[发明专利]数字功率因数校正装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率因数校正装置，尤其涉及利用数字式电压回路控制单元以及电流回路控制单元以形成双回路控制机制并达到功率因数校正(Power Factor Correction)的功能。

背景技术

由于具有非线性特征的负载会使电源端流入的电流的相位不同于电源端电压的相位，导致功率因数降低，形成电力的浪费，因此，需要利用功率因数校正(Power Factor Correction)装置以进行功率因数校正，可降低电力设备必须传输的电压-电流、减少虚功、提升实功率，进而减少谐波干扰，改善供电质量。

现有技术中，一般PFC的原理是藉调整输入电流波形，使得尽可能相似于输入电压波形，以降低或消除电流及电压之间的相差。常使用电压回路或电流回路，藉以依据负载的变化构成对电流的控制机制。然而，现有技术的缺点在于，利用模拟电路实现PFC功能很容易受到噪声干扰，而影响实际操作的稳定性及效率。此外，现有技术缺乏同时使用电压回路及电流回路以建立更稳定的控制机制。

因此，需要一种同时具有电压回路及电流回路的双回路的数字功率因数校正装置，藉以解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数字功率因数校正装置，该数字功率因数校正装置是全数字式控制模块，包括电压回路控制单元、输入功率控制单元、电流回路控制单元以及脉冲宽度调变产生单元，藉以配合外部驱动器以及开关单元而调节输入电流以极小化输入电流及输入电压之间的相差，而达到功率因数校正，其中电压回路控制单元以及电流回路控制单元具有比例积分微分控制器，并分别形成电压控制回路及电流控制回路，输入功率控制单元依据输入电源的功率以调节电流波形，而脉冲宽度调变产生单元设定脉冲宽度调变的停滞时间以产生脉冲宽度调变信号，用以控制外部驱动器及开关单元。

因此，本发明的数字功率因数校正装置可改善功率因数，并降低负载变化对输入电源的影响，很适合用于改善各种电源供应器，比如用于计算机、服务器、液晶电视/监视器或直流电马达的电源供应器。

附图说明

图1为本发明数字功率因数校正装置的示意图；

图2为本发明数字功率因数校正装置的应用实例示意图；

图3为本发明中电压回路控制单元的功能方块图；

图4为本发明中输入功率控制单元的功能方块图；

图5为本发明中电流回路控制单元的功能方块图；以及

图6为本发明中PWM产生单元的功能方块图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参考图1，图1为本发明数字功率因数校正装置的示意图。如图1所示，本发明的数字功率因数校正装置1包括电压回路控制单元10、输入功率控制单元20、电流回路控制单元30以及脉冲宽度调变(PWM)产生单元40，其中所有单元是以数字式设计而实现，亦即本发明的数字功率因数校正装置不含模拟电路。

本发明的电压回路控制单元10接收第一负载电压VO1以及第二负载电压VO2，以产生第一信号S1；输入功率控制单元20接收第一信号S1以及外部输入电源电压VAC，以产生第二信号S2；电流回路控制单元30接收第二信号S2、第一输入电流I1以及第二输入电流I2，以产生第三信号S3；PWM产生单元40接收第三信号S3，以产生脉冲宽度调变(PWM)信号VPWM。

为清楚说明本发明的特征，请参考图2，图2为本发明数字功率因数校正装置的应用实例示意图。外部电源电压Vin，比如市电的交流电源电压，可经电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波器F的滤波处理后产生输入滤波电源电压VI，且进一步利用第一电源电感LB1、第二电源电感LB2、第一驱动晶体管M1、第二驱动晶体管M2、整流二极管D、第一电源电容CF1以及第二电源电容CF2，以产生第一输出电压V1以及第二输出电压V2，用以分别供电给第一负载装置RL1以及第二负载装置RL2。另一方式为不使用EMI滤波器F，亦即输入滤波电源电压VI为原始的外部电源电压Vin。