[发明专利]用于谐振模功率变换器的控制布置

说明书

技术领域

本发明涉及用于PFC(功率因子校正)功率变换器的控制布置。

背景技术

已经知道，提供这样一种级联，即一个用于PFC的升压变换器后跟一PWM(脉冲宽度调制)降压变换器，以产生比PFC变换器的通常较高的输出电压更低的电压，并且利用单个时钟基准以同步方式来操作它们。这种级联的变换器例如在1996年10月15日授权的Hwang的题为“Synchronous Switching Cascade Connected Off-Line PFC-PWMCombination Power Converter Controller”的美国专利No.5,565，761和1998年8月25日授权的Hwang等人的题为“One Pin Error Amplifier AndSwitched Soft-Start For An Eight Pin PFC-PWM Combination IntegratedCircuit Converter Controller”的美国专利No.5,798,635中有所描述。

从2004年8月19日的题为“Power Factor Correction(PFC)Basics”的Fairchild Semiconductor应用手册42047，Rev.0.9.0中知道了另一种包括级联的PFC和PWM功率变换器的布置。例如从2004年8月的OnSemiconductor文献HBD853/D，Rev.2“Power Factor Correction(PFC)Handbook”的题为“Overview of Power Factor Correction Approaches”的第1章中知道了各种PFC布置及其控制。

在以上引用的Fairchild和On Semiconductor文献中，PFC控制单元被提供以表示PFC变换器的输入电压、输入电流和输出电压的信号，并且利用平均电流模式控制来产生PWM控制信号，以向PFC变换器提供基本上为电阻性的输入。

在S.Ben-Yaakov等人的“The Dynamics of a PWM Boost Converterwith Resistive Input”(IEEE工业电子学报，第46卷，第3期，1999年6月，613-619页)中，描述了一种间接PFC变换器控制方案，其中在CCM中工作的升压变换器的输出电压和输入电流被感测，但其输入电压不被感测，以控制变换器的关断时间占空比Doff，以提供等效电阻性输入，即，等于1的功率因子。在该控制方案中，根据式子Vin(av)＝Doff.Vo(av)工作(其中Vin(av)是平均输入电压，而Vo(av)是平均输出电压)，输出电压误差被乘以平均输入电流，以产生被PWM调制器所调制的电压，从而产生Doff。该间接控制方法具有诸如以下优点：不易受到通常存在于输入整流后线路电压上的开关噪声的影响，并且不需要直接监视该电压。

对于相对较高的变换器功率，例如大约为200W或更大的功率，希望在连续电流模式(CCM)中操作PFC变换器，其中PFC变换器的初级开关在电感器电流下降到零之前被接通，以提供诸如相对较小的电感器电流摆动和峰值电流之类的优点。在CCM中操作的PFC功率变换器具有固定的开关频率。以上提及的PFC-PWM级联变换器使用为两个变换器确定开关频率的振荡器。

2005年6月7日授权的Ta-yung Yang的题为“PFC-PWM ControllerHaving Interleaved Switching”的美国专利申请No.6,903,536公开了PFC和PWM变换器的另一种级联，其中带有交错的开关并且振荡器确定两个变换器的开关频率。在该布置中，在轻负载和零负载状况下开关频率被减小，从而在这些状况下功率变换器的功率消耗得以降低。

通常，在临界导通模式中操作较低功率的PFC变换器，该模式也称为转变模式，在该模式中，变换器的初级开关恰好在电感器电流下降到零的那个时刻被接通。在此情况下，开关频率是可变的，因为它是由变换器的工作状况而不是振荡器来确定的。这是一种非连续导通模式(DCM)，其中电感器的电流下降到零。