專利名稱：功率因數(shù)改良電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)單且便宜的功率因數(shù)改良電路，更特別是涉及一種功率因數(shù)改良電路的控制電路技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖1是一種傳統(tǒng)功率因數(shù)改良電路的框圖。在圖1所示的功率因數(shù)改良電路中，一串聯(lián)電路包括一升壓電抗器L1，一具有一MOSFET的開關(guān)Q1和一電流探測(cè)電阻Rsh，連接到一全波整流電路B的二輸出端，全波整流電路B整流交流電源Vac輸出的交流電。一包括二極管Do和濾波電容器Co的串聯(lián)電路連接到開關(guān)Q1的二端(在漏極和源極之間)。負(fù)載Ro連接至濾波電容器Co的兩端。二極管Do和濾波電容器Co組成一整流濾波電路。開關(guān)Q1的ON/OFF由控制器10的PWM控制來控制。
電流探測(cè)電阻Rsh連接在全波整流電路B的負(fù)輸出端P2，開關(guān)Q1的一端和濾波電容器Co的一端之間。電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)流經(jīng)全波整流電路B的輸入電流。
控制器10包括一作為輸出電壓探測(cè)器的運(yùn)算放大器11，一乘法器12，一作為電流探測(cè)器的運(yùn)算放大器13和一脈沖寬度調(diào)制器14。
輸出電壓探測(cè)器11將濾波電容器Co的電壓與參考電壓Vref的電壓差放大，產(chǎn)生一誤差電壓并將其輸出至乘法器12。乘法器12將由輸出電壓探測(cè)器11發(fā)送的誤差電壓與由全波整流電路B的正輸出端P1發(fā)送的全波整流電壓相乘，輸出一相乘后的輸出電壓到電流探測(cè)器13。
電流探測(cè)器13放大一個(gè)電壓差，產(chǎn)生一誤差電壓，并該誤差電壓作為比較輸入信號(hào)輸出至脈沖寬度調(diào)制器14，該電壓差為一與由電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的輸入電流成正比的電壓和來自乘法器12相乘后的輸出電壓的電壓差。
脈沖寬度調(diào)制器14輸入三角波信號(hào)和來自電流探測(cè)器13的比較輸入電壓。脈沖寬度調(diào)制器14產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)在比較輸入信號(hào)值等于或者大于三角波信號(hào)時(shí)為ON，在比較輸入信號(hào)值小于三角波信號(hào)時(shí)為OFF。脈沖寬度調(diào)制器14將該脈沖信號(hào)提供給開關(guān)Q1的柵極。
全波整流電壓，由全波整流電路B整流AC電源Vac的輸入電壓(AC電流)而獲得，其為一正弦波的形狀，該正弦波每半個(gè)周期反相一次(以下稱為半周期正弦波)。乘法器12輸入來自全波整流電路B的半正弦波電壓，輸入來自輸出電壓探測(cè)器11的輸入電壓，將該二電壓相乘以改變正弦波的幅度，并將其輸出。電流探測(cè)器13比較來自全波整流電路B的半周期正弦波電壓和在電流探測(cè)電阻Rsh中產(chǎn)生的、與輸入電流成正比的電壓Vrsh，并且控制，因此輸入電流成為半周期正弦波。因此，流經(jīng)電流探測(cè)電阻Rsh的輸入電流可以每半周期變成類似于AC電源Vac的輸入電壓的正弦波，可以改善功率因數(shù)。
以下將解釋具有該結(jié)構(gòu)的功率因數(shù)改良電路的操作。當(dāng)開關(guān)Q1在ON狀態(tài)時(shí)，電流流經(jīng)B→L1→Q1→Rsh。該電流隨著時(shí)間呈直線增加。
接下來，當(dāng)開關(guān)Q1由ON變成OFF狀態(tài)時(shí)，開關(guān)Q1的電壓由于升壓電抗器L1的感應(yīng)的電壓而增加。此外，由于開關(guān)Q1處于OFF狀態(tài)，流經(jīng)開關(guān)Q1的電流變成零。因此，電流流經(jīng)L1→Do→Co，并且電流被提供到負(fù)載Ro上。

發(fā)明內(nèi)容
然而，如圖1所示的升壓型功率因數(shù)改良電路具有以下三個(gè)負(fù)反饋回路(1)電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)電流的回路，該電流流經(jīng)電流探測(cè)器13以及脈沖寬度調(diào)制器14，開關(guān)Q1為PWM控制，并且該電流被控制；(2)探測(cè)濾波電容器Co的輸出電壓的回路，該電流流經(jīng)輸出電壓探測(cè)器11，乘法器11，電流探測(cè)器13以及脈沖寬度調(diào)制器14，開關(guān)Q1被控制，并且輸出電壓被控制；以及(3)探測(cè)來自全波整流電路B的電壓的回路，該電流流經(jīng)乘法器12和脈沖寬度調(diào)制器14，開關(guān)Q1被控制，并且輸出電壓被控制。因此，功率因數(shù)改良電路的部件數(shù)量很大，這使得很難穩(wěn)定地控制功率因數(shù)改良電路。由于功率因數(shù)改良電路的部件數(shù)量很大，該電路的調(diào)節(jié)變得復(fù)雜。
本發(fā)明提供一種便宜的功率因數(shù)改良電路，其中，該電路的部件數(shù)量被減少以簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，這使得很容易調(diào)節(jié)該電路。負(fù)反饋回路減少了，因此，該電路可以被穩(wěn)定地控制，同時(shí)導(dǎo)線的數(shù)量也減少了。
根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方面，提供一種功率因數(shù)改良電路，其中，AC電源的AC電源電壓通過整流電路整流而獲得整流電壓，該整流電壓輸入到包括有升壓電抗器和主開關(guān)的串聯(lián)電路，該主開關(guān)開關(guān)以改良AC電源的功率因數(shù)，并且DC輸出電壓是通過整流濾波電路而獲得。該功率因數(shù)改良電路包括電流探測(cè)器，其探測(cè)流經(jīng)該AC電源的電流，或者流經(jīng)該整流電路的電流，或者流經(jīng)該主開關(guān)的電流；誤差電壓發(fā)生器，其放大該輸出電壓與參考電壓的電壓差，以產(chǎn)生誤差電壓；可變?cè)鲆娣糯笃鳎涓鶕?jù)該誤差電壓值來放大與該電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓；脈沖寬度控制裝置，其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并提供該脈沖信號(hào)至該主開關(guān)，以控制該輸出電壓至預(yù)定電壓，該脈沖信號(hào)的寬度根據(jù)該可變?cè)鲆娣糯蟮妮敵鲋祦砜刂啤?br> 根據(jù)本發(fā)明的第二技術(shù)方面，提供一種功率因數(shù)改良電路，其獲得DC輸出電壓，該電路包括第一串聯(lián)電路，其包括AC電源和升壓電抗器；橋電路，連接到該第一串聯(lián)電路的兩端，其包括第一二極管，第二二極管，第一開關(guān)以及第二開關(guān)；濾波電容器，連接到位于該第一二極管和第二二極管之間的連接，并連接到位于該第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的連接；其中，第一開關(guān)和第二開關(guān)同時(shí)ON/OFF，以改善該AC電源的功率因數(shù)。該電路進(jìn)一步包括電流探測(cè)器，其探測(cè)AC電源的AC電源電流；整流電路，其整流探測(cè)到的AC電源電流；誤差電壓發(fā)生器，其放大該輸出電壓與參考電壓的電壓差，以產(chǎn)生誤差電壓；可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)該誤差電壓值，通過改變?cè)鲆鎭矸糯笈c該整流電路整流的電流成比例的電壓；脈沖寬度控制裝置，其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并提供該脈沖信號(hào)至第一開關(guān)和第二開關(guān)，以控制輸出電壓至預(yù)定電壓，該脈沖信號(hào)的寬度根據(jù)該可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鲋祦砜刂啤?br> 根據(jù)本發(fā)明的第三技術(shù)方面，提供一種功率因數(shù)改良電路，其獲得DC輸出電壓，該電路包括第一串聯(lián)電路，其連接到將AC電源的AC電源的電壓整流的整流電路二端，且包括升壓電抗器，第一開關(guān)，第三開關(guān)以及電流探測(cè)器；第二串聯(lián)電路，其連接到位于該升壓電抗器和該第一開關(guān)之間的連接，并連接到位于該第三開關(guān)和該電流探測(cè)器之間的連接，該第二串聯(lián)電路包括第二開關(guān)和第四開關(guān)；變壓器的初級(jí)線圈連接到位于該第一開關(guān)和該第三開關(guān)之間的連接，并連接到位于該第二開關(guān)和該第四開關(guān)之間的連接；整流濾波電路，其整流并濾波該變壓器的次級(jí)輸出線圈的電壓；其中，該第一到第四開關(guān)的開關(guān)切換ON/OFF以改善該AC電源的功率因數(shù)。該電路進(jìn)一步包括誤差電壓發(fā)生器，其將該輸出電壓與參考電壓的電壓差放大，以產(chǎn)生誤差電壓；可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)該誤差電壓值，通過改變?cè)鲆鎭矸糯笈c該電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓；脈沖寬度控制裝置，其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)的寬度根據(jù)該可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鲋祦砜刂疲婚_關(guān)控制裝置，其通過反轉(zhuǎn)該脈沖信號(hào)而產(chǎn)生脈沖反轉(zhuǎn)信號(hào)，提供該脈沖信號(hào)和脈沖反轉(zhuǎn)信號(hào)中的一個(gè)至該第二開關(guān)和第三開關(guān)，提供該脈沖信號(hào)和脈沖反轉(zhuǎn)信號(hào)中的另一個(gè)至該第一開關(guān)和第四開關(guān)，并控制第一開關(guān)和第四開關(guān)的ON/OFF以控制輸出電壓至一預(yù)定電壓。


圖1是一種現(xiàn)有功率因數(shù)改良電路的框圖；圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的控制器中所提供的脈沖寬度調(diào)制器的框圖；圖4是該脈沖調(diào)制器的輸入和輸出波形圖；圖5A和5B是該脈沖寬度調(diào)制器的輸入和輸出特性圖；圖6是根據(jù)第一實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的不同部分的波形圖；圖7是根據(jù)第一實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的輸入電壓和輸入電流的波形圖；圖8是根據(jù)第二實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖9是根據(jù)第三實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖10是根據(jù)第四實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖11是根據(jù)第五實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖12是根據(jù)第六實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖13是根據(jù)第六實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的不同部分的波形圖；圖14是根據(jù)第七實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖15是根據(jù)第七實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的不同部分的波形圖；
圖16是根據(jù)第八實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖17是根據(jù)第九實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖；圖18是根據(jù)第九實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的不同部分的波形圖；圖19A和19B是可變?cè)鲆娣糯笃饕粋€(gè)例子的框圖；圖20A和20B是可變?cè)鲆娣糯笃髁硪粋€(gè)例子的框圖；圖21是用于該可變?cè)鲆娣糯笃鞯腇ET的特性圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)改良電路的首選實(shí)施方式以下將參考附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
第一實(shí)施方式如圖2所示，根據(jù)第一實(shí)施方式的功率因數(shù)改良電路與圖1所示的現(xiàn)有功率因數(shù)改良電路的差別僅在于控制器10a的結(jié)構(gòu)。
在圖2中的其他結(jié)構(gòu)與圖1相同。相似的部分采用同樣的附圖標(biāo)記標(biāo)明，并省略其詳細(xì)描述。
控制器10a包括輸出電壓探測(cè)器11，可變?cè)鲆娣糯笃?5以及脈沖寬度調(diào)制器14。
輸出電壓探測(cè)器11放大濾波電容器Co的電壓與參考電壓Vref的電壓差，產(chǎn)生誤差電壓并將其輸出至可變?cè)鲆娣糯笃?5。該可變?cè)鲆娣糯笃?5根據(jù)來自輸出電壓探測(cè)器11的誤差電壓值改變?cè)鲆?，因此放大與電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的輸入電流成比例的電壓，并該放大的電壓作為比較輸入信號(hào)輸出至脈沖寬度調(diào)制器14。隨后將描述可變?cè)鲆娣糯笃?5的特定的例子。
如圖3所示，脈沖寬度調(diào)制器14包括三角波振蕩器141和比較器142，該三角波振蕩器141產(chǎn)生三角波信號(hào)，該比較器142比較該三角波信號(hào)與該比較輸入信號(hào)。該比較器142輸入來自三角波振蕩器141的三角波信號(hào)至非反相輸入(+)端，輸入來自該可變?cè)鲆娣糯笃?5的比較輸入信號(hào)至反相輸入(-)端，并產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)在三角波信號(hào)值等于或者大于比較輸入信號(hào)情況下變成ON(H電平)，在三角波信號(hào)值小于比較輸入信號(hào)情況下變成OFF(L電平，即零)。該脈沖信號(hào)提供到開關(guān)Q1的柵極上，該濾波電容器Co的輸出電壓控制在一預(yù)定電壓。
圖5A和圖5B顯示了該脈沖寬度調(diào)制器的輸入和輸出特性圖的一例子。圖5A是當(dāng)輸入電壓Es和工作循環(huán)D相互成比例和Es＝D時(shí)，脈沖寬度調(diào)制器的輸入和輸出特性。圖5B是當(dāng)輸入電壓Es和工作循環(huán)D的關(guān)系為Es＝1-D時(shí)，脈沖寬度調(diào)制器的輸入和輸出特性。
根據(jù)如圖3所示的脈沖寬度調(diào)制器14，假設(shè)輸入和輸出波形為圖4中“輸出1”所示的波形，脈沖寬度調(diào)制器14的輸入和輸出特性如圖5A所示。
比較器142產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，當(dāng)比較輸入信號(hào)值等于或者大于該三角波信號(hào)時(shí)，該脈沖信號(hào)變成ON，當(dāng)比較輸入信號(hào)值小于該三角波信號(hào)時(shí)，該脈沖信號(hào)變成OFF。該脈沖信號(hào)可以提供到開關(guān)Q1的柵極上，濾波電容器Co的輸出電壓可以控制在一預(yù)定電壓。即，如果比較器142的非反相端(+)和反相端(-)以相反的方式連接，則輸出電壓反轉(zhuǎn)，輸入和輸出波形變成圖4中“輸出2”所示，且輸入和輸出特性如圖5B所示。
以下將說明根據(jù)第一實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的操作原理，也將說明控制器10a的操作。
首先，假設(shè)升壓電抗器L1的電流的傳導(dǎo)是連續(xù)的，在開關(guān)Q1為ON時(shí)的工作循環(huán)定義為D，在全波整流電路B二端的輸入電壓Ei與在負(fù)載Ro二端的輸出電壓Eo的關(guān)系為Eo/Ei＝1/(1-D)。值得注意的是，當(dāng)開關(guān)Q1為ON時(shí)，該工作循環(huán)符合比率T2/T1，其中，開關(guān)周期定義為T1，開關(guān)Q1處于ON的時(shí)間為T2。
假設(shè)脈沖寬度調(diào)制器14具有圖4所示的特性，脈沖寬度調(diào)制器14的輸入電壓定義為Es，由于Es等于1-D，因此建立了Es＝1-D＝Ei/Eo的關(guān)系。
由于輸出電壓Eo是直流，且基本上為常數(shù)值，且輸出電壓Ei為半周期正弦波，因此輸入電壓Es變成半周期正弦波。即，輸入電壓Es為可變?cè)鲆娣糯笃?5的放大輸出，電流探測(cè)電阻Rsh的電壓Vrsh輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?5的一輸入端。因此，電流探測(cè)電阻Rsh的電壓Vrsh同樣變成半周期正弦波。因此，流經(jīng)電流探測(cè)電阻Rsh的輸入電流變成與輸入電壓Ei成比例的半周期正弦波，這樣，可以改善功率因數(shù)。
來自輸出電壓探測(cè)器11的輸出電壓輸出到該可變?cè)鲆娣糯笃?5的另一輸入端，可變?cè)鲆娣糯笃?5根據(jù)輸出電壓探測(cè)器11的輸出電壓值改變?cè)鲆?。因此，如果輸出電壓Eo由于某些原因減少，則輸出電壓探測(cè)器11根據(jù)輸出電壓Eo的減少而減少輸出電壓。可變?cè)鲆娣糯笃?5根據(jù)輸出電壓探測(cè)器11的輸出電壓的減少而減少增益，輸出比較輸入信號(hào)，并根據(jù)來自可變?cè)鲆娣糯笃?5的比較輸入信號(hào)的減少而增加平均的工作循環(huán)D(如圖4中輸出1的情況)。因此，開關(guān)Q1為ON的時(shí)間比增加了，輸入電流也同樣增加，從而輸出電壓Eo增加且保持在一恒定值。
整個(gè)功率因數(shù)改良電路的操作將參考圖6所示的波形進(jìn)行說明。首先，如果輸入AC電源Vac的正弦波輸入電壓Vi時(shí)，則正弦波輸入電流Ii開始傳導(dǎo)。AC電源Vac的輸入電壓Vi由全波整流電路B整流，從而輸出全波整流電壓Ei。
接下來，當(dāng)開關(guān)Q1為ON時(shí)，電流流經(jīng)B→L1→Q1→Rsb。然后，當(dāng)開關(guān)Q1從ON變?yōu)镺FF時(shí)，開關(guān)Q1的電壓由于升壓電抗器L1的感應(yīng)電壓而增加。此外，由于開關(guān)Q1變?yōu)镺FF，流經(jīng)開關(guān)Q1的電流變成零。然后，電流流經(jīng)L1→Do→Co，并且電流提供到負(fù)載Ro上。
通過這個(gè)方式以預(yù)定的頻率切換開關(guān)Q1，半周期正弦波電流可以流經(jīng)電流探測(cè)電阻Rsh的二端。與流經(jīng)電流探測(cè)電路Rsh的電流成比例的電壓，即圖6中表示為“可變?cè)鲆娣糯笃鬏斎?”的負(fù)半周期正弦波電壓，輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?5的一端。此外，來自輸出電壓探測(cè)器11的輸出電壓，即圖6中表示為“可變?cè)鲆娣糯笃鬏斎?”的正DC電壓，輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?5的另一端。
根據(jù)來自輸出電壓探測(cè)器11的輸出電壓值，可變?cè)鲆娣糯笃?5通過改變?cè)鲆鎭矸糯笈c電流探測(cè)電路Rsh探測(cè)到的輸入電流成比例的電壓。如圖6中所示，“可變?cè)鲆娣糯笃鬏敵觥弊鳛榘胫芷谡也ㄝ敵鲭妷狠敵觯摪胫芷谡也ㄝ敵鲭妷号c輸入相似。
然后，圖6中所示的“可變?cè)鲆娣糯笃鬏敵觥陛斎氲矫}沖寬度調(diào)制器14，脈沖信號(hào)的脈沖寬度被控制。此時(shí)，由于脈沖寬度調(diào)制器14具有圖5B所示的特性，則開關(guān)Q1的工作循環(huán)變成如圖6所示。圖7表示功率因數(shù)改良電路的實(shí)際輸入電壓Vi和輸入電流Ii。圖7中所示的波形在零電流附近稍微偏離該正弦波，但是波形非常象該正弦波，并且功率因數(shù)和失真因數(shù)都非常好。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路，功率因數(shù)可以改善?？刂破?0a僅包括輸出電壓探測(cè)器11，可變?cè)鲆娣糯笃?5和脈沖寬度調(diào)制器14。與圖10中所示的控制器相比較，控制器10a的部件數(shù)量減少一個(gè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了，該電路可以經(jīng)濟(jì)地制造，并且容易調(diào)節(jié)。
相對(duì)于圖1所示的現(xiàn)有功率因數(shù)改良電路，電壓探測(cè)回路的數(shù)量可以減少，其中，這些電壓探測(cè)回路探測(cè)來自全波整流電路B的電壓，并將該電壓輸入至乘法器12。因此，消除了由于該回路所引起的控制器10a的不穩(wěn)定性，該電路可以在該兩個(gè)封閉回路下穩(wěn)定控制。
觸針PN1-PN5位于控制器10a中。觸針PN1將電流探測(cè)電阻Rsh的一端與可變?cè)鲆娣糯笃?5相互連接。觸針PN2將開關(guān)Q1的柵極與脈沖寬度調(diào)制器14相互連接。觸針PN3將負(fù)載Ro一端與輸出電壓探測(cè)器11相互連接。觸針PN4連接到IC電源+B，并提供該IC電源+B至控制器10a內(nèi)的不同部分。觸針PN5連接到參考電壓Vref的負(fù)極(地)。即，在這個(gè)實(shí)施例中，連接到控制器10a的導(dǎo)線的數(shù)量從6根減少了一根成為5根(相對(duì)圖1所示的控制器10)。由于具有這個(gè)結(jié)構(gòu)，控制器10a可以容易地在集成電路(IC)中形成，因此可以提供廉價(jià)的IC。當(dāng)控制器10a形成在IC中時(shí)，觸針的數(shù)量同樣可以減少，因此可以提供廉價(jià)的IC。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓(半周期正弦波)，和來自誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓(DC電壓)輸入至可變?cè)鲆娣糯笃?。可變?cè)鲆娣糯笃鞲鶕?jù)誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓，通過改變?cè)鲆?，放大與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓。因此，可變?cè)鲆娣糯笃鲗⑴c輸入相似的半周期正弦波輸出電壓輸出至脈沖寬度控制設(shè)備。即，脈沖寬度調(diào)制器的輸入電流和輸入電壓波形相似，改善了功率因數(shù)。此外，只需要該三個(gè)組成元件，即誤差電壓發(fā)生器，可變?cè)鲆娣糯笃骱兔}沖寬度控制設(shè)備就足夠了。因此，部件的數(shù)量可以減少，該結(jié)構(gòu)也可以簡(jiǎn)化，同時(shí)，該電路可以經(jīng)濟(jì)并且容易地調(diào)節(jié)。此外，由于負(fù)反饋回路減少了，電流可以穩(wěn)定地控制。因?yàn)殡娋€的數(shù)目減少，該電路可以容易在IC結(jié)構(gòu)中形成，可以提供廉價(jià)的IC。
第二實(shí)施方式圖8是根據(jù)第二實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖。該第二實(shí)施例與圖2所示的第一實(shí)施例的區(qū)別在于輸入的電流探測(cè)方法，在第二實(shí)施例中流經(jīng)開關(guān)Q1的電流被探測(cè)。
在圖8所示的功率因數(shù)改良電路中，包括升壓電抗器L1，二極管Do和濾波電容器Co的串聯(lián)電路連接到全波整流電路B二輸出端，該全波整流電路B整流AC電源Vac的AC電流。負(fù)載Ro連接到濾波電容器Co的二端。
控制器10b包括開關(guān)Q1，電流探測(cè)電阻Rsh，峰值探測(cè)器16，作為輸出電壓探測(cè)器的運(yùn)算放大器11，可變?cè)鲆娣糯笃?5和脈沖寬度調(diào)制器14。
開關(guān)Q1的一端(漏極)通過觸針PN1連接到升壓電抗器L1和二極管Do的正極之間。開關(guān)Q1的另一端(源極)通過電流探測(cè)電阻Rsh接地。峰值探測(cè)器16輸入與流經(jīng)電流探測(cè)電阻Rsh的電流成比例的電壓，探測(cè)該輸入電壓的峰值，并將該電壓作為峰值電壓輸出。該可變?cè)鲆娣糯笃?5根據(jù)來自輸出電壓探測(cè)器11的誤差電壓值，通過改變?cè)鲆妫糯髞碜蕴綔y(cè)器16的峰值電壓，并將該放大的電壓作為比較輸入信號(hào)輸出至脈沖寬度調(diào)制器14。
根據(jù)第二實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路，即使輸入電流是AC電源頻率的正弦波，由于開關(guān)Q1以開關(guān)頻率切換ON/OFF，即，該頻率與AC電源頻率相比足夠高，流經(jīng)開關(guān)Q1的漏極電流同樣切換ON/OFF。因此，漏極電流的平均電流不會(huì)變成正弦波。
由此原因，峰值探測(cè)器16每一開關(guān)頻率對(duì)電流探測(cè)電阻Rsh的電壓的峰值取樣，并輸出峰值電壓，其中，連接峰值的曲線變成正弦波。即，峰值電壓可以假設(shè)為大致與輸入電流一樣的正弦波。通過將該來自峰值探測(cè)器16的峰值電壓輸入可變?cè)鲆娣糯笃?5，該輸入電流可以被控制以具有正弦波形。
在控制器10b中，導(dǎo)線數(shù)量?jī)H為4根，觸針數(shù)量也僅為4個(gè)。該控制器10b包括開關(guān)Q1，電流探測(cè)電阻Rsh，峰值探測(cè)器16，輸出電壓探測(cè)器11，可變?cè)鲆娣糯笃?5和脈沖寬度調(diào)制器14。如果控制器10b在IC結(jié)構(gòu)中形式，該電路結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步簡(jiǎn)化且變得更經(jīng)濟(jì)。
第三實(shí)施例圖9是根據(jù)第三實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的框圖。該功率因數(shù)改良電路被提供到叫作扼流轉(zhuǎn)換器(choke converter)的轉(zhuǎn)換器上。該第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于整流濾波電路的結(jié)構(gòu)，該整流濾波電路連接到開關(guān)Q1的二端。整流濾波電路包括第一串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路具有連接到開關(guān)Q1二端(在漏極和源極之間)的二極管Do和電容器Cx，該第二串聯(lián)電路具有連接到二極管Do二端的濾波電容器Co和電抗器Lo?？刂破?0c與圖2中的控制器10a不同在于，參考電壓Vref的負(fù)極連接到作為輸出電壓探測(cè)器的運(yùn)算放大器11，且正極接地。
本實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路與圖2所示的功率因數(shù)改良電路以相同的方式操作。在這種情況下，輸入電壓Ei和脈沖寬度調(diào)制器14的輸入電壓Es皆為全波整流電路B二端的電壓，且其關(guān)系為Es＝Ei/(Eo+Ei)。因此，輸出電壓Eo為直流且大致為恒定值，從而，輸出電壓Eo大致為正弦波的輸入電流，但可以消除高次諧波限制。此外，可以獲得同第一實(shí)施例一樣的效果。
第四實(shí)施例圖10是根據(jù)第四實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的框圖。如圖10所示的功率因數(shù)改良電路被提供到叫作單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(sepic converter)的轉(zhuǎn)換器上。該第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于整流濾波電路的結(jié)構(gòu)，該整流濾波電路連接到開關(guān)Q1二端。該整流濾波電路包括第一串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路具有連接到開關(guān)Q1二端(在漏極和源極之間)的電抗器Lo和電容器Cx，該第二串聯(lián)電路具有連接到電抗器Lo二端的濾波電容器Co和二極管Do。
第四實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路與圖2所示的功率因數(shù)改良電路以相同的方式操作，可以獲得大致為正弦波的輸入電流。此外，可以獲得同第一實(shí)施例一樣的效果。
第五實(shí)施例圖11是根據(jù)第五實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的框圖。如圖11所示的功率因數(shù)改良電路被提供到叫作反相型轉(zhuǎn)換器(inverted type converter)的轉(zhuǎn)換器上。第五實(shí)施例的特征在于，開關(guān)Q1的一端連接到全波整流電路B的正輸出端P1，開關(guān)Q1的另一端連接到升壓電抗器L1的一端和二極管Do的負(fù)極，升壓電抗器L1的另一端通過電流探測(cè)電阻Rsh連接到全波整流電路B的負(fù)輸出端P2，二極管Do的正極通過濾波電容器Co連接到升壓電抗器L1的另一端，并采用圖9所示的控制器10c。
依照第五實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路與圖2所示的功率因數(shù)改良電路以相同的方式操作，可以獲得大致為正弦波的輸入電流。此外，可以獲得同第一實(shí)施例一樣的效果。
第六實(shí)施例圖12是根據(jù)第六實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的框圖。在圖12所示的功率因數(shù)改良電路中，控制器10d包括可變?cè)鲆娣糯笃?5a，作為該輸出電壓探測(cè)器的輸出電壓探測(cè)器11a，以及脈沖寬度調(diào)制器14。
可變?cè)鲆娣糯笃?5a具有這樣的特征，隨著來自輸出電壓探測(cè)器11a的電壓(可變?cè)鲆娣糯笃鬏斎?信號(hào))的增加，增益減少?？勺?cè)鲆娣糯笃?5a將與半周期正弦波輸入電流成比例的電壓放大，并將該放大的輸出電壓作為比較輸入信號(hào)輸出至脈沖寬度調(diào)制器14。因此，在電流探測(cè)電阻Rsh二端的電壓與脈沖寬度調(diào)制器14的輸入電壓相似，且輸入電流為正弦波。
在輸出電壓Eo由于某些原因而減少的情況下，輸出電壓探測(cè)器11a根據(jù)輸出電壓Eo的減少而增加輸出電壓?？勺?cè)鲆娣糯笃?5a通過增加輸出電壓探測(cè)器11a的輸出電壓而減少增益，并輸出比較輸入信號(hào)(如圖4中輸出1的情況)。該脈沖寬度調(diào)制器14根據(jù)來自可變?cè)鲆娣糯笃?5a的比較輸入信號(hào)的減少，而增加該脈沖信號(hào)的平均工作循環(huán)D。由于這個(gè)原因，開關(guān)Q1處于ON的時(shí)間增加，輸入電流增加，從而輸出電壓Eo增加并且保持在一恒定值。圖13是在該時(shí)間不同部分的波形圖。在這個(gè)實(shí)施例中，同樣可以獲得和第一實(shí)施例相同的效果。
第七實(shí)施例圖14是根據(jù)第七實(shí)施例的一種功率因數(shù)改良電路的框圖。如圖14所示的功率因數(shù)改良電路中，控制器10e包括作為可變?cè)鲆娣糯笃鞯某ㄆ?7，作為輸出電壓探測(cè)器的運(yùn)算放大器11，以及脈沖寬度調(diào)制器14。
除法器17將與電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的電流成比例的電壓除以電壓探測(cè)器11的輸出電壓。這里，脈沖寬度調(diào)制器14具有如圖5A所示的特性。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，輸出電壓探測(cè)器11的輸出電壓(DC電壓)輸入到除法器17作為如圖15所示的“除法器輸出1”，與電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的電流成正比的電壓Vsh輸入到除法器17作為如圖15所示的“除法器輸出2”。除法器17計(jì)算(-1ד除法器輸出2”÷“除法器輸出1”)，并輸出圖15所示的“除法器輸出”。
由于脈沖寬度調(diào)制器14具有如圖5A所示的特性，則開關(guān)Q1的工作循環(huán)如圖15所示。在第七實(shí)施例中，同樣可以獲得和第一實(shí)施例相同的效果。
同樣可以交換圖14所示的除法器的輸出1和輸出2，則除法器可以計(jì)算(-1ד除法器輸出1”÷“除法器輸出2”)。這種情況下，“除法器輸出1”的電流波形不是正弦波，但可以消除高次諧波限制。
第八實(shí)施例圖16是根據(jù)第八實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的框圖。根據(jù)第八實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路被提供到升壓型橋轉(zhuǎn)換器。功率因數(shù)改良電路包括串聯(lián)電路，包括AC電源Vac和升壓電抗器L1；橋電路，連接到該串聯(lián)電路二端，其包括二極管D1，二極管D2，開關(guān)Q1以及開關(guān)Q2；濾波電容器Co，連接到位于二極管D1與二極管D2之間的連接，并連接到位于開關(guān)Q1與開關(guān)Q2之間的連接；負(fù)載Ro，其與該濾波電容器Co串連。
該功率因數(shù)改良電路包括電流變壓器(CT)19，全波整流電路B以及控制器10a，其中，電流變壓器19探測(cè)AC電源Vac的AC電流，全波整流電路B整流來自電流變壓器19的AC電流。
根據(jù)第八實(shí)施例的功率因素改良電路，全波整流電路B整流電流變壓器19探測(cè)到的AC電流，并輸出半周期正弦波到可變?cè)鲆娣糯笃?5作為電流信號(hào)?？勺?cè)鲆娣糯笃?5輸出該放大的輸出到脈沖寬度調(diào)制器14，該脈沖寬度調(diào)制器14具有圖5B所示的特性。脈沖寬度調(diào)制器14提供該脈沖信號(hào)到開關(guān)Q1和開關(guān)Q2，并同時(shí)切換開關(guān)Q1和開關(guān)Q2的ON/OFF。如果開關(guān)Q1和開關(guān)Q2同時(shí)切換到ON，則電流流經(jīng)Vac→L1→Q1→Q2→Vac或者Vac→Q2→Q1→L1→Vac，在升壓電抗器L1中儲(chǔ)存能量。
如果開關(guān)Q1和開關(guān)Q2同時(shí)切換到OFF，儲(chǔ)存在升壓電抗器L1中的能量通過開關(guān)Q1和開關(guān)Q2中的一個(gè)對(duì)電容Co進(jìn)行充電。同樣在這個(gè)實(shí)施例中，由于通過整流電流變壓器19的電流而獲得的波形與脈沖寬度調(diào)制器14的輸入電壓的波形相同，則輸入電流可以為正弦波。
第九實(shí)施例圖17是根據(jù)第九實(shí)施例的功率因數(shù)改良電路的框圖。如圖17所示的功率因數(shù)改良電路被提供到一絕緣轉(zhuǎn)換器(insulative converter)中。包括升壓電抗器L1，開關(guān)Q1，開關(guān)Q3以及電流探測(cè)電阻Rsh的串聯(lián)電路連接到全波整流電路B二端，該全波整流電路B整流AC電源Vac的AC電流。包括開關(guān)Q2和開關(guān)Q4的串聯(lián)電路連接到位于升壓電抗器L1與開關(guān)Q1之間的連接，并連接到位于開關(guān)Q2與開關(guān)Q4之間的連接。變壓器T的初級(jí)線圈5a連接到位于開關(guān)Q1和開關(guān)Q3之間的連接，并連接到位于開關(guān)Q2與開關(guān)Q4之間的連接。
包括二極管Do1和二極管Do2的串聯(lián)電路連接到變壓器T的次級(jí)線圈5b和三級(jí)線圈5c的一串聯(lián)電路二端。濾波電容器Co連接到位于次級(jí)線圈5b和三級(jí)線圈5c之間的連接，并連接到位于二極管Do1和二極管Do2之間的連接。負(fù)載Ro連接到濾波電容器Co二端。
控制器10f包括作為輸出電壓探測(cè)器的運(yùn)算放大器11，可變?cè)鲆娣糯笃?5，脈沖寬度調(diào)制器14，雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(FF)21，NAND邏輯電路22，以及NAND邏輯電路23，其中，該NAND邏輯電路22輸入FF21的一個(gè)輸出Q和脈沖寬度調(diào)制器14的脈沖信號(hào)，該NAND邏輯電路23輸入FF21的另一個(gè)輸出(輸出Q的反相輸出)和脈沖寬度調(diào)制器14的脈沖信號(hào)。FF21和NAND邏輯電路22，23組成本發(fā)明的開關(guān)控制器。
本實(shí)施例的操作將參考圖18所示的不同部分的波形進(jìn)行說明。首先，與電流探測(cè)電路Rsh探測(cè)到的電流成比例的電壓，和來自輸出電壓探測(cè)器11的、作為輸出電壓的DC電壓，輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?5。可變?cè)鲆娣糯笃?5的輸出被輸入到脈沖寬度調(diào)制器14，然后，脈沖寬度調(diào)制器14的輸出被輸入到FF21。
時(shí)鐘信號(hào)從脈沖寬度調(diào)制器14輸出到FF21，F(xiàn)F21被驅(qū)動(dòng)。FF21與時(shí)鐘(t1，t3，t5等)同步反轉(zhuǎn)高電平和低電平。在圖18所示的例子中，F(xiàn)F21與時(shí)鐘的上升緣同步反轉(zhuǎn)電平。FF21的一輸出Q和脈沖寬度調(diào)制器14的脈沖信號(hào)輸入到NAND邏輯電路22。FF21的另一輸出(輸出Q的反相輸出)和脈沖寬度調(diào)制器14的脈沖信號(hào)輸入到NAND邏輯電路23。
NAND邏輯電路22的輸出提供到開關(guān)Q3的柵極上，并通過高邊驅(qū)動(dòng)器(high-side driver)25b提供到開關(guān)Q2上。NAND邏輯電路23的輸出提供到開關(guān)Q4的柵極上，并通過高邊驅(qū)動(dòng)器25a提供到開關(guān)Q1的柵極上。
開關(guān)Q1-Q4的ON/OFF操作將參考圖18進(jìn)行說明。首先，在t0時(shí)刻，開關(guān)Q1和開關(guān)Q4通過NAND邏輯電路23的輸出同時(shí)切換為ON，并且開關(guān)Q2和開關(guān)Q3通過NAND邏輯電路22的輸出同時(shí)切換為ON。因此，開關(guān)Q1和開關(guān)Q4的電壓變成零，開關(guān)Q2和開關(guān)Q3也同時(shí)變成0。在這個(gè)時(shí)候，電流流經(jīng)B→L1→Q1→Q3→Rsh→B。此外，電流流經(jīng)B→L1→Q2→Q4→Rsh→B。
然后，在t1時(shí)刻，開關(guān)Q2和開關(guān)Q3通過NAND邏輯電路22的輸出同時(shí)切換為OFF。因此，開關(guān)Q2和開關(guān)Q3的電壓增加，電流變成零。在這個(gè)時(shí)候，電流流經(jīng)B→L1→Q1→5a→Q4→Rsh→B，且開關(guān)Q1和開關(guān)Q4的電流增加。
然后，在t2時(shí)刻，開關(guān)Q2和開關(guān)Q3通過NAND邏輯電路22的輸出同時(shí)切換為ON。因此，開關(guān)Q2和開關(guān)Q3的電壓變成零。即，在這個(gè)時(shí)候的操作與在t0時(shí)刻的操作相同。在t1到t2時(shí)刻，電流流經(jīng)5c→Do2→Co→5c，DC電流提供到Ro上。
然后，在t3時(shí)刻，開關(guān)Q1和開關(guān)Q4通過NAND邏輯電路23的輸出同時(shí)切換為OFF。因此，開關(guān)Q1和開關(guān)Q4的電壓增加，電流變成零。在這個(gè)時(shí)候，電流流經(jīng)B→L1→Q2→5a→Q3→Rsh→B，且開關(guān)Q2和開關(guān)Q3的電流增加。在t3到t4時(shí)刻，電流流經(jīng)5b→Do1→Co→5b，DC電流提供到Ro上。
在這個(gè)實(shí)施例中，同樣可以獲得同第一實(shí)施例相同的效果。
可變?cè)鲆娣糯笃鞯奶貏e例子圖19A和19B是可變?cè)鲆娣糯笃饕粋€(gè)例子的框圖。圖19A是可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑韴D。該可變?cè)鲆娣糯笃魇且浑娢黄鳎撾娢黄靼娮鑂1和與該電阻R1串連的增益調(diào)節(jié)可變電阻Rv。輸入信號(hào)輸入到一個(gè)與電阻R1一端相連的輸入端，且輸出從電阻R1與可變電阻Rv的連接提供到輸出端52。在這種情況下，增益小于1。
圖19B是圖19A所示的原理的特別例子。該例子包括FETQ5和電阻R1。其中，該FETQ5包括漏極，源極和柵極，并且其電阻值根據(jù)提供到柵極上的電壓而變化。該電阻R1的一端連接到FETQ5的漏極。與電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的電流成比例的電壓，輸入到輸入端51，該輸入端51連接到電阻R1的另一端。輸出電壓探測(cè)器11的誤差電壓送至FETQ5的柵極端53，且輸出從位于電阻R1與FETQ5的漏極之間的連接提供到輸出端52。
由于FETQ5的電阻值根據(jù)輸入到FETQ5的柵極的電壓值而改變，因此，增益發(fā)生變化。
圖20A和20B是可變?cè)鲆娣糯笃髁硪粋€(gè)例子的框圖。圖20A表示可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑怼Ｔ摽勺冊(cè)鲆娣糯笃靼ㄒ豢勺冸娮鑂v和一運(yùn)算放大器31，該運(yùn)算放大器31的反相端連接到可變電阻Rv的一端。反饋電阻R2連接到該反相端和運(yùn)算放大器31的輸出端，非反相端接地。輸入信號(hào)輸入到輸入端51，該輸入端51連接到可變電阻Rv，并從輸出端52獲得輸出。在這個(gè)時(shí)候，增益表示為-R2/Rv。
圖20B表示圖20A所示的該可變?cè)鲆娣糯笃鞯奶貏e的例子。這個(gè)例子包括FETQ6和運(yùn)算放大器31，其中，F(xiàn)ETQ6包括漏極，源極和柵極，且其電阻值根據(jù)提供到柵極上的電壓而改變，該運(yùn)算放大器31的反相端連接到FETQ6的漏極，且其反饋電阻R2連接到該反相端和輸出端。與電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的電流成比例的電壓，輸入到輸入端51，該輸入端51連接到FETQ6的源極。輸出電壓探測(cè)器11的誤差電壓提供到FETQ6的柵極端53，并從輸出端52獲得輸出。
由于FETQ6的電阻值根據(jù)輸入到FETQ6的柵極的電壓值而改變，因此，增益發(fā)生很大變化。
圖21是用于該可變?cè)鲆娣糯笃鞯腇ET的特性圖。圖21表示FET的漏極電壓Vd和漏極電流Id的特性，該特性根據(jù)柵極和源極之間的電壓Vgs的變化而變化。即，在該FET中，曲線圖的傾度的變化依賴于柵極信號(hào)的大小，并且電阻值發(fā)生變化。
本發(fā)明不限于第一至第九實(shí)施例。探測(cè)到的電流不限于輸入電流，諸如FET的開關(guān)的電流或者整流二極管的電流同樣可以被探測(cè)，以及該電流的平均值，峰值或者有效值也可以被探測(cè)。這樣，在某些情況下，輸入電流不變成精確的正弦波，但是輸入電流可以成為一值，該值可以清除高諧波限制的標(biāo)準(zhǔn)值。
該脈沖寬度調(diào)制器14不僅可以調(diào)節(jié)具有固定頻率的脈沖寬度，而且可以調(diào)節(jié)具有恒定ON寬度的OFF寬度，OFF寬度為常數(shù)而ON寬度改變，ON寬度、OFF寬度和頻率都變化，以及僅ON和OFF之比變化的情況。在本發(fā)明中，第一到第九實(shí)施例中兩個(gè)或者更多可以被組合。
根據(jù)本發(fā)明，功率因數(shù)改良電路的部件的數(shù)量減少了，其結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)化了。采用該結(jié)構(gòu)，該電路可以經(jīng)濟(jì)且容易地調(diào)節(jié)。由于負(fù)反饋回路數(shù)量可以減少，所以該電路可以穩(wěn)定控制。由于導(dǎo)線數(shù)量減少了，該電路可以很容易在IC結(jié)構(gòu)中形成，且可以提供廉價(jià)的IC。
本申請(qǐng)要求2003年9月30日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2003-342148號(hào)的優(yōu)先權(quán)，在這里，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容并入作為參考。盡管本發(fā)明通過參考本發(fā)明的某些實(shí)施例在以上已經(jīng)描述，但是本發(fā)明不限于以上實(shí)施例的描述。根據(jù)本技術(shù)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以想到以上實(shí)施例的修改和變更。本發(fā)明的范圍根據(jù)下述的權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1.一種功率因數(shù)改良電路，其中，AC電源的AC電源電壓通過整流電路整流而獲得整流電壓，該整流電壓輸入包括升壓電抗器和主開關(guān)的串聯(lián)電路，該主開關(guān)切換ON/OFF以改善AC電源的功率因數(shù)，DC輸出電壓通過整流濾波電路獲得，該功率因數(shù)改良電路包括電流探測(cè)器，探測(cè)流經(jīng)該AC電源的電流，或者探測(cè)流經(jīng)該整流電路的電流，或者探測(cè)流經(jīng)該主開關(guān)的電流；誤差電壓發(fā)生器，其將該輸出電壓與一參考電壓的電壓差放大以產(chǎn)生誤差電壓；可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)該誤差電壓值，通過改變?cè)鲆鎭矸糯笈c該電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓；脈沖寬度控制器，其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并將該脈沖信號(hào)提供給主開關(guān)以控制輸出電壓至預(yù)定電壓，該脈沖信號(hào)的脈沖寬度根據(jù)該可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鲋祦砜刂啤?br> 2.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)改良電路，其進(jìn)一步包括峰值探測(cè)器，其探測(cè)由電流探測(cè)器探測(cè)到的電流的峰值，并將與該峰值電流成比例的電壓輸出到該可變?cè)鲆娣糯笃鳌?br> 3.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ怀ㄆ?，在該除法器中，與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓除以誤差電壓。
4.如權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ怀ㄆ?，在該除法器中，與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓除以誤差電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該整流濾波電路包括一第一串聯(lián)電路和一第二串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路包括連接到主開關(guān)二端的一電容和一二極管，該第二串聯(lián)電路包括連接到該二極管二端的一電抗器和一濾波電容器。
6.如權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該整流濾波電路包括一第一串聯(lián)電路和一第二串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路包括連接到主開關(guān)二端的一電容和一二極管，該第二串聯(lián)電路包括連接到該二極管二端的一電抗器和一濾波電容器。
7.如權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該整流濾波電路包括一第一串聯(lián)電路和一第二串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路包括連接到主開關(guān)二端的一電容和一二極管，該第二串聯(lián)電路包括連接到該二極管二端的一電抗器和一濾波電容器。
8.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該整流濾波電路包括一第一串聯(lián)電路，其連接到該主開關(guān)二端，并包括一電容和一電抗器；一第二串聯(lián)電路，其連接到該電抗器二端，并包括一二極管和一濾波電容器。
9.如權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該整流濾波電路包括一第一串聯(lián)電路，其連接到該主開關(guān)二端，并包括一電容和一電抗器；一第二串聯(lián)電路，其連接到該電抗器二端，并包括一二極管和一濾波電容器。
10.如權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該整流濾波電路包括一第一串聯(lián)電路，其連接到該主開關(guān)二端，并包括一電容和一電抗器；一第二串聯(lián)電路，其連接到該電抗器二端，并包括一二極管和一濾波電容器。
11.一種功率因數(shù)改良電路，其獲得DC輸出電壓，該電路包括一第一串聯(lián)電路，其具有一AC電源和一升壓電抗器；一橋電路，其連接到第一串聯(lián)電路二端，并包括一第一二極管，一第二二極管，一第一開關(guān)和一第二開關(guān)；一濾波電容器，其連接到位于第一二極管與第二二極管之間的連接，并連接到位于第一開關(guān)與第二開關(guān)之間的連接；其中，第一開關(guān)和第二開關(guān)同時(shí)切換ON/OFF以改善AC電源的功率因數(shù)，該電路進(jìn)一步包括一電流探測(cè)器，其探測(cè)流經(jīng)AC電源的AC電源電流；一整流電路，其整流該探測(cè)到的AC電源電流；一誤差電壓發(fā)生器，其放大該輸出電壓和一參考電壓的電壓差，以產(chǎn)生一誤差電壓；一可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)該誤差電壓值，通過改變?cè)鲆鎭矸糯笈c該整流電路整流的電流成比例的電壓；脈沖寬度控制裝置，其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，并提供該脈沖信號(hào)至第一開關(guān)和第二開關(guān)，以控制輸出電壓至預(yù)定電壓，該脈沖信號(hào)的寬度根據(jù)該可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鲋祦砜刂啤?br> 12.一種功率因數(shù)改良電路，其獲得DC輸出電壓，該電路包括一第一串聯(lián)電路，其連接到一整流電路二端，該整流電路整流一AC電源的AC電源電壓，并包括一升壓電抗器，一第一開關(guān)，一第三開關(guān)以及一電流探測(cè)器；一第二串聯(lián)電路，其連接到位于該升壓電抗器和該第一開關(guān)之間的連接，并連接到位于該第三開關(guān)和該電流探測(cè)器之間的連接，該第二串聯(lián)電路包括一第二開關(guān)和一第四開關(guān)；一變壓器的初級(jí)線圈連接到位于該第一開關(guān)和該第三開關(guān)之間的連接，并連接到位于該第二開關(guān)和該第四開關(guān)之間的連接；一整流濾波電路，其整流并濾波該變壓器的次級(jí)輸出線圈的電壓；其中，該第一到第四開關(guān)的開關(guān)切換ON/OFF以改善該AC電源的功率因數(shù)，該電路進(jìn)一步包括一誤差電壓發(fā)生器，其將該輸出電壓與一參考電壓的電壓差放大，以產(chǎn)生誤差電壓；一可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)該誤差電壓值，通過改變?cè)鲆鎭矸糯笈c該電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓；脈沖寬度控制裝置，其產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)的寬度根據(jù)可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鲋祦砜刂?；開關(guān)控制裝置，其通過反轉(zhuǎn)該脈沖信號(hào)而產(chǎn)生脈沖反轉(zhuǎn)信號(hào)，提供該脈沖信號(hào)和脈沖反轉(zhuǎn)信號(hào)中的一個(gè)至該第二開關(guān)和第三開關(guān)，提供該脈沖信號(hào)和脈沖反轉(zhuǎn)信號(hào)中的另一個(gè)至該第一開關(guān)和第四開關(guān)，并控制第一開關(guān)和第四開關(guān)的ON/OFF以控制輸出電壓至一預(yù)定電壓。
13.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ话雽?dǎo)體設(shè)備，其包括一第一主電極，一第二主電極和一控制電極，并通過提供到該控制電極上的電壓來改變一電阻值；以及一固定電阻，其一端連接到該半導(dǎo)體設(shè)備的第一主電極；以及與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓輸入到該固定電阻的另一端，誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓提供到該半導(dǎo)體設(shè)備的控制電極上。
14.如權(quán)利要求11所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ话雽?dǎo)體設(shè)備，其包括一第一主電極，一第二主電極和一控制電極，并通過提供到該控制電極上的電壓來改變一電阻值；以及一固定電阻，其一端連接到該半導(dǎo)體設(shè)備的第一主電極；以及與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓輸入到該固定電阻的另一端，誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓提供到該半導(dǎo)體設(shè)備的控制電極上。
15.如權(quán)利要求12所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ话雽?dǎo)體設(shè)備，其包括一第一主電極，一第二主電極和一控制電極，并通過提供到該控制電極上的電壓來改變一電阻值；以及一固定電阻，其一端連接到該半導(dǎo)體設(shè)備的第一主電極；以及與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓輸入到該固定電阻的另一端，誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓提供到該半導(dǎo)體設(shè)備的控制電極上。
16.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ话雽?dǎo)體設(shè)備，其包括一第一主電極，一第二主電極和一控制電極，并通過提供到該控制電極上的電壓來改變一電阻值；以及一運(yùn)算放大器，其具有一反相端和一反饋電阻，該反相端連接到該半導(dǎo)體設(shè)備的第一主電極，該反饋電阻連接到該反相端和輸出端；以及與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓輸入到該固定電阻的另一端，誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓提供到該半導(dǎo)體設(shè)備的控制電極上。
17.如權(quán)利要求11所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ话雽?dǎo)體設(shè)備，其包括一第一主電極，一第二主電極和一控制電極，并通過提供到該控制電極上的電壓來改變一電阻值；以及一運(yùn)算放大器，其具有一反相端和一反饋電阻，該反相端連接到該半導(dǎo)體設(shè)備的第一主電極，該反饋電阻連接到該反相端和輸出端；以及與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓輸入到該固定電阻的另一端，誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓提供到該半導(dǎo)體設(shè)備的控制電極上。
18.如權(quán)利要求12所述的功率因數(shù)改良電路，其中，該可變?cè)鲆娣糯笃靼ㄒ话雽?dǎo)體設(shè)備，其包括一第一主電極，一第二主電極和一控制電極，并通過提供到該控制電極上的電壓來改變一電阻值；以及一運(yùn)算放大器，其具有一反相端和一反饋電阻，該反相端連接到該半導(dǎo)體設(shè)備的第一主電極，該反饋電阻連接到該反相端和輸出端；以及與電流探測(cè)器探測(cè)到的電流成比例的電壓輸入到該固定電阻的另一端，誤差電壓發(fā)生器的誤差電壓提供到該半導(dǎo)體設(shè)備的控制電極上。
全文摘要
一種功率因數(shù)改良電路，包括一電流探測(cè)電阻Rsh，用以探測(cè)流經(jīng)一AC電源Vac的電流，或者探測(cè)流經(jīng)一整流電路B的電流；一輸出電壓探測(cè)器11，其放大輸出電壓Eo和一參考電壓Vref的電壓差，以產(chǎn)生誤差電壓；一可變?cè)鲆娣糯笃?5，其根據(jù)輸出電壓探測(cè)器11的誤差電壓值，通過改變?cè)鲆?，以放大與電流探測(cè)電阻Rsh探測(cè)到的電流成比例的電壓；一脈沖寬度調(diào)制器14，其產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，并提供該脈沖信號(hào)到開關(guān)Q1，以控制輸出電壓Eo到預(yù)定電壓，其中，該脈沖信號(hào)寬度根據(jù)可變?cè)鲆娣糯笃?5的輸出值來控制。
文檔編號(hào)H02M7/46GK1604441SQ200410080910
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者森田浩一 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社