 濾波器,接收濾波器電流;以及 反饋控制電路,用于在所述接通和關(guān)斷狀態(tài)之間驅(qū)動(dòng)所述控制開(kāi)關(guān),其中所述反饋控制電路通過(guò)基于參考干線電流信號(hào)與在所述整流器的輸出處感測(cè)到的電流信號(hào)之間的差產(chǎn)生誤差信號(hào),并且基于所述誤差信號(hào)修改所述驅(qū)動(dòng)電流,使得所述參考干線電流信號(hào)與所述感測(cè)到的電流信號(hào)具有近似等同的電流形狀,來(lái)相對(duì)于所述干線電壓循環(huán)將驅(qū)動(dòng)電流偏移。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電路,還包括 第一定標(biāo)單元,所述第一定標(biāo)單元接收所述誤差信號(hào)和基于所述輸出電壓的功率水平信號(hào),并且產(chǎn)生控制輸入來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)電流。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電路,還包括 第二定標(biāo)單元,所述第二定標(biāo)單元接收所述參考干線電流信號(hào)和基于所述輸出電壓的功率水平信號(hào),并且產(chǎn)生調(diào)整過(guò)的參考干線電流信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或者30所述的電路,其中所述第一或者第二定標(biāo)單元包括乘法器。
32.根據(jù)權(quán)利要求28或者30所述的電路,還包括 加法器,所述加法器接收所述感測(cè)到的電流、以及所述參考干線電流信號(hào)或者所述調(diào)整過(guò)的干線電流信號(hào),并且產(chǎn)生所述誤差信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求28或32所述的電路,還包括 鉗位電路,所述鉗位電路接收所述誤差信號(hào),并且當(dāng)接收到的誤差信號(hào)的數(shù)值在限定工作范圍之外時(shí)把所述誤差信號(hào)修改為所述限定工作范圍內(nèi)的最小值或者最大值。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電路,還包括 平均電路,所述平均電路在所述干線AC電壓的至少第一或者第二半循環(huán)周期中的限定周期內(nèi)接收多個(gè)誤差信號(hào),并且基于在所述限定周期內(nèi)接收到的多個(gè)誤差信號(hào)的平均產(chǎn)生平均誤差信號(hào),其中所述反饋控制電路基于所述平均誤差信號(hào)修改所述驅(qū)動(dòng)電流。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電路,其中所述反饋控制電路從所述整流器輸出處產(chǎn)生的電壓中推導(dǎo)出所述參考干線電流信號(hào)。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電路,其中所述反饋控制電路從所述干線AC電壓中推導(dǎo)出所述參考干線電流信號(hào)。
37.根據(jù)權(quán)利要求29或者30所述的電路,還包括 輸出調(diào)節(jié)器,所述輸出調(diào)節(jié)器基于接收所述輸出電壓來(lái)控制所述功率水平。
38.根據(jù)權(quán)利要求30和34所述的電路,其中所述第二定標(biāo)單元接收所述參考干線電流信號(hào)和所述平均誤差信號(hào),并且產(chǎn)生調(diào)整過(guò)的參考干線電流信號(hào)。
全文摘要
不同示例實(shí)施例涉及用于低負(fù)載的功率因子校正器及相關(guān)方法。所述功率因子校正器通過(guò)修改開(kāi)關(guān)時(shí)間或者由所述功率轉(zhuǎn)換器接收到的電流,在低負(fù)載或者高干線電壓下提升功率因子。不同實(shí)施例通過(guò)在下降時(shí)間期間增大控制開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),使得干線周期期間接通時(shí)間的大部分出現(xiàn)在下降時(shí)間期間。各種實(shí)施例可以控制由所述轉(zhuǎn)換器接收的電流來(lái)補(bǔ)償由中間濾波器接收的電流。一些實(shí)施例可以采用反饋系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)誤差信號(hào),所述誤差信號(hào)修改用于控制所述轉(zhuǎn)換器操作的控制信號(hào)。各種實(shí)施例還可以包括用于限制所述誤差信號(hào)補(bǔ)償范圍的附加級(jí)。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102835009SQ201080059544
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者漢斯·哈貝爾施塔特, 張 成 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司