[實用新型]控制單元和開關變換器

有效

• 申請號: 201721280499.1
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN207884484U
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: G·格里蒂
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M3/156
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;馬明月

一種控制單元和開關變換器。該控制單元具有耦合到輸入的電感器元件和耦合到電感器元件的開關元件，生成具有開關周期的命令信號以對開關元件進行開關，并且確定第一時間周期和第二時間周期，在第一時間周期中電感器電流在電感器元件中流動用于存儲能量，在第二時間段中能量被傳遞到負載。輸入電流相對于正弦曲線按照由電感器電流上的電流紋波引起的失真因子而失真。第一時間周期的持續時間基于電感器電流的峰值的值與取決于所述電壓變換器的輸出電壓的電流參考之間的比較而被確定。參考修改級修改電流參考以補償按照失真因子而對輸入電流引入的失真。

技術領域

本公開涉及開關變換器的控制電路或單元，特別地(但不限于)涉及功率因子校正(PFC)變換器。特別地，控制單元是操作于連續傳導模式(CCM)和峰值電流控制模式的電壓變換器。

背景技術

在已知的方式中，例如臺式計算機、LED照明設備或電子醫療設備中的以開關模式操作的電源(開關模式電源或SMPS)中所使用的電壓變換器通常需要滿足與相關的電氣性能有關的嚴格要求。

特別地，這樣的變換器必須保證高質量因素，其具有基本上為單位1的功率因子(PF)(例如大于0.9)和理想地為零的輸入電流的總諧波失真(THD)。

通常，這樣的電壓變換器能夠將接收到的輸入量，例如來自電網的交流電壓(AC)，變換成經調節的輸出量，例如直流電壓(DC)，其繼而用于為電氣負載供電。

特別地，已知的是在例如需要高輸出功率的情況下，使用具有兩級架構的功率變換器，其中第一級是PFC變換器，典型地是升壓或升壓型PFC變換器。本PFC變換器對線路交流電壓進行升壓操作，從而生成連續調節的輸出電壓。PFC變換器由合適的控制單元或模塊(“控制器”)控制，以在電線吸收時調節功率因子。

圖1示出了電壓變換器的接線圖，該電壓變換器特別地是整體上使用附圖標記1指示的PFC升壓變換器，其由使用附圖標記2指示的相關的控制單元或電路或模塊控制。

控制單元2是集成電路，并且具有其自己的封裝以及相關的輸入和輸出引腳。該集成電路可以安裝在具有形成電壓變換器1的電路部件或相應的集成電路的單個印刷電路板(PCB)上。

特別地，在這種配置中，電壓變換器1具有輸入端子IN和輸出端子OUT，在輸入端子IN上存在由(示意性地示出的)整流器級3(例如二極管橋式整流器)根據例如由電網供應的交流電壓V_AC生成的輸入電壓V_IN(具有整流后的正弦波形式)，在輸出端子OUT上存在大于輸入電壓V_IN并且被調節為期望值的連續的輸出電壓V_OUT。

執行高頻濾波功能的濾波電容器4a連接到輸入端子IN，而執行電荷存儲功能的存儲電容器4b連接到輸出端子OUT。濾波電容器4a和存儲電容器4b二者還都連接到參考或接地端子(GND)。

電壓變換器1包括連接在輸入端子IN與第一內部節點N₁之間的電感器元件5、連接在第一內部節點N₁與第二內部節點N₂之間的開關元件6(特別地是MOSFET功率晶體管)、以及具有連接到第一內部節點N₁的正極和連接到輸出端子OUT的負極的二極管元件7。

開關元件6具有連接到第一內部節點N₁的第一電流導通端子(特別地是相應的MOSFET晶體管的漏極端子)、連接到第二內部節點N₂的第二電流導通端子(特別地是相應的MOSFET晶體管的源極端子)、和作為相應的MOSFET晶體管的柵極端子的控制端子。