[发明专利]PFC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及输入交流电源输出直流电压的AC-DC变换器，尤其涉及抑制谐波电流的PFC变换器。

背景技术

连接于商用电源的电气设备根据其电力容量而具有谐波电流限制，输入商用电源的开关电源装置为了消除该限制而大多具备PFC(功率因数改善电路)变换器。

以商用交流电源为输入电源的一般开关电源装置对商用交流电源进行整流平滑从而变换为直流电压后，利用DC-DC变换器对其进行开关，所以输入电流变得不连续，从正弦波产生较大畸变。这是产生谐波电流的原因。

因此，为了抑制该谐波电流，在全波整流电路的后级并且基于平滑电容器的平滑电路的跟前设置PFC变换器。

该PFC变换器由斩波电路构成，进行工作使得输入电流波形成为与输入电压波形相近似形且同相位的正弦波状。因此谐波电流被抑制在一定等级(level)以下，功率因数也得到改善。

作为控制理论，一般已知有P(Proportional：比例)控制、PI(proportional-Integral：比例&积分)控制、PID(Proportional-Integral-Differential：比例&积分&微分)控制等，但是在PFC变换器中，因为与输出电压的稳定特性相比，响应性优先，所以一般采用P控制。

作为进行P控制的PFC变换器的示例，有专利文献1。图1是专利文献1中示出的PFC变换器的电路图。这里，参照图1来说明专利文献1的PFC变换器。

图1构成了所谓升压型电压变换器。该变换器将利用整流电路1对商用电源的交流电压Va进行整流所得到的电压Vr提供给电抗器2，一边通过开关晶体管3对流过电抗器2的电流进行断续，一边经由二极管4取出电流遮断时在电抗器2中产生的电压作为输出电压Vo，并且通过电容器5使其平滑化且稳定化。

将输出电压Vo的分压电路6的检测值vo提供给误差放大电路7，使其输出表示与其设定值vs的差的误差电压ve。乘法电路8接收误差电压ve和整流电压Vr，通过两者的乘法运算，输出与误差电压ve成比例并且具有与整流电压Vr相同的脉动波形的电压误差信号Se。

通过检测电阻9检测开关晶体管3导通时流过的电流及其波形，并将该电流波形信号Sc以及上述电压误差信号Se提供给电流误差检测电路10，使其将表示两信号的波形差的电流误差信号S1输出给比较器20的同相输入。比较器20将该电流误差信号S1与从高频振荡电路21接收的指定开关晶体管3的断续周期的锯齿状波的周期信号S0进行比较，向开关晶体管3输出作为PWM信号的导通截止指令信号Sw。据此，以由该导通截止指令Sw所指定的占空比来使流过电抗器2的电流断续。

【专利文献1】日本特开平7-87744号公报

【专利文献2】日本特开2007-129849号公报

专利文献1中示出的PFC变换器在低频区域具有高增益，但是是有限的增益。即在稳定状态下也存在误差。图1所示的输出电压误差ve越大，输出电压Vo与目标电压vs之差变得越大，输出电压降低。

专利文献2中示出的PFC变换器，利用直流，增益成为无限大，所以能够使在稳定状态的误差为零，但是在负载骤变等的过渡状态，电容器的充放电花费时间，所以与图1中示出的P控制的PFC变换器相比，到达输出电压收敛的时间变长。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种PFC变换器，能够同时具备P控制的响应性和PI控制的稳定性，不会使过渡响应性劣化，并且能够抑制由输入电压、负载的变动引起的输出电压的变动。

为了解决上述课题，本发明如下构成。

(1)一种PFC变换器，具备：整流电路，其对从交流输入电源输入的交流电压进行整流；串联电路，其连接在上述整流电路的次级，包括电感器以及开关元件；整流平滑电路，其与上述开关元件并联连接；和开关控制单元，其对上述开关元件进行导通/截止控制，使得从上述交流输入电源输入的输入电流对于上述交流电压成为相似形状，

其中，上述PFC变换器具备：

输入电压检测单元，其检测从上述交流输入电源输入的输入电压；

电感器电流检测单元，其检测流过上述电感器的电流；和

输出电压检测单元，其检测上述整流平滑电路的输出电压，

上述开关控制单元是将上述输出电压的检测值对输出电压目标值的误差即输出电压误差与上述输入电压的检测值之积作为电流基准振幅值，并根据该电流基准振幅值与流过上述电感器的电流之差来控制上述开关元件的导通时间的单元，