[发明专利]转换器电路

说明书

本发明涉及一种将交流电转换成直流电的电路，尤其涉及一种用脉宽调制技术进行控制以减少输入中包含的谐波频率分量的高功率因数转换器电路。

通常，具有通过控制电源的谐波失真来提高功率因数这一功能的供电设备，包括一个通过控制将交流输入电流变成正弦波形的升压转换器电路。例如正如日本待审专利公报363(1988)-224698中所描述的那样，在对输入电压进行整流后，就用升压转换器电路控制输入电流，因为电路结构很简单，特别是在单相输入电源中都是如此。这种现有技术的结构如图19所示。就是说，在用整流二极管电路102a、102b、102c和102d对交流电源1整流一次后，就由升压转换器电路(由电抗器106、开关元件103、二极管104和平滑电容器7组成)建立准备供给负载8的直流电源。

图21是控制电路110的控制方框图，用于控制图19的电路。图21中，误差Verr在比较装置37中设置的直流电压Vdc^*与从图19中电阻9a与9b得到的实际直流电压Vdc之间取得，它通过补偿滤波器32，从而将图19中电阻111a与111b得到的整流输出|Vac|输入乘法器31而得到设置的电流|Iac^*|。比较装置38将这个|Iac^*|与作为图19中电阻113两端之间电压而检测出的实际输入电流信息|Iac|比较，将其得到的误差信息|Iacerr|送到补偿滤波器133。在补偿滤波器133中，经滤波操作而稳定输入电流波形控制。将补偿滤波器133的输入送到比较器与振荡器35的输出信号比较，由此转换成脉宽调制信号PWMout。该脉宽市制信号PWMout通过门驱动电路105对图19的开关元件103进行驱动控制。

在图20的电路中，整流二极管的数量与功率传递元件一样多，在图19电路中为5只，应用升压型PWM转换器后已减少为4只。交流电源1通过电抗器106而输入整流器桥路，该桥路的下臂由开关元件3a、3b和整流二极管2a、2b组成，上臂由高速二极管4a与4b组成。与图19的情况一样，整流桥路的输出端接有平滑电容器7、负载8和用于检测输出电压的电阻9a与9b。此外，设置了电流传感器213以检测输入电流波形，还设置了变压器211以检测输入电压波形。为了像图19那样得到输入电流波形信息|Iac|，设置了二极管桥路251a、251b、251c和251d，将其结果送给控制电路110。同样地，为了像图19那样得到输入电压波形信息|Vac|，设置了二极管桥路212a、212b、212c和212d，并将其结果送给控制电路110。控制电路110的处理结构与图21的结构一样。

然而，在前述的现有技术中，交流电源的输出被整流二极管电路整流一次，之后升压转换器电路就工作了，这样就存在一个问题，即在该电路中，通过主电路电流的元件数量很大，由此造成很大的基本损失。

在后面描述的现有技术中，尽管通过主电路电流的元件数量较少，但是对输入电压波形和输入电流波形的检测却较复杂且规模很大。鉴于这种检测的复杂性，检测耗用的功率并非小得可以不予考虑的程度。而且还有许多问题，诸如大量的开关元件容易增大噪声等。

在任何一种情况下，就主电路结构而言，在便于得到高功率因数、保持高效率等待解决的一般基本问题方面，或在功率变化时的安全操作方面，还未提出任何办法。

考虑到一般转换器电路的这类问题，本发明的目的是提供这样一种转换器电路，它能减少电路中通过主电路电流的元件的数量，且主电路的损失很小，另外附带减少了检测电路的损失，旨在提高效能，并能实现超小型化、减少损失或减少噪声，以简单的结构获得高功率因数。

根据本发明的权利要求1-8、19和20，配置一个单相PWM转换器电路，从而采用两类整流二极管(具有快速恢复功能的低正压降与高速二极管)以及开关元件来控制脉宽调制，以下述方式对应于本发明的每一方面：

(1)为了使检测电路超小型化，这将对应于多个电源频率，例如在结构中将输入交流电压利用电阻元件对一个光电耦合器的原边短路，而将光电耦合器副边的电压输入控制电路，从而由光电耦合器副边电压的反向周期计算出该输入交流电压的频率Fac或周期Tac以确定输入频率。

(2)为了减少源自检测电路的损失，利用根据光电耦合器副边的接通时间Ton与关闭时间Toff算出的周期Tac，将时间(2-Ton+2·Toff+Tac)/4和(2·Ton+2·Toff+3·Tac)/4置成交流输入电压的零交叉时间。