功率转换电路、交流-直流电源变换器及其控制方法
【专利摘要】本发明揭示了一种用于交流-直流电源变换器的控制方法，该方法包括：所述交流-直流电源变换器的输入电流经滤波电容和功率转换电路分为第一支路电流和第二支路电流；所述功率转换电路接收一反馈信号和三角波信号，根据所述反馈信号产生一第一导通时间，以使所述功率转换电路具有一第一转换电流；根据所述三角波信号产生一第二导通时间，以使所述功率转换电路具有一第二转换电流；其中，所述三角波信号为根据所述第一支路电流来确定，使得所述第二转换电流与所述第一支路电流大小相等，方向相反，从而减小或消除滤波电容对输入电流造成的谐波影响，效果显著。本发明还揭示了一种使用上述方法的功率转换电路以及交流-直流电源变换器。
【专利说明】功率转换电路、交流-直流电源变换器及其控制方法【技术领域】
[0001] 本发明涉及交流-直流电源变换器【技术领域】，特别是涉及一种功率转换电路、交流-直流电源变换器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]交流-直流电源变换器是将一交流输入转换成一直流输出的一种电源装置，具有体积小，效率高的优点，因此被广泛应用于手机充电器和笔记本电脑适配器等场合。在所有类型的交流-直流电源变换器中，由于反激式交流-直流电源变换器的电路简单，输出电压易调节，所以反激式交流-直流电源变换器是最通用的。
[0003]请参考图1，图1为现有技术中交流-直流电源变换器的电路图。在交流-直流电源变换器中，整流电路102用来对交流输入电源101的交流输入电压执行整流处理。在整流电路102后,具有一滤波电容105,滤波电容105 —方面执行滤波处理,另一方面,在交流输入电源101欠压时，提供能量给功率转换电路10。滤波电容105与功率转换电路10并联连接，这样所述电源变换器的输入电流Iin经滤波电容105和功率转换电路10分为第一支路电流L和第二支路电流If，其中，所述第一支路电流L为所述滤波电容105的电流，所述第二支路电流If为所述功率转换电路10的电流，并且有:Iin=Ie+IF。这里，所述功率转换电路10以反激式功率级电路为例，其包括有一变压器120和一功率开关器件125，所述变压器120包括初级绕组LI和次级绕组L2，所述初级绕组LI接入第二支路电流If并将信号感应至次级绕组L2，所述次级绕组L2将感应到的电压信号传输给整流滤波电路170，经整流滤波处理后产生直流输出V0UT。直流输出VOUT可经由反馈电路140的信号处理，以产生反馈信号至开关控制电路130，开关控制电路130还接受表征所述直流输出VOUT的期望输出值的基准电压信号VMf，开关控制电路130输出一控制信号至功率开关器件125，以控制功率开关器件125的通断。
[0004]偏置电压产生电路190用来根据辅助绕组L3的感应电流产生偏置电压信号供应至开关控制电路130。
[0005]在现有技术中，反激式功率转换电路中的第二支路电流If—般为正弦波，如图2所示为现有技术中第二支路电流的波形示意图，其中，纵坐标表示电流(A)，横坐标表示时间t (ms)，图中表示一个工频周期(一般为20ms)内的波形示意图。图3为现有技术中第一支路电流的波形示意图，其中，纵坐标表示电流(A)，横坐标表示时间t (ms)，图中表示一个工频周期(一般为20ms)内的波形示意图。从图3可以看出，由于滤波电容105的充放电影响，第一支路电流L的波形会产生一个突变，所以，输入电流Iin的波形为非正弦波，如图4所示。尤其在所述电源变换器的负载较轻时，第一支路电流I。占到输入电流Iil^大的比例，此时对输入电流Iin的影响更为显著，导致输入电流Iin的谐波大，系统功率因数低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种功率转换电路、交流-直流电源变换器及其控制方法，可以减小或消除滤波电容对输入电流造成的谐波影响。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种用于交流-直流电源变换器的控制方法，所述交流-直流电源变换器包含有并联的滤波电容和功率转换电路，包括:
[0008]所述交流-直流变换器接收一交流输入，所述交流输入提供一输入电流；
[0009]所述输入电流经所述滤波电容和所述功率转换电路分为第一支路电流和第二支路电流，其中，所述第一支路电流为所述滤波电容的电流；所述第二支路电流为所述功率转换电路的电流；
[0010]所述功率转换电路接收一表征所述功率转换电路的输出电信号的反馈信号和一三角波信号，并且，
[0011]根据所述反馈信号产生一第一导通时间，以使所述功率转换电路具有一第一转换电流；
[0012]根据所述三角波信号产生一第二导通时间，以使所述功率转换电路具有一第二转换电流；
[0013]所述功率转换电路的导通时间为第一导通时间和第二导通时间之和；所述第二支路电流为所述第一转换电流和所述第二转换电流之和；
[0014]其中，所述三角波信号为根据所述第一支路电流来确定，以使得所述第二转换电流与所述第一支路电流大小相等、方向相反。
[0015]进一步的，在所述的控制方法中，还包括:
[0016]计算所述反馈信号与一第一基准电压信号的误差，并对误差结果进行补偿，以获得一第一补偿信号，其中，所述第一基准电压信号为表征所述功率转换电路的输出电信号的期望输出值；
[0017]将所述第一补偿信号与所述三角波信号相叠加，以产生一第二补偿信号；
[0018]根据所述第二补偿信号产生一控制信号，所述控制信号用以控制所述功率转换电路中功率开关器件的开关动作。
[0019]进一步的，在所述的控制方法中，还包括:
[0020]根据所述第一支路电流的大小和所述第一转换电流的计算公式获得所述第二导通时间的函数；
[0021]对所述第二导通时间的函数进行拟合以获得表征所述三角波信号的期望信号；
[0022]根据所述期望信号产生所述三角波信号。
[0023]依据本发明的一种功率转换电路，用于交流-直流电源变换器中，所述交流-直流电源变换器还包含有与所述功率转换电路并联的滤波电容，所述交流-直流电源变换器的输入电流经所述滤波电容和所述功率转换电路分为第一支路电流和第二支路电流，其中，所述第一支路电流为所述滤波电容的电流；所述第二支路电流为所述功率转换电路的电流，所述功率转换电路包括:
[0024]补偿电路，对接收的表征所述功率转换电路的输出电信号的反馈信号和第一基准电压信号进行误差计算，并对误差结果进行补偿以产生一第一补偿信号，其中，所述第一基准电压信号为表征所述功率转换电路的输出电信号的期望输出值；
[0025]三角波信号产生电路，用于输出一三角波信号；
[0026]叠加电路，用以将所述第一补偿信号和所述三角波信号进行叠加，以产生一第二补偿信号；
[0027]驱动控制电路，接收所述第二补偿信号以产生一控制信号，所述控制信号控制所述功率转换电路中功率开关器件的开关动作；
[0028]在每一开关周期内，根据所述反馈信号产生一第一导通时间，以使所述功率转换电路具有一第一转换电流；
[0029]根据所述三角波信号产生一第二导通时间，以使所述功率转换电路具有一第二转换电流；
[0030]所述功率转换电路的导通时间为第一导通时间和第二导通时间之和；所述第二支路电流为所述第一转换电流和所述第二转换电流之和；
[0031]其中，所述三角波信号为根据所述第一支路电流来确定，以使得所述第二转换电流与所述第一支路电流大小相等、方向相反。
[0032]进一步的，所述三角波信号产生电路包括充放电电路和第一比较器，
[0033]所述充放电电路包括直流电源、第一电容和第一开关，所述第一电容和第一开关并联连接后，与所述直流电源串联连接，所述直流电源对所述第一电容进行充电，所述第一比较器的输出端输出的信号控制所述第一开关的开关动作以控制所述第一电容的放电动作；
[0034]所述第一比较器的第一输入端接收所述第一电容的两端电压，第二输入端接收一第二基准电压信号，其输出端输出一比较信号；
[0035]所述第一电容的两端电压作为所述三角波信号；
[0036]其中，所述直流电源、第一电容和第二基准电压信号的值根据所述期望信号来确定。
[0037]进一步的，所述叠加电路包括一加法器。
[0038]依据本发明的一种交流-直流电源变换器，用于将交流输入转换为直流输出，所述电源变换器包括一功率转换电路和一滤波电容，所述功率转换电路和滤波电容并联连接，所述功率转换电路为上述的功率转换电路。
[0039]进一步的，所述电源变换器还包括一整流电路，所述整流电路对所述交流输入进行整流处理以产生直流输入。
[0040]与现有技术相比，本发明提供的功率转换电路、交流-直流电源变换器及其控制方法具有以下优点:
[0041]在本发明提供的控制方法中，接收一根据第一支路电流产生的三角波信号，并据此控制使所述功率开关器件产生一第二导通时间，从而使得所述功率转换电路增加一第二转换电流，所述第二转换电流与所述第一支路电流大小相等，方向相反，这样，其在输入电流的计算公式中可相互抵消，使得所述输入电流的波形与所述第一转换电流的波形相同，呈正弦变化，从而减小或消除滤波电容对输入电流造成的谐波影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1为现有技术中交流-直流电源变换器的电路图；
[0043]图2为现有技术中第二支路电流的波形示意图；
[0044]图3为现有技术中第一支路电流的波形示意图；[0045]图4为现有技术中输入电流的波形示意图；
[0046]图5为本发明一实施例中所述第二导通时间的函数示意图；
[0047]图6为本发明一实施例中表征所述三角波信号的期望信号示意图；
[0048]图7为本发明一实施例中交流-直流电源变换器的电路图；
[0049]图8为本发明一实施例中三角波信号产生电路的电路结构图；
【具体实施方式】[0050]正如【背景技术】中所述，现有技术的交流-直流电源变换器中，所述滤波电容会对输入电流造成一定的谐波影响。本领域技术人员知道:
[0051]在交流-直流电源变换器中，以反激式功率级电路为例，一般地，为得到较好的功率因数和减小损耗，常采用准谐振控制模式，在这种控制模式下，所述第二支路电流If即所述功率转换电路的电流，在时间t下的表达式为:
【权利要求】
1.一种用于交流-直流电源变换器的控制方法，所述交流-直流电源变换器包含有并联的滤波电容和功率转换电路，其特征在于，包括: 所述交流-直流电源变换器接收一交流输入，所述交流输入提供一输入电流； 所述输入电流经所述滤波电容和所述功率转换电路分为第一支路电流和第二支路电流，其中，所述第一支路电流为所述滤波电容的电流；所述第二支路电流为所述功率转换电路的电流； 所述功率转换电路接收一表征所述功率转换电路的输出电信号的反馈信号和一三角波信号，并且， 根据所述反馈信号产生一第一导通时间，以使所述功率转换电路具有一第一转换电流； 根据所述三角波信号产生一第二导通时间，以使所述功率转换电路具有一第二转换电流； 所述功率转换电路的导通时间为所述第一导通时间和所述第二导通时间之和；所述第二支路电流为所述第一转换电流和所述第二转换电流之和； 其中，所述三角波信号为根据所述第一支路电流来确定，以使得所述第二转换电流与所述第一支路电流大小相等、方向相反。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括: 计算所述反馈信号与一第一基准电压信号的误差，并对误差结果进行补偿，以获得一第一补偿信号，其中，所述第一基准`电压信号为表征所述功率转换电路的输出电信号的期望输出值； 将所述第一补偿信号与所述三角波信号相叠加，以产生一第二补偿信号； 根据所述第二补偿信号产生一控制信号，所述控制信号用以控制所述功率转换电路中功率开关器件的开关动作。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括， 根据所述第一支路电流的大小和所述第一转换电流的计算公式获得所述第二导通时间的函数； 对所述第二导通时间的函数进行拟合以获得表征所述三角波信号的期望信号； 根据所述期望信号产生所述三角波信号。
4.一种功率转换电路，用于交流-直流电源变换器中，所述交流-直流电源变换器还包含有与所述功率转换电路并联的滤波电容，所述交流-直流电源变换器的输入电流经所述滤波电容和所述功率转换电路分为第一支路电流和第二支路电流，其中，所述第一支路电流为所述滤波电容的电流；所述第二支路电流为所述功率转换电路的电流，其特征在于，所述功率转换电路包括: 补偿电路，对接收的表征所述功率转换电路的输出电信号的反馈信号和一第一基准电压信号进行误差计算，并对误差结果进行补偿以产生一第一补偿信号，其中，所述第一基准电压信号为表征所述功率转换电路的输出电信号的期望输出值； 三角波信号产生电路，用于输出一三角波信号； 叠加电路，用以将所述第一补偿信号和所述三角波信号进行叠加，以产生一第二补偿信号；驱动控制电路，接收所述第二补偿信号以产生一控制信号，所述控制信号控制所述功率转换电路中功率开关器件的开关动作； 在每一开关周期内，根据所述反馈信号产生一第一导通时间，以使所述功率转换电路具有一第一转换电流； 根据所述三角波信号产生一第二导通时间，以使所述功率转换电路具有一第二转换电流； 所述功率转换电路的导通时间为第一导通时间和第二导通时间之和；所述第二支路电流为所述第一转换电流和所述第二转换电流之和； 其中，所述三角波信号为根据所述第一支路电流来确定，以使得所述第二转换电流与所述第一支路电流大小相等、方向相反。
5.如权利要求4所述的功率转换电路，其特征在于， 根据所述第一支路电流的大小和所述第一转换电流的计算公式获得所述第二导通时间的函数； 对所述第二导通时间的函数进行拟合以获得表征所述三角波信号的期望信号； 根据所述期望信号产生所述三角波信号。
6.如权利要求5所述的功率转换电路，其特征在于，所述三角波信号产生电路包括一充放电电路和一第一比较器， 所述充放电电路包括直流电源、第一电容和第一开关，所述第一电容和第一开关并联连接后，与所述直流电源串联连接，所述直流电源对所述第一电容进行充电，所述第一比较器的输出端输出的信号控制所述第一开关的开关动作以控制所述第一电容的放电动作； 所述第一比较器的第一输入端接收所述第一电容的两端电压，第二输入端接收一第二基准电压信号，其输出端输出一比较信号； 所述第一电容的两端电压作为所述三角波信号； 其中，所述直流电源、第一电容和第二基准电压信号的值为根据所述期望信号来确定。
7.如权利要求4所述的功率转换电路，其特征在于，所述叠加电路包括一加法器。
8.一种交流-直流电源变换器，用于将交流输入转换为直流输出，所述电源变换器包括一功率转换电路和一滤波电容，所述功率转换电路和所述滤波电容并联连接，其特征在于，所述功率转换电路为如权利要求4-7中任意一项所述的功率转换电路。
9.如权利要求8所述的交流-直流电源变换器，其特征在于，所述电源变换器还包括一整流电路，所述整流电路对所述交流输入进行整流处理以产生直流输入。
【文档编号】H02M1/12GK103501107SQ201310446626
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】黄晓冬 申请人:矽力杰半导体技术(杭州)有限公司