[发明专利]控制脉冲宽度调制开关频率的装置和方法

说明书

本发明公开了一种控制脉冲宽度调制开关频率的装置和方法。采用取反PWM方案控制PWM开关频率的装置和方法，从而提高PWM开关频率，改善控制响应性，并且减小电路的尺寸。该装置包括：功率因数校正(PFC)转换器，被配置为将AC电压转化为DC电压，该转换器包括控制PFC转换器操作的晶体管和测量流过晶体管的电流的电流传感器；以及控制器，被配置为接收来自电流传感器的输出并且计算加在晶体管的栅极端子的开关信号的占空比。控制器在开关信号的导通期内将所计算的占空比应用于开关信号。

技术领域

本发明涉及控制PWM开关频率的装置和方法。更具体地，本发明涉及采用取反PWM方案(negate PWM scheme)控制PWM开关频率的装置和方法，从而增加PWM开关频率，改善控制响应性并且减小电路尺寸。

背景技术

近来，为了扩大绿色车辆的范围，电池的容量一直在增大。为电池充电的车载充电器(OBC)的容量也在增大。因此，OBC控制器的尺寸和价格也在增长。

有多种方法降低OBC控制器的尺寸和价格。在它们之中，为了降低成本，有一种方法开发了能够取代OBC控制器中所采用的霍尔传感器作为电流传感器的电流变压器传感器。

典型地，为了减小用于控制PWM开关频率的装置的功率因数校正(PFC)转换器的尺寸，可以考虑提高PWM开关频率。换句话说，高速开关控制方法可用于减小PFC转换器的尺寸。

然而，要提高PWM开关频率，就需要在控制周期内完成控制操作。遗憾的是，在控制PFC转换器的控制器中，只有这么多控制操作所需要的时间可以被减少。因此，很难获得高速开关频率。

此外，为了获得具有高控制响应性的系统，还可以考虑调制PWM开关信号的占空比。但是，很难调整ADC感测的定时。

发明内容

本发明的目的在于提供用于控制PWM开关频率的装置和方法，该装置和方法能够通过采用取反PWM方案提高PWM开关频率，在取反PWM方案中，利用包含在PFC转换器中的电流传感器计算用于控制PFC转换器的开关信号的占空比，并且在开关信号的导通期内更新所计算的占空比。

本发明的另一目的在于提供用于控制PWM开关频率的装置和方法，该装置和方法能够根据控制PFC转换器的开关信号的占空比的变化，通过调节ADC感测的定时，有效地提高PWM开关频率。

本发明的目的并不局限于上述目的，本领域的技术人员可从下列描述中认识到其他的目的和优点。此外，可以容易地认识到本发明的目的和优点可通过所附权利要求及其组合中所引用的手段得以实践。

根据本发明的一个方面，控制PWM开关信号的装置包括：功率因数校正(PFC)转换器，被配置为将AC电压转化为DC电压，该转换器包括控制PFC转换器的运行的晶体管和测量流过晶体管的电流的电流传感器；以及控制器，被配置为接收来自电流传感器的输出并且计算施加至晶体管的栅极端子的开关信号的占空比。控制器在开关信号的导通期内将所计算的占空比应用于开关信号。

PFC转换器可包括整流级，利用多个二极管整流AC电压；以及控制电路，包括并联连接于整流级的第一电容器，以及串联连接于第一电容器的一侧的电感器，二极管和第二电容器，其中晶体管的一端连接于电感器与二极管之间，而晶体管的另一端连接于第二电容器。

该装置可进一步包括：由控制器控制的DC-DC转换器，DC-DC转换器包括升压/降压施加至第二电容器的输出电压以便将其输出至次级侧的变压器。

由电流传感器测量的电流的幅值可在开关信号的导通期内增大。

控制器可接收由电流传感器在导通期内测量的模拟电流值，将模拟电流值转换为数字信号然后以所转换的数字信号为基础计算加在晶体管上的开关信号的占空比的变化，并且通过在导通期内反映开关信号占空比的变化更新开关信号，从而控制由电流传感器测量电流的定时。