功因校正电路结构的制作方法

文档序号:7344397阅读:174来源:国知局
专利名称:功因校正电路结构的制作方法
技术领域
本发明涉及一种功因校正电路结构,其应用在主动式PFC的控
制电^各结构。
背景4支术
现今电源供应器已普遍应用于各种电子产品,且技术不断精 进,其输出功率也不断上升,为了更进一步提高功率,势必要提高 工作的效率;影响电源供应器效率的因数主要包含输入电力的功率 因数以及转换电力时的损耗,其中电源供应器中的功因校正电路 (Power Factor Correction ,简称为PFC )即为改善專lr入电力功率因 数的重要电路,尤其是主动式功因校正电路更将工作效率提高至 80%以上,而包含该功因校正电路的电源供应器如图1所示,其取 得一输入电力,该输入电力经过一整流电^各8后由该功因校正电路 1调变该输入电力的相位,再经由一电力转换电路9调变为输出电 压,其中该电力转4奐电3各9可为一转:换器(Converter)或者为一切 换式的转换电路,而其中该功因校正电路l与该电力转换电路9则 分别根据一控制单元91的控制操作,其中典型的功因校正电路1 包含一开关元件12、 一电感元件13、 一电容元件14以及该控制单 元11,其中该控制单元11 乂人该功因4交正电i 各1后端取得一反々贵信 号,并搭配零电流检测回路(ZCD)以及一 SR正反器以产生一周 期控制信号驱动该开关元件12,而〗吏该电感元件13与该电容元件 14调变该*叙入电力的相4立,该功因4交正电路1的工作原玉里为该纟支术 领域的普通技术人员所熟知,故不再赘述;然而,已知的功因校正电路l也有其使用寿命,大部分的功因校正电路l的故障都是由于
其中的电容元件14在长期吸收输入电力的功率波动下寿命会较快 衰减,且为了吸收该功率波动,必须选用电容值4交大、耐压高的电 容元件14,因而成本无法降低;上述已知功因校正电路1因寿命受 限于电容的衰减,搭配工作寿命长的电子元件会造成浪费,例如驱 动发光二极管的驱动电路中利用上述已知的功因校正电路1时,由 于发光二极管本身至少具有十万小时的寿命,但由于该电容元件14 的衰减,造成该功因校正电路l可能几千小时就已无法工作(该电 容元件14的平均寿命),此时铺设该功因校正电路1的电路板以及 焊接于其上的发光二极管都必须一并更换,使该发光二极管使用还 不到其寿命一半的时候就必须连同整个电鴻4反一同废弃,造成额外 的浪费与成本增加;通过上述例子可知,已知功因校正电路l的寿 命受限于该电容元件14为必须解决的问题。

发明内容
由于已知功因校正电路的寿命受限于电容元件的寿命,因此本 发明的目的即在于提供一种电路结构,以便改善已知的缺陷,延长 该电容元件与该功因校正电路的使用寿命。
本发明为一种功因4交正电^各结构,该功因4交正电路具有一电感 元件、 一电容元件、 一开关元件以及一控制单元,该控制单元产生 一周期控制信号控制该开关元件切换,乂人而控制通过该电感元件的 电感电流,而该功因校正电路还包括一谐波调变单元以及一波形调 变单元,其中该谐波调变单元取得该输入电力并通过计算产生一"i皆 波信号,该波形调变单元则取得一反馈信号以及该谐波信号,并根 据该谐波信号的相位将该反^t信号调变产生一谐波驱动信号,该控 制单元则根据该谐波驱动信号以调变该周期控制信号的周期宽度; 其中该谐波信号是由该输入电力的分压信号经过多次乘法运算而 产生一i皆波,该谐波再与该输入电力相减而取得该谐波信号,以该
5谐波信号加入调变该周期控制信号的程序中,可调变该电感电流的
波形与该i皆波驱动信号相々乂,以此方式可降〗氐该^r入电力的功率波 动而达到延长该电容元件的寿命,并且可选用电容值專交小的电容元 件(例如使用薄膜电容取代已知电路常用的电解电容)而具有成本 较低的优点。
本发明所达到的有益效果为
1. 可延长功因校正电路中电容元件的寿命。
2. 可选用电容值4交小的电容元件。


图1为已知功因才交正电^各结构图。 图2为本发明的电路结构方块图。 图3为本发明的电路实施例图。 图4-1为已知功因才交正电路的电流波形图。 图4-2为本发明的电流波形图。 图5-1为已知功因才交正电路的各节点波形图。 图5-2为本发明的各节点波形图。
具体实施例方式
请参照图2,该图所示为本发明的电路结构方块图,本发明为 一种提高功因校正电路寿命的电路结构,其中该功因校正电路1应
6用于一电源供应器中,该电源供应器取得一ilr入电力后送至一整流 电路8,经过整流后即由该功因校正电路i调变该输入电力的功率
因数,最后再送至一电力转换电路9产生一输出电力,其中,该功 因校正电路1具有一电感元件13、 一电容元件14、 一开关元件12 以及一控制单元11,该控制单元11产生一周期控制信号驱动该开 关元件12切4奂,乂人而控制通过该电感元件13的电感电流,4吏该电 感电流的相位与i 争在该电容元件14的电压相位接近而达到^是高功 率因数的效果,然而,为了该电容元件14得以延长寿命,该功因 校正电路1还包括一谐波调变单元2以及一波形调变单元3,其中 该谐波调变单元2取得该输入电力并通过计算产生一谐波信号,该 波形调变单元3则从该功因校正电路1的输出端取得一反馈信号, 并且根据该谐波信号的相位将该反馈信号调变产生 一 谐波驱动信 号,即将该反々贵信号调变为与该谐波信号同相位而形成该谐波驱动 信号,该谐波驱动信号送至该控制单元11,该控制单元11则4艮据 该谐波驱动信号以调变该周期控制信号的周期宽度,而该周期控伟'j 信号驱动该开关元件12的导通与截止即用于调变该电感电流的相 位,因此利用该谐波驱动信号调变该周期控制信号即可4吏该电感电 流具有与该谐波信号相同的相位(即^f吏该电感电流也具有"i皆波成 份);上述的电路结构是通过在周期控制信号中加入谐波信号的成 份,进而调变该电感电流也同样具有与该谐波信号相同的相位,谐 波成4分力o入电感电流中时,该电感电流的波动一夸改变,该电感电流 与输入电压乘积也 文变,使该输入电力的功率波动减小,连带地使 该电容元件14要吸收的功率波动减小,因而避免该电容元件14过 快衰退,延长该电容元件14的寿命,并可选用电容值较小的电容 元件14。
为了实施将谐波成〗分加入周期调变的电^各,该谐波调变单元2 则包含一个以上的乘法器以及一减法器,该乘法器从该输入电力获 取一分压信号,并将该分压信号相乘以取得一谐波,上述电路结构的实施例可参照图4,该-谐波调变单元2具有两个乘法器21、 22, 该两乘法器21、 22 ,人该输入电力的同一分压信号va,其中一乘法
器21将该分压信号Va彼此相乘以得到该分压信号Va二次方的谐波
v2a,另 一乘法器22将该分压信号二次方的"i皆波v2a与该分压信号va
再次相乘以得到该分压信号Va三次方的谐波V^送至该减法器,该
减法器是由一运算放大器U1以及多个电阻R1、 R2、 R3、 R4所构 成,并通过减法器将该输入电力与该谐波v^相减而产生该谐波信 号Vc,因此该谐波信号v。实为一具有三次谐波成份的信号;该波形 调变单元2也可为一乘法器,该波形调变单元2将该反馈信号与该 谐波信号Vc相乘而产生该谐波驱动信号,因此该谐波驱动信号也同 样地具有三次谐波的成〗分;在图3的电路中,该控制单元11利用 一比较器取得该谐波驱动信号与该开关元件12的电流,并比较两 者的大小以决定该开关元件12截止的时序,当4全测该电感电流大 于该谐波驱动信号时,该比较器会输出高准位重置该SR正反器的 输出,使该驱动单元截止该开关元件12,因此,通过该电感电流会 限制在该谐波驱动信号所形成的波形内,^使该电感电流将形成具有 三次i皆波成〗分的波形。
i青参照图4-1与图4-2,其中图4-1为已4口功因才交正电3各的电流 波形图,图4-2为本发明上述电^各的电流波形图;图4-1中分别可 见一已知电感电济u 71、 一已知电;危峰值包纟各线72以及一已知电流 平均值73的波形,该已知电感电流71是受控于该开关元件12的 导通与截止,而已知电路会产生该已知电流峰值包络线72,即强迫 该开关元件12截止的电流最大^直,限制该已知电感电流71小于该 已知电流峰值包络线72,而通过运算得出该已知电流平均值73; 图4-2中可见该电流峰值包络线75因加入了谐波成份,使得该电感 电流74的峰值以及该电流平均值76也形成具有谐波成〗分的波形; 请再参照图5-1与图5-2,图5-1为已知电路的节点波形图,图5-2 为本发明的节点波形图;其中vg定义为输入电力整流后的电压波
8形,V。定义为该功因校正电路l的输出电压,V 定义为该谐波调变
单元2所产生的"i皆波,k为该电感电流;在图5-1中由于已知电^各 并为具有产生谐波的电^各,故va3以一直线代表其不存在,该输入 电压波形Vg为一正弦波,该已知的电感电流^为一正弦波,因此当 專餘入电压波形Vg与已知的电感电 力H iL的才目4立i周变i才目ii时,两*才目
乘所产生的峰值功率较大,与功率最低值相比具有较大的落差,需
通过该电容元件14吸收与释方丈的功率也4交大;再请参照图5-2,加
入谐波V 的成份后,该电感电流^的峰值与输入电压波形Vg的峰
值相位错开,因此两者相乘所产生的峰值功率可明显降低,需通过 该电容元件14吸收与释放的功率也较小,可避免该电容元件14长 期的充放电后提早衰退,达到延长寿命的效果。
通过上述电路使输入功率峰值降低,可使该电容元件14需吸 收与释放的功率波动降低,并且可一并选用电容值较小的电容元件 14,也达到延长其寿命的效果,避免该功因校正电路1因该电容元 件14衰退而损毁,并可选用薄膜电容取代已知电路常用的电解电 容;虽然本发明已以优选实施例披露如上,但是其并非用以限定本 发明,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作 的〈奮改与改进都应涵盖于本发明中,因此本发明的〗呆护范围以所附 的权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种功因校正电路结构,所述功因校正电路(1)具有一电感元件(13)、一电容元件(14)、一开关元件(12)以及一控制单元(11),所述控制单元(11)产生一周期控制信号驱动所述开关元件(12)切换,从而控制通过所述电感元件(13)的电感电流,其特征在于,所述功因校正电路(1)还包括一谐波调变单元(2),取得输入电力并通过计算产生一谐波信号;一波形调变单元(3),取得一反馈信号以及所述谐波信号,并根据所述谐波信号的相位将所述反馈信号调变为一谐波驱动信号,所述控制单元(11)则根据所述谐波驱动信号以调变所述周期控制信号的周期宽度。
2. 根据权利要求1所述的功因校正电路结构,其特征在于,所述 -谐波调变单元(2)包含一个以上的乘法器以及一减法器,所 述乘法器从所述输入电力获取一分压信号,并将所述分压信号 相乘以取得一谐波,并通过减法器将所述输入电力与所述谐波 相减而产生所述谐波信号。
3. 根据权利要求2所述的功因校正电路结构,其特征在于,所述 谐波调变单元(2)具有两个乘法器,所述两个乘法器取得所 述输入电力的同 一分压信号,其中 一乘法器将所述分压信号彼 此相乘以得到所述分压信号二次方的谐波,另一乘法器将所述 分压信号二次方的谐波与所述分压信号再次相乘以得到所述 分压信号三次方的谐波送至所述减法器。
4. 根据权利要求1所述的功因校正电路结构,其特征在于,所述 波形调变单元(3)为一乘法器,所述乘法器是将所述反馈信 号与所述谐波信号相乘而产生所述谐波驱动信号。
5. 根据权利要求1所述的功因校正电路结构,其特征在于,所述 控制单元(11 )取得所述谐波驱动信号与所述开关元件(12) 的电流,并比较两者的大小以决定所述开关元件(12)截止的 时序。
全文摘要
一种功因校正电路结构,其具有一电感元件、一电容元件、一开关元件以及一控制单元,控制单元产生一周期控制信号控制开关元件切换,从而控制通过电感元件的电感电流,该功因校正电路还包括一谐波调变单元以及一波形调变单元,其中谐波调变单元产生一谐波信号,波形调变单元则取得一反馈信号以及谐波信号,并根据谐波信号的相位将反馈信号调变产生一谐波驱动信号,控制单元则根据谐波驱动信号以调变周期控制信号的周期宽度,从而使电感电流峰值也具有谐波成份,降低输入电力的功率峰值,达到延长电容元件的寿命,并且可选用电容值较小的电容元件而具有成本较低的优点,进而解决已知功因校正电路因电容元件衰退而损坏的缺陷。
文档编号H02M1/42GK101630904SQ200810133570
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者凯 姚, 明 徐, 阮新波, 顾琳琳 申请人:全汉企业股份有限公司;南京航空航天大学
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