[发明专利]用于功率因数校正变换器的控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于功率因数校正变换器的控制装置及控制方法，用于功率因数校正变换器的控制装置包含PID控制单元、关断时间调节单元、开通时间调节单元及开关频率控制单元；PID控制单元基于功率因数校正变换器的输出电压而输出控制信号V_m；关断时间调节单元基于控制信号V_m而输出功率因数校正变换器的功率开关管的关断时间调节信号；开通时间调节单元基于功率因数校正变换器的输入电压V_in、控制信号V_m以及功率开关管电流采样信号而输出开通时间调节信号；开关频率控制单元基于关断时间调节信号和开通时间调节信号来调节功率开关管的开关频率。

技术领域

本发明涉及一种用于功率因数校正变换器的控制装置及控制方法，尤其涉及一种能够减少功率因数校正变换器的功率开关管的损耗的控制装置及控制方法。

背景技术

开关电源具有体积小、效率高、功率密度大等优点，已广泛应用于电力系统、工业、交通以及家庭等领域。由此产生的电网侧输入功率因数降低以及谐波污染等问题也日趋严重。与此同时，随着绿色能源的发展，电源的能耗情况得到越来越多的重视，电源作为电气设备的动力源，其工作效率将直接影响电气设备的能耗情况。现有开关电源技术的功率因数校正变换器(PFC)的控制器一般采用电流连续模式(CCM)控制方式，但由于电感电流连续，功率开关管存在开通损耗，在轻载或者待机效率要求较高的应用场合很难满足要求。所以，在轻载和待机情况下，常采用电流断续模式(DCM)控制方式，但现有的DCM控制策略都会随着PFC负载功率降低开关频率升高，如电压跟随型控制和临界电流模式(CrCM)控制等，导致轻载和待机情况下功率开关管驱动损耗大，也难以满足高效率要求。

因此为了降低谐波污染，提高功率因数，同时为了提高电源的工作效率，减小轻载和待机损耗，本发明创新性地提出了一种克服上述缺陷的用于功率因数校正变换器的控制装置及控制方法，其能够在在一个正弦半波内存在DCM和CCM两种模式，并且随着PFC负载功率的降低，DCM所占比例逐渐增大，同时，开关频率也逐渐降低，可以有效减少开通损耗及驱动损耗。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于功率因数校正变换器的控制装置，其中，包含：

PID控制单元，基于所述功率因数校正变换器的输出电压而输出控制信号V_m；

关断时间调节单元，基于所述控制信号V_m而输出所述功率因数校正变换器的功率开关管的关断时间调节信号；

控制单元，基于所述关断时间调节信号来调节所述功率开关管的开关频率周期，从而减小所述功率开关管在轻载或待机情况下的损耗。

上述的控制装置，其中，还包含开通时间调节单元，所述开通时间调节单元基于所述功率因数校正变换器的输入电压V_in和控制信号V_m而产生的内环参考电压控制信号以及功率开关管的采样电压信号而输出一开通时间调节信号；所述控制单元基于所述关断时间调节信号和所述开通时间调节信号来调节所述功率开关管的开关频率周期。

上述的控制装置，其中，所述关断时间调节单元根据以下公式获得所述关断时间调节信号T₁：

T₁＝K_m*(V_mMax-V_m)+T_offMin，其中，T_offMin为所述功率开关管的最小关断时间，V_mMax为控制信号V_m的最大值，K_m为预设的所述关断时间调节单元的调制系数。

上述的控制装置，其中，所述开通时间调节单元包含：