[发明专利]提高功率因数校正电路中的效率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及电源中的功率因数校正电路(power factor correction circuit)，并且更具体地，本发明涉及提高功率因数校正电路的效率。

背景技术

电源通常被用于将由电源插座(electrical outlet)提供的交流 (“ac”)功率转换成可供电设备使用的直流(“dc”)功率。电源设计 的一个重要考虑方面是向电源递送功率的效率如何。为了提高功率递送效 率，在电源中可以使用功率因数校正(PFC)电路。更具体地，功率因数 校正电路试图将电流波形整形为与电压波形的形状相接近。

通常，PFC电路被设计为包括功率开关(power switch)，功率开关被 控制为在关断状态和导通状态之间切换，以将从配电线(distribution line) 传送的变形的输入电流波形转变成与类似于输入电压波形的形状的更理想 的电流波形。更具体地，功率开关被耦合到能量传递元件，以向电源的输 出传递能量。然而，在操作期间，PFC电路经受到由于寄生电容而在功率 开关中产生的开关损耗。通常，寄生电容可以被定义为由于电组件的各部 分的彼此接近而存在于它们之间的不希望的电容。在能量传递元件中还实 现了其它的损耗。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种在功率因数校正变换器中使用的控 制器，该控制器包括：功率因数校正控制器电路，所述功率因数校正控制 器电路被耦合用于输出驱动信号，以在导通状态和关断状态之间对功率开 关进行开关，从而向功率因数校正变换器的输出传递能量；以及开关频率 调节器，所述开关频率调节器被耦合用于向功率因数校正控制器电路输出 频率调节信号，以响应于表示耦合到功率因数校正变换器的输出的负载的 负载信号来调节功率开关的平均开关频率，其中，所述频率调节信号响应 于负载情况的范围。

根据本发明的另一方面，提供了一种在功率因数校正变换器中使用的 控制器，该控制器包括：第一积分器，所述第一积分器被耦合用于对功率 因数校正变换器的输入电流进行积分并且用于输出第一信号以结束功率变 换器的功率开关的导通时间；第二积分器，所述第二积分器被耦合用于对 功率因数校正变换器的输入电压和输出电压之间的差进行积分并且用于输 出第二信号以结束功率开关的关断时间；驱动器电路，所述驱动器电路被 耦合用于响应于第一信号和第二信号来改变功率开关的开关频率并且用于 输出第三信号以对功率开关进行开关，从而将输入电流控制为与输入电压 实质上成比例；以及频率调节电路，所述频率调节电路被耦合用于接收表 示功率因数校正变换器的输出处的负载的误差电压信号，其中，所述频率 调节电路还被耦合用于输出经过调节的误差信号，以响应于误差电压信号 来调节功率开关的关断时间的结束。

根据本发明的又一方面，提供了一种方法，该方法包括对功率开关进 行开关，以调整功率因数校正变换器的输出；通过对功率开关进行的开关 来控制功率因数校正变换器的输入电流，以使得输入电流与功率因数校正 变换器的输入电压成比例；并且在全部负载情况的范围中响应于功率因数 校正变换器的负载来调节功率开关的平均开关频率。

附图说明

参考下面的附图描述本发明的非限制性并且非穷举性的实施例，其 中，在各个示图中相似的标号指代相似的部件，除非另外指定。

图1是根据本发明的教导的包括示例控制器的示例升压变换器(boost converter)的功能框图；

图2是根据本发明的教导的进一步示出图1的示例控制器的功能框 图；

图3A示出根据本发明的教导的与图1和图2相关联并且与开关信号 和负载信号相应的示例输入波形；

图3B示出图3A中的输入波形中一个波形的放大示图以及相应的开关 波形；

图4A示出根据本发明的教导的负载和平均开关频率之间的示例关 系；

图4B示出根据本发明的教导的负载和平均开关频率之间的替代示例 关系；

图4C示出根据本发明的教导的负载和平均开关频率之间的替代示例 关系；

图4D示出根据本发明的教导的负载和平均开关频率之间的替代示例 关系；

图5A示出根据本发明的教导的实施用于功率因数较正(PFC)的控 制技术的示例集成电路；