[发明专利]在维持输入功率因数的同时优化升压预转换器的效率

说明书

在所描述的示例中，功率因数校正(PFC)预转换器(104)包括升压转换器(108)和PFC控制器(106)。升压转换器(108)被配置为通过生成升压转换器输出电压来升高升压转换器输入电压。升压转换器(108)包括电感器、开关和二极管。PFC控制器(106)被配置为通过生成致使开关在第一时间段内闭合的信号来控制开关。当通过电感器的电流达到目标电流值时，第一时间段结束。PFC控制器(106)还被配置为通过响应于第一时间段结束，生成致使开关在第二时间段内断开的信号来控制开关。第二时间段基于第一时间段与临界导通模式接通时间之间的比率。

背景技术

功率因数校正(PFC)预转换器可以用在许多应用中，包括作为开关模式电源中的组件。在开关模式电源中，整流器被配置为将交流(AC)线电压接收并整流为DC信号。PFC预转换器被配置为接收整流的线电压并生成DC电压，同时还提供功率因数校正。因此，PFC预转换器被配置为从线电压汲取与AC正弦波成比例并且与其同相的电流。

传统的PFC预转换器可以以临界导通模式(CrCM)操作。在CrCM中，利用相对简单的控制电路来控制升压转换器(boost converter)中的切换。PFC控制器被配置为在整个线周期上生成升压转换器开关的固定接通时间，以自动提供与输入电压成比例的输入电流，从而，提供功率因数校正。在每个导通时段结束时，在升压转换器的二极管中流动的电流自动放电到零，使得可以使用相对慢且廉价的二极管。

发明内容

上文描述的问题在很大程度上通过优化功率因数校正(PFC)预转换器的负载效率的系统和方法来解决。在一些实施例中，功率因数校正(PFC)控制器包括比较器、第一乘法器、脉冲扩展器、除法器、加法器、第二乘法器和栅极脉冲发生器。比较器被配置为将输入电流与目标电流值进行比较，并基于该比较输出比较器输出信号。第一乘法器被配置为基于PFC预转换器中的升压转换器的功率需求与峰值线电压的比率来生成临界导通模式接通时间。脉冲扩展器被配置为将比较器输出信号与临界导通模式接通时间进行比较，并基于该比较输出调整的接通时间。除法器被配置为将调整的接通时间除以临界导通模式接通时间，以生成不连续模式比率。加法器被配置为将调整的接通时间添加到放电时间以生成功率级时间。第二乘法器被配置为将不连续模式比率与功率级时间相乘以生成总时间段。栅极脉冲发生器被配置为响应于总时间段结束，生成栅极驱动信号以闭合(close)升压转换器中的开关。

另一个说明性实施例是功率因数校正(PFC)预转换器，其包括升压转换器和PFC控制器。升压转换器被配置为通过生成升压转换器输出电压来升高升压转换器输入电压。升压转换器包括电感器、开关和二极管。PFC控制器被配置为通过生成致使开关在第一时间段内闭合的信号来控制开关。当通过电感器的电流达到目标电流值时，第一段时间结束。PFC控制器还被配置为通过响应于第一时间段结束，生成致使开关在第二时间段内断开(open)的信号来控制开关。第二时间段基于第一时间段与临界导通模式接通时间之间的比率。

又一个说明性实施例是一种优化功率因数校正(PFC)预转换器的负载效率的方法。该方法包括第一次闭合PFC预转换器的升压转换器中的开关达到预定的临界导通模式接通时间，致使通过升压转换器的电感器的电流从零增加。该方法还包括监测通过电感器的电流。该方法还包括，响应于在临界导通模式接通时间的结束时通过电感器的电流处于的目标电流值，断开开关致使通过电感器的电流减小到零。该方法还包括，响应于在临界导通模式接通时间的结束时通过电感器的电流小于目标电流值，在临界导通模式接通时间的结束之后在调整的接通时间内保持开关闭合，该调整的接通时间在通过电感器的电流处于目标电流值时结束。该方法还包括，响应于在调整的接通时间结束时通过电感器的电流处于目标电流值，断开开关致使通过电感器的电流减小到零。该方法还包括在总时间段结束时第二次闭合开关，该总时间段基于调整的接通时间与临界导通模式接通时间之间的比率。

附图说明

图1示出了根据各种实施例的电源系统的说明性框图。

图2示出了根据各种实施例的功率因数校正(PFC)预转换器的说明性电路图。