[发明专利]功率因数校正电路及方法

说明书

本申请公开一种功率因数校正(PFC)电路，该PFC电路包括第一电感器，其可操作地提供输入电压和输入电流。输入电压是经整流的AC线路电压。半导体开关具有串联耦合第一电感器的负载电流路径。输出端子耦合到电感器且可操作地提供输出电压和输出电流。控制器电路控制半导体开关的循环切换操作。控制器电路被配置为监控表示半导体开关的负载电流路径两端的电压降的反馈信号、当半导体开关关断时检测反馈信号中的至少一个局部最小值、以及响应于检测到反馈信号中第N个局部最小值而接通半导体开关。

本申请是申请号为“201410407397.6”，申请日为“2014年8月18日”，发明名称为“功率因数校正电路及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及功率因数校正电路和相对应的方法。功率因数校正通常应用于开关模式电源以确保高功率因数。

背景技术

作为适用于各种应用的电源，开关电源(SMPS)变得越来越普遍。例如，SMPS可以用作驱动LED的电源，LED可以被用来代替白炽灯以用于照明目的。然而，存在适用于开关电源变换器的许多其他应用，因为实际上需要DC电压(或电流)的任意电气和电子器件可以使用SMPS连接到电网。

LED是需要直流(DC)来工作的半导体器件。由于电网传输交流电(AC)，所以线路供电装置必须将AC转换成DC，从而为LED提供功率。线路操作设备的另一日益常见的需求是功率因数校正(PFC，还称为“功率因数控制”)。能够进行功率因数校正的器件能够通过使在电网“看到”的负载显示为(几乎)纯电阻性因而使感应功率最小化来最大化电网的效率。电阻性负载的高功率因数源自瞬时电压和瞬时电流之间的不变比例，如交流输入电压和相对应的交流输入电流之间的相位滞后大约是零(因而相位滞后的余弦大约为一)。

通常，PFC电路构成SMPS的输入级，因而耦合在整流器(存在于由AC电网提供的大多数SMPS中)和通常是降压型开关电源变换器(即，降压变换器、谐振变换器、或反激式变换器)的输出级之间。PFC电路(还称为SMPS的PFC级)通常还是开关电源变换器(即，反激式变换器或升压变换器，还称为升压变换器)。然而，控制PFC级的开关操作，使得输入电流通常遵循输入电压，，而没有(或只有相当小的)相位滞后。

可以控制PFC电路执行准谐振切换。也就是，开关频率不由时钟限定。在给定均方根输入电压和恒定负载下，开关频率随着双AC线路频率周期性地变化。而且，频率范围可以取决于由SMPS提供的电力负载和/或取决于应用于PFC电路的输入电压而改变。现代SMPS通常设计为能处理大范围的输入电压和/或大范围的电力负载。作为结果，PFC电路的开关频率还在相对宽的频率范围内改变。开关频率可能采用不期望的高值。

发明内容

本文中描述功率因数校正(PFC)电路。根据本发明的第一实例，PFC电路包括第一电感器，其被可操作地提供输入电压和输入电流。输入电压是经整流的交流线路电压。PFC电路进一步包括半导体开关，其具有串联第一电感器的负载电流路径。输出端耦合到电感器，并可操作地提供输出电压和输出电流。而且，PFC电路进一步包括用于控制半导体开关的循环切换操作的控制器。控制器电路被配置为监控表示半导体开关的负载电流路径上的电压降的反馈信号、检测当半导体开关断开时反馈信号的至少一个局部最小值、以及响应于检测反馈信号中的第N个局部最小值而接通半导体开关。因此，N是大于等于1的整数，N的确定取决于至少一个以下因素：输入电压、输出电压和输出电流。控制器电路进一步被配置为在可调节接通时间已经过去之后关断半导体开关。