[发明专利]用于功率因数校正的方法和电路

说明书

本发明涉及一种用于功率因数校正的方法和电路。本发明尤其涉及针对交流电压／直流电压变压器的功率因数校正的技术领域，其中，本发明优选适于与照明用具的操作设备或者电子镇流器一起使用。

功率因数校正(“Power Factor Correction”，PFC)被用来消除或者至少减少输入电流中的高次谐波电流。高次谐波电流尤其可能出现于非线性用电设备中，该非线性用电设备例如是在电源器件内具有后续滤波的整流器，因为在这种用电设备中，尽管正弦形的输入电压的相位发生了变位，而变成了非正弦形。可通过串接在每个设备之前的有源型或者定时型功率因数校正电路来抵抗其中出现的高频谐波振荡，因为功率因数校正消除了非线性的电流消耗并且形成这样的输入电流，使得其基本为正弦形。

照明用具的操作设备也是非线性的，因为其具有由整流器和串接在其后的逆整流器或者直流电压变压器构成的组合，借助所述直流电压变压器来操控例如发光二极管或者气体放电灯的照明用具。另外，照明用具的特征线通常是非线性的，其中，其例如适于气体放电灯，尤其是荧光灯管。据此，在这种电子镇流器或者照明用具的其他操作设备中，也通常使用功率因数校正电路，其中，由于要通过规格标准来调控允许回馈至供电网络的高次谐波，因而这也是值得推荐的。

对于功率因数校正电路而言，通常以标记了电路拓扑结构的升压型变换器为基础。其中，通过接通／断开可控开关使得被供以整流的交流电压的电感器或者线圈充入输入电流或者放电。所述电感器的放电电流流经二极管，通向所述变换器的与输出电容器耦接的输出端，从而可在该输出端上测量到比输入电压更高的直流电压。然而，在功率因数校正电路中，同样也常见其他变换器类型，例如反激式变换器或者降压型变换器。

这种功率因数校正电路可以不同的运行模式运行，例如在“Control Techniques For Power Factor Correction Converters”，L.Rossetto、G.Spiazzi、P.Tenti，Proc.of PEMC94，Warsaw，Poland，pp.1310-1318，1994中对升压型变换器的不同运行模式予以了说明。尤其是已知流过此前提到的电感器的电流连续(即所谓的“连续导通模式”，CCM)的运行模式、电感器电流或者线圈电流不连续(“不连续导通模式”，DCM)的运行模式或者流过电感器的电流介于连续与不连续之间的限定区域中(“Borderline Conduction Mode”或者“Boundary Conduction Mode”(临界导通模式)，BCM)的运行模式。

因此，例如在BCM运行模式中，线圈放电阶段中线圈电流每一次下降至零作为启动新的开关操作循环以及重新接通开关的时机，以便重新给线圈充电。在DCM运行模式中则反之，在线圈电流在放电阶段中下降到零之后，在开关被重新接通之前首先等待预先给定的额外的时间。

各种运行模式具有不同的优点，因此，优选根据功率因数校正电路在运行过程中的运行条件而在各运行模式之间转换。对于各种已知的运行模式的其他细节的完整内容，可参照上述出版物。

如果功率因数校正电路处于这样一种运行模式，即：关于线圈电流的过零的信息用于通过相应的开关控制启动新的充放电循环，则可能出现这样的问题，即：很可能出于特定的原因而无法检测到线圈电流的过零。其中的原因可能是电路内部或者电路上的超压状态、检测问题、噪声或者甚至是可控开关的接通时间或断开时间较短。针对这种情况，在传统的功率因数校正电路中设置为，通过相应的开关控制来至少在经过特定的时间间隔之后启动新的充放电循环，由此在任何情况下都能确保功率因数校正电路在经过也被称作重启时间间隔的时间间隔之后的重新启动。

如上所述，在功率因数校正电路的DCM运行模式中，在检测到线圈电流的过零之后，首先，在通过开关的相应控制触发一个新的充放电循环之前，等待特定的等待时间，其中，可能根据运行条件，而出现对于常规的DCM运行模式而言强制性的等待时间与针对未检测到线圈电流过零的情况所设置的重启时间间隔之间的冲突。

因此，本发明的根本目的在于，提供一种用于功率校正的方法和电路，借助该方法和电路能够避免这类与针对上面所述的故障状况设定的重启时间间隔相关的冲突。

上述目的根据本发明通过根据权利要求1所述的一种功率因数校正电路以及根据权利要求18所述的一种用于功率因数校正的方法得以实现。从属权利要求限定了本发明的有利的以及优选的实施方式。