[发明专利]功率因数校正电路的控制方法，功率因数校正电路和照明机构的操作装置

说明书

本发明涉及一种用于功率因数校正的方法和电路。本发明尤其涉及用于操作装置或者电子镇流器的功率因数校正技术领域。

功率因数校正(“功率因数校正”，PFC)布置用于消除或者至少减少输入电流中的谐波电流。谐波电流尤其可能在非线性用电器中出现，该非线性用电器例如是具有电源件中的滤波的整流器，这是因为在这种类型的用户情况下，尽管输入电压为正弦形式，但输入电流的相位发生偏移并且发生非正弦形式的扭曲。可以通过在各个装置前方接通的有源或者时钟控制的功率因数校正电路对此时出现的高频谐波振荡施加反向作用。

功率因数校正电路还可以用于照明机构的操作装置，例如荧光照明机构的电子镇流器或者LED变换器。这种电路在用于操作照明机构的装置是有意义的，这是因为规范限制了允许被回送到供电网络中的谐波。

针对功率因数校正电路经常使用基于也被称为升压型转换器或者升压式转换器的升压变换器的电路拓扑。此时被供以整流后的交流电压的电感器或者线圈通过可控开关的接通/切断以输入电流充电或放电。电感器的放电电流流经二极管流向与输出端电容器相耦合的变换器的输出端，从而可以在输出端处获得相对于输入电压提高的直流电压。同样可以使用其他变换器。

可以以不同的操作模式操作功率因数校正电路。尤其已知利用连续流过之前所述的电感器的操作(所谓的“连续通电模式”，CCM)、利用非连续电感器或线圈电流的操作(“非连续通电模式”，DCM)或者处于流经电感器的连续电流与非连续电流之间的临界区域内的操作(“界限通电模式”或者“临界通电模式”，BCM)。在BCM操作时，在线圈放电期间线圈电流降低为零，开始新的切换周期，并且再次接通开关，以使线圈重新充电。根据时间(期间开关分别被接通)，可以对功率因数校正电路进行控制和调节。在DCM操作中，相对地在当放电过程中线圈电流过零之后，首先等待预定的额外等待时间，直至开关重新被接通。

DE102004025597A1描述了一种功率因数校正电路，其中在开关切断的时间段中推导出输出端的直流电压。

在以DCM模式操作功率因数校正电路时，重新接通转换器之前的等待时间根据负载，即根据功率因数校正电路的输出功率进行选择，以便保持预定的总线电压。如果在结束该时间之后直接再次接通开关，则这可能会导致线圈电流的不规则。如果仅根据预定的等待时间而不是根据功率因数校正电路的关系来选择接通时间点，则会提高散热以及因此出现开关装置变热。

任务在于提供方法和装置，其在所述问题方面得以改善。任务在于提供用于功率因数校正的方法和装置，其中可以对更大范围的负载进行操作。任务还在于，提供方法和装置，其中可以在确定接通时间点时考虑功率因数校正电路在开关处于切断状态时的时间段中的动态关系。

根据本发明提供具有在独立权利要求中给出的特征的方法、功率因数校正电路以及照明机构的操作装置。从属权利要求限定本发明的有利和优选的实施方式。

根据实施例的方法和装置可以使得用于照明机构的功率因数校正电路以多种操作模式进行操作。根据例如可以通过输出功率进行检测的负载可以从多种操作模式中选择一种操作模式。在可以是DCM操作模式的第一操作模式中，确定开关装置的切断和重新接通开关装置之间的最短等待时间。开关装置的接通时间点不仅根据最短等待时间来确定，还根据经由开关装置降低的电压来确定。这允许对功率因数校正电路在开关装置切断时的动态关系加以考虑，以确定接通时间点。在根据实施例的功率因数校正电路中可以设计控制装置，以实施相应的方法。

开关装置可以是功率开关，尤其是FET或者MOSFET开关，并且当功率开关被切换到切断状态时，经由开关装置降低的电压可以是功率开关的漏源电压。

功率因数校正电路的控制装置可以根据经由漏源电路而降低的电压的随时间变化的关系来确定接通时间点。功率因数校正电路的控制装置可以限定时间间隔，该时间间隔对应于容许的接通时间，并且该时间位于一时间处，此时通过功率因数校正电路的漏源电路降低的电压靠近局部最小值或者经过该最小值。也就是说，只有当不仅完成了最短等待时间，而且开关装置处的电压处于“波谷”时，才接通开关。这种方法也被称为“波谷切换”。