[发明专利]检测零电位区间的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流转直流(AC to DC)转换器架构，尤其涉及一种 具有功率因素修正(power factor correction，PFC)的交流转直流转换器架 构。

背景技术

在大多数的交流转直流转换器中，最好是能够让整个电路，对于AC 输入电压而言，呈现出单纯电阻行为。为了这个原因，当今已经发展出了 许多主动式的(active)PFC架构，而这些PFC架构架构，当接收到AC输 入电压时，可以产生对应的AC输入电流。

对于PFC而言，产生具有很低的总谐波扭曲(total harmonic distortion， THD)的一正弦波电流是非常重要的。THD与功率因素(power factor)代 表了PFC电路的操作表现。功率因素的最高值是1，而一般实务上，THD 只要低于15％以下便是可以被接受。

举例来说，美国专利编号7,375,995、7,397,678、re40016、以及 7,295,452等等，都有公开部分PFC电路以及其操作。图1为美国专利 编号re40016中所揭示的一PFC电路20。PFC电路20具有一升压形态(boost type)转换器架构(topology)，接收一输入电压V_IN，而输入电压V_IN可以 是一经过整流后的AC电压。电阻38与40组成一分压器，用以检测负载 电容76的DC输出电压V_O，提供一反馈信号V_INV至集成电路(integrated circuit，IC)32的INV端。电容42提供一低通滤波器，反馈信号V_INV中 的高频部分会被滤除，在IC32的CMP端产生一比较信号V_CMP。升压电感 34对应的一辅助绕组(secondary winding)39检测升压电感34的零电流交 叉点(zero-crossing of the inductor current)，由IC32的ZCD(zero current detection)端所检测。

PFC电路中，一般所已知的IC中是在内部产生一锯齿波信号V_saw，用 来跟在CMP端的比较信号V_CMP比较，以调制开关的开启时间(on-time)。 基本想法就是当DC输出电压V_O的电平较高时，开关36的开启时间 (on-time)就应该降低，以减少传输到输出电容的能量。比较信号V_CMP会随着输出电压V_O的增高而降低。开关开启时，锯齿信号V_saw开始上升。 锯齿信号V_saw的上升部分到达或是高过比较信号V_CMP的电压电平时，会使 开关关闭，同时锯齿信号V_saw直接瞬间降到最低电压电平，且维持于最低 电压电平，所以锯齿信号V_saw没有下降部分。开关再度开启的时间，是单 纯由检测升压电感的零电流交叉点是否出现而触发，并同时开始锯齿信号 V_saw的上升部分。在AC输入电压V_IN的少数个周期内，比较信号V_CMP可 以视为一个定值，所以开关的开启时间(on-time)也大约是一定值。

在美国专利编号re40016中，有教导了开关36的开启时间(on-time)， 可以随着关闭时间(off-time)缩短而些许地增长，而非单单由比较信号V_CMP所决定，藉以降低于零交越(cross-over)扭曲(distortion)。所谓零交越扭 曲是指输入电压V_IN的电压值在接近最低点时，因升压电感34的跨压不足 而近乎无法提供功率的情形。如果是减少了零交越扭曲，则THD也可以降 低。

但是，就算是开启时间(on-time)随着关闭时间(off-time)缩短而些 微地增长，一旦关闭时间过短也会导致不必要高频开关能量损失(switching loss)。而且，开启时间(on-time)随着关闭时间(off-time)变化而改变， 也可能反而增高了THD。

发明内容