电流总谐波失真率控制电路及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电流总谐波失真率控制电路及其方法，特别涉及一种实现较小的输入电流的电流总谐波失真率的电流总谐波失真率控制电路及其方法。
【背景技术】
[0002]功率因数校正(Power Factor Correct1n, PFC)指示有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上，功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数的数值越大，则代表其电力利用率越高。
[0003]接着，电流总谐波失真率(TotalHarmonic Distort1n of Current, THDi)指不返回电网的电流失真率程度，其值越大则电流失真率就越严重，因此造成电网和后端设备的损害，所以高性能设备会明确规范电流总谐波失真率的数值范围，因此电流总谐波失真率成为了高性能设备的一个重要指标。
[0004]因此，目前市面上许多电力设备或电子设备都具有一功率因数校正电路，例如电脑所使用的开关电源、LED驱动电源和不断电电源供应系统(UPS)等，然而，在现有小容量(IK?6K)的UPS设计中的功率因数校正电路以实现功率因数校正功能，而这功率因数校正电路的性能仍存在许多极严重的缺陷，例如要求在功率因数校正电路满载输出时，只能在一个很小范围的市电输入电压(220?230V)内，以实现较小的输入电流的电流总谐波失真率(THDi 约 10%)ο
[0005]此外，一些UPS采用数字控制，利用先进的数字信号处理器的强大计算功能以实现高性能功率因数校正控制，但是，在相同的效果的情况下却大大地增加了成本和控制的复杂性。
【发明内容】
[0006]本发明在于提供一种电流总谐波失真率控制电路及其方法，以使功率因数校正线路能在一个较大范围的市电输入电压(190?250V)下满载输出，并实现较小的输入电流的电流总谐波失真率(THDi约5%)。
[0007]本发明提出一种电流总谐波失真率控制电路，包括一功率因数校正线路和一控制线路。功率因数校正线路包括一升压单元、一逆变单元以及一回授单元。升压单元包括一开关元件和一电流检测元件，开关元件串接电流检测元件。逆变单元耦接升压单元。回授单元耦接逆变单元，用以检测一输出电压和一输出电流。控制线路耦接升压单元和回授单元。其中，控制线路根据输出电压和输出电流以取得一输出功率，并根据输出功率以计算一输入电压和一输入电流，控制线路根据输出功率和输入电流以输出一脉波宽度调制信号给升压单元的开关元件，以控制开关元件的导通电流，而电流检测元件根据导通电流以输出一感应电流给控制线路，而控制线路根据感应电流以调整脉波宽度调制信号的责任周期。
[0008]本发明提出一种电流总谐波失真率控制方法，包括一功率因数校正线路的一输出电压和一输出电流，以计算出一输出功率；根据输出功率以计算出一输入电压和一输入电流；控制线路根据输出功率和输入电流，以输出一脉波宽度调制信号给功率因数校正线路的一升压单元的一开关元件，以控制开关元件的导通电流；升压单元的一电流检测元件根据导通电流以输出一感应电流给控制线路，而控制线路根据感应电流以调整脉波宽度调制信号的责任周期。
[0009]本发明的电流总谐波失真率控制电路通过电流检测元件检测开关元件的导通电流，以输出一感应电流，而调整单元根据感应电流以输出第一调整信号给第二控制单元，以使第二控制单元调整输出一脉波宽度调制信号的责任周期给第一控制单元，其中脉波宽度调制信号的责任周期指示开关元件的导通电流大小，藉此实现较小的输入电流的电流总谐波失真率(THDi约5%)。此外，本发明的第二控制单元可根据调整单元输出的第二调整信号，以输出控制电压，而正负端线电压根据市电输入电压而在预设范围内变化，藉此达到使功率因数校正线路能在一个较大范围的市电输入电压(190?250V)下满载输出，并实现较小的输入电流的电流总谐波失真率(THDi约5%)，因此提升电流总谐波失真率控制电路的使用方便性。
[0010]以上的概述和接下来的实施例，均是为了进一步说明本发明的技术手段和实现效果，然而所叙述的实施例和附图仅提供参考说明，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0011]图1为本发明一实施例的电流总谐波失真率控制电路的功能方框图。
[0012]图2为根据图1的本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路的功能方框图。
[0013]图3A为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路图。
[0014]图3B为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路图。
[0015]图4为根据图3A的本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路的第二控制单元图。
[0016]图5为根据图3A的本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路的调整单元图。
[0017]图6为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制方法流程图。
[0018]图7为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路及其方法的数据表。
[0019]图8A为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路及其方法的电流总谐波失真率波形图。
[0020]图SB为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路及其方法的功率因数波形图。
[0021]图9为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路及其方法的数据表。
[0022]图1OA为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路及其方法的电流总谐波失真率波形图。
[0023]图1OB为本发明另一实施例的电流总谐波失真率控制电路及其方法的功率因数波形图。
[0024]【符号说明】
[0025]I:电流总谐波失真率控制电路
[0026]8、AC:市电
[0027]9:负载
[0028]10、10a、1b:功率因数校正线路
[0029]100、10a:升压单元
[0030]1000、Q4:开关元件
[0031]1002、1002a:电流检测元件
[0032]102、102a、102b:逆变单元
[0033]104、104a、104b:回授单元
[0034]106、106a:滤波单元
[0035]108、108a:整流单元
[0036]12:控制线路
[0037]120:第一控制单元
[0038]122、122a:第二控制单元
[0039]MCU:微控芯片
[0040]A/D、D/A、PWM, PROT:转换元件
[0041]l24、l24a:调整单元
[0042]1240a:处理芯片
[0043]0/P、I/S、VF、Vref、RC> Com、GND:接脚
[0044]126a:滤波整流单元
[0045]L:输出火线端
[0046]N:输出水线端
[0047]Vo:输出电压
[0048]V1:输入电压
[0049]VF:控制电压
[0050]1:输出电流
[0051 ]THD1.C:电流总谐波失真率的控制电流
[0052]IS:感应电流
[0053]Cl ?C14:电容
[0054]Rl ?R17、RS:电阻
[0055]Dl ?DlO:二极管
[0056]Ql?Q8:晶体管
[0057]LI ?L4:电感
[0058]CTl、CT2:电流互感器
[0059]Vcc:工作电压
[0060]F:开关
[0061]S601?S607:流程步骤
【具体实施方式】
[0062]图1为本发明一实施例的电流总谐波失真率控制电路的功能方框图。请参阅图1。一种电流总谐波失真率控制电路I，包括一功率因数校正线路10和一控制线路12。在实践上，控制线路12耦接功率因数校正线路10，而功率因数校正线路10耦接于市电8与负载9之间，其中控制线路12根据功率因数校正线路10的输出功率和输入电流，以控制功率因数校正线路10的功率因数和电流总谐波失真率，以使本发明的电流总谐波失真率控制电路I的功率因数可趋近于1，且相较于已知控制电路，本发明的电流总谐波失真率控制电路I可接受较大范围的市电输