功率轉(zhuǎn)換電路、交流-直流電源變換器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種用于交流-直流電源變換器的控制方法，該方法包括：所述交流-直流電源變換器的輸入電流經(jīng)濾波電容和功率轉(zhuǎn)換電路分為第一支路電流和第二支路電流；所述功率轉(zhuǎn)換電路接收一反饋信號(hào)和三角波信號(hào)，根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生一第一導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第一轉(zhuǎn)換電流；根據(jù)所述三角波信號(hào)產(chǎn)生一第二導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第二轉(zhuǎn)換電流；其中，所述三角波信號(hào)為根據(jù)所述第一支路電流來確定，使得所述第二轉(zhuǎn)換電流與所述第一支路電流大小相等，方向相反，從而減小或消除濾波電容對(duì)輸入電流造成的諧波影響，效果顯著。本發(fā)明還揭示了一種使用上述方法的功率轉(zhuǎn)換電路以及交流-直流電源變換器。
【專利說明】功率轉(zhuǎn)換電路、交流-直流電源變換器及其控制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交流-直流電源變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種功率轉(zhuǎn)換電路、交流-直流電源變換器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]交流-直流電源變換器是將一交流輸入轉(zhuǎn)換成一直流輸出的一種電源裝置，具有體積小，效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于手機(jī)充電器和筆記本電腦適配器等場(chǎng)合。在所有類型的交流-直流電源變換器中，由于反激式交流-直流電源變換器的電路簡(jiǎn)單，輸出電壓易調(diào)節(jié)，所以反激式交流-直流電源變換器是最通用的。
[0003]請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中交流-直流電源變換器的電路圖。在交流-直流電源變換器中，整流電路102用來對(duì)交流輸入電源101的交流輸入電壓執(zhí)行整流處理。在整流電路102后,具有一濾波電容105,濾波電容105 —方面執(zhí)行濾波處理,另一方面,在交流輸入電源101欠壓時(shí)，提供能量給功率轉(zhuǎn)換電路10。濾波電容105與功率轉(zhuǎn)換電路10并聯(lián)連接，這樣所述電源變換器的輸入電流Iin經(jīng)濾波電容105和功率轉(zhuǎn)換電路10分為第一支路電流L和第二支路電流If，其中，所述第一支路電流L為所述濾波電容105的電流，所述第二支路電流If為所述功率轉(zhuǎn)換電路10的電流，并且有:Iin=Ie+IF。這里，所述功率轉(zhuǎn)換電路10以反激式功率級(jí)電路為例，其包括有一變壓器120和一功率開關(guān)器件125，所述變壓器120包括初級(jí)繞組LI和次級(jí)繞組L2，所述初級(jí)繞組LI接入第二支路電流If并將信號(hào)感應(yīng)至次級(jí)繞組L2，所述次級(jí)繞組L2將感應(yīng)到的電壓信號(hào)傳輸給整流濾波電路170，經(jīng)整流濾波處理后產(chǎn)生直流輸出V0UT。直流輸出VOUT可經(jīng)由反饋電路140的信號(hào)處理，以產(chǎn)生反饋信號(hào)至開關(guān)控制電路130，開關(guān)控制電路130還接受表征所述直流輸出VOUT的期望輸出值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)VMf，開關(guān)控制電路130輸出一控制信號(hào)至功率開關(guān)器件125，以控制功率開關(guān)器件125的通斷。
[0004]偏置電壓產(chǎn)生電路190用來根據(jù)輔助繞組L3的感應(yīng)電流產(chǎn)生偏置電壓信號(hào)供應(yīng)至開關(guān)控制電路130。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，反激式功率轉(zhuǎn)換電路中的第二支路電流If—般為正弦波，如圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中第二支路電流的波形示意圖，其中，縱坐標(biāo)表示電流(A)，橫坐標(biāo)表示時(shí)間t (ms)，圖中表示一個(gè)工頻周期(一般為20ms)內(nèi)的波形示意圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中第一支路電流的波形示意圖，其中，縱坐標(biāo)表示電流(A)，橫坐標(biāo)表示時(shí)間t (ms)，圖中表示一個(gè)工頻周期(一般為20ms)內(nèi)的波形示意圖。從圖3可以看出，由于濾波電容105的充放電影響，第一支路電流L的波形會(huì)產(chǎn)生一個(gè)突變，所以，輸入電流Iin的波形為非正弦波，如圖4所示。尤其在所述電源變換器的負(fù)載較輕時(shí)，第一支路電流I。占到輸入電流Iil^大的比例，此時(shí)對(duì)輸入電流Iin的影響更為顯著，導(dǎo)致輸入電流Iin的諧波大，系統(tǒng)功率因數(shù)低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種功率轉(zhuǎn)換電路、交流-直流電源變換器及其控制方法，可以減小或消除濾波電容對(duì)輸入電流造成的諧波影響。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于交流-直流電源變換器的控制方法，所述交流-直流電源變換器包含有并聯(lián)的濾波電容和功率轉(zhuǎn)換電路，包括:
[0008]所述交流-直流變換器接收一交流輸入，所述交流輸入提供一輸入電流；
[0009]所述輸入電流經(jīng)所述濾波電容和所述功率轉(zhuǎn)換電路分為第一支路電流和第二支路電流，其中，所述第一支路電流為所述濾波電容的電流；所述第二支路電流為所述功率轉(zhuǎn)換電路的電流；
[0010]所述功率轉(zhuǎn)換電路接收一表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的反饋信號(hào)和一三角波信號(hào)，并且，
[0011]根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生一第一導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第一轉(zhuǎn)換電流；
[0012]根據(jù)所述三角波信號(hào)產(chǎn)生一第二導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第二轉(zhuǎn)換電流；
[0013]所述功率轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通時(shí)間為第一導(dǎo)通時(shí)間和第二導(dǎo)通時(shí)間之和；所述第二支路電流為所述第一轉(zhuǎn)換電流和所述第二轉(zhuǎn)換電流之和；
[0014]其中，所述三角波信號(hào)為根據(jù)所述第一支路電流來確定，以使得所述第二轉(zhuǎn)換電流與所述第一支路電流大小相等、方向相反。
[0015]進(jìn)一步的，在所述的控制方法中，還包括:
[0016]計(jì)算所述反饋信號(hào)與一第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)的誤差，并對(duì)誤差結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得一第一補(bǔ)償信號(hào)，其中，所述第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)為表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的期望輸出值；
[0017]將所述第一補(bǔ)償信號(hào)與所述三角波信號(hào)相疊加，以產(chǎn)生一第二補(bǔ)償信號(hào)；
[0018]根據(jù)所述第二補(bǔ)償信號(hào)產(chǎn)生一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用以控制所述功率轉(zhuǎn)換電路中功率開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作。
[0019]進(jìn)一步的，在所述的控制方法中，還包括:
[0020]根據(jù)所述第一支路電流的大小和所述第一轉(zhuǎn)換電流的計(jì)算公式獲得所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)；
[0021]對(duì)所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行擬合以獲得表征所述三角波信號(hào)的期望信號(hào)；
[0022]根據(jù)所述期望信號(hào)產(chǎn)生所述三角波信號(hào)。
[0023]依據(jù)本發(fā)明的一種功率轉(zhuǎn)換電路，用于交流-直流電源變換器中，所述交流-直流電源變換器還包含有與所述功率轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)的濾波電容，所述交流-直流電源變換器的輸入電流經(jīng)所述濾波電容和所述功率轉(zhuǎn)換電路分為第一支路電流和第二支路電流，其中，所述第一支路電流為所述濾波電容的電流；所述第二支路電流為所述功率轉(zhuǎn)換電路的電流，所述功率轉(zhuǎn)換電路包括:
[0024]補(bǔ)償電路，對(duì)接收的表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的反饋信號(hào)和第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行誤差計(jì)算，并對(duì)誤差結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生一第一補(bǔ)償信號(hào)，其中，所述第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)為表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的期望輸出值；
[0025]三角波信號(hào)產(chǎn)生電路，用于輸出一三角波信號(hào)；
[0026]疊加電路，用以將所述第一補(bǔ)償信號(hào)和所述三角波信號(hào)進(jìn)行疊加，以產(chǎn)生一第二補(bǔ)償信號(hào)；
[0027]驅(qū)動(dòng)控制電路，接收所述第二補(bǔ)償信號(hào)以產(chǎn)生一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)控制所述功率轉(zhuǎn)換電路中功率開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作；
[0028]在每一開關(guān)周期內(nèi)，根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生一第一導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第一轉(zhuǎn)換電流；
[0029]根據(jù)所述三角波信號(hào)產(chǎn)生一第二導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第二轉(zhuǎn)換電流；
[0030]所述功率轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通時(shí)間為第一導(dǎo)通時(shí)間和第二導(dǎo)通時(shí)間之和；所述第二支路電流為所述第一轉(zhuǎn)換電流和所述第二轉(zhuǎn)換電流之和；
[0031]其中，所述三角波信號(hào)為根據(jù)所述第一支路電流來確定，以使得所述第二轉(zhuǎn)換電流與所述第一支路電流大小相等、方向相反。
[0032]進(jìn)一步的，所述三角波信號(hào)產(chǎn)生電路包括充放電電路和第一比較器，
[0033]所述充放電電路包括直流電源、第一電容和第一開關(guān)，所述第一電容和第一開關(guān)并聯(lián)連接后，與所述直流電源串聯(lián)連接，所述直流電源對(duì)所述第一電容進(jìn)行充電，所述第一比較器的輸出端輸出的信號(hào)控制所述第一開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作以控制所述第一電容的放電動(dòng)作；
[0034]所述第一比較器的第一輸入端接收所述第一電容的兩端電壓，第二輸入端接收一第二基準(zhǔn)電壓信號(hào)，其輸出端輸出一比較信號(hào)；
[0035]所述第一電容的兩端電壓作為所述三角波信號(hào)；
[0036]其中，所述直流電源、第一電容和第二基準(zhǔn)電壓信號(hào)的值根據(jù)所述期望信號(hào)來確定。
[0037]進(jìn)一步的，所述疊加電路包括一加法器。
[0038]依據(jù)本發(fā)明的一種交流-直流電源變換器，用于將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述電源變換器包括一功率轉(zhuǎn)換電路和一濾波電容，所述功率轉(zhuǎn)換電路和濾波電容并聯(lián)連接，所述功率轉(zhuǎn)換電路為上述的功率轉(zhuǎn)換電路。
[0039]進(jìn)一步的，所述電源變換器還包括一整流電路，所述整流電路對(duì)所述交流輸入進(jìn)行整流處理以產(chǎn)生直流輸入。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的功率轉(zhuǎn)換電路、交流-直流電源變換器及其控制方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0041]在本發(fā)明提供的控制方法中，接收一根據(jù)第一支路電流產(chǎn)生的三角波信號(hào)，并據(jù)此控制使所述功率開關(guān)器件產(chǎn)生一第二導(dǎo)通時(shí)間，從而使得所述功率轉(zhuǎn)換電路增加一第二轉(zhuǎn)換電流，所述第二轉(zhuǎn)換電流與所述第一支路電流大小相等，方向相反，這樣，其在輸入電流的計(jì)算公式中可相互抵消，使得所述輸入電流的波形與所述第一轉(zhuǎn)換電流的波形相同，呈正弦變化，從而減小或消除濾波電容對(duì)輸入電流造成的諧波影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中交流-直流電源變換器的電路圖；
[0043]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中第二支路電流的波形示意圖；
[0044]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中第一支路電流的波形示意圖；[0045]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中輸入電流的波形示意圖；
[0046]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)示意圖；
[0047]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中表征所述三角波信號(hào)的期望信號(hào)示意圖；
[0048]圖7為本發(fā)明一實(shí)施例中交流-直流電源變換器的電路圖；
[0049]圖8為本發(fā)明一實(shí)施例中三角波信號(hào)產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
【具體實(shí)施方式】[0050]正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)的交流-直流電源變換器中，所述濾波電容會(huì)對(duì)輸入電流造成一定的諧波影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道:
[0051]在交流-直流電源變換器中，以反激式功率級(jí)電路為例，一般地，為得到較好的功率因數(shù)和減小損耗，常采用準(zhǔn)諧振控制模式，在這種控制模式下，所述第二支路電流If即所述功率轉(zhuǎn)換電路的電流，在時(shí)間t下的表達(dá)式為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于交流-直流電源變換器的控制方法，所述交流-直流電源變換器包含有并聯(lián)的濾波電容和功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括: 所述交流-直流電源變換器接收一交流輸入，所述交流輸入提供一輸入電流； 所述輸入電流經(jīng)所述濾波電容和所述功率轉(zhuǎn)換電路分為第一支路電流和第二支路電流，其中，所述第一支路電流為所述濾波電容的電流；所述第二支路電流為所述功率轉(zhuǎn)換電路的電流； 所述功率轉(zhuǎn)換電路接收一表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的反饋信號(hào)和一三角波信號(hào)，并且， 根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生一第一導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第一轉(zhuǎn)換電流； 根據(jù)所述三角波信號(hào)產(chǎn)生一第二導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第二轉(zhuǎn)換電流； 所述功率轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通時(shí)間為所述第一導(dǎo)通時(shí)間和所述第二導(dǎo)通時(shí)間之和；所述第二支路電流為所述第一轉(zhuǎn)換電流和所述第二轉(zhuǎn)換電流之和； 其中，所述三角波信號(hào)為根據(jù)所述第一支路電流來確定，以使得所述第二轉(zhuǎn)換電流與所述第一支路電流大小相等、方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括: 計(jì)算所述反饋信號(hào)與一第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)的誤差，并對(duì)誤差結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得一第一補(bǔ)償信號(hào)，其中，所述第一基準(zhǔn)`電壓信號(hào)為表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的期望輸出值； 將所述第一補(bǔ)償信號(hào)與所述三角波信號(hào)相疊加，以產(chǎn)生一第二補(bǔ)償信號(hào)； 根據(jù)所述第二補(bǔ)償信號(hào)產(chǎn)生一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用以控制所述功率轉(zhuǎn)換電路中功率開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括， 根據(jù)所述第一支路電流的大小和所述第一轉(zhuǎn)換電流的計(jì)算公式獲得所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)； 對(duì)所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行擬合以獲得表征所述三角波信號(hào)的期望信號(hào)； 根據(jù)所述期望信號(hào)產(chǎn)生所述三角波信號(hào)。
4.一種功率轉(zhuǎn)換電路，用于交流-直流電源變換器中，所述交流-直流電源變換器還包含有與所述功率轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)的濾波電容，所述交流-直流電源變換器的輸入電流經(jīng)所述濾波電容和所述功率轉(zhuǎn)換電路分為第一支路電流和第二支路電流，其中，所述第一支路電流為所述濾波電容的電流；所述第二支路電流為所述功率轉(zhuǎn)換電路的電流，其特征在于，所述功率轉(zhuǎn)換電路包括: 補(bǔ)償電路，對(duì)接收的表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的反饋信號(hào)和一第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行誤差計(jì)算，并對(duì)誤差結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生一第一補(bǔ)償信號(hào)，其中，所述第一基準(zhǔn)電壓信號(hào)為表征所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電信號(hào)的期望輸出值； 三角波信號(hào)產(chǎn)生電路，用于輸出一三角波信號(hào)； 疊加電路，用以將所述第一補(bǔ)償信號(hào)和所述三角波信號(hào)進(jìn)行疊加，以產(chǎn)生一第二補(bǔ)償信號(hào)；驅(qū)動(dòng)控制電路，接收所述第二補(bǔ)償信號(hào)以產(chǎn)生一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)控制所述功率轉(zhuǎn)換電路中功率開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作； 在每一開關(guān)周期內(nèi)，根據(jù)所述反饋信號(hào)產(chǎn)生一第一導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第一轉(zhuǎn)換電流； 根據(jù)所述三角波信號(hào)產(chǎn)生一第二導(dǎo)通時(shí)間，以使所述功率轉(zhuǎn)換電路具有一第二轉(zhuǎn)換電流； 所述功率轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通時(shí)間為第一導(dǎo)通時(shí)間和第二導(dǎo)通時(shí)間之和；所述第二支路電流為所述第一轉(zhuǎn)換電流和所述第二轉(zhuǎn)換電流之和； 其中，所述三角波信號(hào)為根據(jù)所述第一支路電流來確定，以使得所述第二轉(zhuǎn)換電流與所述第一支路電流大小相等、方向相反。
5.如權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于， 根據(jù)所述第一支路電流的大小和所述第一轉(zhuǎn)換電流的計(jì)算公式獲得所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)； 對(duì)所述第二導(dǎo)通時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行擬合以獲得表征所述三角波信號(hào)的期望信號(hào)； 根據(jù)所述期望信號(hào)產(chǎn)生所述三角波信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述三角波信號(hào)產(chǎn)生電路包括一充放電電路和一第一比較器， 所述充放電電路包括直流電源、第一電容和第一開關(guān)，所述第一電容和第一開關(guān)并聯(lián)連接后，與所述直流電源串聯(lián)連接，所述直流電源對(duì)所述第一電容進(jìn)行充電，所述第一比較器的輸出端輸出的信號(hào)控制所述第一開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作以控制所述第一電容的放電動(dòng)作； 所述第一比較器的第一輸入端接收所述第一電容的兩端電壓，第二輸入端接收一第二基準(zhǔn)電壓信號(hào)，其輸出端輸出一比較信號(hào)； 所述第一電容的兩端電壓作為所述三角波信號(hào)； 其中，所述直流電源、第一電容和第二基準(zhǔn)電壓信號(hào)的值為根據(jù)所述期望信號(hào)來確定。
7.如權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述疊加電路包括一加法器。
8.一種交流-直流電源變換器，用于將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述電源變換器包括一功率轉(zhuǎn)換電路和一濾波電容，所述功率轉(zhuǎn)換電路和所述濾波電容并聯(lián)連接，其特征在于，所述功率轉(zhuǎn)換電路為如權(quán)利要求4-7中任意一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換電路。
9.如權(quán)利要求8所述的交流-直流電源變換器，其特征在于，所述電源變換器還包括一整流電路，所述整流電路對(duì)所述交流輸入進(jìn)行整流處理以產(chǎn)生直流輸入。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK103501107SQ201310446626
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】黃曉冬 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司