[發明專利]具有可開關PFC的AC/DC轉換器及其控制器和操作控制器的方法

有效

• 申請號: 201210313390.9
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102969909A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 米歇爾·奧爾特海默;克里斯托弗·德爾古;弗雷德里克·梅西耶
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及AC/DC轉換器、AC/DC轉換器的控制器和控制AC/DC轉換器的方法。

背景技術

因為開關模式AC/DC轉換器并不是均勻地從電源只汲取有功功率(real?power)，所以其傾向于向干線電源中引入諧波失真。因為一部分汲取功率是所謂的無功功率(imaginary?power)，換句話說，電壓和電流是正交的，所以AC/DC轉換器的功率因子小于單位一。對于高功率轉換器，干線上的失真可能是顯著的，而這可能對供電網絡有害；因此，在歐洲，已經在一些管轄區中引入了諸如EN?61000-3-2之類的規定，以限制干線失真。

為了確保高功率因子以及為了符合這些規定，在AC/DC轉換器內集成功率因子校正級越來越常見。然而，因為對于較低汲取模式而言非單位一的功率因子的失真效應較小，所以對于小負載而言可能不需要PFC，因而已知針對低負載操作而禁用PFC級。具有可開關PFC級(即，能夠被使能或禁用的PFC級)的AC/DC轉換器的控制器的示例是NXP的TEA175x系列產品。在已知控制器中，PFC級的使能和禁用由控制器的輸出功率的狀態來確定，通過控制器的功率控制引腳來監視控制器的輸出功率的狀態。典型地，功率控制引腳通過隔離光耦合器來間接地感測由轉換器提供的輸出功率，該隔離光耦合器(在次級側)感測輸出功率并且通過光耦合器的隔離將該信息傳送至初級側，具體傳遞至控制器的控制引腳。

然而，這種布置并不理想，原因在于功率控制引腳上的電壓容易出現噪聲且相對不穩定(這可能會導致為了適應這種情況而不恰當地使能或禁用PFC級)，并且PFC級的開關閾值(在所述開關閾值處使能或禁用PFC)可能被設為非理想值。

發明內容

本發明的一個目的在于，提供一種使能和禁用AC/DC轉換器的PFC級的相對魯棒的方法。另一目的在于，提供一種用于執行所述方法的控制器和包括該控制器的AC/DC轉換器。

根據第一方面，提供了一種控制AC/DC轉換器的方法，AC/DC轉換器具有功率因子校正級和對所需功率加以指示的信號，AC/DC轉換器以開關循環的方式工作，開關循環的開關頻率是開關周期的倒數，所述方法包括：響應于對平均開關頻率加以指示的信號與第一閾值(Vref-on)交叉，使能PFC級；以及響應于對平均開關頻率加以指示的信號與第二閾值(Vref-off)反向交叉，禁用PFC級。應意識到：“反向交叉”與“沿相反方向交叉”同義。因此，可以響應于信號升至第一閾值以上來使能PFC級，而響應于信號降至第二閾值以下來禁用PFC級；反之，可以相對于上述情況將信號反轉，使得響應于信號降至第一閾值以下來使能PFC級，而響應于信號升至第二閾值以上來禁用PFC級。

在實施例中，第二閾值與第一閾值不同。從而可以提供在使能PFC與禁用PFC之間的滯后(hysteresis)。在上升的信號使能PFC而下降的信號禁用PFC的情況下，第一閾值高于第二閾值；反之，在上升的信號禁用PFC而下降的信號使能PFC的情況下，第一閾值低于第二閾值。

在實施例中，所述方法還包括：響應于對所需功率加以指示的信號超過預定電平(Vstep)，使能PFC級。因此，可以在AC/DC轉換器上的負載發生階躍變化(step-change)(即，快速而顯著的變化)時，強制使能PFC。從而可以克服平均函數(averaging?function)對負載階躍變化的相對緩慢的響應。在實施例中，由施密特觸發器來測量階躍變化。

PFC級可以是AC/DC轉換器中單獨的級。備選地，PFC級可以與轉換器的另一級集成在一起。

AC/DC轉換器可以是反激式(flyback)轉換器。備選地，AC/DC轉換器可以是另一種類型的轉換器。

在實施例中，對平均開關頻率加以指示的信號與如下值成比例：在多個開關循環中開關循環的開關周期與參考周期(T_PFC-on，T_PFC-off)之間的差值之和。在實施例中，對平均開關頻率加以指示的信號是電容器兩端的電壓，其中，對于每個開關周期，在二分之一的參考周期內，以預定充電速率(I)為電容器充電，在開關周期的余下時間內，以所述預定速率對電容器放電。