功率因數(shù)校正的制作方法

功率因數(shù)校正的制作方法
【專利摘要】一種功率因數(shù)校正電路，其包括電感器L1、二極管D1、開關(guān)Q3和控制器24。輸入電壓被施加到電感器L1，該電感器L1利用開關(guān)Q3的操作通過二極管D1循環(huán)地放電。開關(guān)Q3由控制器24控制，該控制器24改變開關(guān)Q3的對(duì)電感器進(jìn)行充電的導(dǎo)通時(shí)段，以將輸出電壓Vbus向目標(biāo)值Vbus_target調(diào)整。該方法包括獲得電感器L1響應(yīng)于開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而達(dá)到放電狀態(tài)的指示。控制器24監(jiān)視開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段Ton和開關(guān)關(guān)斷時(shí)段Toff中的至少一個(gè)，以識(shí)別輸入電壓Vin是交變電壓AC輸入的時(shí)間以及可能是非交變電壓DC輸入的時(shí)間。當(dāng)檢測到非交變電壓時(shí)，可以采取步驟以減少干擾。
【專利說明】功率因數(shù)校正【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種進(jìn)行功率因數(shù)校正的方法和電路。
【背景技術(shù)】
[0002]AC電力系統(tǒng)的功率因數(shù)是流向負(fù)載的有功功率和電路中視在功率的比率，并且是O~I之間的無量綱值。功率因數(shù)越趨近于I越是理想的。
[0003]功率因數(shù)校正(PFC)電路通常用在執(zhí)行AC / DC整流的電力應(yīng)用中。這樣的整流結(jié)構(gòu)通常包括全波電壓整流器(通常是二極管橋)和輸出電容器以在輸出總線處提供輸出波形的調(diào)節(jié)。這種整流結(jié)構(gòu)僅在全波整流器電壓高于輸出電容器兩端的電壓時(shí)從AC電源汲取電流。產(chǎn)生由分離的具有較高峰值的電流的窄脈沖構(gòu)成的輸入AC電流的低效率的電流形狀是不理想的。這種電流形狀的高諧波成分使整流結(jié)構(gòu)整體具有較低功率因數(shù)(通常
0.5)。
[0004]通過在二極管橋和輸出電容器之間提供PFC電路來改進(jìn)功率因數(shù)。這種PFC電路基本上包括位于二極管之后的電感器，并且開關(guān)(通常是FET)連接在電感器與二極管之間以接地。
[0005]通過快速切換開關(guān)，電感器重復(fù)地首先通過開關(guān)直接接地，然后在開關(guān)關(guān)斷時(shí)(通過二極管)連接到輸出電容器。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，流過電感器的電流增加，并且，在緊接著的開關(guān)關(guān)斷的時(shí)間段期間，電流減少，有效地推動(dòng)電流通過二極管以向輸出電容器充電。盡管由于二極管的動(dòng)作與電感器的 “升壓”動(dòng)作關(guān)聯(lián)而使得輸出電壓總是高于輸入電壓，但是通過合適的功率因數(shù)控制電路校正開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間，可以將輸出電壓調(diào)整成固定的理想值(目標(biāo)值)。
[0006]圖1示出了已知的基于升壓變換器拓?fù)涞墓β室驍?shù)校正電路125。平滑電容器104對(duì)由分壓器105、106檢測到的輸入電壓(通常是來自橋整流器)進(jìn)行濾波。輸入電壓通常是整流后的AC輸入電壓(例如，供電電壓)。輸入電壓被施加到電感器101。二次繞組102檢測通過電感器101的電流的過零。連接到開關(guān)107 (通常是FET)的源極的電流感測電阻(分流器)108允許檢測電感器峰電流以確定可能的過電流狀態(tài)。與輸出電容器111并聯(lián)的第二分壓器109、110設(shè)置成測量DC輸出電壓和例如由于負(fù)載變化導(dǎo)致的浪涌狀態(tài)。
[0007]上述四種測量在功率因數(shù)校正電路125中借助于電子控制電路116的四個(gè)測量輸入端117、118、119和120進(jìn)行?？刂齐娐?16還具有用于控制開關(guān)107的輸出121。電子控制電路116通常設(shè)置成ASIC?？偣参鍌€(gè)引腳用于功率因數(shù)校正。
[0008]在該功率因數(shù)校正電路125中，輸入電壓被饋送到電感器101。電感器101通過開關(guān)107加載或卸載?；谒鶞y量的DC輸出電壓Vbus與固定的基準(zhǔn)電壓的比較來控制開關(guān)107的導(dǎo)通時(shí)間，并且因此控制電感器101的加載時(shí)間。開關(guān)107關(guān)斷以對(duì)電感器101放電直到通過電感器101的電流下降到零(由二次繞組102檢測)。開關(guān)107的切換頻率(至少IOkHz)比供電電壓的頻率(通常50Hz)和整流后的AC輸入電壓的頻率(通常100Hz)高得多。[0009]測量引腳117可以用于檢測電壓從其通常的AC輸入改變到DC(例如，從電池)的時(shí)間。
[0010]為減少成本，例如根據(jù)DE102004025597和W02011009717，已知包括僅具有單個(gè)用
于接收檢測輸入的引腳的電子控制電路的功率因數(shù)校正結(jié)構(gòu)。
[0011]如上所述，通常PFC電路的輸入電壓為具有交流電壓的AC電源。其它類型的交流電源的也是可以的。另外，PFC電路的輸入電壓將是非交變的基本恒定的電壓，例如，其對(duì)應(yīng)于來自電池的DC電源。
[0012]作為示例，如果PFC電路對(duì)照明系統(tǒng)的燈供電，在正常操作中，燈將會(huì)由經(jīng)由PFC電路施加于燈的AC電源供電。照明系統(tǒng)可以包括下述裝置，其用于檢測供電電源停止的時(shí)間(例如發(fā)生停電的時(shí)間)，然后激活備用電池DC電源以提供應(yīng)急照明，這會(huì)是比正常照明低的強(qiáng)度。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施方式的目的是提供下述方法和PFC電路，其即使在不能夠直接監(jiān)視輸入電壓(例如在單輸入引腳電子控制電路中)時(shí)也能夠檢測PFC電路的輸入是否在交流電壓輸入和非交流電壓輸入之間變化。這對(duì)于檢測照明系統(tǒng)的AC供電電源被切斷且由備用電池DC電源代替的時(shí)間是特別有利的。有利的是，檢測電源是DC電源的時(shí)間，例如使得燈可以以增大的頻率開關(guān)，以防止特定頻率的任何電干擾的集中。
[0014]雖然本發(fā)明特別有利于驅(qū)動(dòng)燈，然而，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可應(yīng)用于對(duì)除了燈之外的裝置進(jìn)行供電的PFC電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種功率因數(shù)校正方法，其中輸入電壓被施加到利用開關(guān)的操作通過二極管周期性地放電的電感器，該開關(guān)由控制器控制，該控制器改變開關(guān)的對(duì)電感器充電的導(dǎo)通時(shí)段，以將輸出電壓向目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)整。該方法包括:獲得所述電感器響應(yīng)于開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而達(dá)到放電狀態(tài)的指示，其特征在于，所述控制器監(jiān)視開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段和開關(guān)關(guān)斷時(shí)段中的至少一個(gè)，以識(shí)別所述輸入電壓是否是交變電壓。
[0016]在將要描述的實(shí)施方式中，所述控制器監(jiān)視開關(guān)關(guān)斷時(shí)段，以識(shí)別所述輸入電壓是否是交變電壓。在另一方案中，所述控制器監(jiān)視開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段，以識(shí)別所述輸入電壓是否是交變電壓。在又一實(shí)施方式中，所述控制器監(jiān)視開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段與開關(guān)關(guān)斷時(shí)段的比率。
[0017]如果開關(guān)關(guān)斷時(shí)段在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)通過閾值，則所述控制器可以確定所述輸入電壓為交變電壓。更優(yōu)選地，如果開關(guān)關(guān)斷時(shí)段在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過上限閾值，或者如果開關(guān)關(guān)斷時(shí)段在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)小于下限閾值，則所述控制器確定所述輸入電壓為交變電壓。這兩個(gè)預(yù)定時(shí)間段可以相同或不同，但優(yōu)選相同。
[0018]如果開關(guān)關(guān)斷時(shí)段在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)未超過上限閾值，以及如果開關(guān)關(guān)斷時(shí)段在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)未降至低于下限閾值，則輸入電壓被認(rèn)為是非交變的。非交變的輸入電壓的不例是來自電池的DC電力。這樣的非交變電壓仍可以隨時(shí)間而變化，例如隨著電池提供電力耗盡，但任何變化都遠(yuǎn)小于交流輸入電壓的情況。
[0019]所述控制器可以監(jiān)視開關(guān)關(guān)斷時(shí)段與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段的比率，以識(shí)別所述輸入電壓是否是交變電壓。在這方面，如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)經(jīng)過閾值，則所述控制器可以確定所述輸入電壓為交變電壓，并且優(yōu)選地，如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過上限閾值，或者如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段與開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段的比率在預(yù)定時(shí)間段之內(nèi)小于下限閾值，則所述控制器確定所述輸入電壓為交變電壓。這兩個(gè)預(yù)定時(shí)間段可以相同或不同，但優(yōu)選相同。
[0020]在實(shí)施方式中，當(dāng)所述控制器識(shí)別出所述輸入電壓為非交變電壓時(shí)，其激活用于減少電氣干擾的裝置。
[0021]在實(shí)施方式中，控制器使用來自單個(gè)輸入的信息來控制開關(guān)。該單個(gè)輸入可提供開關(guān)兩端的電壓的指示。在實(shí)施方式中，該開關(guān)是場效應(yīng)晶體管(FET)，并且單個(gè)輸入為FET的漏源電壓的指示。
[0022]在實(shí)施方式中，控制器是ASIC，并包括兩個(gè)用于功率因數(shù)校正的引腳，其中一個(gè)接收上述單個(gè)輸入，另一個(gè)引腳通過控制將電壓施加到FET的柵極的時(shí)間來控制開關(guān)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種功率因數(shù)校正電路，其包括電感器、二極管、開關(guān)和控制器，該功率因數(shù)校正電路運(yùn)行使得被施加到電感器的輸入電壓利用開關(guān)的操作通過二極管循環(huán)地放電，其中，開關(guān)由控制器控制，該控制器改變開關(guān)的對(duì)電感器進(jìn)行充電的導(dǎo)通時(shí)段，以將輸出電壓向目標(biāo)值調(diào)整，控制器響應(yīng)于開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)電感器達(dá)到放電狀態(tài)的指示，其特征在于，所述控制器進(jìn)行操作以監(jiān)視開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段和開關(guān)關(guān)斷時(shí)段中的至少一個(gè)，以識(shí)別所述輸入電壓是否是交變電壓。
[0024]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路的用于光源的電子驅(qū)動(dòng)器。用于光源的電子驅(qū)動(dòng)器可以包括驅(qū)動(dòng)器電路，其利用功率因數(shù)控制電路的輸出來對(duì)光源進(jìn)行供電。該光源例如包括氣體放電燈、LED或0LED。對(duì)光源進(jìn)行供電的驅(qū)動(dòng)器電路可以是諧振半橋、反激式轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為便于理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖，借助于示例來描述實(shí)施方式，其中:
[0026]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的功率因數(shù)校正電路；
[0027]圖2示出了包括電子控制電路的依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的功率因數(shù)校正電路；
[0028]圖3示出了圖2中電路的開關(guān)兩端的電壓，與Q3中的電流組合的該信號(hào)在電子控制電路的引腳PF_處出現(xiàn)；
[0029]圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的功率因數(shù)校正過程執(zhí)行的用于檢測DC輸入電壓的步驟的流程圖；以及
[0030]圖5是時(shí)序圖，其示出了如何隨著輸入電壓的變化通過Irff閾值，并且如何檢測DC輸入電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的功率因數(shù)校正電路。輸入電壓被施加到橋式整流器20。輸入電壓可以是正弦輸入電壓Vin(例如230vAC供電電壓)或非交變(例如，基本上恒定)的DC輸入電壓(例如來自電池)。對(duì)于AC輸入,輸入電容器22處的獲得電壓包括一系列具有相同極性的半正弦波。電容器22濾除不需要的高頻噪聲。
[0032]輸入電壓施加到電感器LI。二極管Dl連接在電感器LI和輸出總線之間，該輸出總線處，在輸出電容器Cbus兩端提供輸出電壓vbus。[0033]開關(guān)(在本實(shí)施方式中是FET)Q3的漏極連接在電感器LI和二極管Dl之間，并且其源極接地。開關(guān)Q3的柵極由電子控制電路24的單個(gè)PFC輸出PFtjut控制，該電子控制電路24在本實(shí)施方式中是ASIC。電阻器26和28串聯(lián)連接以形成分壓器結(jié)構(gòu)，該分壓器結(jié)構(gòu)并聯(lián)耦接在開關(guān)Q3的源極與位于開關(guān)Q3的漏極和二極管Dl之間的點(diǎn)之間。另一個(gè)電阻器29串聯(lián)連接在開關(guān)Q3的源極和地之間，并且具有小于電阻器26和28的電阻的電阻。電阻器26和28之間的測量點(diǎn)30處的電壓由電子控制電路24的單個(gè)功率因數(shù)控制輸入引腳PF_監(jiān)視。
[0034]簡要地說，該電路的正常操作如下。電子控制電路24輸出PFrat選擇開關(guān)Q3的合適的導(dǎo)通時(shí)間Tm，并在時(shí)段Tm將電壓施加到開關(guān)Q3的柵極以閉合開關(guān)。電感器LI中的電流在時(shí)段Tm期間增加。當(dāng)時(shí)段Tm結(jié)束時(shí)，電子控制電路24的輸出PFtjut控制開關(guān)Q3的柵極以斷開關(guān)開，開始時(shí)段Irfftl在時(shí)間時(shí)段Irff期間，在時(shí)段乜期間儲(chǔ)存在電感器LI中的能量逐漸放電，并通過二極管Dl向輸出電容Cbus充電。通過調(diào)整Tm和Irff時(shí)段，能夠調(diào)整輸出電壓Vbus,并且由于與電感器LI的升壓操作關(guān)聯(lián)的二極管的操作，輸出電壓始終高于輸入電壓。開關(guān)以高于輸入供電電壓頻率(例如50或60Hz)的頻率(例如IOkHz)進(jìn)行循環(huán)。通常，功率因數(shù)控制電路將操作以將總線處的輸出電壓Vbus保持在恒定的目標(biāo)值Vbus
target°
[0035]在正常操作中，功率因數(shù)控制電路在電感器去磁的連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下進(jìn)行操作，并且一旦檢測到去磁立即導(dǎo)通開關(guān)Q3。在CCM中，時(shí)段Irff應(yīng)在流過電感器的電流降低到基本上為O時(shí)結(jié)束。如上所述，通常，使用與電感器LI相關(guān)的二次繞組來測量電感器電流的過零。然而，提供這樣的二次繞組增加了功率因數(shù)校正電路的成本。并且，由于需要由電子控制電路24監(jiān)視二次繞組，因此需要額外的輸入引腳接收來自二次繞組的測量信號(hào)，這增加了電子控制電路的尺寸、復(fù)雜性和成本。
[0036]根據(jù)本實(shí)施方式，電子控制電路24使用施加到電子控制電路24的PF_輸入的信號(hào)來估計(jì)來自電感器LI的電流是否為零。
[0037]當(dāng)開關(guān)Q3在時(shí)間時(shí)段Irff期間斷開時(shí)，來自測量點(diǎn)30的電子控制電路24的輸入PF_提供開關(guān)Q3兩端的電壓的指示。該電壓從時(shí)段Irff的開始到電感器放電電流達(dá)到零基本上與輸出總線電壓Vbus相對(duì)應(yīng)。當(dāng)電感器電流達(dá)到零時(shí)，由PF_的測量電壓減少，并且表示時(shí)段Tm期間的Q3中的電流。
[0038]圖3示出了由PF_監(jiān)視的開關(guān)Q3兩端的電壓的典型波形。
[0039]當(dāng)開關(guān)Q3閉合并且電感器LI被充電時(shí)，時(shí)段A對(duì)應(yīng)于Tm。在時(shí)段A期間，PFfflon處的電壓反映Q3中的電流。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，時(shí)段Ttjff開始，如圖3中的時(shí)段BI和B2所示。在時(shí)段BI期間，電感器LI穩(wěn)定地放電，流過二極管Dl的電流漸漸從初始相對(duì)高的電流開始下降。在時(shí)段BI期間，電壓PF_基本上對(duì)應(yīng)于輸出電壓Vbus (本例中400伏特)。然而，當(dāng)電感器LI的電流達(dá)到零時(shí)，在時(shí)段B2的開始處，電壓PF_減少。
[0040]PFfflon電壓的閾值被設(shè)定為電子控制電路24確定電感器電流已經(jīng)達(dá)到零的值。例如，當(dāng)電壓PF_降到零電流指示值時(shí)，電子控制電路24確定達(dá)到了零電感器電流點(diǎn)。零電流指示值可以是就在電流時(shí)段B2之前的時(shí)段BI期間在PF_處測量的電壓的90%。電壓可以在時(shí)段BI開始處測量，也可以在時(shí)段BI開始后延遲預(yù)定時(shí)間來測量，或者通過在時(shí)段BI內(nèi)多次檢測電壓并且對(duì)這些電壓取平均(例如計(jì)算算術(shù)平均值)來測量，或者使用多個(gè)電壓的最高或最低值來測量。響應(yīng)于該確定(即電壓達(dá)到零電流指示值)，電子控制電路24閉合開關(guān)Q3，從而結(jié)束時(shí)段Irff并開始下一個(gè)時(shí)段Tm。
[0041]電子控制電路24計(jì)算時(shí)段BI期間由PF_表示的輸出電壓Vbus,并將其與目標(biāo)輸出電壓Vbus—比較。如果表不的輸出電壓少于目標(biāo)值,則時(shí)段Tm增加。相反地,如果表示的輸出電壓高于目標(biāo)輸出電壓，則時(shí)段Tm減少。
[0042]對(duì)于時(shí)間段Tm的這些改變的效果在于借助于PFC電路的操作來改變Irfftl如果時(shí)間段Tm增加，則時(shí)間段Irff將減少。因此，如果時(shí)間段Tm減少，則時(shí)間段Irff將增加
[0043]隨著輸入電壓Vin相對(duì)于輸出電壓Vbus增加，電子控制電路24增加比值Irff:Tm(時(shí)段Tm減少，升壓減少)，以便于保持輸出電壓Vbus恒定。類似地，隨著輸入電壓Vin相對(duì)于輸出電壓Vbus降低，電子控制電路24減少比值Irff:Ton(時(shí)段Tm增加，升壓增加)，以保持輸出電壓Vbus恒定。因此，比值Irff:Tm給出了輸入供電電壓Vin的指示。
[0044]如果過零被指示為已經(jīng)較早地(例如，在開關(guān)關(guān)斷的2_3μ s內(nèi))發(fā)生，則可以僅接受PF_處的采樣作為過零的有效指示。如果過零被認(rèn)為是無效的，則電子控制電路24將不對(duì)Tm進(jìn)行調(diào)整，而是將使用之前的有效值直到檢測到有效的過零。
[0045]電子控制電路24可以包括計(jì)時(shí)器，其對(duì)Irff時(shí)段進(jìn)行計(jì)時(shí)。當(dāng)Irff時(shí)段超過最大值Ttjff max (例如，800ms)時(shí)，電子控制電路24可以自動(dòng)閉合開關(guān)Q3，從而結(jié)束時(shí)段Irff并開始下一時(shí)段--，即使沒有檢測到電感器電流過零。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)允許PFC電路繼續(xù)操作，比值Ttjff =Ton不再與輸入供電電壓Vin成正比。
[0046]由上文可知，通過在PF_處測量開關(guān)Q3的漏源電壓來檢測電感器電流達(dá)到零的點(diǎn)。電子控制電路24將PF_處的電壓降低到低于(在圖3的時(shí)段BI期間在PF_處的測量的)總線電壓值Vbus的90%的時(shí)間確定為零電感器電流為零的指示。
[0047]當(dāng)AC供電電壓Vin作為輸入電壓施加時(shí)，借助于PFC電路的操作，時(shí)間段Irff從整流后的AC供電過零附近的低值變化至整流后的AC供電的峰附近的高值。然而，當(dāng)輸入電壓來自DC電源，并且基本上是恒定時(shí)，這導(dǎo)致時(shí)間段Irff具有基本固定的值(如果PFC電路繼續(xù)以上面所討論的方式工作)。
[0048]根據(jù)本實(shí)施方式的重要特征，時(shí)間段Irff存在基本上固定的值用于檢測輸入電壓Vin是來自AC還是DC電源。根據(jù)實(shí)施方式，當(dāng)時(shí)間段Irff或Irff =Ton的比率的變化程度顯著減少至較低(這通常與AC輸入電壓Vin關(guān)聯(lián))時(shí)，這用于確定輸入電壓是直流輸入。
[0049]例如，Irff的上限閾值可以定義為Irff high且Irff的下限閾值可以定義為Irff lOT。這些閾值是如下選擇的，當(dāng)正常整流后的AC輸入電壓Vin在正常整流后的AC輸入電壓Vin (如果存在)的每個(gè)循環(huán)期間分別處于其最大值和最小值附近時(shí)，這些閾值被通過。當(dāng)輸入電壓Vin具有沒有處于正常整流后的AC輸入電壓Vin的最大值或最小值附近的中間值時(shí)，時(shí)間段Ttjff具有Irff high和Irff lOT之間的中間值。當(dāng)時(shí)間段Irff在大于整流后的AC輸入電壓Vin的一個(gè)循環(huán)時(shí)段(10毫秒)的時(shí)間段(例如20毫秒)內(nèi)具有Irff high和Irff lOT之間的中間值時(shí)，時(shí)間段Irff的變化顯著減少至較低(這通常與AC輸入電壓Vin關(guān)聯(lián))時(shí)，這用于確定輸入電壓是直流輸入。
[0050]DC輸入的檢測可用來觸發(fā)動(dòng)作，以減少由于DC操作而產(chǎn)生的干擾。PFC電路可以在DC操作中調(diào)節(jié)PFC的工作頻率，以朝向中間工作頻率外側(cè)的頻帶“稀釋”電路的干擾頻譜。這使得能夠符合電磁性能規(guī)定?？筛淖冋{(diào)制深度(即可執(zhí)行開關(guān)Q3的導(dǎo)通時(shí)間段!》的延長/縮短)和/或可改變開關(guān)頻率。響應(yīng)于直流輸入的檢測，控制器24可以以W02006 /042640中所描述的方式根據(jù)查找表格中的值改變Tm以降低噪聲。此外，在燈由電池電力驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，DC電壓輸入Vin的檢測可用于降低提供給燈的電力，以節(jié)省電池壽命。
[0051]將參照?qǐng)D4A和4B的流程圖詳細(xì)描述用于檢測輸入電壓Vin是DC輸入的時(shí)間的方案。
[0052]在步驟A，計(jì)數(shù)器復(fù)位到零。
[0053]在步驟B之前，斷開開關(guān)Q3，并且時(shí)段BI (Irff)開始。在步驟B，對(duì)引腳PF_處的電壓進(jìn)行采樣以獲得總線電壓Vbus的指示，該值被稱為“采樣(Sample)Vbus'
[0054]在步驟C，計(jì)算PF_處的電壓指示過零事件的零指示電流閾值(在本例中，時(shí)段BI中檢測到的輸出總線電壓Vbus的90% )。
[0055]當(dāng)PF_處的電壓低于零指示電流閾值時(shí)，確定達(dá)到零電流階段。
[0056]在步驟D，控制邏輯基于在引腳PF_處的測量計(jì)算新的時(shí)段Tm。例如，控制邏輯可以確定時(shí)段BI中引腳PF_處的所指示的總線電壓Vbus和目標(biāo)總線電壓Vbus 的差。如果所指示的總線電壓低于目標(biāo)總線電壓Vbus tmgrt，則新時(shí)段Tm會(huì)在之前的時(shí)段Tm基礎(chǔ)上增加。相反地，如果所指示的總線電壓高于目標(biāo)總線電壓Vbus tawt，則新的時(shí)段Tm會(huì)在之前時(shí)段Tm基礎(chǔ)上減少。
[0057]在步驟E，時(shí)段Irff結(jié)束，引腳PFrat處的控制邏輯信號(hào)將開關(guān)Q3切換為導(dǎo)通，以開始下一個(gè)時(shí)段I?。這在檢測到過零(在步驟C是正常過零還是提前過零)時(shí)發(fā)生，或是在
Toff=Toff_max時(shí)(已經(jīng)達(dá)到最大值Irff max)發(fā)生。
[0058]在步驟F，當(dāng)時(shí)段Tm(由步`驟D確定)結(jié)束時(shí)，引腳PFrat處的控制邏輯信號(hào)將開關(guān)Q3切換為關(guān)斷，以開始下一個(gè)時(shí)段Irfftl
[0059]在步驟G，以固定速率增加在步驟A設(shè)置為零的計(jì)數(shù)器。
[0060]在步驟H，確定是否滿足條件Irff <如果這個(gè)條件為真，則是輸入供電電壓Vin在循環(huán)中處于低值的指示。
[0061]在步驟H，如果條件為真，則在步驟I，將計(jì)數(shù)器重置為零。
[0062]如果在步驟H中該條件不為真，則在步驟J中確定是否滿足條件Irff > T0ff l0wo如果該條件為真，則是輸入供電電壓Vin在循環(huán)中處于高值的指示。
[0063]如果在步驟J，該條件為真，則在步驟0，將計(jì)數(shù)器重置為零。
[0064]在步驟1、J和K之后執(zhí)行步驟L。在步驟L，確定計(jì)數(shù)器是否超過限值。在這個(gè)例子中，限值是表示從上次計(jì)數(shù)器復(fù)位(在步驟A、步驟I或步驟K)以來已經(jīng)過去了 20毫秒的計(jì)數(shù)器值。根據(jù)情況，也可以使用其它限值。
[0065]如果在步驟L中確定計(jì)數(shù)超過限值，則在步驟M中確定輸入電壓Vin是DC電壓，并且條件“DC_mains”為真。過程然后返回到步驟B。
[0066]如果步驟L中確定計(jì)數(shù)器少于或等于限值，則輸入電壓Vin被認(rèn)為是AC電壓，并且過程返回到步驟B。
[0067]步驟G處的計(jì)數(shù)器的遞增可以執(zhí)行為使得每次計(jì)數(shù)超過限值時(shí)停止遞增。
[0068]參考圖5的波形時(shí)序圖，可以看出圖4的流程圖的效果。
[0069]波形(a)顯示了時(shí)段內(nèi)的整流后輸入電壓Vin的電壓。虛線50上方表示Irff超過Toff high閾值的時(shí)間。虛線52下方表示Irff低于Irff lOT閾值的時(shí)間[0070]波形(b)示出了計(jì)數(shù)值
[0071]波形(c)示出了 DC_mains為真的時(shí)間。
[0072]根據(jù)圖4A和4B的流程圖的過程，計(jì)數(shù)器以固定速率遞增。如果時(shí)間段Irff降低至低于第一閾值Irff lOT或如果時(shí)間段Irff超過第二閾值Irff high，則計(jì)數(shù)器復(fù)位到零(在步驟I或步驟K)。以這種方式，當(dāng)輸入電壓來自交流電源時(shí)，計(jì)數(shù)器將由于輸入電壓的脈動(dòng)特性被周期性的重置。假設(shè)計(jì)數(shù)器在其計(jì)數(shù)至限值/最大值(在本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)于20ms)之前被復(fù)位，則控制電路24認(rèn)為輸入電壓Vin為交流輸入。然而，如果輸入電壓Vin切換到直流輸入(例如，停電后)，則輸入電壓停止脈動(dòng)，并且變?yōu)榛竞愣?，如圖5所示。這導(dǎo)致時(shí)間段Ttjff保持在基本固定的值，也就是處于第一閾值Ttrff lOT和第二閾值Irff high之間。因此，當(dāng)施加直流輸入電壓Vin時(shí)，第一閾值和第二閾值都未經(jīng)過，并且計(jì)數(shù)器不復(fù)位。在20ms的時(shí)間段之后，計(jì)數(shù)器的固定速率遞增(在步驟G)導(dǎo)致計(jì)數(shù)器超過了最大值(對(duì)應(yīng)為20ms)并且條件DCjnains為真(在步驟M)。該條件為真由控制電路用于確定輸入電壓Vin現(xiàn)在是直流輸入，以便可以采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)以減少干擾，如上面所討論的。
[0073]該方案也可確定何時(shí)輸入電壓從直流輸入變成交流輸入，以便在可以采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，以便停止正在執(zhí)行的減少干擾的措施。
【權(quán)利要求】
1.一種功率因數(shù)校正方法，在所述方法中，輸入電壓(Vin)被施加到電感器(LI)，利用開關(guān)(Q3)的操作通過二極管(Dl)對(duì)所述電感器(LI)循環(huán)地進(jìn)行放電，由控制器(24)控制所述開關(guān)(Q3)，所述控制器(24)改變所述開關(guān)(Q3)的對(duì)所述電感器進(jìn)行充電的導(dǎo)通時(shí)段，以將輸出電壓(Vbus)向目標(biāo)值(Vbus togrt)調(diào)整，所述方法包括:獲得所述電感器(LI)響應(yīng)所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)而達(dá)到放電狀態(tài)的指示，其特征在于，所述控制器(24)監(jiān)視開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(Tm)和開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)中的至少一個(gè)，以識(shí)別所述輸入電壓(Vin)是否是交變電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述控制器(24)監(jiān)視所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Toff)，以識(shí)別所述輸入電壓(Vin)是否是交變電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)通過閾值，則所述控制器確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過上限閾值Orff high),或者如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)小于下限閾值Orff1(J，則所述控制器確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述控制器(24)監(jiān)視所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段CU的比率，以識(shí)別所述輸入電壓(Vin)是否是交變電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(Ton)的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)通過閾值，則所述控制器確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(Ton)的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過上限閾值Orff high),或者如果所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(TJ的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)小于下限閾值Orff lOT)，則所述控制器確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的方法，其中，當(dāng)所述控制器(24)識(shí)別出所述輸入電壓(Vin)為非交變電壓時(shí)，激活進(jìn)行操作以減少電氣干擾的裝置。
9.一種功率因數(shù)校正電路，所述功率因數(shù)校正電路包括電感器(LI)、二極管(Dl)、開關(guān)(Q3)和控制器(24)，所述功率因數(shù)校正電路進(jìn)行操作使得被施加到所述電感器(LI)的輸入電壓(Vin)通過所述開關(guān)(Q3)的操作通過所述二極管(Dl)被循環(huán)放電，由所述控制器(24)控制所述開關(guān)(Q3)，所述控制器進(jìn)行操作以改變所述開關(guān)(Q3)的對(duì)所述電感器進(jìn)行充電的導(dǎo)通時(shí)段，以將輸出電壓(Vbus)向目標(biāo)值(Vbus tawt)調(diào)整，所述控制器響應(yīng)于所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)所述電感器(LI)達(dá)到放電狀態(tài)的指示，其特征在于，所述控制器(24)進(jìn)行操作以監(jiān)視所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(Tm)和所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)中的至少一個(gè)，以識(shí)別所述輸入電壓(Vin)是否是交變電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電路，其中，所述控制器(24)進(jìn)行操作以監(jiān)視所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段Orff),以識(shí)別所述輸入電壓(Vin)是否是交變電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，其中，所述控制器進(jìn)行操作以在所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)通過閾值的情況下確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的電路，其中，所述控制器進(jìn)行操作以在所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過上限閾值(Irff high)的情況下，或者在所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)小于下限閾值Orff ltJ的情況下確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中，所述控制器(24)進(jìn)行操作以監(jiān)視所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段CU)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段CU的比率，以識(shí)別所述輸入電壓(Vin)是否是交變電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電路，其中，所述控制器進(jìn)行操作以在所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(Tm)的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)通過閾值的情況下確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的電路，其中，所述控制器進(jìn)行操作以在所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(TJ的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過上限閾值(Irff high)的情況下，或者在所述開關(guān)關(guān)斷時(shí)段(Irff)與所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)段(Tm)的比率在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)小于下限閾值(Tm—-)的情況下確定所述輸入電壓(Vin)為交變電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)的電路，其中，當(dāng)所述控制器(24)進(jìn)行操作以識(shí)別出所述輸入電壓(Vin)為非交變電壓并且響應(yīng)于此時(shí)，激活進(jìn)行操作以減少電氣干擾的裝置。
17.—種功率因數(shù)校正方法，所述功率因數(shù)校正方法是基本如上文參照附圖中的圖2至5中的任一個(gè)或任意組合所描述的和/或基本上如附圖中的圖2至5中的任一個(gè)或任意組合所示出的功率因數(shù)校正方法。
18.—種功率因數(shù)校正電路，所述功率因數(shù)校正電路是基本如上文參照附圖中的圖2至5中的任一個(gè)或任意組合所描述的和/或基本上如附圖中的圖2至5中的任一個(gè)或任意組合所示出的功率因數(shù)校正電路。
19.一種用于光源的電子驅(qū)動(dòng)器，所述電子驅(qū)動(dòng)器包括如權(quán)利要求9至16和18中的任一項(xiàng)的功率因數(shù)校正電路。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK103563228SQ201280020595
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】J·凱利, D·馬克瓦納, K·麥克德莫特, P·達(dá)爾比, W·貝利 申請(qǐng)人:赤多尼科兩合股份有限公司