[发明专利]操作于连续传导和峰值电流控制模式的开关变换器的控制单元

说明书

一种操作于连续传导和峰值电流控制模式的开关变换器的控制单元。该控制单元具有耦合到输入的电感器元件和耦合到电感器元件的开关元件，生成具有开关周期的命令信号以对开关元件进行开关，并且确定第一时间周期和第二时间周期，在第一时间周期中电感器电流在电感器元件中流动用于存储能量，在第二时间段中能量被传递到负载。输入电流相对于正弦曲线按照由电感器电流上的电流纹波引起的失真因子而失真。第一时间周期的持续时间基于电感器电流的峰值的值与取决于所述电压变换器的输出电压的电流参考之间的比较而被确定。参考修改级修改电流参考以补偿按照失真因子而对输入电流引入的失真。

技术领域

本公开涉及开关变换器的控制电路或单元，特别地(但不限于)涉及功率因子校正(PFC)变换器。特别地，控制单元是操作于连续传导模式(CCM)和峰值电流控制模式的电压变换器。

背景技术

在已知的方式中，例如台式计算机、LED照明设备或电子医疗设备中的以开关模式操作的电源(开关模式电源或SMPS)中所使用的电压变换器通常需要满足与相关的电气性能有关的严格要求。

特别地，这样的变换器必须保证高质量因素，其具有基本上为单位1的功率因子(PF)(例如大于0.9)和理想地为零的输入电流的总谐波失真(THD)。

通常，这样的电压变换器能够将接收到的输入量，例如来自电网的交流电压(AC)，变换成经调节的输出量，例如直流电压(DC)，其继而用于为电气负载供电。

特别地，已知的是在例如需要高输出功率的情况下，使用具有两级架构的功率变换器，其中第一级是PFC变换器，典型地是升压或升压型PFC变换器。本PFC变换器对线路交流电压进行升压操作，从而生成连续调节的输出电压。PFC变换器由合适的控制单元或模块(“控制器”)控制，以在电线吸收时调节功率因子。

图1示出了电压变换器的接线图，该电压变换器特别地是整体上使用附图标记1指示的PFC升压变换器，其由使用附图标记2指示的相关的控制单元或电路或模块控制。

控制单元2是集成电路，并且具有其自己的封装以及相关的输入和输出引脚。该集成电路可以安装在具有形成电压变换器1的电路部件或相应的集成电路的单个印刷电路板(PCB)上。

特别地，在这种配置中，电压变换器1具有输入端子IN和输出端子OUT，在输入端子IN上存在由(示意性地示出的)整流器级3(例如二极管桥式整流器)根据例如由电网供应的交流电压V_AC生成的输入电压V_IN(具有整流后的正弦波形式)，在输出端子OUT上存在大于输入电压V_IN并且被调节为期望值的连续的输出电压V_OUT。

执行高频滤波功能的滤波电容器4a连接到输入端子IN，而执行电荷存储功能的存储电容器4b连接到输出端子OUT。滤波电容器4a和存储电容器4b二者还都连接到参考或接地端子(GND)。

电压变换器1包括连接在输入端子IN与第一内部节点N₁之间的电感器元件5、连接在第一内部节点N₁与第二内部节点N₂之间的开关元件6(特别地是MOSFET功率晶体管)、以及具有连接到第一内部节点N₁的正极和连接到输出端子OUT的负极的二极管元件7。

开关元件6具有连接到第一内部节点N₁的第一电流导通端子(特别地是相应的MOSFET晶体管的漏极端子)、连接到第二内部节点N₂的第二电流导通端子(特别地是相应的MOSFET晶体管的源极端子)、和作为相应的MOSFET晶体管的栅极端子的控制端子。