用于功率因數(shù)校正的方法和電路的制作方法
【專利摘要】為了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，電感器(7)被供有輸入電壓(Vin)，與電感器(7)耦接的可控開關(guān)裝置(13)被接通或斷開，以使所述電感器(7)選擇性地充電和放電。根據(jù)檢測(cè)流過電感器(7)的電流的過零來進(jìn)行所述開關(guān)裝置(13)的控制。如果沒有檢測(cè)到任何這種過零，則控制所述開關(guān)裝置(13)最遲在經(jīng)過重啟時(shí)間間隔(Trestart)之后執(zhí)行新的充放電過程，其中，所述重啟時(shí)間間隔是可變的并且適應(yīng)于所述功率因數(shù)校正電路(2)的各運(yùn)行模式。
【專利說明】用于功率因數(shù)校正的方法和電路
[0001]本發(fā)明涉及一種用于功率因數(shù)校正的方法和電路。本發(fā)明尤其涉及針對(duì)交流電壓/直流電壓變壓器的功率因數(shù)校正的【技術(shù)領(lǐng)域】，其中，本發(fā)明優(yōu)選適于與照明用具的操作設(shè)備或者電子鎮(zhèn)流器一起使用。
[0002]功率因數(shù)校正(“Power Factor Correction”，PFC)被用來消除或者至少減少輸入電流中的高次諧波電流。高次諧波電流尤其可能出現(xiàn)于非線性用電設(shè)備中，該非線性用電設(shè)備例如是在電源器件內(nèi)具有后續(xù)濾波的整流器，因?yàn)樵谶@種用電設(shè)備中，盡管正弦形的輸入電壓的相位發(fā)生了變位，而變成了非正弦形?？赏ㄟ^串接在每個(gè)設(shè)備之前的有源型或者定時(shí)型功率因數(shù)校正電路來抵抗其中出現(xiàn)的高頻諧波振蕩，因?yàn)楣β室驍?shù)校正消除了非線性的電流消耗并且形成這樣的輸入電流，使得其基本為正弦形。
[0003]照明用具的操作設(shè)備也是非線性的，因?yàn)槠渚哂杏烧髌骱痛釉谄浜蟮哪嬲髌骰蛘咧绷麟妷鹤儔浩鳂?gòu)成的組合，借助所述直流電壓變壓器來操控例如發(fā)光二極管或者氣體放電燈的照明用具。另外，照明用具的特征線通常是非線性的，其中，其例如適于氣體放電燈，尤其是熒光燈管。據(jù)此，在這種電子鎮(zhèn)流器或者照明用具的其他操作設(shè)備中，也通常使用功率因數(shù)校正電路，其中，由于要通過規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)控允許回饋至供電網(wǎng)絡(luò)的高次諧波，因而這也是值得推薦的。
[0004]對(duì)于功率因數(shù)校正電路而言，通常以標(biāo)記了電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的升壓型變換器為基礎(chǔ)。其中，通過接通/斷開可控開關(guān)使得被供以整流的交流電壓的電感器或者線圈充入輸入電流或者放電。所述電感器的放電電流流經(jīng)二極管，通向所述變換器的與輸出電容器耦接的輸出端，從而可在該輸出端上測(cè)量到比輸入電壓更高的直流電壓。然而，在功率因數(shù)校正電路中，同樣也常見其他變換器類型，例如反激式變換器或者降壓型變換器。
[0005]這種功率因數(shù)校正電路可以不同的運(yùn)行模式運(yùn)行，例如在“Control TechniquesFor Power Factor Correction Converters，，，L.Rossetto、G.Spiazz1、P.Tenti, Proc.0fPEMC94，Warsaw, Poland, pp.1310-1318，1994中對(duì)升壓型變換器的不同運(yùn)行模式予以了說明。尤其是已知流過此前提到的電感器的電流連續(xù)(即所謂的“連續(xù)導(dǎo)通模式”，CCM)的運(yùn)行模式、電感器電流或者線圈電流不連續(xù)(“不連續(xù)導(dǎo)通模式”，DCM)的運(yùn)行模式或者流過電感器的電流介于連續(xù)與不連續(xù)之間的限定區(qū)域中(“Borderline Conduction Mode”或者“Boundary Conduction Mode”(臨界導(dǎo)通模式)，BCM)的運(yùn)行模式。
[0006]因此，例如在BCM運(yùn)行模式中，線圈放電階段中線圈電流每一次下降至零作為啟動(dòng)新的開關(guān)操作循環(huán)以及重新接通開關(guān)的時(shí)機(jī)，以便重新給線圈充電。在DCM運(yùn)行模式中則反之，在線圈電流在放電階段中下降到零之后，在開關(guān)被重新接通之前首先等待預(yù)先給定的額外的時(shí)間。
[0007]各種運(yùn)行模式具有不同的優(yōu)點(diǎn)，因此，優(yōu)選根據(jù)功率因數(shù)校正電路在運(yùn)行過程中的運(yùn)行條件而在各運(yùn)行模式之間轉(zhuǎn)換。對(duì)于各種已知的運(yùn)行模式的其他細(xì)節(jié)的完整內(nèi)容，可參照上述出版物。
[0008]如果功率因數(shù)校正電路處于這樣一種運(yùn)行模式，即:關(guān)于線圈電流的過零的信息用于通過相應(yīng)的開關(guān)控制啟動(dòng)新的充放電循環(huán)，則可能出現(xiàn)這樣的問題，即:很可能出于特定的原因而無法檢測(cè)到線圈電流的過零。其中的原因可能是電路內(nèi)部或者電路上的超壓狀態(tài)、檢測(cè)問題、噪聲或者甚至是可控開關(guān)的接通時(shí)間或斷開時(shí)間較短。針對(duì)這種情況，在傳統(tǒng)的功率因數(shù)校正電路中設(shè)置為，通過相應(yīng)的開關(guān)控制來至少在經(jīng)過特定的時(shí)間間隔之后啟動(dòng)新的充放電循環(huán)，由此在任何情況下都能確保功率因數(shù)校正電路在經(jīng)過也被稱作重啟時(shí)間間隔的時(shí)間間隔之后的重新啟動(dòng)。
[0009]如上所述，在功率因數(shù)校正電路的DCM運(yùn)行模式中，在檢測(cè)到線圈電流的過零之后，首先，在通過開關(guān)的相應(yīng)控制觸發(fā)一個(gè)新的充放電循環(huán)之前，等待特定的等待時(shí)間，其中，可能根據(jù)運(yùn)行條件，而出現(xiàn)對(duì)于常規(guī)的DCM運(yùn)行模式而言強(qiáng)制性的等待時(shí)間與針對(duì)未檢測(cè)到線圈電流過零的情況所設(shè)置的重啟時(shí)間間隔之間的沖突。
[0010]因此，本發(fā)明的根本目的在于，提供一種用于功率校正的方法和電路，借助該方法和電路能夠避免這類與針對(duì)上面所述的故障狀況設(shè)定的重啟時(shí)間間隔相關(guān)的沖突。
[0011]上述目的根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率因數(shù)校正電路以及根據(jù)權(quán)利要求18所述的一種用于功率因數(shù)校正的方法得以實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的有利的以及優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路包括了與輸入端子耦接的電感器以及可控的開關(guān)裝置，其中，通過使所述開關(guān)裝置選擇性地接通和斷開給所述電感器充電或者放電。在電感器放電時(shí)所出現(xiàn)的放電電流被引導(dǎo)至所述電路的輸出端子。此外，設(shè)置有用于控制所述開關(guān)裝置的控制單元，其中，所述控制單元在所述電感器的放電過程中檢測(cè)到通過所述電感器的放電電流下降到一個(gè)預(yù)先給定的電流極限值(尤其是下降到零位線)，并且據(jù)此控制所述開關(guān)裝置，以便啟動(dòng)新一次的充放電過程。即使當(dāng)未能檢測(cè)到放電電流下降到所述預(yù)先給定的電流極限值時(shí)，也至少或者最遲在經(jīng)過一段特定的重啟時(shí)間間隔之后，控制所述開關(guān)裝置以啟動(dòng)一個(gè)新的充放電過程，其中，這個(gè)重啟時(shí)間間隔是可變的，并且由所述控制單元根據(jù)功率因數(shù)校正電路的運(yùn)行模式(也稱作運(yùn)行模式)來調(diào)節(jié)或選取。
[0013]通過這種方式，可如此選取適用于各種當(dāng)前運(yùn)行模式的重啟時(shí)間間隔，從而能夠可靠地避免此前所述類型的沖突。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述功率因數(shù)校正電路的開關(guān)裝置可至少根據(jù)第一運(yùn)行模式以及第二運(yùn)行模式控制所述功率因數(shù)校正電路的開關(guān)裝置，來給所述電感器充電和放電，其中，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行模式來選取所述重啟時(shí)間間隔。因此，例如與介于持續(xù)電感器電流與不持續(xù)電感器電流之間的限定區(qū)域中的運(yùn)行模式(BCM運(yùn)行模式)相比，在流過電感器的電流不持續(xù)的運(yùn)行模式(DCM運(yùn)行模式)下，可選取使用更長(zhǎng)的重啟時(shí)間間隔，其中，在DCM運(yùn)行模式下，該重啟時(shí)間間隔尤其被選得足夠長(zhǎng)，從而使得其不會(huì)與這種運(yùn)行模式所強(qiáng)制要求的等待時(shí)間發(fā)生沖突。其中，DCM運(yùn)行模式的重啟時(shí)間間隔優(yōu)選比在DCM運(yùn)行模式下所使用的等待時(shí)間大。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于其他用于控制功率因數(shù)校正電路的開關(guān)裝置的運(yùn)行模式。
[0015]所述控制單元借助被集成在所述控制單元內(nèi)的時(shí)間檢測(cè)裝置來計(jì)算或者檢測(cè)可從最后一次打開所述可控的開關(guān)裝置起(即從最后一次放電過程開始起)的重啟時(shí)間間隔，然而其中，也可用其他時(shí)間參照點(diǎn)來確定重啟時(shí)間間隔的起點(diǎn)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，還可根據(jù)其他描述了功率因數(shù)校正電路當(dāng)前的運(yùn)行模式的特性的各參數(shù)來可變地調(diào)節(jié)上述的重啟時(shí)間間隔。尤其是還可根據(jù)借助功率因數(shù)電路來工作的負(fù)載或者說輸出電壓和/或根據(jù)照明用具相關(guān)的亮度信號(hào)或者亮度水平和/或根據(jù)功率因數(shù)校正電路的輸入電壓來選取重啟時(shí)間間隔。
[0017]無論是哪個(gè)參數(shù)分別作為重啟時(shí)間間隔調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，都不僅可由用戶調(diào)節(jié)根據(jù)運(yùn)行模式所期望的各重啟時(shí)間間隔的值、例如通過從大量預(yù)先給定的值中選出一個(gè)值，也可由控制單元在運(yùn)行中根據(jù)各自所監(jiān)測(cè)的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)各自適合的值，其中，在后一種情況中，適合針對(duì)所監(jiān)測(cè)的參數(shù)的不同值的重啟時(shí)間間隔的值可以存儲(chǔ)在表單內(nèi)或者根據(jù)預(yù)先給定的特征曲線來加以確定。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的電路可尤其用于交流電壓/直流電壓變壓器的功率因數(shù)校正，因此，在這種情況下，輸入電壓指的是整流后的交流電壓，輸出電壓則指的是直流電壓。此外，優(yōu)選根據(jù)升壓型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路，因此，所述電感器的放電電流經(jīng)由二極管被供給與輸出電感器相耦接的輸出端子。然而，本發(fā)明當(dāng)然也可被應(yīng)用于其他能夠在功率因數(shù)校正電路中得到應(yīng)用的變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的控制單元優(yōu)選被設(shè)計(jì)成集成電路的形式、尤其是ASIC電路的形式，僅僅具有一個(gè)共同的用于檢測(cè)與輸出電壓相對(duì)應(yīng)的測(cè)量值以及與通過電感器的電流或者說該電流的過零相對(duì)應(yīng)的測(cè)量值的測(cè)量輸入端，其中，還存在控制單元的輸出端，用于向優(yōu)選被設(shè)計(jì)成FET開關(guān)形式的開關(guān)裝置輸出控制信號(hào)，所述控制單元由此可被設(shè)計(jì)為僅具有兩個(gè)端子類型。
[0020]雖然并不僅限于此，但根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路尤其被設(shè)計(jì)為用于使用照明用具的操作設(shè)備進(jìn)行操作或者使用照明用具的電子鎮(zhèn)流器進(jìn)行操作，其中，所述照明用具指的是放電管、熒光燈或者發(fā)光二極管等等。在這種應(yīng)用情況下，以上所述的發(fā)明使得功率因數(shù)校正電路能夠通過可變地選取重啟時(shí)間間隔而以簡(jiǎn)單的方式方法適合于不同設(shè)計(jì)的操作設(shè)備或者鎮(zhèn)流器或者說不同的負(fù)載。
[0021]下面參照附圖借助優(yōu)選的實(shí)施方式來闡述本發(fā)明。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的功率因數(shù)校正電路；
[0023]圖2A和圖2B示出了用于說明功率因數(shù)校正電路的“臨界導(dǎo)通模式(BCM) ”在正常情況以及在故障情況下的圖示；以及
[0024]圖3A和圖3B示出了用于說明功率因數(shù)校正電路的“不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM) ”在正常情況以及在故障情況下的圖示。
[0025]在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的用于交流電壓/直流電壓變壓器的功率因數(shù)校正電路2。
[0026]其中，在圖1中得出，供電交流電壓、例如電源電壓由整流器I轉(zhuǎn)化成整流后的交流電壓，因而在功率因數(shù)校正電路2的輸入端子4與接地線之間出現(xiàn)交流電壓作為輸A -交流電壓Vin。輸入-交流電壓Vin由濾波電容器6濾波并且供給電感器或線圈7。電感器7與二極管8串聯(lián)連接在功率因數(shù)校正電路的輸入端子4與輸出端子之間。在與輸出-直流電壓電容器9耦接的輸出端子5上提供輸出-直流電壓Vout。
[0027]輸出-直流電壓Vout用于供應(yīng)負(fù)載3，功率因數(shù)校正電路2被布置在該負(fù)載的上游。負(fù)載例如可能涉及照明用具(例如熒光燈、鹵素?zé)簟l(fā)光二極管裝置等)的操作設(shè)備或者電子鎮(zhèn)流器。
[0028]將例如可以以場(chǎng)效應(yīng)晶體管形式實(shí)現(xiàn)的可控型電子開關(guān)13連接到電感器7與二極管8之間的連接點(diǎn)上，其中，所述開關(guān)13在所示的實(shí)施方式中經(jīng)由分流電阻器12與接地線相連。由兩個(gè)電阻器10、11構(gòu)成的串聯(lián)電路與所述開關(guān)13并聯(lián)連接，該串聯(lián)電路與位于開關(guān)13與分流電阻器12之間的連接點(diǎn)相連。電阻器10、電阻器11優(yōu)選具有比分流電阻器12明顯更大的電阻值。
[0029]在開關(guān)13接通的狀態(tài)下，電感器7經(jīng)由開關(guān)13和分流電阻器12與接地線相連接，其中，二極管8截止，使得電感器7充電，從而電能被蓄積在電感器內(nèi)。反之，如果開關(guān)13斷開、即打開，則二極管8是導(dǎo)通的，從而使得電感器7能夠經(jīng)由二極管8向輸出電容器9放電,并且蓄積在電感器7內(nèi)的電能就被傳輸?shù)捷敵鲭娙萜?中。
[0030]開關(guān)13由控制單元14控制，控制單元優(yōu)選被設(shè)計(jì)為集成電路的形式，尤其是ASIC的形式。通過利用明顯比整流后的輸入-交流電壓Vin的頻率更高的頻率反復(fù)接通和斷開開關(guān)13，來實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。開關(guān)13的接通和斷開(進(jìn)而電感器7的充放電循環(huán))的頻率通常處于IOkHz以上的范圍內(nèi)。
[0031]在圖1所示的以升壓型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的功率因數(shù)校正電路2的實(shí)施方式(因而輸出電壓Vout大于輸入電壓Vin)中，實(shí)現(xiàn)有效地接通以及斷開開關(guān)13，并且根據(jù)輸出電壓Vout，尤其是根據(jù)流經(jīng)電感器7的電流L的過零來確定相應(yīng)的接通時(shí)長(zhǎng)。然而，在特定的運(yùn)行模式下，尤其是在所謂的“連續(xù)導(dǎo)通模式”(流過電感器7的電流連續(xù))下，也可根據(jù)達(dá)到其他的電流極限值來實(shí)現(xiàn)開關(guān)操作。
[0032]在圖1所示的實(shí)施方式中，可借助僅一個(gè)測(cè)量電路不僅來監(jiān)測(cè)輸出電壓Vout，也監(jiān)測(cè)流過電感器7的電流Iy所述測(cè)量電路包括此前所提到的電阻器10和11，其中，控制單元14的輸入端與位于兩個(gè)電阻器10、11之間的測(cè)量點(diǎn)相連。
[0033]在接通開關(guān)13使得流過電感器7的電流込線性地升高的同時(shí)，其中，電流込經(jīng)由開關(guān)13和分流電阻器12流向接地線，因此，分流電阻器12上的電壓降成為充電電流的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而成為流經(jīng)開關(guān)13的電流的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橛呻娮杵?0和11構(gòu)成的串聯(lián)電路在接通開關(guān)13的充電階段短路，因此，在控制單元14的輸入端上形成的電壓成為流經(jīng)開關(guān)13的込的標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]如果開關(guān)13被斷開，流過電感器7的電流L再次線性地下降并且經(jīng)由二極管8流向負(fù)載3。二極管8在放電階段是導(dǎo)通的，其中，輸出電壓Vout與通過電阻器10-12下降的電壓之間的細(xì)微差別就是二極管8上的電壓降。只有當(dāng)放電電流k接近零位線或者說與零位線相交時(shí)，輸出電壓Vout與在電感器7與開關(guān)13之間的連接點(diǎn)上形成的電壓之間的電壓差才會(huì)明顯。在這種也被稱作“過零檢測(cè)”(ZCD)的事件中，在位于電感器7與開關(guān)13之間的連接點(diǎn)上形成的電壓呈現(xiàn)向下的電壓特性曲線，而輸出電壓則幾乎保持不變。在放電階段的過程中在控制單元14的輸入端上形成的電壓成為通過電阻器10-12的串聯(lián)電路下降的電壓的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在絕大部分的放電階段的過程中，控制單元可以通過監(jiān)測(cè)這一電壓來檢測(cè)輸出電壓Vout，并且在放電階段結(jié)束時(shí)檢測(cè)電流L的ZCD事件。
[0035]所述控制單元14可通過與輸出電壓Vout的實(shí)際值相關(guān)的信息來確定開關(guān)13的下個(gè)接通時(shí)長(zhǎng)，其中，這例如可基于所測(cè)得的輸出電壓Vout與固定的參考電壓之間的對(duì)比得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)這一對(duì)比結(jié)果，按照調(diào)控，由控制單元14對(duì)開關(guān)13的接通時(shí)長(zhǎng)相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，以便獲得所期望的輸出電壓。
[0036]反之，利用在電流込變化的過程中Z⑶事件的出現(xiàn)，以確定開關(guān)13的下一個(gè)接通時(shí)間點(diǎn)。這可根據(jù)功率因數(shù)校正電路的各運(yùn)行模式以不同的方式實(shí)現(xiàn)。
[0037]圖2A示例性地示出了針對(duì)在介于持續(xù)電流與不持續(xù)電流之間的限定區(qū)域中的運(yùn)行模式(“臨界導(dǎo)通模式(“Boundary Conduction Mode”,BCM)的電流Il的變化波形。在這種控制設(shè)計(jì)下，通過尤其是根據(jù)輸出電壓Vout的實(shí)際值所得出的接通時(shí)長(zhǎng)來接通開關(guān)13，其中，始終在通過電感器7的電流L再次下降至零時(shí)，才接通開關(guān)13，從而形成圖2A中所示的電流特性曲線波形。在圖2A中以虛線示出開關(guān)13的狀態(tài)。因此，所述變換器同樣是在介于具有持續(xù)電流的運(yùn)行模式與具有不持續(xù)電流的運(yùn)行模式之間的限定區(qū)域中的運(yùn)行模式下運(yùn)行。
[0038]在圖2B中示出了對(duì)于由于任意某個(gè)原因而無法檢測(cè)到新的充放電循環(huán)所需要的過零的情況而言，電流L在BCM運(yùn)行模式下的波形。如圖2B所示，兩個(gè)第一充放電循環(huán)正常地進(jìn)行。在時(shí)間點(diǎn)tl，電流k重新下降至零，但例如由于噪聲的影響或者檢測(cè)問題，控制單元14無法檢測(cè)到這種過零。控制單元14盡管期望達(dá)到零位線，然而此前所述的包括電阻器10-12的測(cè)量裝置沒有給出任何相應(yīng)的確認(rèn)。為了使得功率因數(shù)校正電路能夠連續(xù)運(yùn)行，針對(duì)這種情況設(shè)置為，所述控制單元14最遲在經(jīng)過時(shí)間間隔Trestart之后觸發(fā)重啟并且控制開關(guān)13以執(zhí)行新的充放電操作。在如圖2A所示的實(shí)施方式中，由控制單元14或者說由集成在控制單元14的時(shí)間測(cè)量裝置來測(cè)量自最后一次斷開開關(guān)13的時(shí)間點(diǎn)起的重啟時(shí)間間隔Trestart，該時(shí)間點(diǎn)對(duì)于控制單元14而言是已知的。據(jù)此，根據(jù)圖2B，盡管無法檢測(cè)到電流k的上一次過零，但是在時(shí)間點(diǎn)t2再次接通開關(guān)13。
[0039]圖2A中所示的重啟時(shí)間間隔Trestart是可變的并且是由控制單元14尤其根據(jù)功率因數(shù)校正電路的各種運(yùn)行模式來選取或者調(diào)節(jié)的，使得其盡可能好的適合于運(yùn)行狀況。
[0040]因此，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，例如根據(jù)功率因數(shù)校正電路的各運(yùn)行模式選取所述重啟時(shí)間間隔Trestart。這在下面進(jìn)一步借助圖3加以闡述。
[0041]圖3A示例性地示出了在功率因數(shù)校正電路2的具有不持續(xù)電流變化的運(yùn)行模式(“不連續(xù)導(dǎo)通模式”，DCM)下的電流込的特性曲線波形。與圖2的BCM運(yùn)行模式相類似，在這種情況下，在接通開關(guān)13時(shí)，電流線性地上升，然而，在斷開開關(guān)13之后，在電流下降到零位線時(shí)并不是立即啟動(dòng)一次新的開關(guān)循環(huán)，而是在重新接通開關(guān)13之前還要等待一段額外的等待時(shí)間Twait。只有在經(jīng)過這段等待時(shí)間Twait之后，開關(guān)13才被重新接通，以便重新給電感器7充電。因此，就形成了圖3A中所示的不連續(xù)的電流波形。在圖3A中也用虛線示出了開關(guān)13的狀態(tài)。
[0042]在圖3B中示出了對(duì)于無法檢測(cè)到電流込的引發(fā)一個(gè)新的充/放電循環(huán)所需的過零這種的情況而言，電流L在DCM運(yùn)行模式下的特性變化曲線波形。如圖3B所示，兩個(gè)第一個(gè)充放電循環(huán)重新正常地進(jìn)行。在時(shí)間點(diǎn)tl上，電流L重新下降到零，其中，控制單元14無法檢測(cè)到這種過零。然而，為了使得功率因數(shù)校正電路在DCM運(yùn)行模式下能夠連續(xù)運(yùn)行，針對(duì)這種情況設(shè)置為，所述控制單元14在最后一次斷開開關(guān)13之后最遲在經(jīng)過時(shí)間間隔Trestart后觸發(fā)重啟并且控制所述開關(guān)13以執(zhí)行新的充放電過程。據(jù)此，根據(jù)圖3B，盡管無法檢測(cè)到電流k上一次的過零，但是再次在時(shí)間點(diǎn)t2上接通開關(guān)13。
[0043]如可從圖2B與和圖3B的圖示對(duì)比中可以看出的那樣，針對(duì)BCM運(yùn)行模式和DCM運(yùn)行模式所選取的重啟時(shí)間間隔并不相同。尤其是在DCM運(yùn)行模式下要選取比BCM運(yùn)行模式更長(zhǎng)的重啟時(shí)間間隔Trestart，以避免可能與所設(shè)置的DCM運(yùn)行模式下的等待時(shí)間Twait發(fā)生沖突，進(jìn)而避免由此帶來的運(yùn)行問題。其中，尤其是調(diào)節(jié)DCM運(yùn)行模式下的重啟時(shí)間間隔Trestart,使得其相對(duì)于等待時(shí)間Twait更長(zhǎng)。
[0044]因此，由控制單元14可變且相適應(yīng)地根據(jù)分別存在的運(yùn)行條件來選取重啟時(shí)間間隔 Trestart。
[0045]在上面所述實(shí)施方式中，根據(jù)功率因數(shù)校正電路的各運(yùn)行模式來調(diào)整重啟時(shí)間間隔Trestart，作為其補(bǔ)充方案或者替選方案，也能夠根據(jù)表示功率因數(shù)校正電路各自當(dāng)前的運(yùn)行模式的其他參數(shù)來調(diào)整重啟時(shí)間間隔。因此，例如還可設(shè)置為，根據(jù)分別存在的負(fù)載條件、根據(jù)輸出電壓Vout或者根據(jù)輸入電壓Vin等來調(diào)整重啟時(shí)間間隔Trestart。在后面一種情況中，并不一定需要單獨(dú)的測(cè)量裝置來檢測(cè)當(dāng)前的輸入電壓Vin，而是還可例如基于輸出電壓Vout (本來在圖1所示的電路中就要對(duì)該輸出電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè))、開關(guān)13的接通時(shí)長(zhǎng)、在斷開開關(guān)13之后直到電流L完全達(dá)到零位線所要經(jīng)過的時(shí)間來計(jì)算輸入電壓Vin。
[0046]優(yōu)選地是，通過控制單元14在功率因數(shù)校正電路2運(yùn)行的過程中根據(jù)存在的各個(gè)運(yùn)行模式來不斷地自動(dòng)調(diào)整重啟時(shí)間間隔Trestart。然而，同樣也可由用戶手動(dòng)可變地調(diào)節(jié)各重啟時(shí)間間隔Trestart以及例如從多個(gè)預(yù)先設(shè)置的值中選取所期望的各重啟時(shí)間間隔 Trestart0
【權(quán)利要求】
1.一種功率因數(shù)校正電路(2)，其包括: 輸入端子(4)，其用于接收輸入電壓(Vin)； 電感器(7)，其耦接至所述輸入端子(4)； 可控型開關(guān)裝置(13)，其耦接至所述電感器(7)，以通過選擇性地接通和斷開所述開關(guān)裝置(13)使所述電感器(7)充電和放電； 輸出端子(5),其用于輸出輸出電壓(Vout);以及 控制單元(14)，其用于控制所述開關(guān)裝置(13)； 其中，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為使得在所述電感器(7)放電的過程中檢測(cè)流過所述電感器(7)的電流(IJ下降到預(yù)先給定的電流極限值并且據(jù)此來控制所述開關(guān)裝置(13)，以啟動(dòng)新的充電和放電過程；以及 其中，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為使得，對(duì)于該控制單元(14)沒有檢測(cè)到流過所述電感器(7)的電流(IJ下降到所述電流極限值的情況，所述控制單元(14)也能夠控制所述開關(guān)裝置(13)以至少在經(jīng)過特定的重啟時(shí)間間隔(Trestart)之后啟動(dòng)新的充電和放電過程，其特征在于， 所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)是可變的，并且是根據(jù)所述功率因數(shù)校正電路(2)的運(yùn)行模式可調(diào)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述開關(guān)裝置(13)能夠至少根據(jù)第一運(yùn)行模式和第二運(yùn)行模式由所述控制單元(14)控制，以使所述電感器(7)充電和放電；并且，所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行模式來調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為在第一運(yùn)行模式下以持續(xù)特定的接通時(shí)間的方式接通所述開關(guān)裝置(13)，然后斷開所述開關(guān)裝置(13)，并且只有在所述電感器(7)放電時(shí)流過所述電感器(7)的電流(IJ下降到所述電流極限值的情況下，才重新接通所述開關(guān)裝置(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為在第二運(yùn)行模式下以持續(xù)特定的接通時(shí)間的方式接通所述開關(guān)裝置(13)，然后斷開所述開關(guān)裝置(13)，并且只有在確定所述電感器(7)放電時(shí)流過所述電感器(7)的電流(Il)下降到所述電流極限值的情況下，在經(jīng)過等待時(shí)間(Twait)之后才重新接通所述開關(guān)裝置(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述控制單元(14)針對(duì)所述第二運(yùn)行模式調(diào)節(jié)重啟時(shí)間間隔(Trestart)，所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)大于所述等待時(shí)間(Twait)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述第一運(yùn)行模式是流過所述電感器(7)的電流(IJ在介于持續(xù)電流和不持續(xù)電流之間的限定區(qū)域內(nèi)的運(yùn)行模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述第二運(yùn)行模式是流過所述電感器(7)的電流(IJ不連續(xù)的運(yùn)行模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為使得針對(duì)所述第一 運(yùn)行模式調(diào)節(jié)出的重啟時(shí)間間隔(Trestart)比針對(duì)所述第二運(yùn)行模式調(diào)節(jié)出的重啟時(shí)間間隔(Trestart)短。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述電流極限值為零。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為根據(jù)與所述輸出端子耦接的負(fù)載(3)來可變地調(diào)節(jié)所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為根據(jù)輸入電壓(Vin)來可變地調(diào)節(jié)所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述可控型開關(guān)裝置(13)經(jīng)由二極管(8)與所述輸出端子(5)耦接，從而使得在所述電感器(7)放電時(shí)，流過所述電感器(7)的電流(IJ經(jīng)由所述二極管(8)被供給所述輸出端子(5)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，與所述控制單元(14)耦接的檢測(cè)裝置(10-12)被設(shè)置為用于檢測(cè)與流過所述電感器(7)的電流(I)的過零相對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(10-12)還被設(shè)計(jì)為用于檢測(cè)與所述輸出電壓(Vout)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，其中，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為根據(jù)所檢測(cè)到的輸出電壓(Vout)確定所述開關(guān)裝置(13)的接通時(shí)間。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述控制單元(14)被設(shè)計(jì)為適應(yīng)于所述功率因數(shù)校正電路(2)的運(yùn)行模式來自動(dòng)地調(diào)整所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路(2)被設(shè)計(jì)為用于與照明用具的操作設(shè)備(3) —起操作或者用于與照明用具的電子鎮(zhèn)流器(3) —起操作 。
17.具有根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)的照明用具的操作設(shè)備⑶。
18.一種用于交流電壓/直流電壓變壓器(1，2)的功率因數(shù)校正的方法，該方法包括以下步驟: 將輸入電壓(Vin)連接到電感器(7)上； 通過接通和斷開耦接到所述電感器(7)的開關(guān)裝置(13)來選擇性地使所述電感器(7)充電以及放電；以及 檢測(cè)在所述電感器(7)的放電過程中流過所述電感器(7)的電流(I)下降到預(yù)先給定的電流極限值，以便據(jù)此控制所述開關(guān)裝置(13)以啟動(dòng)新的充電和放電過程，其中，還針對(duì)并未檢測(cè)到流過所述電感器(7)的電流(IJ下降到所述電流極限值的情況，控制所述開關(guān)裝置(13)，以至少在經(jīng)過特定的重啟時(shí)間間隔(Trestart)之后，啟動(dòng)新的充電和放電過程， 其特征在于，所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)是可變的，并且根據(jù)所述功率因數(shù)校正電路(2)的運(yùn)行模式來調(diào)節(jié)所述重啟時(shí)間間隔(Trestart)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，借助根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路(2)來執(zhí)行所述方法。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK103814511SQ201280020594
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】安德烈·米特巴切爾 申請(qǐng)人:赤多尼科兩合股份有限公司