[发明专利]调整占空比的取样方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种调整占空比的取样方法，特别是关于在小占空比状态下的一种调整占空比的取样方法。

背景技术

取样电流的方法有许多种，例如，利用霍尔(Hall)元件、在线路中串联取样电阻、利用晶体管开关的体电阻以及利用电流互感器(Current Transformer)等取样方法。而这些方法各有其优点和缺点。

采用霍尔元件来取样电流，可以精确地测量电流，但由于价格昂贵且所占的体积较大，因此，在要求低成本与高功率密度的现代工程应用中，其使用率越来越低。

使用电阻来取样电流的方法非常简单，其所占体积也很小，但是在大电流的场合下，电阻本身会产生较大的损耗，从而造成整个电路效率的下降。

利用晶体管开关的体电阻来取样电流，不仅能降低损耗，还能减小体积，但是由于受到晶体管开关的体电阻的温度特性影响，所取样得的数据变化非常大。

相对而言，利用电流互感器来取样电流，具有低成本与低损耗的优点，因此，在现代工程应用中被大量使用。通常，使用者会将电流互感器串联在各个晶体管开关的支路中，以得到这些支路的电流，便于进行各种电流控制。而在电流平均值控制的方法下，也会将各个支路的电流进行叠加，以得到主支路电流的平均值。在这种方法下，电流互感器的数量会增加，从而影响到整个线路的体积。

举例而言，图1为包含电流取样的现有的第一功率因数校正电路示意图。在图1中，包括由一第一电感L1、一第一开关S1与一第一二极管D1所连接成的电路；其中，第一电感L1所流过的电流为一第二电流i_L1；第一开关S1为一功率晶体管，例如一金属氧化物半导体(MOS)场效晶体管，其所流过的电流为一第一电流i_S1；第一二极管D1所流过的电流为一第三电流i_D1；若欲利用电流平均值控制的方法，将第一电流i_S1与第三电流i_D1叠加，以得到第二电流i_L1的平均值，就必须使用两个电流互感器，才能满足要求。而对于多路并联的功率因数校正电路(PFC)来说，所需的电流互感器的数量就更多了。

在数字控制的方法下，就能较佳地解决以上的问题。以图1为例，当功率因数校正电路81工作在电感电流连续模式下，第二电流i_L1的电流平均值等于第一电流i_S1的电流脉冲期间中点电流值或第三电流i_D1的电流脉冲期间中点电流值。因此，只要能通过取样，获得第一电流i_S1的电流脉冲期间中点电流值或第三电流i_D1的电流脉冲期间中点电流值，就可获得第二电流i_L1的平均值。相关内容描述于下列两篇参考文献：“A Sampling Algorithm for DigitallyControlled Boost PFC Converters”，David M.Van de Sype，Koen De Gusseme，etc.PESC2002与“Sampling algorithm for small input current distortion in digitallycontrolled boost PFC converters”，David M.Van de Sype，Koen De Gusseme，etc，EPE2003。而在数字控制的方法下，取样第一电流i_S1的电流脉冲期间中点电流值，很容易加以实现。

接着，说明在图1中第一开关S1所在支路取样第一电流i_S1的电流脉冲期间中点电流值的情形。与取样第一电流i_S1有关的装置包括一数字信号处理器21、一驱动器22、第一开关S1与一第一电流互感器CT1。其中，数字信号处理器21根据功率因数校正电路81的一输入电压V_in与一输出电压V_o关系，运算得到一脉宽占空比D，第一开关S1的导通期间比率将遵循脉宽占空比D。数字信号处理器21根据脉宽占空比D与该功率因数校正电路81的切换周期T_s，产生一工作脉冲信号V_p，n。