可減少反饋信號的功率因數(shù)校正控制器的制作方法

文檔序號：7422791閱讀：254來源：國知局

專利名稱：可減少反饋信號的功率因數(shù)校正控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及信號處理領域，具體指功率因數(shù)校正及可降低反饋率的功率因數(shù)校正器。
背景技術：
功率校正系統(tǒng)可提供可校正及可調(diào)控輸出電壓，該輸出電壓也廣泛應用與可調(diào)控電壓裝置。圖1示出了一個功率控制系統(tǒng)100，它包括有一個開關功率轉(zhuǎn)換器102。該開關功率轉(zhuǎn)換器102可進行功率因數(shù)校正，并提供恒定復合電壓功率至負載112。電壓輸出裝置101向全波段二極管橋式103提供交流電流(AC)輸入電壓Vin(t)。譬如，電壓源101是公共電源，而AC交流電源線電壓Vin(t)是60Hz/110V電源線電壓，在歐洲是50Hz/220V線電源電壓。整流器103將輸入電壓Vin(t)進行整流后，向開關功率變換器提供一個經(jīng)過整流的隨時間變化的直流輸入電壓Vx(t)。開關功率轉(zhuǎn)換器102的開關108調(diào)節(jié)經(jīng)整流的時變輸入電壓Vjt)通過電感器IIO到電容器106的能量傳遞。當開關108導通時，即接通"ON"時，電感器電流ij聚然上升。當開關108斷開即顯示"OFF"時電感器電流下降，并向電容器106提供電流^以對其充電。一般將電感器電流i j聚然下降的時間周期稱為"電感器回掃時間"。在至少一個實施例中，開關功率轉(zhuǎn)換器102以間斷電流的模式工作，S卩，電感器電流^的上升時間加電感器回掃時間少于開關108接通的時間。開關108打開時電容器106向負荷電源112提供儲存的能量。電容器106足夠大，可使PFC和輸出電壓控制器114(將在以下詳細討論)所建立起的輸出電壓V。(t)較好地保持恒定。輸出電壓V。(t)在負載恒定條件下基本保持恒定。但是當負載條件改變時，輸出電壓V。(t)將變化。PFC及輸出電壓控制器114可對V。(t)變化作出反應，盡快調(diào)整控制信號CS。以維持線輸出電壓基本恒定。輸出電壓控制器114包括一個小電容器115，以濾掉初級供電電壓Vx (t)中的任何高頻信號。功率控制系統(tǒng)100還包括一個控制開關108的PFC及輸出電壓控制器114，以便控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器102的輸出電壓。功率因數(shù)校正技術的目的是使開關功率轉(zhuǎn)換器102對電壓源101體現(xiàn)電抗性。于是，PFC和輸出電壓控制器114試圖控制電感器電流^，使得平均電感器電流^線性地且直接地與直流輸入電壓Vx(t)相關。Prodi6《功率因數(shù)校正整流器的快速電壓環(huán)路的補償器設計與穩(wěn)定性評價》(CompensatorDesign andStability Assessment for Fast Voltage Loops of Power FactorCorrectionRectifiers), IEEE Transactions on Power Electronics (IEEE電力電子學匯干lj )，第22巻，第5期，2007年9月，第1719-1729頁。(在本文內(nèi)稱為Prodi6 )，該文描述了一個PFC和輸出電壓控制器114的例子。PFC和輸出電壓控制器114提供一個脈沖寬度調(diào)制的(P麗) 控制信號CS。，以控制開關108的導通性。在至少一個實施例中，開關108為一個場效應管 (FET)，而控制信號CS。是開關108的門電壓?？刂菩盘朇S。的脈沖寬度值和占空比取決于兩個反饋信號，即直流輸入電壓Vx(t)和電容電壓/輸出電壓V。(t)。開關功率變換器114通過一個寬帶電流回路116和一個低電壓回路118接收兩種反饋信號直流輸入電壓Vx(t)和輸出電壓V。(t)。電流回路116以頻率f。運轉(zhuǎn)，該頻率允許 PFC與輸出電壓控制器114對直流輸入電壓Vx(t)作出回應調(diào)整，導致電感器電流隨著該直流輸入電壓而變化，以便完成功率因數(shù)校正。電流回路頻率一般被設定為介于20kHz 與150kHz之間的一個值。電壓回路118以一個較低的頻率fv運行，典型的值為10-20Hz。電容器電壓Ve(t)包括一個紋波電流元件，其頻率為輸入電壓Vin(t)頻率的兩倍，如120Hz。因此，通過以10-20Hz頻率運行，電壓回路118可發(fā)揮一個濾流裝置功能，對紋波電流元件的紋波電流進行過濾。 PFC與輸出電壓控制器114常常作為一個集成電路(IC)使用。因此，PFC與輸出電壓控制器114包括兩個不同的管腳分別與電流反饋回路118連接。管腳是相對較貴的IC 元件。此外，電壓回路118中諸如高電壓電阻等高電壓元件也會增加PFC與輸出電壓控制器114的成本。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實例中，PFC控制器為一個控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓的元件。開關功率變換器包括一個與直流輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器偶聯(lián)的開關。PFC控制器包括一個接收來自開關功率變換器反饋信號的輸入裝置。PFC控制器的配置使之能夠 (a)至少確定(i)直流輸入電壓和(ii)反饋信號開關功率變換器的輸出電壓其中一個。
(b)向開關提供控制信號，因此在開關的各個時期開關功率變換器可對控制信號
作出回應，開關閉合時在首次間隔期電感器電流上升，開關斷開時電感器回掃時間間隔期電感器電流下降。 (cl)這時，如果直流輸入電壓由(a)得到確定，那么PFC控制器又可被用來確定開關功率變換器的輸出電壓，其根據(jù)為該直流輸入電壓、電感器回掃時間和首次間隔；
(c2)此時，如果開關功率變換器輸出電壓由(a)得到確定，那么PFC控制器可被用來確定開關功率變換器的輸入電壓，其根據(jù)為該輸出電壓，電感器回掃時間和首次間隔。
在本發(fā)明的另一實例中，PFC控制器被用作控制功率因數(shù)校正，并調(diào)節(jié)開關功率變換器的輸出電壓。開關功率變換器包括一個與直流輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一惡搞與該電感器偶聯(lián)的開關。PFC控制器包括一個可接收來自開關功率變換器反饋信號的輸入裝置。配備PFC控制器用于確定直流輸入電壓，并向開關提供控制信號，這樣，在開關的各個時期開關功率變換器就可對控制信號作出回應，開關閉合時在首次間隔期電感器電流上升，開關斷開時電感器回掃時間間隔電感器電流下降。該控制器還可用于確定啟動功率輸出電壓，其根據(jù)為直流輸入電壓、電感器回掃時間和首次間隔期。在本發(fā)明的另一實例中，PFC控制器用于控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器的輸出電壓。開關功率變換器包括一個與直流輸入電壓偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器
偶聯(lián)的開關。PFC控制器包括一個可接收來自開關功率變換器的反饋信號輸入裝置。PFC
控制器用于確定來自反饋信號的開關功率變換器輸出電壓，并向開關提供控制信號，這樣，
在開關的各個時期，開關功率變換器就可對控制信號作出回應，開關閉合時首次間隔期電
感器電流上升，開關斷開時電感器回掃時間間隔電感器電流下降。PFC控制器還可用于確定
直流輸入電壓，其根據(jù)為輸出電壓、電感器回掃時間間隔和首次間隔期。在本發(fā)明的有一個實例中，一種控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電
壓的方法包括接收來自開關功率變換器的反饋信號，這里指的開關功率變換器包括一個與
直流輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器留戀的開關。該方法還包括 (a)至少確定(i)直流輸入電壓和(ii)反饋信號開關功率變換器的輸出電壓其
中—個- (b)向開關提供控制信號，這樣，在開關的各個時期開關功率變換器就可對控制信號作出回應，開關閉合時首次間隔期電感器電流上升，開關斷開時電感器回掃時間間隔期電感器電流下降； (cl)這時，如果直流輸入電壓由(a)得到確定，可根據(jù)該輸入電壓、電感器回掃時間間隔期和首次間隔期確定開關功率變換器的輸出電壓； (c2)此時，入股開關功率變換器的輸出電壓由(a)得到確定，可根據(jù)該輸出電壓、電感器回掃時間間隔期和首次間隔期確定直流輸入電壓。在本發(fā)明另一實例中，控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓的方法包括接收來自開關功率變換器的反饋信號和確定一個直流輸入電壓，此處開關功率變換器包括一個與直流輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的傳感器和一個該電感器偶聯(lián)的開關。還包括向開關提供控制信號，這樣，在開關的各個時期開關功率變換器就會對控制信號作出回應，開關閉合時首次間隔期電感器電流上升，開關斷開時電感器回掃時間間隔期電感器電流下降。該方法還包括根據(jù)直流輸入電壓、電感器回掃時間間隔期和首次間隔期確定開關功率變換器的輸出電壓。在本發(fā)明的另一實例中，一種控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓地方法包括接收來自開關功率變換器的反饋信號和確定反饋信號開關功率變換器的輸出電壓，這里提到的開關功率變換器包括一個與直流輸入電壓偶聯(lián)的電感器和與該電感器偶聯(lián)的開關。該方法還包括向開關提供控制信號，這樣，在開關的各個時期開關功率變換器就會對控制信號作出回應，開關閉合時首次間隔期電感器電流上升，開關閉合時電感器回掃時間間隔期電感器電流下降。該方法還包括根據(jù)輸出電壓、電感器回掃時間間隔期和首次間隔期確定直流輸入電壓。

參考附圖可以更好地理解本發(fā)明，還可以使熟悉該技術領域者明白本發(fā)明的各種目的、特征和優(yōu)點。在這些附圖中使用相同參考號代表相同或相似要素。
圖1 (已有技術)描繪的是一個功率控制系統(tǒng)的功率因數(shù)校正與輸出電壓調(diào)節(jié)。
圖1A描繪一個功率控制系統(tǒng)確定直流輸入電壓與輸出電壓的單個反饋信號。
圖2描繪圖1A功率控制系統(tǒng)的一個實例。
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圖3描繪功率因數(shù)校正及輸出電壓調(diào)節(jié)過程。
圖4和圖5描繪傳感器/轉(zhuǎn)換器。圖6描繪電壓反饋信號、電感器電流i^及其相對應的開關功率變換器開關狀態(tài)的時間域圖。圖7描繪電感器回掃時間間隔確定模塊。圖8描繪PFC與輸出電壓控制器。圖9描繪圖1A功率控制系統(tǒng)的一個實例。圖10描繪開關功率變換器開關的反饋信號及其相應的理論門電壓與實際門電壓及實際電流圖解。圖11描繪電感器回掃時間間隔確定模塊。
圖12描繪圖1A功率控制系統(tǒng)的一個實例。
圖13描繪一個電感器回掃時間間隔確定模塊。圖14描繪包括一個富余性與可靠性模塊的圖1A功率控制系統(tǒng)的一個實例。
具體實施例方式
功率控制系統(tǒng)包括一個開關功率變換器和一個功率因數(shù)校正(PFC)與輸出電壓控制器。該開關功率變換器包括一個向輸出電容器提供電荷的電感器和一個控制電感器電流上升時間與能量向輸出電容器轉(zhuǎn)移的開關。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器向控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓的開關提供控制信號。在不止一個實例中，在單個控制信號周期內(nèi)，PFC與輸出電壓控制根據(jù)從開關功率變換器接收的單個反饋信號確定開關功率變換器的直流輸入電壓與輸出電壓。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器可從反饋信號確定電感器回掃時間。PFC與輸出電壓控制器可確定直流輸入電壓或者輸出電壓，其中無論哪個都不能利用以確定電壓、電感器回掃時間和受控制信號控制開關閉合(處于"0N"狀態(tài))時間經(jīng)反饋信號確定。PFC與輸出電壓控制器利用直流輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生控制信號，以此完成功率因數(shù)校正和輸出電壓調(diào)節(jié)。
在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器輸入終端的總體數(shù)目減少或者額外的管腳具有其他用途。例如，通過僅運用一種反饋信號獲得開關功率變換器的直流輸入電壓和輸出電壓，集成電路(IC)開關功率變換器的管腳數(shù)可減少一個。此外，在不止一個實例中，通過減少PFC與輸出電壓控制器接收的反饋信號數(shù)目，在不止一個實例中可減少諸如電壓和/或電流遞減電路等外周元件數(shù)目。減少套腳和相關重要性偏低的組件能降低成本。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器接收一個或更多用于保證可靠性與富余性的反饋信號，而未減少管腳數(shù)目。圖lA描繪功率控制系統(tǒng)150—個反饋信號Vs(t)實例。功率控制系統(tǒng)150包括一個開關功率變換器154，可向電荷負載器112提供經(jīng)功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)的輸出電壓 V。(t) 。 PFC與輸出電壓控制器156向開關功率變換器154控制考官108提供一個控制信號 CSp以此控制功率因數(shù)校正和電壓調(diào)節(jié)。確定控制信號CS工時，PFC與輸出電壓控制器156 接收來自開關功率變換器154的反饋信號Vs (t) 。 PFC與輸出電壓控制器154可根據(jù)單個反饋信號CS工確定控制信號Vs (t)。相應地，在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器可利用諸如集成電路管腳等極少幾個輸入終端及極少外圍元件。功率控制系統(tǒng)150可通過數(shù)字和/或類似硬件或者軟硬件聯(lián)用運行。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器156為一個可編程PFC與輸出電壓控制器，由Cirrus Logic代理公司代理發(fā)明人John L. Melanson申請的，代理人檔案編號1759-CA，題為"可編程功率控制系統(tǒng)"(Programmable PowerControl System)的美國專利申請材料中也有同樣的描述說明。圖2描繪了帶有一個PFC與輸出電壓控制器202的功率控制器，該控制器包括一個來自開關節(jié)點的反饋信號Vs (t)，根據(jù)該反饋信號可確定直流輸入電壓Vx (t)和輸出電壓 Vc(t)。功率控制系統(tǒng)200和PFC與輸出電壓控制器202各自代表功率控制系統(tǒng)150與PFC 及輸出電壓控制器156的一個實例。開關功率變換器201向電荷負載器112提供一個勁功率因數(shù)校正和調(diào)節(jié)的輸出電壓V。(t)。整個輸出電容器106的輸出電壓V。(t)相當于負荷電壓、(t)。功率控制系統(tǒng)200包括一個反饋路徑203，可向PFC與輸出電壓控制器202提供來自開關節(jié)點的反饋信號Vs (t)。在不止一個實例中，向PFC與輸出電壓控制器202提供的反饋信號、(t)是一個電壓、(t)或者電流，二者由在開關節(jié)點處感應而產(chǎn)生。反饋路徑 203包括開關節(jié)點、PFC與輸出電壓控制器202和開關108。 PFC與輸出電壓控制器202可由單個反饋信號、(t)確定直流輸入電壓V,(t)和輸出電壓V。(t)。 PFC與輸出電壓控制器 202利用已確定的開關功率變換器201直流輸入電壓V,(t)和輸出電壓V。(t)產(chǎn)生控制信號CS" 圖3描繪了一個典型的PFC與輸出電壓調(diào)節(jié)過程300。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器202遵照PFC與輸出電壓調(diào)節(jié)程序300運行，確定啟動功率控制器102的直流輸入電壓V,(t)與輸出電壓V。(t)，控制功率因數(shù)校正，調(diào)節(jié)啟動功率控制器102的輸出電壓V。(t)。在運行程序302中，PFC與輸出電壓控制器202接收來自開關功率變換器201 的反饋信號、(t)。在不止一個實例中，反饋信號、(t)是這樣的一種信號，PFC與輸出電壓控制器202可從該信號獲得直流輸入電壓Vx(t)和輸出電V。(t)，并確定電感器回掃時間間隔T2在不止一個實例中，反饋信號Vs(t)(參見圖2)為開關功率變換器201的開關節(jié)點處感應的電壓Vs (t) 。 PFC與輸出電壓調(diào)解程序300可在硬件或軟件中實施完成，并由PFC與輸出電壓控制器202的一個處理器來執(zhí)行。在不止一個實例中，反饋信號Vs(t)的最大額定電壓由電荷負載器112的電壓需求決定。例如，如果電荷負載器112為一個12V的發(fā)動機，反饋信號Vs(t)的最大額定電壓將為12V ;如果電荷負載器112為發(fā)光雙電極固定裝置，該反饋信號Vs(t)的最大額定電壓可能為400V，等等。開關節(jié)點反饋信號、(t)的確切最大額定電壓典型的特征為，其隨著由于系統(tǒng)阻抗引起的輸出電壓V。(t)變化(如通過雙電極lll的電壓下降)而變化。
在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器202的類似電路元件用于產(chǎn)生控制信號CSp而且該反饋信號、(t)可直接被該類似電路元件接收。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器202作為一個集成電路(IC)運行，而PFC與輸出電壓控制器202的輸入信號即為電壓或電流，其大小受到限制，以防破壞PFC與輸出電壓控制器202。因此，在不止一個實例中，功率控制系統(tǒng)200包括一個傳感器/轉(zhuǎn)換器206，可將反饋信號Vs(t)轉(zhuǎn)換為最大值，如+^，可由經(jīng)集成電路實施完成的PFC與輸出電壓控制器202直接接收。傳感器/轉(zhuǎn) 換器206可通過PFC與輸出電壓控制器202或者PFC與輸出電壓控制器202的全部或部分集成元件單獨運行。圖4與圖5分別描繪了典型的傳感器/轉(zhuǎn)換器。傳感器/轉(zhuǎn)換器402代表傳感器/轉(zhuǎn)換器206的一個實例。傳感器/轉(zhuǎn)換器402包括一個電壓分離器/類數(shù)字系統(tǒng)。傳感器/轉(zhuǎn)換器402包括一個具有阻抗的電壓分離器R0/R1 ，可使信號Vs (t)遞減至可被PFC與輸出電壓控制器202利用的水平。R0與Rl的電阻值取決于與R0和Rl偶聯(lián)的電壓以及經(jīng) PFC與輸出電壓控制器202接收的輸入電壓與電流水平。在一個實例中，電阻RO為399歐姆，電阻Rl為1歐姆。傳感器/轉(zhuǎn)換器402還包括一個類數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器404，可將經(jīng)過電阻Rl轉(zhuǎn)換為典型數(shù)字反饋信號V(n)，供數(shù)字系統(tǒng)406處理，此處"n"表示一個特定的例子。在不止一個實例中，數(shù)字系統(tǒng)406代表PFC與輸出電壓控制器202的處理加工、驅(qū)動器及其它功能。圖5描繪了電流輸出裝置及A/D傳感器/轉(zhuǎn)換器502。傳感器/轉(zhuǎn)換器502代表傳感器/轉(zhuǎn)換器206的另一個實例。傳感器/轉(zhuǎn)換器502包括一個電流輸出裝置504，可向 A/D轉(zhuǎn)換器404提供一個電流輸出信號i(t).電流輸出信號i(t)值與反饋信號Vs(t)保持一致。傳感器/轉(zhuǎn)換器502還包括A/D 404，可將輸出信號i(t)轉(zhuǎn)換為典型的數(shù)字反饋信號V(n)，供數(shù)字系統(tǒng)406處理加工。圖6描繪了 (i)來自開關節(jié)點(圖602)的電壓反饋信號、(t)，(ii)電感器電流 ij圖604)和(iii)開關108(圖606)相應狀態(tài)的時間域圖表。參照圖2與圖6發(fā)現(xiàn)，開關108的狀態(tài)受控制信號CS工控制?？刂菩盘朇S工頻率等于1/TTX，此處TTX為第x幀控制信號CS工的周期，"x"指整數(shù)標號?？刂菩盘朇S工的頻率f^受PFC與輸出電壓控制器202 控制。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器202不斷變換著頻率fcslt，以提供調(diào)節(jié)輸出電壓V。 (t)，且為了諸如減少電磁干擾波發(fā)射應按照預定的寬譜策略變換頻率。控制信號 CSi的頻率極有可能在20kHZ與150kHz之間，這兩個值分別可避免成音頻率和無效頻率出現(xiàn)。在傳感器電流i^上升時間間隔Tl，即開關108處于"0N"狀態(tài)時，傳感器電流升高，而開關節(jié)點處感應電壓、(t)則降低至大約0電壓、(t)降至"大約"0是因為，較小非理想電壓可出現(xiàn)下降，例如當開關108閉合或經(jīng)過雙電極111的電壓下時就會出現(xiàn)電壓下降，正因為如此，通過這種非理想電壓下降可將反饋信號Vs(t)的電壓可與例如直流輸入電壓V,(t)或者輸出電壓V。(t)加以區(qū)分。然而，除非有其他含義，確定或獲得開關功率變換器201的直流輸入電壓V,(t)和/或輸出電壓、(t)的應用目的包括確定或獲得開關功率變換器201大約或按比例放大的直流輸入電壓和/或大約或按比例放大的輸出電壓。
在電感器回掃時間間隔T2期間，當開關處于"0FF"狀態(tài)時，雙電極111導電，電感器電流^下降為0安培，電壓Vs (t)升至V。(t)。電感器電流降至0安培后，雙電極二極管111體制停止導電，經(jīng)過電感器110的電壓下降大約為0，反饋信號電壓Vs (t)等于Vx (t)。當電感器電流^達到0時，諸如經(jīng)過電感器110的寄生電容等寄生阻抗開關節(jié)點處的608 紋波電流衰減。參照圖2、圖3與圖6可看出，PFC與輸出電壓控制器202根據(jù)輸出電壓調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 程序300對反饋信號、(t)進行加工處理。運行程序304可確定來自反饋信號、(t)的線輸入電壓Vjt)或輸出電壓V。(t)。運行程序304是否能確定線輸入電壓Vx(t)或輸出電壓 V。(t)可在設計中做出選擇。一般來說，輸出電壓V。(t)確定后就可設定開關功率變換器201 的所有功率輸出值，即控制信號CS工的最小與最大脈寬。然而，在最大輸出功率(即控制信號CS工的最大脈寬)設定過程中，紋波電流608會對線輸入電壓Vx(t)的確定帶來麻煩，這
10是因為紋波電流608在控制信號進入下一循環(huán)控制信號CS工之前不會下降。如果線輸入電壓Vx(t)由運行程序304確定，PFC與輸出電壓控制器202則按運行程序308來確定該輸出電壓Vx (t)。如果輸出電壓V。 (t)由運行程序304確定，PFC與輸出電壓控制器202則按運行程序308確定該線輸入電壓。開關"ON"狀態(tài)持續(xù)時間在控制信號CS工的各周期內(nèi)經(jīng)由 PFC與輸出電壓控制器202設定，因此，電感器電流^升高時間間隔Tl屬于已知值。
通過在電感器回掃時間間隔T2內(nèi)感應反饋信號Vs(t)，PFC與輸出電壓控制器202 可確定來自反饋信號、(t)的輸出電壓V。(t)。在不止一個實例中，電感器回掃時間間隔T2 未知。相應地，開關功率變換器201在時間間隔T1結(jié)束之后等待足夠時間，以便使任意瞬時信號消失，然后確定來自反饋信號、(t)的輸出電壓V。(t)。正如前文所述，反饋信號、(t) 可以代表一個放大的輸出電壓V。(t)。然而，在不止一個實例中，當利用輸出電壓V。(t)確定運行程序308中的線輸入電壓Vx(t)時，放大比例由開關轉(zhuǎn)換器201決定。相應地，除非有其他含義，確定輸出電壓V。(t)包括確定一個放大的或者大約的輸出電壓V。(t)。
通過在電感器回掃時間間隔T2內(nèi)感應反饋信號Vx(t)，PFC與輸出電壓控制器202 確定來自反饋信號、(t)的輸出電壓、(t)。相應地，在不止一個實例中，確定來自反饋信號Vs(t)(見下文說明)的線輸入電壓Vx(t)時，運行程序306可在運行程序304之前確定電感器回掃時間間隔T2。直接從反饋信號、(t)確定線輸入電壓V,(t)，在電感器回掃時間間隔T2之后及可確定線輸入電壓Vx(t)的控制信號CS工進入下一個周期的Tl時間間隔開始之前的任意時間，在控制信號CS工一個周期內(nèi)均可感應到反饋信號Vs(t)。在不止一個實例中，在波紋電流信號608消失后可感應到反饋信號Vs (t)，以便獲得線輸入電壓Vx (t)的更準確的值，并在控制信號CS工開始下一個周期之前有足夠的條件使開關功率變換器201執(zhí) 行運行程序308、310和312。在不止一個實例中，開關功率變換器201通過平均反饋信號 Vx(t)在電感器回掃時間間隔T2之后即刻確定線輸入電壓、a)。對于輸出電壓V。(t)，在不止一個實例中提到，當利用線輸入電壓Vjt)確定輸出電壓V。(t)時，放大倍數(shù)可由開關功率變換器201確定。相應地，除非有其他含義，確定輸出電壓Vx (t)包括確定一個放大的或大約的線輸入電壓Vx(t)。運行程序306可確定電感器回掃時間間隔T2。圖7描繪了電感器回掃時間間隔確定模塊的一個實例702(這里指的是"回掃時間模塊")。電感器回掃時間間隔T2可經(jīng)由回掃時間模塊702確定。例如，通過在時間間隔T2開始時感應反饋信號Vs (t)，檢測在時間 tx電壓由、(t)向V,(t)的傳輸，并確定電感器電流i^上升時間間隔Tl結(jié)束與電壓在時間 tx由Vs(t)向Vx(t)傳輸之間的時間(此處"x"表示控制信號CS工某一特定周期的標記)。回掃時間模塊702可分別由PFC與輸出電壓控制器202或PFC與輸出電壓控制器202全部或部分集成電路元件實施完成。回掃時間模塊702包括一個可將反饋信號Vs (t)和預定的參照電壓VKEF。進行比較的比較模塊704，并提供一個輸出信號、，。。當電壓、(t)低于參照電壓V，。時，輸出信號 VSENSE—。由一個邏輯狀態(tài)向另一個(在本例中為從HIGH到LOW)轉(zhuǎn)換。因此，反饋信號Vs(t) 和V，。的對比允許回掃時間模塊702感應反饋信號、a)由輸出電壓V。(t)水平向線輸入電壓Vjt)水平轉(zhuǎn)換。參照電壓V，。設定在V。(t)與Vjt)之間。在不止一個實例中，在電感器回掃時間間隔T2內(nèi)參照電壓V，。設定在反饋信號、(t)中任意瞬時電壓以下，且足夠高，以至于比較模塊輸出信號VSENSE 。值在電感器回掃時間間隔T2結(jié)束時迅速轉(zhuǎn)換。在不止一個實例中，比較模塊704分別由集成PFC與輸出電壓控制器202獨立實施。在另一實例中，比較模塊704與集成PFC與輸出電壓控制器202整合(S卩"單片")，傳感器/轉(zhuǎn)換器 206將反饋信號、(t)轉(zhuǎn)化為PFC與輸出電壓控制器202可處理的水平。在本實例中，參照電壓VKEF。也被放大至與反饋信號Vs(t)相同的水平。比較模塊704比較輸出信號VSENSE 。由HIGH邏輯狀態(tài)向LOW狀態(tài)轉(zhuǎn)換指的是電感器回掃時間間隔T2的結(jié)束?；貟邥r間模塊702包括一個計數(shù)器/處理器706，在電感器回掃時間間隔T2開始時開始計數(shù)。電感器回掃時間間隔T2的開始是已知的，因為這個開始恰巧在時間間隔Tl結(jié)束相吻合。PFC與輸出電壓控制器202可確定時間間隔的結(jié)束，當控制信號使開關108變?yōu)?OFF"狀態(tài)時就表示該時間間隔結(jié)束。在不止一個實例中，PFC 與輸出電壓控制器202在電感器回掃時間間隔T2開始時產(chǎn)生一個啟動信號，重新設定并啟動計數(shù)器/處理器706。計數(shù)器/處理器706以時鐘頻率fM運行。該頻率fM與設計選擇相關。頻率f^的較高值增加已確定的電感器回掃時間間隔T2的準確性。在不止一個實例中，頻率fM為lOMHz。計數(shù)器/處理器706在時間間隔Tl結(jié)束時以頻率fM開始計數(shù)，當信號VSENSE 。由HIGH狀態(tài)轉(zhuǎn)換為LOW狀態(tài)時計數(shù)終止。被時鐘頻率fM分開的計數(shù)值表示回掃時間間隔T2。運行程序308可確定任一種電壓，即線輸入電壓Vx(t)或輸出電壓V。(t)，在運行程序304中利用已確定電壓、電感器電流i^升高時間間隔Tl和已確定電感器回掃時間間隔 T2未確定這種電壓。如果運行程序304可確定線輸入電壓Vx(t)，在不止一個實例中，運行程序308根據(jù)方程[1]可確定輸出電壓V。(t): VC (T1T+2T2)
方程[l]. 其中，T1為電感器電流i^升高時間間隔，T2為電感器回掃時間間隔。方程[1]中電壓Vx與電壓V。分別表示實際的、大約的、或抽樣線輸入電壓Vx(t)和輸出電壓V。(t)。
如果運行程序304可確定輸出電壓V。 (t)，在不止一個實例中，運行程序308可根據(jù)方程[2]確定線輸入電壓V,(t)。
丁2 <formula>formula see original document page 12</formula> 方程[2] 其中T1為電感器電流^升高時間間隔，T2為電感器回掃時間間隔。方程[2]中電壓Vx與電壓V。分別表示實際的、大約的、放大的或抽樣線輸入電壓Vx (t)和輸出電壓V。 (t)。
運行程序310可確定開關控制信號CSi的脈寬PW和占空率D。 PFC與輸出電壓控制器202控制控制信號CS1的脈寬PW與周期T。功率控制系統(tǒng)200表示一個非線性過程，這是因為開關功率變換器201輸送的功率與線輸入電壓V,(t)有關。PFC和輸出電壓控制器202控制著開關功率轉(zhuǎn)換器201的過程，以將預期的能量轉(zhuǎn)送給電容器106。所需的能量取決于負載112的電壓和電流要求?？刂菩盘柕恼伎毡仍O定后可維持理想的輸出電壓人(t)和負載電壓、(t)，并且在不止一個實例中，控制信號CS^勺占空率D等于[Vjt)/ (Vc(t)+、(t))]。當線輸入電壓Vjt)升高時，能量傳遞在這一時段也增大。
為了調(diào)節(jié)傳輸?shù)哪芰坎⒐β室驍?shù)保持在接近1，PFC和輸出電壓控制器202改變著控制信號CS工的周期，使輸入電流能夠追蹤到輸入電壓Vx (t)中的變化，并使輸出電壓Vc(t)保持恒定。因此，當線輸入電壓Vjt)升高時，PFC與輸出電壓控制器202延長控制信號CS工周期TT(見圖6)，而當線輸入Vx(t)下降，PFC與輸出電壓控制器202縮短控制信號 CS工的周期TT(見圖6)。同時，控制信號CS1的脈沖寬度PW經(jīng)過調(diào)節(jié)，以保持恒定的占空比 D，并使電容器電壓Vc(t)保持恒定。在至少一個實施例中，PFC和輸出電壓控制器202以遠高于輸入電壓V,(t)的頻率更新控制信號CS"線輸入電壓V,(t)的頻率一般為50至60Hz。例如，控制信號CS1的頻率1/T介于20kHz與150kHz之間。等于或高于20kHz的頻率避免了音頻干擾，等于或低于150kHz的頻率避免了有較大影響的開關無效性，同時又能保持良好的功率因數(shù)校正，比如0. 9禾P 1之間的功率因數(shù)校正，且電容器電壓Vc(t)保持近似的恒定值。圖8描繪了 PFC與輸出電壓控制器800，這表示的是PFC與輸出電壓控制器202 的一個實例。PFC和輸出電壓控制器800產(chǎn)生控制信號CS"以控制開關功率變換器201的非線性能量轉(zhuǎn)移過程。。非線性A-E模塊802接收能量輸入信號E(n)，表示在控制信號 CSj勺下一個周期實現(xiàn)了理想的能量轉(zhuǎn)移，可維持輸出電壓V。(t)的理想值。非線性A-E 調(diào)節(jié)器802處理該輸入信號E(n)，并產(chǎn)生量化器輸出信號Qp『非線性A-E模塊802的非線性反饋模型803代表開關功率變換器201的一個非線性能量轉(zhuǎn)移過程，因此數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出信號Qpw表示控制信號CS工的脈寬，該脈寬符合電容器106能量轉(zhuǎn)移要求，以維持一個大體恒定的輸出電壓V。 (t) 。 PFC與輸出電壓控制器800與非線性反饋模型803的典型實例在發(fā)明人John L. Melanson與2007年9月30日提交的題為"利用帶有非線性處理模型的非線性E模塊的控制系統(tǒng)"(Control System Using A Nonlinear Delta-Sigma ModulatorWith Nonlinear Process Modeling)的美國專禾U申請?zhí)?1/865， 032文件 (Melanson I)中有詳細的說明，并在Cirrus Logic公司代理發(fā)明人John L. Melanson申請提交的題為"利用帶有非線性功率轉(zhuǎn)換過程模型的非線性A- E模塊的控制系統(tǒng)"(Power ControlSystem Using a Nonlinear Delta—Sigma Modulator With NonlinearPower Conversion Process Modeling)美國專利申請文件和律師訴訟事件編號1745-CA(Mealson II)文件中亦有詳細描述。Melanson I與Melanson II以全文引用方式并入本文。
在至少一個實施例中，輸入信號Vx(t)是整流電壓，因此隨著時間變化而上升和下降。PFC與輸出電壓控制器800用于跟蹤線輸入信號Vx(t)，并調(diào)整控制信號CS工周期，隨著線輸入信號V,(t)增強而延長，隨著線輸入信號V,(t)減弱而縮短。為了確定控制信號 CS工的各個周期，PFC與輸出電壓控制器800包括一個輸入信號評估器805，用以評估控制信號CS工各循環(huán)線輸入電壓V,(t)的瞬時值，并產(chǎn)生一個評估電壓值EV(n)。在不止一個實例中，輸入信號評估器805執(zhí)行運行程序304從反饋信號Vx (t)確定線輸入電壓Vs (t) 。 PFC 與輸出電壓控制器800包括一個傳統(tǒng)A- E模塊804，可處理評估電壓值EV(n)，并將該評估電壓值EV(n)轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出信號QT。量化器瑜出信號Qt代表一個控制信號CS工周期，用于輸入電壓V,(t)的估算值。常規(guī)A-E調(diào)節(jié)器的典型設計和運行請參見 Schreier禾口 Temes的著作"了解A _ E數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器"(Understanding Delta-Sigma Data Converters),IEEE Press, 2005， ISBN 0_471_46585_2。 PFC與輸出電壓控制器800包括一個脈寬模塊806，可將數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出信號 QPW(n)轉(zhuǎn)換為一個脈寬和一個數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出信號QT(n)，從而進入控制信號CS工的一個周期中，此處n可為表示相關變量的一個特定瞬時值的編號。為了進行此轉(zhuǎn)換，在至少一個實施例中，脈沖寬度調(diào)節(jié)器806包括一個計數(shù)器。量化器輸出信號Qpw(n)顯示脈沖控制信號 CS工的計數(shù)，而量化器輸出信號QT(n)顯示控制信號CS工的周期計數(shù)。脈沖寬度調(diào)節(jié)器806 將量化器輸出信號QPW(n)和量化器輸出信號QT(n)的計數(shù)轉(zhuǎn)換為控制信號CS工的相應脈沖寬度和周期。在至少一個實例中，PFC與輸出電壓控制器800利用數(shù)字技術實現(xiàn)運行。在其他實例中，PFC與輸出電壓控制器800可利用類似或混合數(shù)字和類比技術實現(xiàn)運行。
參照圖2和圖8可看出，當非線性A-E模塊802用作PFC與輸出電壓控制器部件(例如PFC與輸出電壓控制器800(圖8))時，為了維持功率因數(shù)校正功能，能量輸入信號E(n)與(l-(Vx(t)/Vc(t)) 'K呈一定比例。T，為常量，指的是負載112要求的功率，由一個按比例集成代償電路(未顯示)確定，該代償電路將輸出電壓V。(t)作為參照電壓，確定一個同時具有整合輸出電壓誤差和按比例分配輸出電壓誤差兩種功能的反饋信號。比例積分補償器的一個例子請參見Alexander Prodi6的著作"功率因數(shù)校正整流器的快速電壓環(huán)路的補償器設計與禾急定性評價，，(Compensator Design and Stability Assessment for Fast Voltage Loopsof Power Factor Correction Rectifiers), IEEE Transactions on PowerElectronics (IEEE電力電子學匯刊)，第22巻，第5冊，2007年9月，以及Erickson 和Maksomovi6的著作，"功率電子基礎"(Fundamentals of Power Electronics)，第2 版，Boston, MA :Kl麗er，2000年中均對按比例集成代償電路作了說明，以上兩者均以全文引用方式并入本文。在不止一個實例中，能量輸入信號E(n)受到限制，以確保開關功率變換器201以不連續(xù)電流方式運行。運行程序312向開關功率變換器201提供開關控制信號CSlt)運行程序312后， PFC與輸出電壓調(diào)節(jié)程序300返回運行程序302，進入下一個控制喜好CS工周期。
運行程序304與306可利用各種系統(tǒng)和處理程序進行確定。圖9描繪了功率控制系統(tǒng)900，該系統(tǒng)為功率控制系統(tǒng)150的一個實例。功率控制系統(tǒng)包括PFC與輸出電壓控制器904， PFC與輸出電壓控制器904根據(jù)PFC與輸出電壓調(diào)節(jié)程序300運行。然而，運行程序304與306特定執(zhí)行有別于結(jié)合了功率控制系統(tǒng)200的PFC與輸出電壓調(diào)解程序300。開關908是一個FET，同時控制信號CS工應用于一個門開關908?？蓪﹂_關108的門電壓Vg 實施監(jiān)測，這一電壓也可用于確定電感器回掃時間間隔T2。在不止一個實例中，運行程序306通過監(jiān)測開關908的門電壓特征來確定電感器回掃時間間隔T2的終止，并檢測電感器回掃時間間隔T2的終止。圖10表1000描繪了反饋信號、(t)與相應的理論與實際門電壓Vg和實際電流ig。參照圖9和IO可看出，在理想狀態(tài)下，控制信號CS工各周期內(nèi)門電流Vg具有一個邏輯為HIGH的脈沖1002，對應于開關 908的開啟ON時間，否則就是邏輯L0W。同樣，在理想狀態(tài)下，控制信號CS工各周期內(nèi)的實際電流具有一個簡短脈沖1004為開關908帶上門電電荷，還具有一個簡短脈沖1006，為開關908去門電荷。理想條件下，脈沖1004和1006是門電流ig的唯一脈沖。但是，開關108 具有一個寄生柵極-漏極電容914。如果在電感器回掃時間間隔T2終止時開關節(jié)點的反饋信號、(t)由電壓V。(t)轉(zhuǎn)化為電壓V,(t)，寄生電容導致產(chǎn)生瞬時電壓信號1008和瞬時電流信號1010。(圖10中瞬時信號不必要進行拉取放大，瞬時信號的放大倍數(shù)會隨著用于實施開關功率變換器906功能的電子元件不同而變化。)在不止一個實例中，瞬時電流信號、瞬時電壓信號或者二者均可通過PFC與輸出電壓控制器904的實例分別檢測到。因此，通過確定電感器回掃時間間隔的起始，并通過確定信號消逝時間直至瞬時信號被檢測到，運行程序306中的PFC與電壓輸出控制器904可確定電感器回掃時間間隔T2。
在不止一個實例中，結(jié)合功率控制系統(tǒng)900的運行程序304時，線輸入電壓Vx(t) 可直接通過檢測來自節(jié)點916處反饋信號的線輸入電壓Vx(t)得到確定，或者如前所述，由反饋信號Vs(t)進行確定。在另一實例中，為了執(zhí)行運行程序結(jié)合功率控制系統(tǒng)900的運行程序304，輸出電壓V。(t)可通過直接檢測來自節(jié)點918處反饋信號的輸出電壓V。(t)得到確定，或者如前所述，由反饋信號、(t)進行確定。來自開關節(jié)點的虛線和節(jié)點916與節(jié)點 918表示，通過利用任意一個反饋信號，即Vx(t) 、V。(t)或Vs(t)，運行程序304可得到執(zhí)行。輸出電壓V。(t)可用各種方法進行檢測，其中包括在美國專利申請文件"運用數(shù)字FIR過濾輸出電壓抽樣技術的功率因數(shù)校正，，(Power Factor Correction Controller WithDigital FIR Filter Output Voltage Sampling)(發(fā)明人為John L. Melanson，由Cirrus Logic 公司代理)和律師訴訟事件編號1760-CA(Melanson III)以及美國專利申請文件"功率供應Dc電壓抵消檢測器"(Power Supply Dc Voltage Offset Detector)(發(fā)明人為John L. Melanson，由Cirrus Logic公司代理)與律師訴訟事件編號1761-CA (Melanson IV)的典型實例中描述的方法。Melanson III與Melanson IV因全文引用方式并入本文。
運行程序308-312由上述PFC與輸出電壓控制器904結(jié)合PFC與輸出電壓控制器 202共同執(zhí)行。圖11描繪了使用瞬時信號1008確定電感器回掃時間間隔T2的一個典型電感器回掃時間間隔確定模塊(回掃時間模塊)1100。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器 906包括回掃時間模塊1100?；貟邥r間模塊1100可檢測門電壓Vg，比較模塊1102可比較門電壓與參照電壓VKEF1。參照電壓VKEF1要經(jīng)過預先確定，并設定在電感器回掃時間間隔T2內(nèi) 穩(wěn)定狀態(tài)門電壓、和瞬時信號1008最小電壓之間。在不止一個實例中，V，J皮設為-O. 5V。當反饋信號、(t)由電壓V。(t)向電壓V,(t)轉(zhuǎn)換時，瞬時信號1008的門電Vg降至參照電壓VKEF1以下，比較模塊1102的輸出信號VSENSEj由HIGH邏輯狀態(tài)變?yōu)長OW邏輯狀態(tài)。
比較模塊1102的比較模塊輸出信號VSENSEj由HIGH邏輯狀態(tài)向L0W狀態(tài)的轉(zhuǎn)換表示電感器回掃時間間隔T2的終止?；貟邥r間模塊1100包括計數(shù)器/處理器706，可在電感器回掃時間間隔T2起始時開始計數(shù)。如前所述，電感器回掃時間間隔T2是已知的，因為 T2起始正好與電感器電流升高時間間隔Tl吻合。PFC與輸出電壓控制器904確定時間間隔Tl的終止，當控制信號CS1導致開關908處于關閉(OFF)狀態(tài)時這一事件就會發(fā)生。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓控制器906在電感器回掃時間間隔T2起始時產(chǎn)生一個 "START"信號，以重新設定計數(shù)器/處理器706。利用輸入信號VSENSE」，如前所述，計數(shù)器/ 處理器706確定電感器回掃時間間隔T2。圖12描繪了一個功率控制系統(tǒng)1200，該系統(tǒng)為功率控制系統(tǒng)150的一個實例。功率控制系統(tǒng)1200包括PFC與輸出電壓控制器1204， PFC與輸出電壓控制器1204按照PFC 與輸出電壓調(diào)節(jié)程序300實施運行。然而，運行程序304與306的執(zhí)行有別于結(jié)合功率控制系統(tǒng)200的PFC與輸出電壓調(diào)節(jié)程序300的應用過程。參照圖3和圖12可看出，運行程序306利用與電感器110磁偶聯(lián)的復巻繞組1206 感應電感器電壓、(t)。電感器110表示一個初級繞組，電感器電壓Vp(t)直接與電感器電流^成一定比例。因此，電感器回掃時間間隔T2可直接通過感應電感器電壓Vp(t)得到確定，電壓與電感器電流i^下降相對應。在不止一個實例中，PFC與輸出電壓孔子和氣1204包括兩個終端，可接收由復巻繞組1206產(chǎn)生的反饋信號Vs(t)。電感器110誘導復巻繞組1206中的復巻電壓、a)，該電壓與電感器電壓Vp(t)的倒數(shù)成一定比例關系。復巻電壓、(t)表示傳給PFC與輸出電壓控制器1204的反饋信號。該反饋信號、(t)與電感器電壓相關，相關方程見方程[3]:
VP(t) = -Vs(t) = -Vs(t) k 方程[3]. 其中，"n/，為復巻繞組1206的繞巻數(shù)，"nP"為電感器110中的繞巻數(shù)，且k = ns/ nP。 "np"的值由電感器110選擇設定。"n/值可被設定以便PFC與輸出電壓控制器1204可不經(jīng)任何轉(zhuǎn)換直接接收反饋信號Vs (t)。參照圖3、圖6、圖11、圖12和圖13可看出，在時間間隔T1內(nèi)開關108導電時，反饋信號、(t)等于-Vjt) *k。因此，運行程序304可通過在時間間隔T1內(nèi)感應反饋信號 Vx(t)和經(jīng)-k將反饋信號加以分類來確定線輸入電壓、(t)。在電感器回掃時間間隔T2期間，按照方程[4]反饋信號、(t)與輸出電壓V。(t)和線輸入電壓成相關關系。
Vs(t) = (Vc(t)-Vx(t)) k方程[4] 圖13描繪了執(zhí)行運行程序306的電感器回掃間隔確定模塊?；貟邥r間模塊 1300接收反饋信號Vs(t)，比較模塊1302比較反饋信號與參照電壓V，"并確定時間間隔Tl終止和反饋信號Vs(t)轉(zhuǎn)換至VKEF2以下之間的時間間隔，這里參照電壓VKEF2設定在 (Vc(t)-Vx(t)) k和-Vx(t)之間。運行程序308-312由PFC與輸出電壓控制器1204結(jié)合PFC與輸出電壓控制器202 共同執(zhí)行。圖14描繪了功率控制系統(tǒng)1400，該系統(tǒng)為圖1A所示功率控制系統(tǒng)的一個實例。功率控制系統(tǒng)1400包括一個富余性與可靠性模塊1406，屬于PFC與輸出電壓控制器1404 的元件，可向功率控制系統(tǒng)1400提供可靠性和/或富余性。在不止一個實例中，功率控制系統(tǒng)1400可采用與功率控制系統(tǒng)200、900、 1100相同的方式發(fā)揮功能，并得以實施，只是功率控制系統(tǒng)1400包含更多反饋信號，以提供備份和可靠性。在不止一個實例中，功率控制系統(tǒng)1400可提供一個諸如400V的高輸出電壓Ve(t)。高輸出電壓可引起特定安全性問題和硬件運行失敗問題。因此，除了按照前述任一實例確定輸出電壓V。(t)與線輸入電壓Vjt) 之外，利用如前所述的復巻繞組還可使用附加的反饋信號，例如直接感應節(jié)點1408的線輸入電壓Vx(t)、節(jié)點1410的輸出電壓V。(t)、來自開關節(jié)點的線輸入電壓Vx(t)和/或輸出電壓V。 (t)和/或經(jīng)過電感器110的電感器電壓等。額外感應的富余參數(shù)可利用期望的傳感器/換算器206經(jīng)過換算得出，可靠性與富余性模塊1406可將線輸入電壓Vjt)和輸出電壓V。(t)的值比作由PFC與輸出電壓調(diào)節(jié) 程序300確定的相應值。可靠性與富余性模塊1406包括邏輯狀態(tài)，如如果實際值與預定的極限值不一致，那么就會關閉該功率控制系統(tǒng)1400。在不止一個實例中，如果PFC與輸出電壓調(diào)節(jié)程序300無法確定輸出電壓Vc(t)或線輸入電壓Vx (t)，可靠性與富余性模塊1406 可將額外感應的值用作替代值，這樣就可提供富余性。因此，在控制信號的單個周期內(nèi)，運用接收自開關功率變換器的單個反饋信號， PFC與輸出電壓控制器獲得開關功率變換器的線輸入電壓和輸出電壓。
盡管已經(jīng)對本發(fā)明作了詳細描述，但應明白，在不偏離所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明之范圍和精神情況下仍可以進行多種變化、替代和更改。
權(quán)利要求
一種功率因數(shù)校正(PFC)控制器，可控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓，其中，開關功率變換器包括一個與線輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器偶聯(lián)的開關，PFC控制器組成一個輸入設備，可接收來自開關功率變換器的反饋信號；其PFC控制器的配置使之能夠(a)根據(jù)反饋信號確定至少(i)一個支流輸入電壓和(ii)開關功率變換器一個輸出電壓二者至少一個參數(shù)；(b)向開關提供控制信號，因此，在開關的各周期開關功率變換器就會對控制信號作出回應，當開關閉合時，首次間隔電感器電流升高，開關斷開時，電感器回掃時間間隔電感器電流下降；(c1)其中，如果輸入電壓在(a)中國得到確定，PFC控制器可再用于確定開關功率變換器的輸出電壓，其依據(jù)為線輸入電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔；和(c2)其中，如果開關功率變換器的輸出電壓在(a)中得到確定，PFC控制器還可用于確定線輸入電壓，其依據(jù)為輸出電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDF控制器，其中用于確定開關功率變換器輸出電壓的PFC 控制器按照以下方程運行<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Tl為首次時間間隔，T2為電感器回掃時間間隔，V。為輸出電壓，Vx為線輸入電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC控制器，其中此PFC控制器可按照以下方程用于確定開關功率變換器的線輸入電壓<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Tl為首次時間間隔，T2為電感器回掃時間間隔，V。為輸出電壓，Vx線輸入電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC控制器，其中PFC控制器可用用于確定電感器回掃時間間隔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的PFC控制器，其中開關包括一個電場效應轉(zhuǎn)換器，而且該PFC 與輸出電壓控制器可用于在開關門感應電壓瞬時信號，以確定電感器回掃時間間隔T2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC控制器，其中在PFC控制器和開關功率變換器運行期間，傳感器感應經(jīng)過電感器的線輸入電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PFC控制器，其中傳感器還包括一個復巻繞組，與該電感器磁偶聯(lián)，可感應經(jīng)過電感器的電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC控制器，其中此PFC控制器還可用于根據(jù)線輸入電壓、傳感器回掃時間間隔和首次時間間隔確定開關功率變換器的輸出電壓，還可根據(jù)輸出電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔確定線輸入電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC控制器，其中此PFC控制器包括一個集成電路，該電路具有大量連接點，可提供外部鏈接，其中PFC控制器的管腳包括一個元件組中一個元件的連接來自反饋信號的開關功率變換器(i)線輸入電壓和(ii)輸出電壓。
10. —個PFC控制器，其可控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器的輸出電壓，其中，開關功率變換器包括一個與線輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器偶聯(lián)的開關，PFC控制器包括一個輸入設備，可接收來自開關空濾交換器的反饋信號；其PFC控制器的配置使之能夠確定一個線輸入電壓；向開關提供控制信號，因此，在開關的各個周期，開關功率變換器就會對控制信號作出回一個，當開關閉合時首次時間間隔電感器電流升高，開關斷開時電感器回掃時間間隔電感器電流下降；禾口確定開關功率變換器的輸出電壓，其依據(jù)為線輸入電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔。
11. 一個PFC控制器，其可控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器的輸出電壓，其中，開關功率變換器包括一個與線輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器偶聯(lián)的開關，PFC控制器包括一個輸入設備，可接收來自開關空濾交換器的反饋信號；其中PFC控制器用于確定來一個自反饋信號的開關功率變換器線輸入電壓；向開關提供控制信號，因此，在開關的各個周期，開關功率變換器就會對控制信號作出回一個，當開關閉合時首次時間間隔電感器電流升高，開關斷開時電感器回掃時間間隔電感器電流下降；禾口確定開關功率變換器的輸出電壓，其依據(jù)為線輸入電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔。
12. —種控制功率因數(shù)并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓的方法，其中開關功率變換器包括一個與線輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和一個與該電感器偶聯(lián)的開關，本方法包括接收來自開關功率變換器的反饋信號；(a) 至少確定來自反饋信號的開關功率變換器(i) 一個支流輸入電壓和(ii)輸出電壓二者至少一個參數(shù)；(b) 向開關提供控制信號，因此，在開關的各周期開關功率變換器就會對控制信號作出回應，當開關閉合時，首次間隔電感器電流升高，開關斷開時，電感器回掃時間間隔電感器電流下降；禾口(cl)其中，如果輸入電壓在(a)中國得到確定，PFC控制器可再用于確定開關功率變換器的輸出電壓，其依據(jù)為線輸入電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔；禾口(c2)其中，如果開關功率變換器的輸出電壓在(a)中得到確定，PFC控制器還可用于確定線輸入電壓，其依據(jù)為輸出電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔。
13. 權(quán)利要求12所述的方法還包括按照下列方程確定開關功率變換器的輸出電壓<formula>formula see original document page 3</formula>其中T1為首次時間間隔，T2為電感器回掃時間間隔，V。為輸出電壓，Vx為線輸入電壓。
14.權(quán)利要求12所述的方法還包括按照下列方程確定開關功率變換器的線輸入電壓<formula>formula see original document page 4</formula>其中，Tl為首次時間間隔，T2為電感器回掃時間間隔，V。為輸出電壓，Vx為線輸入電壓。
15. 權(quán)利要求12所述的方法還包括確定電感器回掃時間間隔。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述開關包括一個場效應晶體管，該方法還包括感應開關的門瞬時信號，確定電感器回掃時間間隔T2。
17. 權(quán)利要求12所述的方法還包括通過與電感器磁偶聯(lián)的復巻繞組產(chǎn)生反饋信號。
18. 權(quán)利要求12所述的方法還包括感應經(jīng)過電感器的線輸入電壓。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中感應經(jīng)過電感器線輸入電壓的方法包括從電感器電流誘導復巻繞組電流；感應誘導電流；將感應的誘導電流轉(zhuǎn)換為與該線輸入電壓對應的電壓；感應與線輸入電壓對應的電壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述開關功率變換器還包括一個與電感器偶聯(lián) 的電容器、開關盒一個輸入電壓節(jié)點，該方法還包括感應經(jīng)過電感器的開關功率變換器輸出電壓。
21. —種控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓的方法，其中，該開關功率變換器包括一個與線輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和與該電感器偶聯(lián)的開關，本方法包括接收來自開關功率變換器的反饋信號；確定一個線輸入電壓；向開關提供控制信號，因此，在開關的各周期開關功率變換器就會對控制信號作出回應，當開關閉合時，首次間隔電感器電流升高，開關斷開時，電感器回掃時間間隔電感器電流下降；和利用線輸入電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔確定開關功率變換器的輸出電壓。
22. —種控制功率因數(shù)校正并調(diào)節(jié)開關功率變換器輸出電壓的方法，其中，該開關功率變換器包括一個與線輸入電壓節(jié)點偶聯(lián)的電感器和與該電感器偶聯(lián)的開關，本方法包括接收來自開關功率變換器的反饋信號；確定一個來自反饋信號的開關功率變換器輸出電壓；向開關提供控制信號，因此，在開關的各周期開關功率變換器就會對控制信號作出回應，當開關閉合時，首次間隔電感器電流升高，開關斷開時，電感器回掃時間間隔電感器電流下降；和利用線輸入電壓、電感器回掃時間間隔和首次時間間隔確定開關功率變換器的輸出電壓。
全文摘要
一個功率控制系統(tǒng)(900)，包括一個具有功率因數(shù)校正功能的反饋回路(PFC)和輸出電壓控制器(904)和一個開關功率變換器(906)。該開關功率變換器(906)包括一個可向輸出電容器(106)供應電荷的電感器(110)和一個控制電感器電流升高時間的開關(908)。PFC與輸出電壓控制器(904)向開關(908)提供控制信號(CS1)，控制PFC并調(diào)節(jié)開關功率變換器(906)的輸出電壓Vc(t)。在控制信號的但各周期內(nèi)，PFC與輸出電壓控制器(904)利用接收自開關功率變換器(906)的單個反饋信號獲得開關功率變換器(906)的線輸入電壓Vx(t)和輸出電壓Vc(t)。
文檔編號H02M1/42GK101720526SQ200880014533
公開日2010年6月2日申請日期2008年5月2日優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者約翰·L·梅蘭松申請人:塞瑞斯邏輯公司

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