專(zhuān)利名稱(chēng)：Pfc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸入交流電源輸出直流電壓的AC-DC變換器，尤其涉及改善功率因數(shù)的PFC變換器。
背景技術(shù)：
在日本以及歐州等，根據(jù)用途、輸入電力等，來(lái)進(jìn)行分級(jí)的諧波電流限制。為了應(yīng)對(duì)于此，進(jìn)行了如下研究在要限制的一般家電產(chǎn)品的電源中附加稱(chēng)為PFC(功率因數(shù)改善電路)變換器的電路，抑制諧波電流。
以商用交流電源為輸入電源的一般開(kāi)關(guān)電源裝置對(duì)商用交流電源進(jìn)行整流平滑從而變換為直流電壓后，利用DC-DC變換器對(duì)其進(jìn)行開(kāi)關(guān)，所以輸入電流變得不連續(xù)，從正弦波產(chǎn)生較大畸變。這是產(chǎn)生諧波電流的原因。
因此，為了抑制該諧波電流，在全波整流電路的后級(jí)并且基于平滑電容器的平滑電路的跟前設(shè)置PFC變換器。
該P(yáng)FC變換器由斬波電路構(gòu)成，進(jìn)行工作，使得輸入電流波形成為與輸入電壓波形相似的形狀，即成為同相位的正弦波狀。因此，諧波電流被抑制在一定等級(jí)(level)以下。
這里基于圖1來(lái)說(shuō)明專(zhuān)利文獻(xiàn)1中示出的PFC變換器的結(jié)構(gòu)例。
在圖1所示的功率因數(shù)改善電路中，在對(duì)交流輸入電源Vac的交流電源電壓進(jìn)行整流的二極管橋Bl的輸出兩端連接電感器Ll、作為MOSFET的開(kāi)關(guān)元件Ql和電流檢測(cè)電阻 R的串聯(lián)電路。在開(kāi)關(guān)元件Ql的兩端連接二極管Dl和平滑電容器Cl的串聯(lián)電路，在平滑電容器Cl的兩端連接負(fù)載RL。開(kāi)關(guān)元件Ql通過(guò)控制電路10的PWM控制而進(jìn)行導(dǎo)通/截止。電流檢測(cè)電阻R檢測(cè)流過(guò)二極管橋Bl的輸入電流。
控制電路10具備誤差放大器111、乘法器112、誤差放大器113、電壓控制振蕩器 (VCO) 115以及PWM比較器116。
誤差放大器111計(jì)算平滑電容器Cl的電壓與基準(zhǔn)電壓El的誤差。乘法器112將誤差電壓信號(hào)和二極管橋Bl的整流電壓相乘。誤差放大器113生成乘法器112的乘法結(jié)果和流過(guò)二極管橋Bl的電流信號(hào)的誤差，并輸出給PWM比較器116。
VCOl 15生成與交流電源電壓的整流后的電壓值相應(yīng)的頻率的三角波信號(hào)。
對(duì)PWM比較器116的“-”端子輸入來(lái)自VC0115的三角波信號(hào)，“ + ”端子輸入來(lái)自誤差放大器113的信號(hào)。S卩，PWM比較器116向開(kāi)關(guān)元件Ql提供與流過(guò)二極管橋Bl的電流和輸出電壓相應(yīng)的占空脈沖。該占空脈沖是以一定周期連續(xù)地對(duì)交流電源電壓以及直流負(fù)載電壓的變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拿}沖幅度控制信號(hào)。
通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，交流電源電流波形被控制為與交流電源電壓波形相似的形狀并且同相位，諧波以及功率因數(shù)被改善。
另一方面，專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種數(shù)字控制的PFC變換器。
在數(shù)字控制的情況下，也檢測(cè)流過(guò)電感器的電流，通過(guò)與該電流值相應(yīng)的PWM控制來(lái)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)元件。 專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2004-282958號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)平7-177746號(hào)公報(bào) 但是，為了適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行作為PFC變換器的目的的諧波抑制以及功率因數(shù)改善，需要高速且高精度地檢測(cè)流過(guò)電感器的電流。此外，即使檢測(cè)PFC變換器的動(dòng)作狀態(tài)，從而進(jìn)行與其相應(yīng)的處理，也需要高速且高精度地檢測(cè)流過(guò)電感器的電流。
在如專(zhuān)利文獻(xiàn)1的PFC變換器那樣通過(guò)模擬電路進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的現(xiàn)有PFC變換器中，未必能夠高速地檢測(cè)流過(guò)電感器的電流。此外，在如專(zhuān)利文獻(xiàn)2的PFC變換器那樣進(jìn)行數(shù)字控制的PFC變換器中，原本需要的運(yùn)算處理量多，響應(yīng)速度和精度成為此消彼長(zhǎng) (trade-off)關(guān)系。因此，在保持精度的情況下提高響應(yīng)性是有限度的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種PFC變換器，高速且高精度地檢測(cè)流過(guò)電感器的電流，從而能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行諧波以及功率因數(shù)的改善、以及正確的動(dòng)作狀態(tài)的檢測(cè)。
為了解決上述課題，本發(fā)明如下構(gòu)成。
(1) 一種PFC變換器，具備整流電路，其對(duì)從交流輸入電源輸入的交流電壓進(jìn)行整流；串聯(lián)電路，其連接在上述整流電路的次級(jí)，包括電感器以及開(kāi)關(guān)元件；整流平滑電路，其與上述開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接；和開(kāi)關(guān)控制單元，其對(duì)上述開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，使得從上述交流輸入電源輸入的輸入電流對(duì)于上述交流電壓成為相似形狀， 其中，上述PFC變換器設(shè)有 電流檢測(cè)電路，其在上述開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間檢測(cè)流過(guò)上述開(kāi)關(guān)元件或者上述電感器的電流； 第1電流檢測(cè)單元，其在上述開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間的中央，對(duì)流過(guò)上述開(kāi)關(guān)元件或者上述電感器的電流的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣從而作為第1電流值進(jìn)行檢測(cè)； 第2電流檢測(cè)單元，其在上述開(kāi)關(guān)元件的截止期間的中央，對(duì)流過(guò)上述電感器的電流的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣從而作為第2電流值進(jìn)行檢測(cè)；和 電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元，其比較上述第1電流值和上述第2電流值從而檢測(cè)電流增減狀態(tài)。
上述第1電流值是在開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間流過(guò)開(kāi)關(guān)元件以及電感器的電流的平均值。此外，上述第2電流值是在開(kāi)關(guān)元件的截止期間流過(guò)電感器的電流的平均值。因此， 通過(guò)該實(shí)質(zhì)性的二點(diǎn)采樣能夠檢測(cè)流過(guò)電感器的電流的增減狀態(tài)，能夠高速地進(jìn)行與其相應(yīng)的控制。
(2)上述電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元，在上述第1電流值和上述第2電流值相等時(shí)視作電流連續(xù)模式，在上述第2電流值比上述第1電流值小時(shí)視作電流不連續(xù)模式。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠以非常少的運(yùn)算處理量高速地進(jìn)行電流連續(xù)模式和電流不連續(xù)模式的判定，能夠高速地進(jìn)行與模式相應(yīng)的控制。
(3)上述電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元根據(jù)在不同的周期的上述第1電流值彼此的變化量或者上述第2電流值彼此的變化量，進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)的判定。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠以非常少的運(yùn)算處理量高速地進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)的判定，能夠高速地進(jìn)行與狀態(tài)相應(yīng)的控制。
(發(fā)明效果) 根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)上述第1電流值和上述第2電流值，檢測(cè)流過(guò)電感器的電流的增減狀態(tài)，并能夠高速地進(jìn)行與其相應(yīng)的控制。
此外，通過(guò)根據(jù)上述第1電流值和上述第2電流值，進(jìn)行電流連續(xù)模式和電流不連續(xù)模式的判定，從而能夠以非常少的運(yùn)算處理量高速地進(jìn)行電流連續(xù)模式和電流不連續(xù)模式的判定，能夠高速地進(jìn)行與模式相應(yīng)的控制。
此外，通過(guò)根據(jù)上述第1電流值和上述第2電流值，進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)的判定，從而能夠以非常少的運(yùn)算處理量高速地進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)的判定，能夠高速地進(jìn)行與模式相應(yīng)的控制。


圖1是專(zhuān)利文獻(xiàn)1中示出的PFC變換器的電路圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的PFC變換器的電路圖。
圖3是表示數(shù)字信號(hào)處理電路13的PFC變換器101的各種控制方式的圖。
圖4是以在電流連續(xù)模式進(jìn)行控制的狀態(tài)中的開(kāi)關(guān)周期的單位的PFC變換器101 的電壓/電流的波形圖。
圖5是表示為了以電流連續(xù)模式進(jìn)行平均電流控制而計(jì)算流過(guò)電感器Ll的電流的平均值的方法的圖。
圖6(A)是在電流連續(xù)模式的電感器電流的波形圖、圖6(B)是在電流不連續(xù)模式的電感器電流的波形圖。
圖7㈧是在電流連續(xù)模式且穩(wěn)定狀態(tài)的電感器電流的波形圖、圖7(B)是在電流連續(xù)模式且過(guò)渡狀態(tài)的電感器電流的波形圖。
圖8(A)是在電流不連續(xù)模式且穩(wěn)定狀態(tài)的電感器電流的波形圖、圖8(B)是在電流連續(xù)模式且過(guò)渡狀態(tài)的電感器電流的波形圖。
101…PFC變換器 11. 輸入電壓檢測(cè)電路 12. 輸出電壓檢測(cè)電路 13. 數(shù)字信號(hào)處理電路 20. 負(fù)載電路 Bi. 二極管橋 Cl. 平滑電容器 Dl- 二極管 Ql- 開(kāi)關(guān)元件 Rl- 電流檢測(cè)用電阻 Toff…截止期間 Ton…導(dǎo)通期間 tsl, ts2."中央時(shí)亥Ij Vac…交流輸入電源
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具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D2 圖8來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的PFC變換器。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的PFC變換器101的電路圖。在圖2中，符號(hào)Pll、P12 是PFC變換器101的輸入端口，符號(hào)P21、P22是PFC變換器101的輸出端口。在輸入端口 P11-P12中輸入作為商用交流電源的交流輸入電源Vac，在輸出端口 P21-P22連接負(fù)載電路 20。
負(fù)載電路20例如是DC-DC變換器以及通過(guò)該DC-DC變換器接受電源供給的電子設(shè)備的電路。
在PFC變換器101的輸入級(jí)設(shè)置對(duì)交流輸入電源Vac的交流電壓進(jìn)行全波整流的作為整流電路的二極管橋Bi。在該二極管橋Bl的輸出側(cè)連接電感器Ll以及開(kāi)關(guān)元件Q1、 還有電流檢測(cè)用電阻Rl的串聯(lián)電路。在開(kāi)關(guān)元件Ql的兩端并聯(lián)連接由二極管Dl以及平滑電容器Cl構(gòu)成的整流平滑電路。通過(guò)該電感器Li、開(kāi)關(guān)元件Q1、二極管Dl以及平滑電容器Cl構(gòu)成所謂的升壓斬波電路。
在二極管橋Bl的輸出側(cè)的兩端間設(shè)置輸入電壓檢測(cè)電路11。此外在輸出端口 P21-P22間設(shè)置輸出電壓檢測(cè)電路12。數(shù)字信號(hào)處理電路13由DSP構(gòu)成，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理來(lái)控制該P(yáng)FC變換器101。即，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理電路13輸入輸入電壓檢測(cè)電路11的輸出信號(hào)，通過(guò)后述的方法來(lái)檢測(cè)交流輸入電源的電壓的相位。此外對(duì)數(shù)字信號(hào)處理電路13輸入輸出電壓檢測(cè)電路12的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)輸出電壓。而且以規(guī)定的開(kāi)關(guān)頻率對(duì)開(kāi)關(guān)元件 Ql進(jìn)行導(dǎo)通/截止。
上述數(shù)字信號(hào)處理電路13的與針對(duì)開(kāi)關(guān)元件Ql的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)相關(guān)的處理部相當(dāng)于本發(fā)明的「開(kāi)關(guān)控制單元」。此外，上述電流檢測(cè)用電阻Rl相當(dāng)于本發(fā)明的「電流檢測(cè)電路」。而且，上述數(shù)字信號(hào)處理電路13的與電流檢測(cè)相關(guān)的處理部相當(dāng)于本發(fā)明的「第1 電流檢測(cè)單元」以及「第2電流檢測(cè)單元」。
數(shù)字信號(hào)處理電路13具備用于在與負(fù)載電路20之間進(jìn)行通信的端口，例如進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信或者信號(hào)的輸入輸出，對(duì)負(fù)載電路(電子設(shè)備)總是發(fā)送變換器的狀態(tài)等，或者發(fā)送輸入電壓、輸出電壓、輸出電流等，或者從負(fù)載電路側(cè)接收負(fù)載狀態(tài)等從而反映于開(kāi)關(guān)控制。
圖3是表示數(shù)字信號(hào)處理電路13的PFC變換器101的各種控制方式的圖。圖3 的(A) (B) (C)分別是交流輸入電源的1周期中的電流波形。這里，波形IL是流過(guò)圖2所示的PFC變換器101中的電感器Ll的電流的波形。Ip是其峰值(峰電流)的包絡(luò)線、Ia是平均值(平均電流)的包絡(luò)線。但是，為了圖示方便，表示使PFC變換器101的開(kāi)關(guān)頻率極端低的情況，即，用能夠?qū)⒘鬟^(guò)電感器Ll的電流波形看做三角波狀的頻率來(lái)表示。
圖3(A)是電流連續(xù)模式的波形圖、圖3(B)是電流不連續(xù)模式的波形圖、圖3 (C) 是電流臨界模式的波形圖。如此在圖3(A)所示的電流連續(xù)模式下流過(guò)PFC變換器101的電感器Ll的電流除了交流輸入電源的過(guò)零附近之外均不為0。此外在圖3(B)所示的電流不連續(xù)模式下每當(dāng)在PFC變換器101的電感器Ll中積蓄/放出勵(lì)磁能量時(shí)產(chǎn)生電流值為 0的期間。此外在圖3(C)所示的臨界模式下每當(dāng)向電感器Ll的勵(lì)磁能量的積蓄/放出時(shí)電流值成為0，并且沒(méi)有電流值0的狀態(tài)連續(xù)的情況。
圖4是以在電流連續(xù)模式進(jìn)行控制的狀態(tài)中的開(kāi)關(guān)周期的單位的PFC變換器101 的電壓/電流的波形圖。
數(shù)字信號(hào)處理電路13進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，使得對(duì)PFC變換器101的輸入電流、即流過(guò)電感器Ll的電流的平均值成為與全波整流波形相似的形狀。如此通過(guò)流過(guò)與輸入電壓相似形狀的輸入電流，能夠抑制諧波、改善功率因數(shù)。
在圖4中，(A)是以商用電源頻率的半周期單位的、流過(guò)電感器Ll的電流的平均值Ii的電流波形，(B)是將其一部分時(shí)間軸擴(kuò)大來(lái)表示的以開(kāi)關(guān)周期的單位的流過(guò)電感器 Ll的電流IL的波形圖，(C)是開(kāi)關(guān)元件Ql的漏極-源極間電壓Vds的波形圖。
在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton，在電感器Ll中流過(guò)電流IL，電流IL以與電感器 Ll的兩端間電壓以及電感器Ll的電感相應(yīng)地決定的斜率上升。之后，在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff，電流IL以由電感器Ll的兩端電壓和其電感而決定的斜率下降。如此在電流紋波AIL的幅度，流過(guò)電感器Ll的電流IL以開(kāi)關(guān)周期變動(dòng)。
圖5是表示為了以電流連續(xù)模式進(jìn)行平均電流控制而計(jì)算流過(guò)電感器Ll的電流的平均值的方法的圖。
若用ILp表示在開(kāi)關(guān)元件Ql的斷開(kāi)時(shí)刻流過(guò)電感器Ll的電流值(峰值)、用ILb 表示在開(kāi)關(guān)元件Ql的接通時(shí)刻流過(guò)電感器Ll的電流值(最低值)，則在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均值(平均電流)用下面的關(guān)系表示。
ILav = (ILp+ILb)/2... (1) 另一方面，在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流直線性地減小， 所以開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff的中央時(shí)刻的電感器Ll的電流值與上述平均電流值 ILav相等。
因此，對(duì)在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻的電阻Rl的下降電壓進(jìn)行采樣。該采樣值是與在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILav 成比例的值。此外，對(duì)在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff的中央時(shí)刻的電阻Rl的下降電壓進(jìn)行采樣。該采樣值是與在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILav成比例的值。
對(duì)上述開(kāi)關(guān)元件Ql的柵極給予的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)是數(shù)字信號(hào)處理電路13生成的信號(hào)，所以上述導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻tsl以及上述截止期間Toff的中央時(shí)刻ts2也是都由數(shù)字信號(hào)處理電路13掌握(在管理下)。因此，例如能夠在不從外部輸入時(shí)刻信號(hào)的情況下，在上述時(shí)刻對(duì)電流檢測(cè)用電阻Rl的下降電壓進(jìn)行采樣。
下面，參照?qǐng)D6來(lái)說(shuō)明圖2所示的數(shù)字信號(hào)處理電路13的「電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元」的第1處理內(nèi)容。
圖6(A)是在電流連續(xù)模式的電感器電流的波形圖、圖6(B)是在電流不連續(xù)模式的電感器電流的波形圖。
若是電流連續(xù)模式，則如已經(jīng)敘述的那樣，如圖6(A)所示，在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILavl與在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILav2相等。因此，首先，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻tsl進(jìn)行采樣來(lái)計(jì)算第1電流值ILavl，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間 Toff的中央時(shí)刻進(jìn)行ts2進(jìn)行采樣來(lái)計(jì)算第2電流值ILav2，在ILavl = ILav2時(shí)，判定為是電流連續(xù)模式。
另外，電流臨界模式是電流連續(xù)模式的特殊狀態(tài)，上述第1/第2電流值的關(guān)系與電流連續(xù)模式的情況相同。在以后的記述中，「電流連續(xù)模式」包含「電流臨界模式」。
另一方面，若是電流不連續(xù)模式，則如圖6(B)所示，在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton 流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILavl與在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器 Ll的電流的平均電流值ILav2不同。因此，首先，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻tsl進(jìn)行采樣來(lái)計(jì)算第1電流值ILavl，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff的中央時(shí)刻ts2進(jìn)行采樣來(lái)計(jì)算第2電流值ILav2，在ILavl ^ ILav2時(shí)，判定為是電流不連續(xù)模式。
下面，參照?qǐng)D7來(lái)說(shuō)明圖2所示的數(shù)字信號(hào)處理電路13的「電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元」的第2處理內(nèi)容。
圖7(A)是在電流連續(xù)模式且穩(wěn)定狀態(tài)的電感器電流的波形圖、圖7(B)是在電流連續(xù)模式且過(guò)渡狀態(tài)的電感器電流的波形圖。
在穩(wěn)定狀態(tài)下，如圖7(A)所示，在哪個(gè)開(kāi)關(guān)周期，在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton 流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流都與在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流相等。因此，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的不同的周期中的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻 (tsll,tsl2,…)進(jìn)行采樣從而多次計(jì)算第1電流值ILavl，在開(kāi)關(guān)元件Ql的不同的周期中的截止期間Toff的中央時(shí)刻(ts21，ts22，…)進(jìn)行采樣從而計(jì)算第2電流值ILav2，在多個(gè)時(shí)刻的第1電流值與第2電流值相等時(shí)，判定為是電流不連續(xù)模式且穩(wěn)定狀態(tài)。
另一方面，例如在開(kāi)始接通輸入電源電壓時(shí)等，在過(guò)渡狀態(tài)下，如圖7(B)所示，在不同的開(kāi)關(guān)周期，比較在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流彼此時(shí)，發(fā)生變化。即使比較在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流彼此，也發(fā)生變化。
如圖7(B)所示的例那樣，在相鄰的開(kāi)關(guān)周期進(jìn)行比較時(shí)，在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流增加了 AIL1。此外，在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間 Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流增加了 AIL2。
因此，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的不同的周期中的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻(tsll， tsl2,…)進(jìn)行采樣來(lái)多次計(jì)算第1電流值，并比較這些第1電流值彼此，若發(fā)生變化則判定為是過(guò)渡狀態(tài)?；蛘?，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的不同的周期中的截止期間Toff的中央時(shí)刻 (ts21,ts22,…)進(jìn)行采樣來(lái)多次計(jì)算第2電流值，并比較這些第2電流值彼此，若發(fā)生變化則判定為是過(guò)渡狀態(tài)。
下面，參照?qǐng)D8來(lái)說(shuō)明圖2所示的數(shù)字信號(hào)處理電路13的「電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元」的第3處理內(nèi)容。
圖8㈧是在電流不連續(xù)模式且穩(wěn)定狀態(tài)的電感器電流的波形圖、圖8(B)是在電流連續(xù)模式且過(guò)渡狀態(tài)的電感器電流的波形圖。
若是電流不連續(xù)模式，則如圖8(A)所示，在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILavl與在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILav2不同。此外，若是穩(wěn)定狀態(tài)，則在不同的開(kāi)關(guān)周期中，在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILavl恒定。同樣地，在不同的開(kāi)關(guān)周期中，在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流值ILav2恒定。
因此，首先，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的不同的周期中的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻 (tsll,tsl2,…)進(jìn)行采樣從而多次計(jì)算第1電流值，或者在開(kāi)關(guān)元件Ql的不同的周期中的截止期間Toff的中央時(shí)刻(ts21，ts22,…)進(jìn)行采樣從而多次計(jì)算第2電流值，比較第1電流值彼此或者第2電流值彼此，若不發(fā)生變化則判定為是穩(wěn)定狀態(tài)。而且，在通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻(tsll，tsl2,…)進(jìn)行采樣而計(jì)算出的第1電流值ILavl、和通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff的中央時(shí)刻(ts21，ts22,…)進(jìn)行采樣而計(jì)算出的第2電流值ILav2是不同的值時(shí)，判定為是電流不連續(xù)模式。
另一方面，若是電流連續(xù)模式且電流減少方向的過(guò)渡狀態(tài)，則如圖8(B)所示，與在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流相比，在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流降低。該1周期中的平均電流的變化與圖 8㈧所示的情況同樣地出現(xiàn)。但是，在不同的開(kāi)關(guān)周期，比較在開(kāi)關(guān)元件Ql的導(dǎo)通期間Ton 流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流彼此時(shí)，如AILl所示那樣發(fā)生變化。即使比較在開(kāi)關(guān)元件Ql的截止期間Toff流過(guò)電感器Ll的電流的平均電流彼此，也如AIL2所示那樣同樣發(fā)生變化。
因此，通過(guò)進(jìn)行前面所述的電流連續(xù)模式和電流不連續(xù)模式的判定，并且進(jìn)行有無(wú)過(guò)渡狀態(tài)的判定，從而判別是電流不連續(xù)模式且穩(wěn)定狀態(tài)，還是電流連續(xù)模式且過(guò)渡狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種PFC變換器，具備整流電路，其對(duì)從交流輸入電源輸入的交流電壓進(jìn)行整流；串聯(lián)電路，其連接在上述整流電路的次級(jí)，包括電感器以及開(kāi)關(guān)元件；整流平滑電路，其與上述開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接；和開(kāi)關(guān)控制單元，其對(duì)上述開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，使得從上述交流輸入電源輸入的輸入電流相對(duì)于上述交流電壓成為相似形狀，其中，上述PFC變換器設(shè)有電流檢測(cè)電路，其在上述開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間檢測(cè)流過(guò)上述開(kāi)關(guān)元件或者上述電感器的電流；第1電流檢測(cè)單元，其在上述開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間的中央，對(duì)流過(guò)上述開(kāi)關(guān)元件或者上述電感器的電流的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，從而作為第1電流值進(jìn)行檢測(cè)；第2電流檢測(cè)單元，其在上述開(kāi)關(guān)元件的截止期間的中央，對(duì)流過(guò)上述電感器的電流的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，從而作為第2電流值進(jìn)行檢測(cè)；和電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元，其比較上述第1電流值和上述第2電流值，從而檢測(cè)電流增減狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PFC變換器，其中，上述電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元，在上述第1電流值和上述第2電流值相等時(shí)視作電流連續(xù)模式，在上述第2電流值比上述第1電流值小時(shí)視作電流不連續(xù)模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PFC變換器，其中，上述電流增減狀態(tài)檢測(cè)單元根據(jù)在不同的周期的上述第1電流值彼此的變化量或者上述第2電流值彼此的變化量，進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)的判定。
全文摘要
一種PFC變換器，高速且高精度地檢測(cè)流過(guò)電感器的電流，從而能夠適當(dāng)?shù)馗纳浦C波以及功率因數(shù)、并且檢測(cè)正確的動(dòng)作狀態(tài)。通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通期間Ton的中央時(shí)刻ts1進(jìn)行采樣從而計(jì)算第1電流值ILav1，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件的截止期間Toff的中央時(shí)刻ts2進(jìn)行采樣從而計(jì)算第2電流值ILav2。然后，例如若ILav1＝ILav2則判定為電流連續(xù)模式，若ILav1≠I(mǎi)Lav2則判定為電流不連續(xù)模式。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102187560SQ200980140889
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者鵜野良之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所