[发明专利]功率变换器及其控制方法

说明书

本申请公开了一种功率变换器及其控制方法。功率变换器包括整流桥、储能电容以及电容接入控制电路，电容接入控制电路在整流电压达到峰值的情况下断开储能电容，并在整流电压跌落到预设值的情况下再次接通储能电容，可使得储能电容一直保持在最高储能并仅在需要的情况下才接入储能电容进行放电，从而可以减少储能电容的使用，将相同电压定额的储能电容的容值大大减小，可以采用薄膜电容或瓷片电容等小容量长寿命的电容，克服了使用电解电容作为储能电容而存在体积大和使用寿命短的缺陷，具有显著提高电源功率密度和延长变换器寿命等优点。

技术领域

本发明涉及功率变换技术领域，更具体地，涉及一种功率变换器及其控制方法。

背景技术

在电子系统中已经广泛地使用功率变换器，用于产生内部电路模块或者负载所需的工作电压和电流。功率变换器包括DC/DC变换器和AC/DC变换器，AC/DC变换器用于将交流电压转换为一恒定的直流电信号(例如直流电压或者直流电流)。AC/DC变换器通常包括一整流桥，以将外部交流电压转换为一正弦半波直流输入电压来提供给后续变换电路。在AC/DC变换器中，功率因数校正(power factor correction，PFC)技术可以减小对交流电网的谐波影响，提高输入功率因数(power factor，PF)，因此得到了广泛的应用。

AC/DC变换器中，由于瞬时输入功率是脉动的，而输出功率是恒定的，因此需要储能电容来匹配瞬时输入输出功率的不平衡。该电容一般选用电解电容，但是电解电容的寿命较短，是影响电源使用寿命的主要元件。而其它类型的电容(例如薄膜电容或陶瓷电容)的耐压值和容值一般较小，无法简单替代电解电容。其它的无电解电容的AC/DC功率变换方案中，采用向输入电流注入谐波的方法，虽然可以实现无电解电容化，但是降低了电路的功率因数。因此研究如何利用其它类型的小容量电容代替AC/DC功率变换器中的电解电容，对提高用电质量，延长电源的使用寿命具有重要意义。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种功率变换器及其控制方法，能够减小储能电容的电容值，提高电源功率密度和寿命。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种功率变换器，包括：整流桥，用于对交流输入电压整流生成整流电压和公共电压，所述整流电压由所述整流桥的第一输出端提供，所述公共电压由所述整流桥的第二输出端提供，且所述整流电压与所述公共电压之间的电压差大于/等于零；储能电容，连接于所述整流桥的第一输出端和参考地电位之间；以及电容接入控制电路，用于根据所述整流电压导通和关断所述储能电容对所述第一输出端的电流路径，其中，所述整流电压具有输出周期且在每个所述输出周期中具有先递增再递减的线性变化趋势，所述电容接入控制电路在所述整流电压达到峰值的情况下关断所述电流路径，并在所述电压差小于/等于预设压差的情况下开启所述电流路径。

可选的，所述电容接入控制电路在所述电压差大于所述预设压差的情况下保持所述电流路径被关断。

可选的，所述功率变换器还包括路径控制开关，所述路径控制开关与所述储能电容串联连接在所述整流桥的第二输出端和第一输出端之间，且所述路径控制开关的寄生二极管的导通方向与所述储能电容对所述第一输出端的充电电流方向相反，所述电容接入控制电路通过控制所述路径控制开关的导通和关断来控制所述电流路径的导通和关断。

可选的，每个所述输出周期包括峰值检测阶段和位于所述峰值检测阶段后的压差检测阶段，所述电容接入控制电路包括：峰值检测模块，被配置为在每个所述输出周期的所述峰值检测阶段检测所述整流电压的峰值，并根据检测结果生成第一指示信号，所述第一指示信号用于控制所述路径控制开关的关断时刻；压差检测模块，被配置为在每个所述输出周期的压差检测阶段检测所述电压差，以便于在所述电压差小于/等于所述预设压差的情况下生成第二指示信号，所述第二指示信号用于控制所述路径控制开关的导通时刻；以及驱动模块，用于根据所述第一指示信号和所述第二指示信号生成控制信号，所述控制信号用于控制所述路径控制开关的导通和关断。