[发明专利]用于功率因数修正的方法以及电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于主动功率因数修正(PFC，功率因数修正)的方法以及装置，也就是说，借助于由PFC控制单元主动进行时序控制(takten)的开关。

背景技术

尤其地，本发明的技术领域为在交流电压/直流电压功率转换器中的功率因数修正。

通过功率因数修正影响这样的方式，即电子设备如何从电网中提取电流。众所周知，电网交变电压具有正弦形的时间曲线。因此，理想地，从电网中提取的电流也应同样具有正弦形的时间曲线。但是，不总是出现该理想情况，相反地，电流可甚至明显与正弦包络线不同。如果所提取的电流不是正弦形的，将同时在电网电流中产生高次谐波。应借助于功率因数修正电路减小在供电网络中的该高次谐波电流。

根据DE 10 2004 025 597A1已知用于功率因数修正的电路，在该电路中，借助于通过PFC控制单元进行时序控制的开关通过接通和断开该开关反复地使电感器充电或放电，并且在该电路中，通过二极管(D)将电感器的放电电流输送到转换器的输出端。实施成ASIC的PFC控制单元仅仅具有两个管脚(PIN)。通过管脚之一给出控制信号，并且在另一管脚处监测对于测量开关的接通和断开时间必要的参数。在此，当通过电感器的放电电流达到零线时，在断开时间结束时进行开关的再次接通。通过监测在开关的高电势侧处的电压确定该时刻并且借助于分压器测量该时刻，分压器与开关并联。分压器的量取点(Abgriffspunkt)形成(具体而言唯一的)监测点，其与监测管脚相连接。当放电电流达到零线时，被监测的电压在其时间上的曲线中向下弯折(abknicken)。以下，该结果称为ZCD结果(零交叉探测)。

因此，在已知的方法或者已知的电路中，通过监测点在断开的开关中观察输出直流电压。然而，仅仅可在还有电流流过二极管时监测输出直流电压。如果输入交流电压(也就是说整流过的且(尽可能)平滑的电网电压，但是始终还由相同极性的相继的半正弦波组成)具有相对小的平均幅值，或者如果负载很小，则这样的时间段(即，在该时间段之内二极管为导通的)非常短，结果为，仅仅可不充分地扫描(采样)输出直流电压。

通常，通过改变接通时间T_ON，调节用于在此考虑的类型的功率因数修正的电路。在预定负载时，理论上T_ON在电网半波的90度的总角度范围上是恒定的。然而，如果减小负载，也必须相应地缩短T_ON。甚至，当直接监测输出直流电压V_BUS时，调节范围由于以上提及的时间上非常短的采样脉冲而受限。因此，在这种低负载情况中，有时转换成，当V_BUS超过上电压门限时总地断开功率修正电路，并且当V_BUS超过下电压门限时再次接通功率修正电路。然而，利用这种类型的滞后调节可保持输入电流的力求的正弦形状。

发明内容

因此，本发明的目的为，给出针对在此考虑的类型的功率因数修正所用的方法的以及用于相应的电路的可能性，以使得即使在很小的输入交流电压和/或在低负载条件下产生可靠的采样值，并且由此保证对输出直流电压的连续调节。

对于所述方法，该目的通过权利要求1的特征实现，对于所述开关，该目的通过权利要求7的特征实现。

根据本发明的解决方案的实施方式为从属权利要求的内容。在此，为了避免重复，权利要求完全属于本文的公开内容。

附图说明

下面根据附图描述实施例。

其中：

图1示出用于在交流电压/直流电压功率转换器中的功率因数修正的电路的示意性的线路图；

图2示出断开时间T_OFF与整流过的输入交流电压V_IN的正弦半波的相的相关性；

图3示出带有三个不同的ZCD结果的流过电感器L的电流I_L取决于时间t的图形的图示；

图4(a)-(c)示出在不同的参数时在输入电流I_IN的时间曲线上的三个波形图；

图5示出在与图3不同的考虑方式中流过电感器L的电流I_L的取决于时间t的另一图形的图示；

图6(a)-(d)示出在与图5中不同的其它参数时在输入电流I_IN的时间曲线上的四个波形图；

图7(a)和(b)示出带有相应的脉冲图的两个串联的用于确定V_BUS的采样&保持电路的电路布置方案；