專利名稱：數(shù)字功率因數(shù)校正控制器和包括其的ac到dc電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及功率電子設(shè)備，并更特別地涉及功率因數(shù)校正 (PFC)控制電路。
背景技術(shù)：
通過AC到DC電源從AC線路供應(yīng)獲得的平均功率總是小于RMS (均方根)電壓和RMS電流的乘積。平均功率與RMS電壓和RMS 電流的乘積的比率被稱為功率因數(shù)。例如，變換器具有70%的功率因 數(shù)意味著從線路供應(yīng)得到的功率是該線路中的電壓和電流的乘積的 70%，并且因此，僅僅是利用單位功率因數(shù)可以獲得的功率的70%。為了增加電源的功率因數(shù)，并且因此增加電源的效率，采用功率 因數(shù)校正(PFC)是己知的。 一種己知的實(shí)現(xiàn)PFC的方法是迫使平均 輸入電流遵循適當(dāng)按比例改變后的瞬時(shí)輸入電壓波形。圖1是具有整 流器電橋12、升壓變換器14和模擬PFC控制器16的常規(guī)PFC AC到 DC電源10的示圖。模擬PFC控制器16利用模擬電路來將變換器10 的輸出電壓(Vout)與電壓基準(zhǔn)8進(jìn)行比較以產(chǎn)生電壓補(bǔ)償信號(hào)B (Vcomp)。將電壓補(bǔ)償信號(hào)乘以輸入電壓(Vin)并除以輸入電壓的 RMS的平方。將該操作的結(jié)果與輸入電流(Iin)進(jìn)行比較以確定升壓 變換器14的主電源開關(guān)18的占空比。盡管使用微控制器來在PFC變換器中實(shí)現(xiàn)一些控制和監(jiān)視功能是 已知的，但是逐脈沖開關(guān)控制通常是采用專門的模擬pwm控制器來實(shí) 現(xiàn)的。然而，該方法限制了可行的控制和監(jiān)視功能的范圍和性能。然 而，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使用數(shù)字裝置來實(shí)現(xiàn)全部控制和監(jiān)視功能 的動(dòng)機(jī)越來越強(qiáng)。然而，這種控制所需的速度和分辨率，直到最近， 都使得實(shí)現(xiàn)低中檔功率變換器驚人地昂貴。由此，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)非常適合于執(zhí)行PFC變換器的所 有控制功能的任務(wù)。DSP可通過執(zhí)行計(jì)算主電源開關(guān)的最優(yōu)接通持續(xù)時(shí)間(on-time duration)的固件算法來實(shí)現(xiàn)逐脈沖開關(guān)控制。同時(shí)，同 一 DSP可通過調(diào)度分配給各種任務(wù)的處理器時(shí)隙或通過中斷例程來執(zhí) 行PFC變換器所需的所有其它控制和監(jiān)視功能。盡管DSP —般足以滿足PFC變換器，但它們對(duì)于這樣的應(yīng)用而言 不是最優(yōu)的，并且在實(shí)踐中產(chǎn)生了相對(duì)麻煩和昂貴的解決方法。這是 因?yàn)楦哔|(zhì)量數(shù)字PFC通常需要三個(gè)高分辨率的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換通道， 其中的至少一個(gè)需要是高速度的轉(zhuǎn)換通道。此外，計(jì)算主電源開關(guān)的 適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)通常需要為了功率級(jí)的動(dòng)態(tài)行為和穩(wěn)定性而被最優(yōu)化的兩 個(gè)相對(duì)復(fù)雜的數(shù)字濾波器的固件執(zhí)行， 一個(gè)用于平均電流回路，另一 個(gè)用于電壓回路。另外，幾個(gè)時(shí)間苛刻的保護(hù)功能，諸如過電流和過 電壓，必須同時(shí)包括在內(nèi)。為了使變換器能夠適當(dāng)?shù)毓ぷ?，所有這些 功能必須實(shí)時(shí)地執(zhí)行。競(jìng)爭(zhēng)信號(hào)DSP的計(jì)算資源的多個(gè)時(shí)間苛刻的控 制功能的存在，通過引入復(fù)雜的調(diào)度和多級(jí)中斷例程而使固件變復(fù)雜。 這繼而增加了損害變換器的操作的不希望有的行為的風(fēng)險(xiǎn)。為了克服 這些挑戰(zhàn)，必須使用相對(duì)強(qiáng)大的DSP和復(fù)雜的例程。這使得可接受的 DSP實(shí)現(xiàn)方案對(duì)于低中檔功率變換器而言驚人地昂貴。在其它類型的開關(guān)模式變換器(諸如DC/DC負(fù)載點(diǎn)(POL)變換 器)中，相似的挑戰(zhàn)是已知的。為DC/DC POL變換器提出的減小主處 理器的計(jì)算負(fù)擔(dān)的方法之一是引入用于實(shí)現(xiàn)主控制回路的專門的硬件 濾波器。該濾波器的系數(shù)可由主處理器編程以適應(yīng)變換器的動(dòng)態(tài)需求。 然而，這需要僅被執(zhí)行一次或者可能僅在特別情形(異常操作、系統(tǒng) 配置改變、參數(shù)偏移等)下才被修改。為了進(jìn)一步減少數(shù)字pwm控制器所需的硬件資源，己經(jīng)提出了所 謂的"窗口 a/d轉(zhuǎn)換"。在該方案中，監(jiān)視輸出電壓的模擬到數(shù)字變換 器被設(shè)計(jì)成僅處理期望的(目標(biāo))電壓周圍的相對(duì)窄范圍的幅度。該 方法背后的洞察是，在正常操作期間輸出電壓非常接近于目標(biāo)值。這 是因?yàn)楝F(xiàn)代電子系統(tǒng)需要非常精確的電壓調(diào)節(jié)并且這樣的性能對(duì)于整 個(gè)系統(tǒng)的適當(dāng)操作而言絕對(duì)是必需的。如果輸出電壓位于目標(biāo)窗口以 外，則通常要實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)斷或其它特別措施。盡管采用窗口 a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字控制器在DC到DC變換器中很流行， 但這樣的控制器不適合于PFC變換器。這是因?yàn)檫@樣的控制器僅采用單個(gè)電壓回路工作，而PFC需要兩個(gè)回路并且它們中的一個(gè)是平均電 流模式控制回路。發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)一般方面中，本發(fā)明涉及在AC到DC、高功率因數(shù)、開關(guān) 電源中使用的PFC變換器。高功率因數(shù)可通過迫使輸入電流的幅度遵 循輸入電壓的瞬時(shí)幅度來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同實(shí)施例，PFC控制器在固件 (處理器代碼)、數(shù)字硬件和模擬硬件之間劃分控制任務(wù)。這種劃分可 以提供控制系統(tǒng)的給定部分中所使用的技術(shù)類型和所需的信號(hào)處理的 種類之間的良好的匹配。PFC控制器可包括兩個(gè)控制回路。第一控制 回路(輸出電壓回路)可由執(zhí)行相關(guān)固件代碼的處理器實(shí)現(xiàn)。例如， 處理器和固件可以是微控制器的一部分。由于該控制回路的非常低的 帶寬，代碼執(zhí)行會(huì)需要非常少的計(jì)算能力，結(jié)果，可以使用相對(duì)慢速 的模擬到數(shù)字變換器。這樣，可以將相對(duì)低成本的微控制器用于輸出 電壓控制回路。在不同實(shí)現(xiàn)方案中，將電壓控制回路的輸出乘以與釆樣的瞬時(shí)輸 入電壓成比例的信號(hào)并除以與采樣的rms輸入電壓的平方成比例的另 一信號(hào)。隨后將該操作的結(jié)果轉(zhuǎn)換成與期望的瞬時(shí)輸入電流(忽略開 關(guān)波動(dòng)(switchingripple))成比例的模擬電壓。該模擬電壓接著被用作模擬到數(shù)字變換器的基準(zhǔn)電壓，所述模擬 到數(shù)字變換器優(yōu)選地是監(jiān)視輸入電流的瞬時(shí)值的窗口 a/d變換器。由于 a/d變換器的"窗口"配置，低分辨率(例如6比特)可以滿足需要。 因此，高速、低成本、閃存型窗口 a/d變換器可在某些應(yīng)用中使用。第二控制回路(平均電流回路)可采用具有可編程系數(shù)的專用硬 件濾波器來實(shí)現(xiàn)。該配置通常優(yōu)選地不需要處理器的任何計(jì)算資源。 該回路迫使平均輸入電流遵循饋送到窗口 a/d變換器中的模擬基準(zhǔn)信 號(hào)。采用這樣的PFC控制器，實(shí)現(xiàn)控制器所必需的硬件資源的總量和 成本可以顯著地得到降低。
在本文中將通過實(shí)例結(jié)合以下附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)PFC AC到DC電源的示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的PFC AC到DC電源的示圖；并且圖3是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的處理單元的示圖。
具體實(shí)施方式
圖2是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的PFC AC到DC電源40的示圖。 電源40包括AC電源42、 EMI濾波器44、整流器電路46、變換器48 和PFC控制器50。電源40可用于從由AC電源42供應(yīng)的AC電壓提 供經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電壓輸出(V。ut)。AC電源42可供應(yīng)具有基頻(o的正弦電壓信號(hào)?；lco可以是例 如60 Hz。如圖2中所示，EMI濾波器44可被連接在AC電源42和整 流器電路46之間，并且可對(duì)不希望有的噪聲進(jìn)行濾波。整流器電路46 可以是能夠?qū)碜訟C電源42的正弦輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成每個(gè)半周期 均為正的電壓波形的全波整流電路。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如圖2中所示， 整流器電路46可包括四二極管橋式整流器電路。變換器48將經(jīng)整流的AC輸入電壓(Vin)轉(zhuǎn)換成可用于為負(fù)載(未 示出)供電的DC輸出電壓(V。ut)。如圖2中所示，變換器48優(yōu)選地 是升壓變換器，因?yàn)槠淠軌虍a(chǎn)生高于輸入電壓的輸出電壓，同時(shí)保持 全調(diào)節(jié)(fUllregulation)、連續(xù)輸入電流和簡(jiǎn)單性。如此，變換器48可 包括電感器52、整流器54 (例如，二極管)、電源開關(guān)56和濾波電容 器58。電感器52、整流器54和濾波電容器58串聯(lián)連接，其中電容器 58跨接在電源40的輸出端之間。電源開關(guān)56跨接在整流器54和濾波 電容器58之間，使得電源開關(guān)56的占空比控制濾波電容器58兩端之 間的電壓(并且因此控制輸出電壓V。ut)。電源開關(guān)56可以是壓控開關(guān)， 諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)(例如MOSFET)。在操作中，當(dāng)電源開關(guān)56閉合時(shí)，電流流過電感器52和電源開 關(guān)56，并且整流器54被反向偏置。流過電感器52的電流使能量存儲(chǔ) 在電感器52中。因此，當(dāng)電源開關(guān)56被打開時(shí)，電感器52使電感器 52和整流器54之間的節(jié)點(diǎn)P處的電壓迅速增加到整流器54變?yōu)檎蚱脮r(shí)的一點(diǎn)，并且電流通過整流器54到達(dá)濾波電容器58和負(fù)載。 在電感器52所存儲(chǔ)的能量已經(jīng)通過整流器54轉(zhuǎn)移到電容器58之后， 電源開關(guān)56被閉合，從而再次使整流器54被反向偏置，并且使另一 些能量存儲(chǔ)在電感器52中。以這樣的方式，電源開關(guān)56的占空比可被調(diào)制成調(diào)節(jié)濾波電容器 58兩端之間的電壓，并且因此調(diào)節(jié)輸出電壓V。ut。同時(shí)，占空比可被 調(diào)制成保持與瞬時(shí)輸入電壓(忽略開關(guān)波動(dòng))成比例的輸入電流的值。 同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)是可能的，因?yàn)樗鼈冊(cè)陬l域中是分離的。對(duì)于輸入 電流，所關(guān)心的是AC線路的基頻(例如60Hz)及其諧波(120Hz、 180Hz等)，而可以僅針對(duì)60Hz以下的頻率來調(diào)節(jié)輸出電壓。由于輸 出電容器(例如，電容器58)所實(shí)現(xiàn)的通常相當(dāng)大量的能量存儲(chǔ)，所 產(chǎn)生的電壓回路的滯緩(sluggishnes)不會(huì)產(chǎn)生問題。如下所述，電源開關(guān)56的占空比由PFC控制器50基于輸出電壓 V。ut、經(jīng)整流的AC輸入電壓(Vin)和輸入電流(Iin)而產(chǎn)生的PWM 信號(hào)控制，以利用適當(dāng)?shù)墓β室驍?shù)校正來提供期望的輸出電壓。感測(cè) 電阻器(未示出)可被用于產(chǎn)生與輸入電流(Iin)成比例的信號(hào)。盡管圖2中所示的DC/DC變換器48是升壓變換器，但應(yīng)該認(rèn)識(shí) 到，可以使用其它開關(guān)DC/DC拓?fù)洌T如降壓、降壓-升壓、Cuk、 Sepic、 它們的隔離型派生物等。PFC控制器50的調(diào)節(jié)目標(biāo)是保持輸出電壓(Vout)為恒定值，同 時(shí)迫使輸入電流(Iin)遵循輸入電壓(Vin)的形狀，盡管可以允許輸 出電壓從目標(biāo)值偏離一定程度以避免輸入電流的失真。因此，輸出電 壓可以包含一定量的低頻波動(dòng)，主要是在AC線路頻率的第二諧波處。 另一方面，輸入電流可以包含主要由開關(guān)頻率及其諧波組成的大的高 頻ac分量。這些電流分量可由EMI濾波器44去除。上述的電壓和電 流失真都是本領(lǐng)域公知的，并且因?yàn)閷?duì)于實(shí)踐本發(fā)明而言并不重要所 以在下面的描述中將被忽略。根據(jù)不同實(shí)施例，PFC控制器50可包括硬件電路60和處理單元 62。如圖3的實(shí)施例中所示，處理單元62可包括處理器300和諸如 ROM 302的存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元302可存儲(chǔ)用于由處理單元62的處理 器300執(zhí)行的固件代碼或指令，如下面更詳細(xì)描述的那樣。如下所述，處理單元62可被實(shí)現(xiàn)為微控制器。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，根據(jù)其它實(shí)施 例，固件可被存儲(chǔ)在作為與處理器不同的裝置的存儲(chǔ)單元中。根據(jù)不同實(shí)施例，通過將控制電路配置在兩個(gè)回路中來獲得PFC 控制器50的期望的操作。第一外部電壓回路保持輸出電壓為恒定值。 輸出電壓被采樣并由電壓a/d變換器72轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。由于典型地 被配置成略微低于ac線路頻率的電壓控制回路的相對(duì)低的帶寬，變換 器72可以相對(duì)慢速。幾百赫茲的采樣速率典型地是足夠的。在處理單元62中，從存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)募拇嫫?4中的目標(biāo)電壓(Vset) 中減去輸出電壓測(cè)量的結(jié)果。這兩個(gè)值之間的差值可被認(rèn)為是調(diào)節(jié)誤 差(電壓誤差)。該誤差隨后被用于以抵消該誤差的方式修改電源開關(guān) 56的占空比。為了保持電壓調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性，執(zhí)行誤差信號(hào) 的適當(dāng)?shù)念l率補(bǔ)償，如本領(lǐng)域公知的那樣。該補(bǔ)償優(yōu)選地是完全通過 執(zhí)行存儲(chǔ)在處理單元62的固件中的代碼(即，電壓補(bǔ)償器子程序76) 來實(shí)現(xiàn)的。由于電壓控制回路的低帶寬和低精確度，必要的計(jì)算可由 作為處理單元62的簡(jiǎn)單低成本的微控制器執(zhí)行。跟隨在電壓誤差補(bǔ)償之后的是乘法和除法步驟。根據(jù)不同實(shí)施例， 在電壓補(bǔ)償子程序76的輸出(Vcomp或B)和與瞬時(shí)輸入電壓成比例 的信號(hào)(A)之間執(zhí)行乘法。信號(hào)A由電壓a/d變換器77響應(yīng)于輸入 電壓而產(chǎn)生。作為乘法的結(jié)果，獲得了遵循輸入電壓的形狀的信號(hào)。 然后將該信號(hào)除以表示rms輸入電壓(C)的信號(hào)的平方值。該操作的 目的是引入前饋路徑，從而允許PFC控制器充分地響應(yīng)輸入電壓中的 快速改變而無需等待來自慢速反饋回路(如下所述)的校正。再次， 上述的數(shù)學(xué)計(jì)算優(yōu)選地是完全通過執(zhí)行存儲(chǔ)在處理單元62的固件中的 代碼來實(shí)現(xiàn)的。例如，rms電壓計(jì)算子程序78可以基于與瞬時(shí)輸入電 壓成比例的信號(hào)(A)來計(jì)算rms輸入電壓。乘法子程序80可以執(zhí)行 乘法/除法操作(A*B/C2)以產(chǎn)生表示期望的輸入電流(Iset)的數(shù)字 信號(hào)。乘法和除法操作可以典型地以幾千赫的重復(fù)速率來執(zhí)行以避免 產(chǎn)生附加諧波失真。這樣的低速率也使得便于通過執(zhí)行固件代碼來實(shí) 現(xiàn)。電壓回路對(duì)占空比的修改優(yōu)選地不是直接執(zhí)行。而是，乘法器的 輸出(Iset)可構(gòu)成內(nèi)部平均電流回路的基準(zhǔn)值，其中內(nèi)部平均電流回路具有比電壓回路的帶寬高得多的帶寬。由于平均電流控制回路的較高帶寬，其優(yōu)選地完全使用硬件電路60來實(shí)現(xiàn)而不執(zhí)行處理單元62的固件代碼。根據(jù)不同實(shí)施例，乘法子程序80的輸出(Iset)首先由d/a變換器 90轉(zhuǎn)換成模擬形式(電壓或電流)。該模擬信號(hào)的幅度變?yōu)槟M到數(shù)字 變換器92的基準(zhǔn)電平。a/d變換器92優(yōu)選地采用監(jiān)視輸入電流(Iin) 的窗口 a/d變換器92來實(shí)現(xiàn)。如前所述，該信號(hào)的電壓可以表示輸入 電流。窗口 a/d變換器92測(cè)量表示輸入電流(Iin)的信號(hào)和上述基準(zhǔn) 電流信號(hào)(Iset)之間的差值。窗口 a/d變換器92所產(chǎn)生的差值構(gòu)成數(shù) 字形式的電流信號(hào)的誤差。為了適當(dāng)?shù)靥幚碚`差信號(hào)，相對(duì)小的分辨 率可能是足夠的。因此，簡(jiǎn)單、便宜但快速的閃存a/d變換器可被用作 窗口 a/d變換器92。隨后，將誤差信號(hào)(Ierror)饋送到專用的數(shù)字平均電流模式補(bǔ)償 器94中，該數(shù)字平均電流模式補(bǔ)償器94生成指示PWM控制信號(hào)的 適當(dāng)?shù)恼伎毡鹊男盘?hào)"D"。該補(bǔ)償器94可使用例如數(shù)字控制領(lǐng)域中所 公知的邏輯門、延遲元件和査找表，完全以硬件來實(shí)現(xiàn)。在不同實(shí)施 例中，即使到目前為止所需的調(diào)節(jié)速度和分辨率超過常規(guī)低成本8位 微控制器的性能，平均電流模式補(bǔ)償器94仍可以用相對(duì)少的資源來計(jì) 算必需的補(bǔ)償。因此，昂貴和復(fù)雜的DSP處理器不需要用在電流回路 中。此外，從實(shí)現(xiàn)電壓控制回路的處理單元62的固件代碼中去除電流 回路補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間苛刻的任務(wù)，可以導(dǎo)致固件代碼的極大簡(jiǎn)化和提高的 健壯性。補(bǔ)償器94的修改，諸如對(duì)于電源電路改變或動(dòng)態(tài)性能調(diào)整而言可 能是必需的修改，可由處理電路62來完成。為此，處理單元62可以 改變某些專用寄存器的內(nèi)容，從而修改補(bǔ)償器94的邏輯電路的結(jié)構(gòu)， 使得期望的調(diào)節(jié)目標(biāo)可以得到實(shí)現(xiàn)。然而，這樣的修改通常不需要頻 繁執(zhí)行并且不會(huì)增加處理單元62的計(jì)算負(fù)擔(dān)。電流回路補(bǔ)償器94的輸出(D)被饋送到PWM發(fā)生器96中，該 PWM發(fā)生器96生成用于控制變換器48的電源開關(guān)56 (或多個(gè)電源 開關(guān))的PWM信號(hào)。由于PWM發(fā)生器96的非常高的時(shí)間分辨率， 所以PWM發(fā)生器96可采用專用硬件來實(shí)現(xiàn)。PWM脈沖優(yōu)選地在僅僅幾納秒時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)被調(diào)節(jié)，否則量化誤差的不利影響會(huì)降低調(diào)節(jié)的 質(zhì)量。根據(jù)不同實(shí)施例，PFC控制器50可因此以在整個(gè)電路的不同部分 之間最優(yōu)地劃分信號(hào)處理功能為特征。取決于帶寬、范圍、幅度和時(shí)間分辨率，PFC控制器50可以使信號(hào)在固件、數(shù)字硬件和模擬硬件之 間交替流動(dòng)。這允許數(shù)字功率因數(shù)校正控制功能以簡(jiǎn)單、低成本的方 式實(shí)現(xiàn)。盡管在本文中已經(jīng)針對(duì)特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的許多改型和變型。例 如，如上所述，不同的拓?fù)淇捎糜谧儞Q器48。此外，變換器48可以包 括由PFC控制器50所產(chǎn)生的PWM信號(hào)(直接或間接)控制的一個(gè)或 多個(gè)電源開關(guān)。前述描述和所附權(quán)利要求應(yīng)該覆蓋所有這些改型和變 型。
權(quán)利要求
1.一種PFC AC到DC電源，包括開關(guān)變換器，其包括至少一個(gè)主電源開關(guān)；和PFC控制器，用于控制所述至少一個(gè)主電源開關(guān)，其中所述PFC控制器包括處理單元，其包括處理器和存儲(chǔ)器，在所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有固件，當(dāng)所述固件由所述處理器執(zhí)行時(shí)，所述固件使所述處理器基于所述AC到DC電源的輸入和輸出電壓來計(jì)算所述AC到DC電源的輸入電流設(shè)置點(diǎn)；和與所述處理單元通信的硬件電路，其中所述硬件電路包括第一a/d變換器，用于基于所述AC到DC電源的輸入電流和來自所述處理單元的所述輸入電流設(shè)置點(diǎn)的模擬形式來輸出數(shù)字輸入電流誤差值；和與所述第一a/d變換器通信的數(shù)字電流模式補(bǔ)償器，用于基于來自所述a/d變換器的所述數(shù)字輸入電流誤差值來確定所述至少一個(gè)主電源開關(guān)的占空比。
2. 如權(quán)利要求1所述的PFC AC到DC電源，其中所述第一 a/d變 換器包括窗口 a/d變換器。
3. 如權(quán)利要求2所述的PFC AC到DC電源，其中所述硬件電路 還包括用于將來自所述處理單元的所述輸入電流設(shè)置點(diǎn)轉(zhuǎn)換成模擬形 式的d/a變換器，其中由所述d/a變換器產(chǎn)生的所述輸入電流設(shè)置點(diǎn)的 所述模擬形式被提供到所述窗口 a/d變換器。
4. 如權(quán)利要求3所述的PFC AC到DC電源，其中所述硬件電路還包括與所述數(shù)字電流模式補(bǔ)償器和所述至少一個(gè)主電源開關(guān)通信的 PWM發(fā)生器，該P(yáng)WM發(fā)生器用于基于由所述數(shù)字電流模式補(bǔ)償器確 定的所述占空比來生成用于所述至少一個(gè)主電源開關(guān)的PWM控制信 號(hào)。
5. 如權(quán)利要求4所述的PFC AC到DC電源，其中所述硬件電路 還包括第二 a/d變換器，該第二 a/d變換器用于將所述AC到DC電源 的所述輸出電壓轉(zhuǎn)換成用于輸入到所述處理單元的數(shù)字形式。
6. 如權(quán)利要求5所述的PFC AC到DC電源，其中所述硬件電路 還包括第三a/d變換器，該第三a/d變換器用于將所述AC到DC電源 的所述輸入電壓轉(zhuǎn)換成用于輸入到所述窗口 A/D變換器的數(shù)字形式。
7. 如權(quán)利要求1-6所述的PFC AC到DC電源，其中所述處理單元 的所述處理器和所述存儲(chǔ)器是微控制器的一部分。
8. 如權(quán)利要求1-7所述的PFC AC到DC電源，其中所述開關(guān)變換 器包括升壓變換器。
9. 一種用于控制AC到DC電源的至少一個(gè)主電源開關(guān)的PFC控 制器，包括處理單元，其包括處理器和存儲(chǔ)器，在所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有固件， 當(dāng)所述固件由所述處理器執(zhí)行時(shí)，所述固件使所述處理器基于所述AC 到DC電源的輸出電壓來計(jì)算所述AC到DC電源的輸入電流設(shè)置點(diǎn)； 和與所述處理單元通信的硬件電路，其中所述硬件電路包括第一 a/d變換器，用于基于所述AC到DC電源的輸入電流和來自所述處理單元的所述輸入電流設(shè)置點(diǎn)的模擬形式來輸出數(shù)字輸入電流誤差值；和與所述第一 a/d變換器通信的數(shù)字電流模式補(bǔ)償器，用于基于來自所述a/d變換器的所述數(shù)字輸入電流誤差值來確定所述至少一個(gè)主電源開關(guān)的占空比。
10. 如權(quán)利要求9所述的PFC控制器，其中所述第一 a/d變換器包 括窗口 a/d變換器。
11. 如權(quán)利要求10所述的PFC控制器，其中所述硬件電路還包括用于將來自所述處理單元的所述輸入電流設(shè)置點(diǎn)轉(zhuǎn)換成模擬形式的d/a 變換器，其中由所述d/a變換器產(chǎn)生的所述輸入電流設(shè)置點(diǎn)的所述模擬 形式被提供到所述窗口 a/d變換器。
12. 如權(quán)利要求11所述的PFC控制器，其中所述硬件電路還包括 與所述數(shù)字電流模式補(bǔ)償器和所述至少一個(gè)主電源開關(guān)通信的PWM 發(fā)生器，該P(yáng)WM發(fā)生器用于基于由所述數(shù)字電流模式補(bǔ)償器確定的 所述占空比來生成用于所述至少一個(gè)主電源開關(guān)的PWM控制信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求12所述的PFC控制器，其中所述硬件電路還包括 第二 a/d變換器，該第二 a/d變換器用于將所述AC到DC電源的所述 輸出電壓轉(zhuǎn)換成用于輸入到所述處理單元的數(shù)字形式。
14. 如權(quán)利要求13所述的PFC控制器，其中所述硬件電路還包括 第三a/d變換器，該第三a/d變換器用于將所述AC到DC電源的輸入 電壓轉(zhuǎn)換成用于輸入到所述窗口 A/D變換器的數(shù)字形式。
15. 如權(quán)利要求9-14所述的PFC控制器，其中所述處理單元的所 述處理器和所述存儲(chǔ)器是微控制器的一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括開關(guān)變換器和PFC控制器(50)的PFC AC到DC電源，其中開關(guān)變換器包括至少一個(gè)主電源開關(guān)(56)。PFC控制器可包括基于AC到DC電源的輸出電壓來計(jì)算AC到DC電源的輸入電流設(shè)置點(diǎn)的處理單元(62)。PFC控制器還可包括硬件電路(60)，該硬件電路(60)包括窗口a/d變換器(92)，該窗口a/d變換器(92)用于基于AC到DC電源的輸入電流和來自處理單元的輸入電流設(shè)置點(diǎn)的模擬形式來輸出數(shù)字輸入電流誤差值。硬件電路還可包括與第一a/d變換器通信的數(shù)字電流模式補(bǔ)償器(94)，該數(shù)字電流模式補(bǔ)償器(94)用于基于來自a/d變換器的數(shù)字輸入電流誤差值來確定主電源開關(guān)的占空比。
文檔編號(hào)H02M1/00GK101268603SQ200680034905
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
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