[实用新型]用于多相转换器的控制器与系统

说明书

技术领域

本公开涉及控制多相功率因数校正(PFC)转换器，并且特别地涉及适应性地交错多个多相PFC转换器。

背景技术

通常公知的是使用PFC装置用于主动地校正开关式电源(SMPS)的功率因数，开关式电源用于供应电子设备(例如计算机、电视、监视器等)以及诸如荧光灯之类的照明装置。典型的SMPS包括全波二极管整流器桥，其具有连接到AC功率分配线的输入和连接在下游的电容器，从而根据AC供电电压产生DC电压。与DC电平相比，电容器具有足够大的电容，使得相对小的纹波出现在其端子处。因此，电桥的整流器二极管将仅在供电电压的每个半周期的短部分上导通，因为其瞬时值在周期的大部分上小于电容器的电压。结果是从电力线吸收的电流包括一系列短脉冲，其幅度是所产生的平均值的5-10倍。

这具有明显的结果：

从电力线吸收的电流具有远高于正弦电流吸收的情况的峰值和rms(均方根)值，

由于连接到电力线的所有公用设施几乎同时脉冲吸收，供电电压失真，

在三相体系的情况下中性导体中的电流极大地提高，以及

较少使用电力系统的能量潜力。

事实上，脉冲电流的波形包括许多奇次谐波，虽然不构成提供至负载的电力，但是它们增加了由电力线吸收的rms电流，并因此增加了能量耗散。

在数量上，这可以用功率因数(PF)和总谐波失真(THD)表示，功率因数是实际功率(电源发送至负载的功率加上在其中以热量形式耗散的功率)与视在功率(rms电压与吸收的rms电流的乘积)的比值，总谐波失真通常是与所有较大谐波相关的能量与基波相关的能量的百分比。通常，具有电容滤波器的电源具有0.4和0.6之间的PF和比100％高的THD。设置在整流器桥和输出之间的PFC允许从网络吸收准正弦并与电压同相的电流，因而使PF接近1并降低了THD。

图1示出了单相PFC转换器20和控制装置22的示意图。控制装置22可具有可变频率并可以在连续(CCM)和不连续(DCM)模式之间操作，通常被称为“过渡模式”(TM)。输入电压(Vin)从全波二极管整流器桥24的电压供应端子被提供给转换器20。整流器桥24的第二端子又连接到接地端子。整流器桥24接收由交流(AC)电源26所提供的输入供电电压。转换器20可以被实施为升压转换器。转换器20包括变压器的电感28、金属氧化物半导体(MOS)功率晶体管30以及二极管32。电感28的第一端子连接到整流器桥24的电压供应端子，并且晶体管30的漏极端子连接到电感28的在第一端子的下游的第二端子。另一方面，晶体管30的源极端子经由电阻器34连接到接地端子。

二极管32具有连接到电感28的第二端子的阳极。此外，二极管32具有连接到输出电容器36的第一端子的阴极，输出电容器36具有连接到接地端子的另一端子。转换器20产生输出电容器36两端的直流(DC)输出电压(标记为Vout)，由此Vout高于Vin的最大峰值电压供应。

控制装置22使用反馈控制使输出电压Vout保持在常数值。在过渡模式中，高效转换通过在零电压和零电流条件下转换实现。图1的控制装置22被示为具有四个输入端口和一个输出端口。四个输入端口包括接收由整流器桥24所提供的输入电压的输入电压端口38、接收由转换器20所提供的输出电压的输出电压端口40、过零检测(ZCD)端口42、以及电流感测(CS)端口44。ZCD端口42电耦合到包括电感28的变压器的辅助绕组46，并用于感测通过电感28的电流何时达到0安培。CS端口44用于监测通过晶体管30的电流。

控制装置22的作为栅极驱动(GD)端口的输出端口48使晶体管30导通和断开，因此控制转换器20的操作。控制装置22可以说是一种变频控制装置，因为切换晶体管30的频率以及相应的切换周期都是基于由转换器20的操作触发的外部事件。然而，通过确保晶体管30在接近电感28的零电流时导通，实现了高效操作。

此外，控制装置22可以是恒定导通时间(COT)类型的。在恒定导通时间操作中，转换器20的功率晶体管30的导通周期被用作控制变量，并且在电压供应的每一个周期期间，它被保持恒定在适当值，以便从转换器20获得电压输出的调节。