功率因数校正电路的制作方法_2

文档序号:8433226阅读:来源:国知局
第一开关式转换器电路和第二开关式转换器电路并联親合在PFC电路200的至少一个(共享)输入102和(共享)输出118之间,其中提供了仅一个(共享)电容器112以及包括第一(共享)电阻器114、第二(共享)116电阻器、(共享)稳压器122和(共享)电压源120的一个(共享)电压控制电路。
[0017]利用具有形式2XX的参考标号(即,206、208等等)来对被分配给第二开关式转换器的组件加标签(除了包括利用参考标号242至254加标签的其端子在内的利用参考标号240加标签的组件,该组件也是共享组件并且下面将说明该组件),其中最后两个数字与第一开关式转换器电路的等效组件的参考标号的最后两个数字一致,即第二电感器206与第一电感器106相对应,第二阈值检测器228与第一阈值检测器128相对应,等等。
[0018]PFC电路200还包括控制电路240。由于提供了控制电路240,相对于图1所示的PFC电路110更改第一和第二开关式转换器电路内的互连。控制电路240包括(共享)稳压器122的输出所親合至的第一输入242。控制电路240中提供的第一输出252親合至第一脉冲发生器124的第一输入。控制电路240中提供的第二输出254耦合至第二脉冲发生器224的第一输入。第一存储元件126的输出耦合至控制电路240中提供的第二输入244。第二存储元件226的输出耦合至控制电路240中提供的第三输入246。控制电路240中提供的第三输出248耦合至第一脉冲发生器124的第二输入。控制电路240中提供的第四输出250耦合至第二脉冲发生器224的第二输入。
[0019]在以下中将描述控制电路240的功能,其主要负责调整两相PFC电路200的给定示例中的第一转换器电路和第二转换器电路的操作之间的相位差。在两相PFC电路200中,第一开关式转换器和第二开关式转换器被配置为在同步之后以相对于彼此180°的相位差进行操作。
[0020]为了说明控制电路240的操作,将分析PFC电路200的信号。在根据图2所示的各个实施例的PFC电路200的实施例的实施方式中还标记了在以下中要定义的所有信号。
[0021]图3A至3K示出了 PFC电路200的各个接口处的信号的序列。在每个图中,对所有信号来说相同的时基由水平X轴表示。将省略对信号的值和时基的实际缩放。在以下中将提及的不同时间由与所有X轴相交的点线标记。每个图3A至3K中的y轴是利用表示相应信号的零值或电平的“O”、表示相应信号的正高值或电平的“H”以及在合理时表示信号的负高值或电平的“-H”来加标签的。从顶数到底,流经第一电感器106的电流的表示302 (还被加标签为I(Ll))在图3A中的第一个图300中示出,流经第二电感器206的电流的表示320还被加标签为I (L2)并在图3E中的第五个图318中示出。第一辅助电感器130的输出电压306 (还被加标签为U (HWl))在图3B中的第二个图304中示出,第二辅助电感器230的输出电压324 (还被加标签为U(HW2))在图3F中的第六个图322中示出。第一存储元件126中存储且由第一存储元件126输出的信号310 (还被加标签为Fl)在图3C中的第三个图308中示出,第二存储元件226中存储且由第二存储元件226输出的信号328 (还被加标签为F2)在图3G中的第七个图326中示出。信号Fl、F2分别与由第一和第二阈值检测器128、228发射的信号相对应,这是由于存储元件用于存储或记忆接收的信号值并将其继续传递至其相应输出。控制电路240的第三输出248处提供的信号312 (还被加标签为Tl)在图3C中的第三个图308中示出(与信号Fl —起),控制电路240的第四输出250处提供的信号332 (还被加标签为T2)在图3H中的第八个图330中示出。如下面将更详细说明,由控制电路240提供的信号Tl和信号T2是使第一脉冲发生器126和第二脉冲发生器226分别能够输出脉冲信号的触发信号。由第一脉冲发生器124提供的输出信号(还被加标签为Gl)在图3D中的第四个图314中示出,由第二脉冲发生器224提供的输出信号(还被加标签为G2)在图31中的第九个图334中示出。信号Gl和信号G2分别被提供给第一开关110和第二开关210的控制输入,并可以更改相应开关的状态,即将其设置为导通状态或非导通状态。信号Gl和信号G2还分别被提供给第一存储元件126的第二输入和第二存储元件226的第二输入作为重置信号,即信号Gl和信号G2使相应存储元件被重置。在图3J中的第十个图338中以及在图3K中的第^^一个图344中,示出了由控制电路240生成的斜坡信号。图3J中的图338中的斜坡信号340 (还被加标签为Rll)和图344中的斜坡信号346 (还被加标签为R12)与第一开关式转换器电路相关,图3J中的图338中的斜坡信号342 (还被加标签为R22)和图3K中的图344中的斜坡信号348 (还被加标签为R21)与第二开关式转换器电路相关。相应开关式转换器电路的斜坡信号的转换速率(slew rate)可以以因数N不同,其中N表示PFC电路中提供的开关式转换器电路的数目。因此,在包括两个开关式转换器电路的两相PFC电路200的各个实施例中,相应开关式转换器电路的两个斜坡信号的转换速率以因数2不同,即斜坡信号Rll的转换速率可以是斜坡信号R12的转换速率的两倍快,斜坡信号R21的转换速率可以是斜坡信号R22的转换速率的两倍快。因此,在其中提供了三个相(即,三个转换器电路)的其他实施例中,一个相(即,一个转换器电路)的一个斜坡信号的转换速率可以是该相同相(即,该相同转换器电路)的另一斜坡信号的转换速率的三倍快。在其中提供了四个相(即,四个转换器电路)的其他实施例中,一个相(即,一个转换器电路)的一个斜坡信号的转换速率可以是该相同相(即,该相同转换器电路)的另一斜坡信号的转换速率的四倍快。一般来讲,在其中提供了 N个相(即,N个转换器电路)的实施例中,一个相(即,一个转换器电路)的一个斜坡信号的转换速率可以是该相同相(即,该相同转换器电路)的另一斜坡信号的转换速率的N倍快。
[0022]在图3A至3K所示的信号的序列的示例性情形中,第一开关式转换器电路作为单相PFC电路进行操作。因此,当第一电感器106完全消磁(由返回至其零值的信号I(Ll)指示)时,辅助线圈130处的电压U(HWl)反转,即以在时刻tl前不久的过零为特征,这由第一阈值检测器128检测。在检测到该事件(即,其中第一电感器106完全消磁的状态)时,第一阈值检测器128输出指不第一电感器106完全消磁的信号。该信号存储在第一存储元件126中,并(忽略开关时间)在时刻tl处同时由第一存储元件126作为信号Fl而输出。如第三个图中可见,由控制电路240输出的信号Tl与由控制电路240接收的信号Fl一致。作为触发信号的信号Tl由控制电路240输出并被传输至第一脉冲调制器124的输入,并触发第一脉冲调制器124在时刻tl处输出图3D中的图314所示的脉冲信号G1。脉冲信号Gl (例如其上升沿)重置第一存储元件126,这由信号Fl返回至其零值(在这种情况下在可忽略的接通时间之后)来指示。因此,信号Fl具有尖峰350的形式。只要由第一脉冲发生器224输出的脉冲信号Gl保留其高值,第一开关110就保持处于其导通状态并且第一电感器106被磁化,这例如由图3A中的图300中的在时刻tl或t4处开始的增大电流I(Ll)表示。每当触发信号Tl由控制电路240输出时,都重置斜坡信号Rll和R12。斜坡信号Rll和R12被配置为跟踪第一电感器106的周期。当电感器106完全消磁时(例如在时刻tl和t4处),斜坡信号Rll和斜坡信号R12分别达到图3J中的图338中和图3K中的图344中的其高值H1,并且被重置为其零值并开始再次跟踪第一电感器106的下一周期。同时进行斜坡信号Rll和R12的重置和启动(当忽略信号传输时间和开关时间时)。
[0023]现在,将描述以第二转换器电路的启动或激活开始的同步过程。在任意的时刻t0处发起第二转换器电路的操作。第二转换器电路从其激活直到第二电感器206已达到完全消磁状态(例如,时刻t2或t5前不久)为止的操作与第一转换器电路的操作类似,不会再次描述。仅将描述由以下事实引起的区别:第一开关式转换器电路和第二开关式转换器电路由控制电路240控制,使得最终在这两个转换器电路之间引入在两相PFC电路200的该示例性实施例中等于180°的360° /N相移。可以在两个周期内完成该同步过程,并且其持续时间与其中第二转换器电路被激活的实际时刻to无关。
[0024]在激活第二开关式转换器电路之后,当脉冲发生器要输出新脉冲时,引入必须满足的第二条件。在时刻tl处,当第一脉冲发生器124将正常(即,在单相PFC的情况下)输出发起第一电感器106 (其已完全消磁)的新周期的脉冲信号Gl时,将斜坡信号R12与斜坡信号R21进行比较。如图3K中的图344中可见,在时刻tl处斜坡信号R21大于斜坡信号R12。大于斜坡信号R12的斜坡信号R21指示了第一转换器电路的相位处于第二转换器电路的相位之前不到360° /N(S卩,在该示例中为180° ),这是由于以下事实:斜坡信号R12和R21的转换速率也以因数N(S卩,在该示例中为2)不同。因此,第一转换器电路以上述方式(即,在没有任何延迟或等待时间的情况下)继续其操作。
[0025]在时刻t2处(或者在时刻t2前不久),第二电感器206达到完全消磁状态(与时刻tl处第一电感器106的状态等效)。在时刻t2处,与第一转换器电路类似,第二存储元件226从第二阈值检测器228接收指示第二电感器206的完全消磁的信号,并且将信号F2的值切换至其高值。在时刻t2处,将斜坡信号Rll和R22进行比较,其结果是斜坡信号Rll小于斜坡信号R22,如图3J的图338中可见的。由于该结果,暂停第二转换器电路,例如,可以将其冻结在第二电感器206完全消磁的其当前状态中,其中停止斜坡信号。S卩,第二转换器电路的斜坡信号R22和R21保持处于其峰值。不继续第二转换器的操作,直到控制电路240输出触发信号T2。然而,触发信号T2是来自第二存储元件226的信号F2的与(AND)接合以及两个斜坡信号Rll和R22的比较的结果。换言之,仅当第二电感器206消磁(与第一条件相对应)时以及当第一转换器电路的斜坡信号Rll至少等于或大于第二转换器电路的斜坡信号R22(与第二条件相对应)时,触发信号T2才会由控制电路240生成。因此,在时刻t2处未生成新脉冲信号G2,但是控制电路240针对第二开关电路引入等待时间或滞后。该示例的上下文内的等待时间是斜坡信号Rll赶上冻结的斜坡信号R22所耗费的时间。一旦斜坡信号R22等于斜坡信号R11,如图3J中的图338中的时刻t3处的情况那样,就满足第二条件并且控制电路生成触发信号T2,该触发信号T2使第二脉冲发生器224在时刻t3处输出与第二开关210的开关信号等效的时刻t3处的脉冲信号G2。开关信号G2在预定义时间量(等于脉冲信号G2的持续时间,参见图31中的图334)内闭合开关210,同时重置第二存储元件226,使得其输出信号F2返回至其零值(参见图3G中的图326中的时刻t3) ο
[0026]当在等待时间(其在该示例中与时刻t3和时刻t2之间的时间
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