[发明专利]具有同步预变换器的开关式电源

说明书

发明背景

本发明涉及开关式电源领域，具体来说，与采用预变换器电路以实现功率因数修正的开关式电源有关。

脱机开关式电源可由一个整流器电路与一个DC-DC变换器电路级联组成。整流器电路本身由整流器部分和滤波器部分组成。整流器部分使用半导体功率整流器，把供电电压变换成脉动的直流电压。然后由滤波器部分的电容将这个直流电压滤波，得到纹波电压相当小的直流电压。

在滤波器部分采用电容的一个后果是由此得到的输入电流波形由相应于供电电压峰值的电流脉冲组成。这是由于在供电电压大于滤波器电容上的电压之前，整流器二极管不导通。因此电源仅在供电电压的峰值才吸收功率，这使得电源输入端的功率因数变差。

改善电源输入端功率因数的一个方法是在整流器部分和滤波部分之间放置一小增压型DC-DC预变换器。该预变换器通过使输入整流器导通更快来实现功率因数修正，并规定输入电流为正弦波并与供电电压同相。具有增压型DC-DC预变换器的开关式电源的一个现有技术示于图8。供电电压经整流后加到预变换器。在预变换器中，功率因数控制器，例如西门子TDA4815，控制预变换器开关Q2。在预变换器开关Q2“接通”期间，能量被储存在电感器L1中，在预变换器开关Q2“断开”期间，这个能量通过经由二极管D1的充电电流i_充电，传送到储能电容器C1，并且在开关式电源的输入端最终提供输入电流i1。

现有技术存在的一个问题是，预变换器开关Q2与开关式电源的功率开关Q1切换不同步，这不同步切换就使通过二极管D1的充电电流i_充电与至开关式电源的输入电流i1之间形成随机相位关系。

本发明的目的是通过使变换器开关和功率开关同步，改善电源的功率因数。

发明摘要

借助预变换器开关Q2和功率开关Q1同步转换，使充电电流i_充电与输入电流i1之间建立最佳的相位关系，能减小通过储能电容器C1的总有效值电流，由于若干原因这是所希望的。同步预变器的使用放宽了储能电容器C1的指标，因而允许使用标准的低成本元件。给定的储能电容器C1的工作年限可以延长，或者可使用更低成本的电容器代替。储能电容器C1的标称电压也可以降低。供电电流i_供电的谐波分量可以从现有水平进一步减小。开关式电源输出端的纹波电压可以减小。最后，当与电视机中的回扫拓扑(flyback-topology)开关式电源一起使用时，当电视机工作在“等待”方式时，同步预变换器转换为“断开”。

概括地说，按在此讲授的本发明的装置使流过电源滤液器部分的总有效值电流减小。开关式电源电路的工作是与预变换器电路的工作同步，因而在开关式电源电流吸收输入电流的每个时间间隔的部分时间内，输入电流直接从预变换器电路流向开关式电源电路。

本发明的电源，包括：整流装置；以及，具有第一开关装置的开关式电源电路；功率预变换装置连接在整流装置和开关式电源电路之间；同步装置用于使所述功率预变换装置和所述开关式电源电路同步操作；所述功率预变换装置具有一个第二开关装置，并且其中同步装置通过提供操作所述第二开关装置和操作所述第一开关装置的相位偏差使所述功率预变换装置和所述开关式电源电路同步操作，其特征在于：

同步装置包括一个产生一个控制电压的装置和所述第二开关装置被控制成只要当接到所述的控制电压在第一下限参考电压和第二上限参考电压之间的一个值时导通。

按在此讲授的本发明装置的电源还包括：整流装置；与整流装置连接的功率预变换装置；与功率预变换装置连接的储能装置；与功率预变换装置和储能装置连接的开关式电源电路；以及，使功率预变换装置与开关式电源电路同步工作的设备。

按在此讲授的另一个发明电路的电源包括：整流装置；与整流装置连接的功率预变换装置；与功率预变换装置连接的储能装置；与功率预变换装置和储能装置连接的开关式电源电路；以及，在开关式电源电路吸收输入电流的每个时间间隔的部分时间内直接从功率预变换装置向开关式电源电路供给电流的设备。