功率因數(shù)校正電路、用于照明用具的操作裝置和用于控制功率因數(shù)校正電路的方法
【專利摘要】一種功率因數(shù)校正電路(11)，該功率因數(shù)校正電路包括用于接收輸入電壓(UIN)的輸入端；與該輸入端耦合的電感(21)；與該電感(21)耦合的可控的開關(guān)裝置(24)，以便有選擇地對(duì)電感(21)充電或者放電；以及控制裝置(14)?？刂蒲b置(14)被設(shè)置用于根據(jù)參數(shù)值來生成用于控制開關(guān)裝置(24)的控制信號(hào)(Ctrl)?？刂蒲b置(14)被設(shè)置用于，根據(jù)輸入電壓(UIN)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定所述參數(shù)值。
【專利說明】功率因數(shù)校正電路、用于照明用具的操作裝置和用于控制 功率因數(shù)校正電路的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于功率因數(shù)校正的電路和用于控制這種電路的方法。本發(fā)明尤 其涉及在照明用具的操作裝置中使用的功率因數(shù)校正的【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002] 功率因數(shù)校正（"Power Factor Correction"，PFC)被用于消除或者至少減少輸 入電流中的諧波電流。諧波電流尤其能夠在非線性的用電器，例如電源中的具有后續(xù)的濾 波的整流器的情況下發(fā)生，因?yàn)樵谶@種用電器的情況下，盡管輸入電壓為正弦形式，但輸入 電流的相位偏移并且輸入電流非正弦形失真?？梢酝ㄟ^連接在各設(shè)備上游的有源的或者脈 沖式功率因數(shù)校正電路來抵抗在這種情況下出現(xiàn)的高頻的諧波。
[0003] 功率因數(shù)校正電路也在用于照明用具的操作裝置中使用，例如在電子鎮(zhèn)流器或者 LED轉(zhuǎn)換器的情況下。在為驅(qū)動(dòng)照明用具的設(shè)備中使用這種電路是希望的或者是需要的，因 為標(biāo)準(zhǔn)限制法律上許可的向電網(wǎng)回送諧波。
[0004] 對(duì)于功率因數(shù)校正電路經(jīng)常使用一種基于上變換器的拓?fù)涞碾娐吠負(fù)?。在這種情 況下用整流的交流電壓供電的電感或者線圈通過接通或者斷開一個(gè)可控的開關(guān)加載或者 釋放能量。電感的放電電流通過二極管向輸出電容流動(dòng)，使得在輸出上能夠獲得相對(duì)于輸 入電壓升高的直流電壓。然而其他類型的變換器在功率因數(shù)校正電路中同樣也是通常的， 例如返馳式變換器或者降壓式變換器。
[0005] 功率因數(shù)校正電路可以具有控制電流接收的控制裝置。為此例如可以調(diào)整每次把 開關(guān)持續(xù)切換接通狀態(tài)的Tm時(shí)間，以便在線圈中存儲(chǔ)能量。
[0006] 通過輸入?yún)^(qū)域內(nèi)的不希望的電容能夠?qū)е乱粋€(gè)或者多個(gè)諧波未被抑制在希望的 范圍內(nèi)的情況，這在輸入電壓再次升高的情況下能夠?qū)е略诠β室驍?shù)校正電路的電流接收 中出現(xiàn)電流峰值。
[0007] 本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于功率因數(shù)校正的方法和電路，其允許特別有效地 抑制諧波。特別對(duì)這種設(shè)備和方法存在一種需求，即在輸入電壓再次升高的情況下能夠減 小不希望的電流峰值，不需要例如為此改變輸入?yún)^(qū)域內(nèi)的電容。
[0008] 該任務(wù)通過具有在獨(dú)立權(quán)利要求中說明的特征的功率因數(shù)校正電路、操作裝置和 方法解決。從屬權(quán)利要求定義本發(fā)明的有利的和優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0009] 在根據(jù)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路中，根據(jù)該功率因數(shù)校正電路的輸入電壓的時(shí) 間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)開關(guān)開關(guān)裝置。特別可以根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)調(diào)整一個(gè)持續(xù)時(shí) 間，在該持續(xù)時(shí)間期間開關(guān)裝置要被切換接通狀態(tài)，它也稱為T m時(shí)間。通過根據(jù)輸入電壓 的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定一個(gè)要以之相對(duì)于一個(gè)由調(diào)節(jié)器確定的值延長Tm時(shí)間的附加時(shí)間 段，能夠確定T m時(shí)間。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)對(duì)開關(guān)裝置進(jìn)行控制，可以以計(jì)算方式確 定輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)可以根據(jù)功率因數(shù)校正電路的 一個(gè)輸出電路參數(shù)通過計(jì)算確定。用于開關(guān)裝置的控制裝置可以具有一個(gè)調(diào)節(jié)器，它根據(jù) 該輸出電路參數(shù)為Tm時(shí)間確定一個(gè)值，該值然后還將延長所述附加時(shí)間段。根據(jù)由調(diào)節(jié)器 針對(duì)T m時(shí)間與Irff時(shí)間所確定的值的商作為時(shí)間的函數(shù)是增大還是減小，也可以通過計(jì)算 確定輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
[0011] 在另外的實(shí)施方式中控制裝置可以檢測(cè)輸入電壓和/或可以給控制裝置供應(yīng)信 號(hào)，從中能夠確定輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
[0012] 為減小在由功率因數(shù)校正電路接收的輸入電流中的例如能夠通過諧波引起的電 流峰值的幅值，可以把T m時(shí)間相對(duì)于由一個(gè)調(diào)節(jié)器確定的值在輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符 號(hào)是正的時(shí)延長第一附加時(shí)間段，在輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)是負(fù)的時(shí)延長第二附加時(shí) 間段。第一附加時(shí)間段和第二附加時(shí)間段分別可以取決于輸入電壓的值。在輸入電壓的值 相同的情況下第一附加時(shí)間段可以大于第二附加時(shí)間段。也就是說對(duì)于相同的輸入電壓值 在輸入電壓升高時(shí)延長T m時(shí)間一個(gè)附加時(shí)間段，它大于輸入電壓降低時(shí)針對(duì)相同值的輸 入電壓的相應(yīng)的附加時(shí)間段。
[0013] 雖然可以通過根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)校正Tm時(shí)間來影響功率因數(shù)校正 電路的電流接收，從而減小在輸入電壓再次升高時(shí)出現(xiàn)的不希望的峰值電流的幅值，但是 也可以影響其他參數(shù)來相應(yīng)改變電流接收。
[0014] 相應(yīng)地根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路具有一個(gè)用于接收輸入電壓的輸入、 一個(gè)與該輸入耦合的電感和一個(gè)與該電感耦合的開關(guān)裝置。該開關(guān)裝置是可控的，用以選 擇地對(duì)電感充電和放電，也就是說為在該電感內(nèi)存儲(chǔ)能量和為把該能量例如向輸出電容器 傳輸。功率因數(shù)校正電路具有一個(gè)控制裝置，其被設(shè)置用于，根據(jù)一個(gè)參數(shù)值產(chǎn)生用于控制 開關(guān)裝置的控制信號(hào)。控制裝置被設(shè)置用于，根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定所述參 數(shù)值。
[0015] 該參數(shù)值例如可以是一個(gè)附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間，以該持續(xù)時(shí)間延長開關(guān)裝置的 Tm時(shí)間。
[0016] 控制裝置可以被設(shè)置用于，根據(jù)輸入電壓的當(dāng)前值和根據(jù)時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定所 述參數(shù)值。由此能夠特別有效地減小在輸入電壓再次升高時(shí)出現(xiàn)的電流峰值的幅值。
[0017] 控制裝置可以被設(shè)置用于，在輸入電壓的當(dāng)前值相同的情況下當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有正 的符號(hào)時(shí)確定第一參數(shù)值，和當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有負(fù)的符號(hào)時(shí)確定一個(gè)與其不同的第二參數(shù) 值?？刂蒲b置可以如此設(shè)立，使得第一參數(shù)值小于第二參數(shù)值。
[0018] 控制裝置可以被設(shè)置用于，當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有第一符號(hào)時(shí)根據(jù)第一表格確定所述參 數(shù)值，和當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有與第一符號(hào)相反的第二符號(hào)時(shí)根據(jù)與第一表格不同的第二表格確 定所述參數(shù)值。
[0019] 控制裝置可以被設(shè)置用于，在Tm時(shí)間期間把開關(guān)裝置切換接通狀態(tài)。Tm時(shí)間可 以根據(jù)所述參數(shù)值確定。
[0020] 控制裝置可以被設(shè)置用于，將Tm時(shí)間延長取決于輸入電壓的附加時(shí)間段，其中所 述參數(shù)值限定該附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。
[0021] 控制裝置可以被設(shè)置用于，以計(jì)算方式確定時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。控制裝置可以被設(shè) 置用于，根據(jù)T m時(shí)間與開關(guān)裝置每次被持續(xù)切換至切斷狀態(tài)的Irff時(shí)間的商來通過計(jì)算確 定時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)?？刂蒲b置可以被設(shè)置用于，根據(jù)I rff時(shí)間與Tm時(shí)間的商作為時(shí)間的函 數(shù)是增大還是減小來確定時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
[0022] 控制裝置可以被設(shè)置用于，還根據(jù)功率因數(shù)校正電路的輸出電壓通過計(jì)算確定所 述參數(shù)值。
[0023] 控制裝置可以被構(gòu)造成集成的半導(dǎo)體電路?？刂蒲b置尤其可以被構(gòu)造成專用集成 電路（ASIC- "application specific integrated circuit，'）。
[0024] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提出一種用于控制功率因數(shù)校正電路的控制裝置。該控制裝 置被設(shè)置用于，根據(jù)參數(shù)值產(chǎn)生用于控制功率因數(shù)校正電路的開關(guān)裝置的控制信號(hào)。該控 制裝置被設(shè)置用于，根據(jù)功率因數(shù)校正電路的輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定該參數(shù) 值。
[0025] 控制裝置可以被設(shè)置用于，根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)從多個(gè)表格中選擇其 中一個(gè)表格并且通過對(duì)選擇的表格的表格查詢來確定所述參數(shù)值。
[0026] 控制裝置可以被設(shè)置用于在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路中使用。
[0027] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例提出一種用于照明用具的操作裝置，該操作裝置包括根據(jù)實(shí)施 例的功率因數(shù)校正電路。該操作裝置可以作為LED變換器或者作為電子鎮(zhèn)流器構(gòu)造。該操 作裝置可以包括諧振變換器，該諧振變換器由功率因數(shù)校正電路供給能量。
[0028] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提出一種照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括所述操作裝置和與之耦 合的照明用具。該照明用具可以包括一個(gè)或者多個(gè)氣體放電燈、日光燈或者其他的熒光照 明用具。所述照明用具可以包括一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管（LED)。該照明用具可以與操作 裝置分開實(shí)現(xiàn)。另外所述照明系統(tǒng)可以包括中央控制器，其被設(shè)置用于，向操作裝置傳送調(diào) 光指令或者評(píng)估從操作裝置傳送的信號(hào)。
[0029] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例說明一種用于控制功率因數(shù)校正電路的方法，其中所述功率因 數(shù)校正電路包括：用于接收輸入電壓的輸入端、與該輸入端耦合的電感和與該電感耦合的、 可控的開關(guān)裝置，用以有選擇地對(duì)電感充電和放電。在所述方法中根據(jù)參數(shù)值產(chǎn)生用于開 關(guān)所述開關(guān)裝置的控制信號(hào)。該參數(shù)值根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定。
[0030] 本方法的擴(kuò)展和以本方法每次實(shí)現(xiàn)的作用對(duì)應(yīng)于根據(jù)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電 路的擴(kuò)展。
[0031] 所述參數(shù)值既可以根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)也可以根據(jù)該輸入電壓的當(dāng) 前值來確定。
[0032] 當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有第一符號(hào)時(shí)可以通過查詢第一表格確定所述參數(shù)值，當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù) 具有與第一符號(hào)相反的第二符號(hào)時(shí)可以查詢與第一表格不同的第二表格來確定所述參數(shù) 值。
[0033] 開關(guān)裝置每次被持續(xù)切換至接通狀態(tài)的Tm時(shí)間可以取決于所述參數(shù)值。該參數(shù) 值可以示出附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間，將以該附加時(shí)間段相對(duì)于由調(diào)節(jié)器確定的值延長T m 時(shí)間。
[0034] 所述方法可以利用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路執(zhí)行，其中控制裝置進(jìn)行 所述參數(shù)值的確定和用于控制所述開關(guān)裝置的控制信號(hào)的產(chǎn)生。
[0035] 在根據(jù)實(shí)施例的設(shè)備和方法中可以通過考慮輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)在控制 開關(guān)裝置時(shí)有效地減小例如在輸入電壓再次升高時(shí)的電流峰值。為此不需要功率因數(shù)校正 電路的專門適應(yīng)的其他部件，例如高頻反饋電容器。
[0036] 下面參考附圖根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式來描述本發(fā)明。
[0037] 圖1示出了具有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的照明系統(tǒng)。
[0038] 圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的電路圖。
[0039] 圖3示出了從根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的控制裝置輸出的控制信號(hào) 的示意圖，用于說明功率因數(shù)校正電路的作用方式。
[0040] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
[0041] 圖5示出了用于控制開關(guān)裝置的參數(shù)值和在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電 路的情況下的相應(yīng)的輸入電流，所述參數(shù)值根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定。
[0042] 圖6示出了比較表示在所述參數(shù)值不依賴輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定的功 率因數(shù)校正電路的情況下的輸入電流。
[0043] 圖7是由根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的控制裝置所執(zhí)行的一種方法的 流程圖。
[0044] 圖1示出了照明系統(tǒng)1的框圖，該照明系統(tǒng)1包括用于照明用具3的操作裝置2。 照明用具3例如可以包括氣體放電燈、日光燈或者其他的熒光照明用具或者LED。操作裝置 2可以與總線4或者無線通信系統(tǒng)連接，用以接收調(diào)光指令和/或輸出狀態(tài)消息。
[0045] 操作裝置2例如可以被實(shí)施為用于氣體放電燈、日光燈或者其他的熒光照明用具 的電子鎮(zhèn)流器（EVG)或者LED變換器。操作裝置2具有整流器10,用于整流供電電壓，例 如電網(wǎng)電壓。操作裝置2具有功率因數(shù)校正電路11。功率因數(shù)校正電路11為操作裝置2 的下游的部件提供輸出電壓，該輸出電壓也稱為總線電壓Vbus。另一種電壓變換和/過調(diào) 光功能例如能夠通過被構(gòu)造成LLC諧振變換器的DC/DC變換器12和/或輸出驅(qū)動(dòng)器13實(shí) 現(xiàn)?？刂蒲b置14能夠執(zhí)行各種控制或者調(diào)節(jié)功能。
[0046] 根據(jù)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路11的功能方式將參照?qǐng)D2-7詳細(xì)說明。雖然在 圖1中示意性示出了操作裝置，其中功率因數(shù)校正電路11在操作裝置2的其他的部件上提 供總線電壓，但是根據(jù)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路也可以作為具有下游的驅(qū)動(dòng)級(jí)的隔離的 功率因數(shù)校正電路使用。
[0047] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路11的電路圖。供電交流電壓，例如利 用電容器15來使電網(wǎng)電壓平滑，并且用整流器10變換為整流過的交流電壓，該交流電壓作 為輸入電壓U in施加在功率因數(shù)校正電路11的輸入端上。
[0048] 輸入電壓Uin被供給功率因數(shù)校正電路的電感21。功率因數(shù)校正電路的輸入端上 的電阻20同樣被示意性示出。電感21與二極管22在功率因數(shù)校正電路11的輸入連接部 和輸出連接部之間串聯(lián)。在與輸出電容器23耦合的輸出連接部上提供輸出電壓U ot。輸出 電壓Uott用于給設(shè)置在功率因數(shù)校正電路11之后的負(fù)載供電。所述負(fù)載例如可以是連接 有照明用具的直流電壓-直流電壓變換器。
[0049] 在電感21和二極管22之間的連接處連接可控的開關(guān)24,該開關(guān)用作可控的開關(guān) 裝置。該可控的開關(guān)24可以通過分流電阻25接地。開關(guān)24是可控的電子開關(guān)，它可以是 功率開關(guān)并且例如可以被構(gòu)造成場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET)，特別是M0DFET。開關(guān)24由功率因數(shù) 校正電路11的控制裝置14切換至接通狀態(tài)和切斷狀態(tài)?？刂蒲b置14具有相應(yīng)的輸出端 31，用于控制控制信號(hào)，利用該控制信號(hào)例如能夠控制開關(guān)24的柵極電壓。
[0050] 在開關(guān)24的接通狀態(tài)下，電感21通過開關(guān)24接地，其中二極管22被阻斷，使得 電感21被充電并且能量被存儲(chǔ)在電感21內(nèi)。相反，如果開關(guān)24被切斷，也就是說打開，則 二極管22導(dǎo)通，使得電感21能夠通過二極管22向輸出電容器23放電并且存儲(chǔ)在電感21 內(nèi)的能量傳輸?shù)捷敵鲭娙萜?3中。
[0051] 開關(guān)24由控制裝置14控制，該控制裝置可以以集成電路的形式，尤其被構(gòu)造成專 用集成電路（ASIC)。功率因數(shù)校正通過反復(fù)地接通和切斷開關(guān)24來實(shí)現(xiàn)，其中用于開關(guān) 24的開關(guān)頻率遠(yuǎn)大于整流后的輸入交流電壓U in的頻率。功率因數(shù)校正電路11可以作為 升壓轉(zhuǎn)換器工作?？刂蒲b置14的功能方式還將參照?qǐng)D3-7詳細(xì)說明。
[0052] 控制裝置14 一般如此構(gòu)造：該控制裝置根據(jù)參數(shù)值來生成用于控制開關(guān)24的控 制信號(hào)Ctrl。控制裝置14被設(shè)置用于，根據(jù)輸入電壓U in的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定所述參 數(shù)值，以及根據(jù)確定的參數(shù)值來產(chǎn)生控制信號(hào)。該參數(shù)值例如可以是也稱為Tm時(shí)間的持續(xù) 時(shí)間，在該時(shí)間期間開關(guān)24總是被切換至接通狀態(tài)，以便在電感21內(nèi)存儲(chǔ)能量，或者可以 影響該持續(xù)時(shí)間。正如還將詳細(xì)說明的那樣，例如由調(diào)節(jié)器針對(duì)T m時(shí)間所確定的值可 以延長一個(gè)附加的時(shí)間段，該時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間取決于輸入電壓Uin的當(dāng)前值，同時(shí)也取決 于輸入電壓U in的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。由此能夠針對(duì)同一個(gè)輸入電壓Uin，根據(jù)該輸入電壓Uin 是升高還是降低而對(duì)Tm時(shí)間進(jìn)行不同的延長，該延長為Tm時(shí)間定義一個(gè)校正項(xiàng)并且用于 進(jìn)一步減小諧波。
[0053] 不同的實(shí)施方式是可行的，通過這些實(shí)施方式，控制裝置14能夠確定輸入電壓Uin 的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)?？刂蒲b置14可以具有輸入端32,在該輸入端處，通過具有電阻26、27 的分壓器獲取輸出電壓?？刂蒲b置14可以包括調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器根據(jù)該輸出電壓或者其他 輸出電路參數(shù)來確定用于T m時(shí)間的值?？蛇x地，該調(diào)節(jié)器也可以確定被稱為Irff時(shí)間的持 續(xù)時(shí)間，在該持續(xù)時(shí)間內(nèi)開關(guān)24切換被切換至切斷狀態(tài)?？刂蒲b置14可以包括邏輯裝置， 以便根據(jù)T m時(shí)間與Irff時(shí)間的商來確定輸入電壓正在升高還是降低。由調(diào)節(jié)器所確定的 Tm時(shí)間隨后還可以延長一個(gè)附加時(shí)間段，它的持續(xù)時(shí)間取決于輸入電壓Uin的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的 符號(hào)。
[0054] 另選或者附加地，控制裝置14可以具有另一個(gè)輸入端33,在該輸入端處，通過具 有電阻28、29的分壓器獲取輸入電壓U in。控制裝置14能夠通過該另一個(gè)輸入端33上接 收的信號(hào)確定，輸入電壓Uin正在升高還是降低。
[0055] 在另一種實(shí)施方式中可以使用與控制裝置14分開的電路，它的輸出信號(hào)取決于 輸入電壓U in的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。輸入電壓Uin的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的該符號(hào)可以提供給控制裝置 14。
[0056] 控制裝置14例如也可以借助電感21上的次級(jí)線圈來獲得輸入電壓Uin或者該輸 入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
[0057] 圖3說明控制裝置14的功能方式。圖3示出了由控制裝置14控制的控制信號(hào)41 和輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)44。控制裝置14使得開關(guān)14總是在由控制裝置14所確定的T m時(shí) 間內(nèi)切換至接通狀態(tài)。用于以時(shí)鐘控制方式切換開關(guān)14的相應(yīng)的控制信號(hào)41由控制裝置 14根據(jù)參數(shù)值來產(chǎn)生。該參數(shù)值例如可以是附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間，以便每次將T m時(shí)間 延長該附加時(shí)間段。附加時(shí)間段的該持續(xù)時(shí)間可以由控制裝置14根據(jù)輸入電壓Uin的當(dāng)前 值以及時(shí)間導(dǎo)數(shù)dU IN/dt的符號(hào)來確定。相應(yīng)地，當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)dUIN/dt的符號(hào)不同時(shí)，針對(duì)輸 入電壓U in的同一個(gè)當(dāng)前值本身產(chǎn)生不同的Tm時(shí)間42和43。
[0058] 因此控制裝置14根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dUIN/dt的符號(hào)對(duì)開關(guān)24進(jìn)行控制。 尤其可以既根據(jù)輸入電壓的當(dāng)前值也根據(jù)輸入電壓正在升高還是降低來確定T m時(shí)間的持 續(xù)時(shí)間。
[0059] 控制裝置14可以如此構(gòu)造，使得它根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dUIN/dt的符號(hào)是正 還是負(fù)以不同的方式進(jìn)行開關(guān)24的控制。例如開關(guān)24持續(xù)切換至接通狀態(tài)的T m時(shí)間的 確定可以包括表格查詢。根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dUIN/dt的符號(hào)可以針對(duì)表格查詢使用 不同的表格。
[0060] 圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法50的流程圖。該方法50可以由控制裝置14 執(zhí)行。
[0061] 在步驟51中確定功率因數(shù)校正電路的輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。輸入電壓的 時(shí)間導(dǎo)數(shù)的該符號(hào)可以通過計(jì)算來確定。輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)可以根據(jù)T m時(shí)間與 Ttjff時(shí)間的商是增加還是減小確定。
[0062] 在步驟52中確定附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tm,add，要以該持續(xù)時(shí)間延長T m時(shí)間。該 持續(xù)時(shí)間可以通過表格查詢確定。根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)是正還是負(fù)，可以查詢 不同的表。例如當(dāng)時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)是正的時(shí)可以根據(jù)第一表格確定時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間，當(dāng) 時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)是負(fù)的時(shí)根據(jù)第二表格來確定。無論是第一表格還是第二表格都可以每次 根據(jù)輸入電壓的值來指明要用以延長T m時(shí)間的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。在這種情況下該 第一表格和第二表格如此構(gòu)造，使得延長Tm時(shí)間的所用的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間T m,add在 輸入電壓Uin的給定的值的情況下，當(dāng)該輸入電壓升高時(shí)比該輸入電壓降低時(shí)更大。
[0063] 在步驟53中，根據(jù)在步驟52所確定的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tm,add來確定T m時(shí) 間，以延長Tm時(shí)間。為此可以把該持續(xù)時(shí)間加在Τοη，0上，其由控制裝置14內(nèi)的調(diào)節(jié)器根 據(jù)輸出電路參數(shù)確定。T m時(shí)間可以如下確定
[0064] Ton = Ton,0+Ton,add ⑴
[0065] 在這樣確定的Tm時(shí)間中項(xiàng)Tm,add取決于輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
[0066] 在步驟54開關(guān)24在根據(jù)公式（1)在步驟53確定的時(shí)間內(nèi)切換接通狀態(tài)。開關(guān) 24的控制根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
[0067] 圖5示意地表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的作用方式。對(duì)于該功率因 數(shù)校正電路供給輸入電壓61，其可以是整流后的交流電壓。
[0068] 規(guī)定開關(guān)24持續(xù)切換到接通狀態(tài)以便在電感21內(nèi)存儲(chǔ)能量所用的時(shí)間的參數(shù)值 通過考慮輸入電壓61的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定。例如可以根據(jù)輸入電壓的值和根據(jù)輸入 電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tmwdd。通過考慮輸入電壓是升高還 是降低，也當(dāng)輸入電壓的值在這種情況下每次都相等時(shí)，都可以為要用以延長T m時(shí)間的附 加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tm, add確定不同的值
[0069] 當(dāng)既根據(jù)輸入電壓的值也根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定要用以延長Tm時(shí) 間的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tm,add時(shí)，由功率因數(shù)校正電路接收的輸入電流63能夠進(jìn)一步 平滑。特別能夠減小電流峰值的幅值，該電流峰值在輸入電壓再次升高時(shí)能夠出現(xiàn)。
[0070] 與之相比，圖6示出了功率因數(shù)校正電路的作用方式，其中Tm時(shí)間不根據(jù)輸入電 壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定。向該功率因數(shù)校正電路供給輸入電壓66,其可以是整流后的交 流電壓。但是要用以延長Tm時(shí)間的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tm, add不根據(jù)輸入電壓的時(shí)間 導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定，如通過曲線67所示。由該功率因數(shù)校正電路接收的輸入電流在這種情況 下能夠具有電流峰值，由此與在圖5中表示的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間T m, add還取決于輸入 電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)的情況相比，接收一輸入電流，該輸入電流不再普遍遵循正弦曲線， 而能夠具有峰值或者保持恒定的部段。
[0071] 通過改變開關(guān)的控制，例如通過根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)改變根據(jù)公式 (1)要用以延長Tm時(shí)間的附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間Tm,add，能夠減小電流峰值的幅值，該電流 峰值在由功率因數(shù)校正電路接收的輸入電流中在輸入電壓再次升高的情況下能夠出現(xiàn)。不 過該電流峰值不一定需要完全消除。
[0072] 通過根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來改變開關(guān)24的控制，能夠在輸入電流中 實(shí)現(xiàn)電流峰值這樣的幅值，其小于在不考慮輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來控制開關(guān)24的 情況下的出現(xiàn)電流峰值的幅值。在由功率因數(shù)校正電路接收的電流中的電流峰值可以這樣 減小。相應(yīng)地與整個(gè)諧波失真相比而言能夠減小單個(gè)或者多個(gè)諧波。
[0073] 能夠以各種方式根據(jù)輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來進(jìn)行對(duì)開關(guān)24的控制。例如 可以根據(jù)輸入電壓正升高還是降低而從多個(gè)表格中選擇影響開關(guān)24的控制的參數(shù)值。
[0074] 輸入電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)可以通過相應(yīng)的電路確定并且向控制裝置14提供。 另選或者附加地，控制裝置14也可以如此設(shè)置，使得它以計(jì)算方式確定輸入電壓的時(shí)間導(dǎo) 數(shù)的符號(hào)。為此例如可以確定，T m時(shí)間與Irff時(shí)間的商是增加還是減小。例如可以根據(jù)符 號(hào)
【權(quán)利要求】
1. 一種功率因數(shù)校正電路，該功率因數(shù)校正電路包括： 輸入端，該輸入端用于接收輸入電壓（UIN)， 電感（21)，該電感與所述輸入端耦合， 可控的開關(guān)裝置（24)，該開關(guān)裝置與所述電感（21)耦合，以便有選擇地對(duì)所述電感 (21)進(jìn)行充電和放電， 控制裝置（14)，該控制裝置被設(shè)置用于根據(jù)參數(shù)值來生成用于控制所述開關(guān)裝置 (24)的控制信號(hào)（Ctrl)，其中，所述控制裝置（14)被設(shè)置用于根據(jù)所述輸入電壓（UIN)的 時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定所述參數(shù)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于根據(jù)所述輸入電壓（UIN)的當(dāng)前值和所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符 號(hào)來確定所述參數(shù)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，在所述輸入電壓（UIN)的當(dāng)前值相同的情況下 -當(dāng)所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有正的符號(hào)時(shí)，確定第一參數(shù)值，并且 -當(dāng)所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有負(fù)的符號(hào)時(shí)，確定與所述第一參數(shù)值不同的第二參數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置成使得所述第一參數(shù)值小于所述第二參數(shù)值。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，當(dāng)所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有第一符號(hào)時(shí)，根據(jù)第一表格來確 定所述參數(shù)值，以及當(dāng)所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有與所述第一符號(hào)相反的所述第二符號(hào)時(shí)，根據(jù)與 第一表格不同的第二表格來確定所述參數(shù)值。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，在Tm時(shí)間（42、43)期間將所述開關(guān)裝置（24)切換至 接通狀態(tài)，并且 其中Tm時(shí)間（42、43)取決于所述參數(shù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，將所述1^時(shí)間延長取決于所述輸入電壓（UIN)的附加 時(shí)間段，其中所述參數(shù)值限定該附加時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，通過計(jì)算確定所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，根據(jù)所述開關(guān)裝置（24)每次被切換至切斷狀態(tài)的T# 時(shí)間與Tm時(shí)間的商來通過計(jì)算確定所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路，其中， 所述控制裝置（14)被設(shè)置用于，根據(jù)所述功率因數(shù)校正電路的輸出電路參數(shù)來通過 計(jì)算確定所述參數(shù)值。
11. 一種用于照明用具的操作裝置，該操作裝置包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述 的功率因數(shù)校正電路（11)。
12. -種用于控制功率因數(shù)校正電路（11)的方法，所述功率因數(shù)校正電路（11)包括： 用于接收輸入電壓（UIN)的輸入端、與所述輸入端耦合的電感（21)以及與所述電感（21)耦 合的可控的開關(guān)裝置（24)，所述開關(guān)裝置（24)用于有選擇地對(duì)所述電感（21)進(jìn)行充電和 放電， 其中根據(jù)參數(shù)值來生成用于切換所述開關(guān)裝置（24)的控制信號(hào)（Ctrl)， 其中根據(jù)所述輸入電壓（UIN)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定所述參數(shù)值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中， 根據(jù)所述輸入電壓（UIN)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)以及根據(jù)所述輸入電壓（UIN)的當(dāng)前值來 確定所述參數(shù)值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中， 當(dāng)所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有第一符號(hào)時(shí)，通過查詢第一表格來確定所述參數(shù)值，并且當(dāng)所述 時(shí)間導(dǎo)數(shù)具有與所述第一符號(hào)相反的第二符號(hào)時(shí)，通過查詢與所述第一表格不同的第二表 格來確定所述參數(shù)值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中， 所述開關(guān)裝置（24)被切換至接通狀態(tài)的Tm時(shí)間（42、43)取決于所述參數(shù)值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中， 利用根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路（11)來執(zhí)行所述方法。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK104396128SQ201380030679
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月12日
【發(fā)明者】F·洛克曼, P·蘭佩特, H·奧爾 申請(qǐng)人:赤多尼科兩合股份有限公司