改變功率因數校正器的輸出電容器的電容值的方法和電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明構思涉及一種改變功率因數校正器的輸出電容器的電容值的方法和電路。 更具體地，本發明構思涉及一種電路結構，其中輸出電容器間的連接結構改變，從而在增加 保持時間（hold-up time)的同時減小輸出電壓的紋波。
【背景技術】
[0002] 使用通用開關轉換器的電源需要用于將AC輸入電源整流為DC電源的整流電 路。此外，具有大電容值的平流電容器被用于整流電路中，以便通過補償瞬時性電源故障 (instantaneous power failure)或減小輸入電源的紋波來降低開關元件上的負擔。確保 保持時間是確定電容器的電容值的另一主要因素。如圖2所示，保持時間指的是在切斷輸 入后輸出電壓維持在規定的電壓范圍的時間。
[0003] 因此，當具有大電容的電容器被用作車輛用功率因數校正器（PFC)的輸出電容器 時，可減小紋波，從而穩定供電。然而，車載電池充電器的尺寸由于空間而受限，因此，對于 增加電容存在限制。
[0004] 因此，通常選擇具有能夠滿足保持時間的電容的電容器。然而，在常規的PFC中， 存在的問題是，電容值大于所需電容值的電容器被選擇用于改善保持時間并減小紋波。
[0005] 圖1是示出常規車載電池充電器的電路構造的電路圖。
[0006] 常規的車載電池充電器可包括AC電源10、PFC電路20、移相全橋30、輸出端電感 器40、輸出端電容器50、電池60等等。
[0007] 在常規的車載電池充電器中，移相全橋30可包括開關電路31、變壓器32和輸出端 二極管33。PFC電路20可被稱為功率因數改善電路，其可被配置成包括電感器21、開關元 件22、二極管23和輸出電容器24。
[0008] 如圖1所示，常規PFC電路20的輸出電容器24簡單地連接到PFC電路20的輸出 端，因此，不能通過改變PFC電路20的結構來控制輸出電容器24的電容值。也就是說，在 AC電源10的瞬時性電源故障的情況中，不能控制施加于輸出電容器24兩端的電壓，并且應 當選擇具有大電容值的電容器作為輸出電容器24以維持較長的保持時間。
[0009] 然而，僅僅是具有大電容值的輸出電容器24增加了車載電池充電器的尺寸，并降 低了輸出密度，即，通過將功率除以體積計算得到的車載電池充電器的功率密度。而且，輸 出電容器24在高壓充電系統封裝的構造中可能引起問題。
【發明內容】
[0010] 本發明構思提供一種改變功率因數校正器（PFC)的輸出電容器的電容值的方法， 其中改變了 PFC的電容器的連接結構，從而在車載電池充電器的正常工作中利用具有大電 容值的電容器減小紋波，同時在電壓下降現象發生時，瞬時性地增加電容器兩端間的電壓， 從而確保足夠的保持時間。
[0011] 本發明構思的一方面涉及一種改變PFC的輸出電容器的電容值的方法，其包括： 對電源轉換電路施加AC電源；感測在AC電源中是否出現瞬時性電源故障；當感測到在AC 電源中沒有出現瞬時性電源故障時，將電源轉換電路的PFC的輸出電容器相互并聯，以增 加輸出電容器的電容值。
[0012] 電源轉換電路可以是車輛的車載電池充電器電路。
[0013] 本發明構思的另一方面包含一種改變PFC的輸出電容器的電容值的方法，其包 括：對電源轉換電路施加AC電源；感測在AC電源中是否出現瞬時性電源故障；當感測到在 AC電源中出現瞬時性電源故障時，將電源轉換電路的PFC的輸出電容器相互串聯，以減小 輸出電容器的電容值。
[0014] 電源轉換電路可以是車輛的車載電池充電器電路。
[0015] 本發明構思的又一方面涉及一種改變PFC的輸出電容器的電容值的電路，其包 括：第一電容器、第二電容器、第一開關、第二開關和第三開關。第一電容器設置在PFC的輸 出端，具有第一端和第二端。第二電容器具有第一端和第二端。第一開關具有兩端，其一端 連接到第一電容器的第一端，另一端連接到第二電容器的第一端。第二開關具有兩端，其一 端連接到第一電容器的第一端，另一端連接到第二電容器的第二端。第三開關具有兩端，其 一端連接到第二電容器的第二端，另一端連接到第一電容器的第二端。
[0016] 該電路還可包括瞬時性電源故障傳感器70和控制器80,瞬時性電源故障傳感器 70被配置成感測在施加于PFC的AC電源中是否出現瞬時性電源故障，控制器80被配置成 基于由瞬時性電源故障傳感器70感測在AC電源中是否出現瞬時性電源故障的結果，控制 第一開關、第二開關或第三開關的斷開操作和閉合操作。
[0017] 當瞬時性電源故障傳感器70感測到在AC電源中沒有出現瞬時性電源故障時，控 制器80可被配置成閉合第一開關，斷開第二開關，并閉合第三開關。
[0018] 當瞬時性電源故障傳感器70感測到在AC電源中出現瞬時性電源故障時，控制器 80可被配置成斷開第一開關，閉合第二開關，并斷開第三開關。
[0019] 如上所述，根據本發明構思的改變PFC的輸出電容器的電容值的方法具有如下優 占.
[0020] 第一，在車載電池充電器的正常工作中，兩個電容器可互相并聯，從而增加電容器 的電容值。因此，可以在車載電池充電器正常工作的情況下增加電容器的電容值，從而減小 輸出電壓的紋波。
[0021] 第二，當在AC電源中出現突然的電壓降低時，兩個電容器間的連接可被改變成串 聯，使得施加到電容器的電壓能夠瞬間增加。因此，可以增加保持時間。
[0022] 第三，電容器間的連接可以改變成串聯，使得可以最小化電容器的電容值并提高 車載電池充電器的輸出密度。
[0023] 在下文中討論本發明構思的上述和其它特征。
【附圖說明】
[0024] 現在將參考在附圖中圖示的某些示例性實施方式來詳細地說明本發明構思的上 述和其它特征，下文給出的這些實施方式僅僅用于說明，因此不是對本發明構思的限制。
[0025] 圖1是示出常規車載電池充電器的電路構造的電路圖。
[0026] 圖2是示出保持時間的曲線圖。
[0027] 圖3是示出根據本發明構思的實施方式應用了用于改變功率因數校正器（PFC)的 輸出電容器的電容值的電路的狀態的電路圖。
[0028] 圖4是示出在根據本發明構思的實施方式的用于改變PFC的輸出電容器的電容值 的方法中輸出電容器并聯的情形的電路圖。
[0029] 圖5是示出在根據本發明構思的實施方式的用于改變PFC的輸出電容器的電容值 的方法中輸出電容器串聯的情形的電路圖。
[0030] 圖6是示出在根據本發明構思的實施方式的用于改變PFC的輸出電容器的電容值 的方法中由輸出電容器串聯引起的電壓變化的曲線圖。
[0031] 應當理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是呈現說明本發明構思的基本 原理的各種優選特征的一定程度的簡化表示。本文公開的本發明構思的具體設計特征，包 括，例如具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環境。
[0032] 在附圖中，附圖標記在附圖的幾張圖中通篇指代本發明構思的相同或等同部件。
【具體實施方式】
[0033] 現在將在下文詳細地參照本發明構思的各個實施方式，其實施例在附圖中圖示， 并在下文加以描述。盡管將結合示例性實施方式描述本發明構思，但應當理解，本說明書無 意于將本發明構思局限于這些示例性實施方式。相反，本發明構思不僅要涵蓋這些示例性 實施方式，還要涵蓋包含在由所附權利要求所限定的本發明構思的精神和范圍內的各種替 代形式、修改、等效形式和其它實施方式。
[0034] 車載電池充電器可包含用于對插入式混合動力車輛或電動車輛的高壓電池充電 的AC-DC轉換器，它向混合動力