[发明专利]具备功因校正的转换器的元件参数配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备功因校正的转换器的元件参数配置方法，特别地，涉及一种改变功因校正电路运作特性而达到适用电容值较小的储能电容的方法。

背景技术

电子电路产业中所熟知的功因校正电路(Power FactorCorrection，简称为PFC)是用于改善输入电力功率因数的重要电路，因此主要常见于电源供应器等供电设备，或者内建于各种电气设备的供电电路中；现今常见的功因校正电路包括了双级式以及单级式，虽然双级式可提供较高的功率因数与较低的总谐波失真(totalharmonic distortion)，但单级式可提供较单纯的电路与较低的成本，因此各有其适用的范围，但不论是那一种功因校正电路，其组成元件中必定包括一储能电容(常叫作“bulk capacitor”)用于调节能量；而以单级式功因校正电路为例，其概要电路架构可参阅中国台湾专利公告第561675号“具有缓振电路的功因修正电路”，其中该前案的图1为最基本的功因修正电路架构，由一电感器107、一二极管108、一电容器109以及一开关106所构成，其中该电容器109在功因修正电路中即为一般俗称的储能电容(bulk capacitor)。一输入电路101送入一波动直流电力，该开关106导通时该波动直流电力的功率储存于该电容器109中，同时该电容器109则输出功率至一负载输出端105。该开关106截止时该电感器107则将功率传送至该电容器109，在如此的运作模式下形成一调变电力送至该负载输出端105，该功因修正电路的工作原理为该技术领域具一般知识者所熟知。

然而上述的电源供应器要达到“IEC 1000-3-2”的标准，在母线电压V_bus(bus voltage，亦即主要传送电力的路径上的电压)上的低频涟波(low frequency ripple)必须要小，且为了达到较高的功率因数，上述的母线电压V_bus必须要提高，因此已知技术中只有使用电解电容可以达到上述目的，因而普遍的在功因校正电路中使用电解电容。另一方面，为提高变压器中铁芯的使用率以及单循环控制的稳定度而使该功因校正电路工作于非连续电流模式(discontinuous current mode，DCM)。

上述的电解电容的寿命较短，固态电解电容的寿命在105℃时估计只有几千小时的寿命，而液态电解电容则更低，因此以电解电容作为功因校正电路的储能电容时，该电解电容的使用寿命将直接限制该功因校正电路的使用寿命，以驱动发光二极管的驱动电路为例，由于发光二极管本身至少具有十万小时的寿命，但由于该储能电容的衰减，造成该功因校正电路可能几千小时就已无法工作(该储能电容的平均寿命)，此时铺设该功因校正电路的电路板以及焊接于其上的发光二极管都必须一并更换，使该发光二极管使用还不到其寿命一半的时候就必须连同整个电路板一同废弃，造成额外的浪费与成本增加；通过上述例子可知，公知功因校正电路的寿命受限于该储能电容为必须解决的问题。

发明内容

由于转换器的功因校正电路的寿命受限于该储能电容，因此本案的目的在于提出一种配置转换电路的方法，通过设定转换电路中各元件的关系而达到在保证功率因数满足规范且不变动功因校正电路的电路架构的前提下提高该储能电容的寿命，进而延长转换器寿命的功效

本案为一种具备功因校正的转换器的元件参数配置方法，其中，该转换器具有将一输入电力转换为一调变电力的功因校正电路，且该转换器还具有一转换该调变电力形成一输出电力输出至一负载的变压器。其中，本案的方法包括一储能电容配置步骤、一储能电感配置步骤以及一验证步骤。其中，该储能电容配置步骤预先设定一试验电压以及一低于该试验电压的额定母线电压，并依据该试验电压决定一储能电容的参数，而且应用该储能电容在转换器中提供该额定母线电压。该储能电感配置步骤则先选定该变压器一次侧线圈的电感值，并决定一储能电感搭配该一次侧线圈在非连续电流模式下工作的电感值，使该转换器的功因校正电路运作在非连续电流模式(discontinuous current mode，DCM)下，最后，验证该功因校正电路的配置是否使功率因数超过0.9。该转换器利用可适配于该试验电压的储能电容供应低于该试验电压的额定母线电压，借此使该储能电容吸收较少的电压波动，并且通过限定该转换器运作于非连续电流模式，进而可使设计者选用电容值较小的电容元件作为储能电容，尤其是可使设计者选用薄膜电容取代公知电路常用的电解电容，更进一步产生的效果是延长该储能电容的寿命，同时也使该转换器的寿命不需受限于该储能电容。