数字功率因数校正电路及其方法
【专利摘要】本申请公开了一种数字功率因数校正电路(PFC)及其方法。所述数字PFC电路包括：第一和第二输入端子、整流器、输入电容、功率开关电路、模数转换单元、周期计算单元、补偿电流产生单元、参考电流校正单元以及PFC控制器。所述数字PFC电路大大提高了电路的功率因数。
【专利说明】数字功率因数校正电路及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种数字功率因数校正电路及其方法。
【背景技术】
[0002]功率因数校正(PFC)电路被广泛应用于电源转换系统中，用于校正电流的相位，提高功率因数，减小系统损耗。功率因数(PF)的定义为平均功率与视在功率的比值，即
[0003]
【权利要求】
1.一种数字功率因数校正(PFC)电路，包括: 第一输入端子和第二输入端子，接收输入线电压； 整流器，耦接至第一输入端子和第二输入端子，将输入线电压整流成整流电压； 输入电容，耦接在整流器和参考地之间； 功率开关电路，包括至少一个功率开关，所述功率开关电路耦接至整流器接收整流电压，并将整流电压转化为输出电压； 模数转换单元，接收表征输入线电压的电压前馈信号，将所述电压前馈信号转化为数字电压信号； 周期计算单元，接收模数转换单元提供的数字电压信号，所述周期计算单元根据数字电压信号，产生表征输入线电压周期的周期信号； 补偿电流产生单元，接收周期计算单元提供的周期信号，产生补偿电流，所述补偿电流与流过输入电容的电流互补； 参考电流校正单元，接收补偿电流产生单元提供的补偿电流，将补偿电流与原始参考电流信号进行运 算，得到校正参考电流信号； PFC控制器，接收表征流过开关电路的电流的电流采样信号和参考电流校正单元提供的校正参考电流信号，产生逻辑控制信号，用以控制功率开关的运行。
2.如权利要求1所述的数字PFC电路，其中所述周期计算单元包括: 峰值检测模块，接收模数转换单元提供的数字电压信号，检测该数字电压信号的峰值，产生峰值信号； 阈值设定模块，接收峰值检测模块提供的峰值信号，并根据所述峰值信号设定电压水平相近的第一阈值和第二阈值，其中所述第一阈值和第二阈值均小于所述数字电压信号的峰值； 阈值检测模块，接收阈值设定模块提供的第一阈值和第二阈值，并接收模数转换单元提供的数字电压信号，当检测到数字电压信号的右半周期位于第一阈值和第二阈值之间时，产生触发信号； 时间计数模块，接收阈值检测模块提供的触发信号，并根据触发信号产生周期信号，其中所述数字电压信号的右半周期连续两次位于第一阈值和第二阈值之间的时间间隔为所述输入线电压的周期。
3.如权利要求1所述的数字PFC电路，其中所述补偿电流产生单元包括: 类正弦波幅值计算模块，根据如下公式(a)计算幅值，其中DianpS幅值，(:1(14为输入电容的电容值，f为输入线电压的频率，I为输入线电压的有效值，Vatk ref为模数转换单元的参考电平，N为模数转换单元的比特位数:
存储模块，接收类正弦波幅值计算模块提供的幅值和当前步所处的位置，根据如下公式(b)提供反三角函数值，其中η为当前步所处的位置:
运算模块，接收存储模块提供的反三角函数值和周期计算单元提供的周期信号，计算当前步时长； 定时模块，接收运算模块提供的当前步时长，并定时所述当前步时长的时间后产生脉冲信号； 计数模块，接收定时模块提供的脉冲信号，提供当前步所处的位置； 相减模块，接收类正弦波幅值计算模块提供的幅值和当前步所处的位置，并对两者进行相减运算，产生所述补偿电流。
4.如权利要求1所述的数字PFC电路，其中所述补偿电流产生单元包括: 锯齿波幅值计算模块，根据如下公式(c)计算幅值，其中DicmpS幅值，I为输入线电压的有效值、f为输入线电压的频率、C1(I4为输入电容的电容值、Vad。为模数转换单元的参考电平，N为模数转换单元的比特位数:
运算模块，根据如下公式(d)计算时长，其中Tlim为周期计算单元提供的周期信号:
定时模块，接收运算模块提供的时长，并定时所述时长的时间后产生脉冲信号； 计数模块，接收定时模块提供的脉冲信号，提供当前步所处的位置； 相减模块，接收锯齿波幅值计算模块提供的幅值和当前步所处的位置，并对两者进行相减运算，产生所述补偿电流。
5.如权利要求3或4所述的数字PFC电路，其中所述运算模块包括乘法器。
6.如权利要求1所述的数字PFC电路，其中所述参考电流校正单元包括加法器。
7.一种用于数字功率因数校正(PFC)电路的的方法，所述数字PFC电路接收输入线电压，提供输出电压，所述数字PFC电路包括输入电容和功率开关电路，所述方法包括: 接收表征输入线电压的电压前馈信号，并通过模数转换单元将所述电压前馈信号转化为数字电压信号； 根据数字电压信号计算得到输入线电压的周期； 根据输入线电压的周期、输入线电压的频率、输入线电压的有效值、输入电容的电容值、模数转换单元的比特位数和模数转换单元的参考电平产生与流过输入电容的电流互补的补偿电流； 将补偿电流与原始参考电流信号进行叠加，产生校正参考电流信号； 控制流过功率开关电路的电流与所述校正参考电流信号成正比。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述步骤“根据数字电压信号计算产生输入线电压的周期”包括:检测数字电压信号的峰值； 根据所述峰值设定电压水平相近的第一阈值和第二阈值，其中所述第一阈值和第二阈值均小于数字电压信号的峰值； 计算数字电压信号的右半周期连续两次位于第一阈值和第二阈值之间的时间间隔，得到所述输入线电压的周期。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述步骤“根据输入线电压的周期、输入线电压的频率、输入线电压的有效值、输入电容的电容值、模数转换单元的比特位数和模数转换单元的参考电平产生与流过输入电容的电流互补的补偿电流”包括:用类正弦波实现补偿电流，并且 (i)根据如下公式(e)计算幅值Dianp，其中C为输入电容的电容值，I为输入线电压的有效值，f为输入线电压的频率，Vad。ref为模数转换单元的参考电平，N为模数转换单元的比特位数:
(?)根据如下公式(f)计算当前步时长、，其中TliM为输入线电压的周期，η为当前步所处的位置:
(iii)在所述类正弦波的每二分之一周期，将幅值等分为Diranp步，每一步的时长对应于第(ii)步计算得到的当前步时长。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述步骤“根据输入线电压的周期、输入线电压的频率、输入线电压的有效值、输入电容的电容值、模数转换单元的比特位数和模数转换单元的参考电平产生与流过输入电容的电流互补的补偿电流”包括:用锯齿波实现补偿电流，并且 (i)根据如下公式(g)计算幅值Dianp，其中C为输入电容的电容值，I为输入线电压的有效值，f为输入线电压的频率，Vad。ref为模数转换单元的参考电平，N为模数转换单元的比特位数
(ii)根据如下公式(h)计算时长、，其中TliM为输入线电压的周期
(iii)在所述锯齿波的每二分之一周期，将幅值等分为Dianp步，每一步的时长均为步骤(?)计算得到的时长。
【文档编号】H02M1/42GK104079159SQ201410257725
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】陆文斌, 林思聪, 赵启明, 姜礼节, 张广超 申请人:成都芯源系统有限公司