專利名稱：用于管腳功率因數(shù)修正的方法和電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于主動的功率因數(shù)修正(Power Factor Correction)的方法以及裝置，也就是說，借助于主動地由控制單元進行時鐘信號控制的開關，以及其在用于照明器件的驅動設備中的應用。本發(fā)明的技術領域尤其地為在交流電壓/直流電壓功率轉換器、尤其地在用于照明器件(例如氣體放電式燈、LED或者0LED)的驅動設備中的功率因數(shù)修正。在此提及的轉換器首要具有的目的為，將整流過的電網電壓轉換成直流電壓，所述整流過的電網電壓在通常的橋式整流之后由彼此相繼的相同極性的正線半波組成并且形成用于轉換器的輸入電壓，所述直流電壓與輸入電壓的波動和輸出端的負載無關地盡可能保持恒定。此外，功率因數(shù)修正應用于，通過轉換器從電網中提取的分解過的(zerhackt)電流具有這樣的包絡線，即，其具有盡可能正弦形的時間曲線，該時間曲線盡可能相應于電網電壓的正弦形的時間曲線。以這種方式，可在很大長度上避免通過分解過程強制地產生的高次諧波，其以不期望的方式反饋回電網中。
背景技術：
根據(jù)文獻WO 2007/121944已知用于功率因數(shù)修正的轉換器電路，其中，將優(yōu)選地由整流過的電網半波組成的輸入電壓輸送到電感器。借助于時鐘信號控制的開關，通過其閉合和斷開重復地使電感器充電和放電，其中，充電電流流過開關。電感器的放電電流通過二極管被輸送到轉換器的輸出端?？刂茊卧a生用于開關的切換信號，并且通過控制管腳將該信號給出到開關處。為了產生切換信號，控制單元評估至少四個傳感器信號，其中，控制單元具有獨立的傳感器管腳以用于每個傳感器信號。四個傳感器信號各自相應于輸入電壓、電感器的放電電流、電感器的充電電流和中間回路電壓。電感器形成變壓器的初級繞組，變壓器的二級繞組一方面接地并且另一方面通過電阻器與控制單元的用于充電電流的傳感器管腳相連接。通過在與開關串聯(lián)的分流器(低歐姆值的測量電阻)上的壓降獲得該充電電流。由此，該壓降同時為用于流過閉合的開關的電流的度量，必須監(jiān)控該電流以避免過流。此外，在控制單元中將在分流器上下降的電壓與參考值相比較，在達到參考值時斷開開關。在針對交零點的時刻監(jiān)控放電電壓。當檢測到交零點時，再次閉合開關。傳感器管腳(集成的電路例如ASIC或μ C的輸入管腳)的相對大的數(shù)量在電路的成本和空間需求方面不利，并且相應地是缺點。從文獻DE 10128588Α1中已知一種轉換器電路，其中，傳感器管腳的數(shù)量減少到兩個。輸送到這兩個傳感器管腳的傳感器信號各自相應于輸入電壓和輸出電壓。通常，輸入電壓的評估對于輸出電壓的調節(jié)來說不是必要的。但是在該情況中需要輸入電壓以用于在交零點時延長開關的接通時間。通過該措施可避免電感其的放電電流的跳躍式地下降。 在沒有以上措施時，該跳躍式的下降導致形成高次諧波，并且由此導致干擾頻率。從文獻DE 102004025597Α1中已知一種轉換器電路，其僅具有唯一的傳感器管腳。該傳感器管腳與兩個形成分壓器的電阻器的連接點相連接，其中，分壓器一方面與在電感器和二極管之間的連接點相連接并且另一方面與地相連接。在斷開開關時，將中間回路電壓輸送到傳感器管腳，中間回路電壓(取自放電結束階段中)相應于輸出電壓，并且在放電結束階段中通過彎折顯示出交零點。控制單元從傳感器信息中計算出用于開關的接通和斷開時間。在接通時間結束時，已知的最大的充電電流流動。然后，控制單元通過已知的電感器、已知的最大充電電流和已知的用于開關的接通和斷開時間計算輸入電壓和輸出電壓。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的為，給出帶有功率因數(shù)修正的備選的方法和備選的轉換器電路，其避免以上提及的缺點，其同樣僅僅帶有一個傳感器管腳。該目的通過獨立權利要求的特征實現(xiàn)。從屬權利要求以尤其有利的方式改進本發(fā)明的主題。根據(jù)本發(fā)明的方法所涉及的內容中，基于現(xiàn)有技術的為其中，將優(yōu)選地由整流過的電網半波組成的輸入電壓輸送到電感器，其中，借助于通過控制單元進行時鐘信號控制的的開關通過其接通和斷開反復地使電感器充電和放電，并且充電電流在該開關上流動，其中，電感器的放電電流通過二極管被輸送到轉換器的輸出端，其中，將傳感器電壓輸送到控制單元，以及其中，控制單元在評估傳感器電壓的情況下產生切換信號，利用該切換信號對開關進行時鐘信號控制。在此，在斷開開關時，傳感器電壓由至少兩個電壓分量組成，其中第一個電壓分量相應于a)輸出電壓或者b)輸入電壓，并且其中，第二個分量相應于由輸入電壓和輸出電壓形成的電壓差，并且其中，在斷開開關時如此疊加兩個電壓分量，即，補償兩個形成電壓差的電壓之一，使得僅僅另一個電壓用于形成傳感器電壓，并且作為運行參數(shù)由控制單元進行評估。根據(jù)本發(fā)明的電路所涉及的內容中，基于現(xiàn)有技術的為其中，將優(yōu)選地由整流過的電網半波組成的輸入電壓輸送到電感器，其中，借助于進行時鐘信號控制的開關通過其接通和斷開反復地使電感器充電和放電，并且充電電流在該開關上流動，其中，電感器的放電電流通過二極管被輸送到變壓器的輸出端，其中，將傳感器電壓(Vsens)輸送到控制單元的傳感器測量點，其中，控制單元在評估傳感器電壓的情況下產生切換信號，通過控制管腳將切換信號給出到開關處?？稍谂R界導通(邊界)模式中、在非無電流模式中或者在無電流模式中驅動功率因數(shù)修正電路。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案的實施方式為從屬權利要求的內容。為了避免重復，所有權利要求應完全地計入描述的公開內容。


下面根據(jù)附圖描述實施方式。附圖中圖1顯示了在AC/DC功率轉換器中用于功率因數(shù)修正的電路的第一變型方案a) 的第一實施方式的示意性的電路圖；圖2顯示了在AC/DC功率轉換器中用于功率因數(shù)修正的電路的第一變型方案a) 的第二實施方式的示意性的電路圖；圖3(a)_(e)顯示了帶有根據(jù)圖1和2的電路的與時間相關的運行參數(shù)的曲線圖；圖4顯示了在AC/DC功率轉換器中用于功率因數(shù)修正的電路的第二變型方案b) 的第一實施方式的示意性的電路圖；圖5顯示了在AC/DC功率轉換器中用于功率因數(shù)修正的電路的第二變型方案b) 的第二實施方式的示意性的電路圖；以及圖6(a)_(e)顯示了帶有根據(jù)圖4和5的電路的與時間相關的運行參數(shù)的曲線圖。
具體實施例方式將整流過的電網電壓vin輸送到在圖1中顯示的電路的輸入端，整流過的電網電壓由正的正弦半波組成，其例如通過對電網電壓的橋式整流產生。雖然正弦半波具有相同的極性，仍然將vin稱為交流電壓。轉換器電路應將vin轉換成輸出直流電壓vout，調節(jié) vout并且因此其應盡可能與vin的振幅的波動以及在電路的輸出端處的負載的波動無關。由高電勢聯(lián)接端和地形成電路的輸入端。電路的輸出端同樣由高電勢聯(lián)接端和地形成。平滑電容器Cl位于電路的輸入端上，并且同樣平滑電容器C2位于電路的輸出端上。在電路的縱向支路中存在電感器L，其一端與電路的高電勢輸入聯(lián)接端相連接并且其另一端與整流二極管D的一聯(lián)接端相連接。二極管D的另一聯(lián)接端與電路的高電勢輸出聯(lián)接端相連接。開關Sw的一聯(lián)接端與在L和D之間的連接點相連接，開關的另一聯(lián)接端通過低歐姆值的測量電阻器Rs被引導到地處。L不僅僅作為電感器起作用，而且此外形成變壓器的初級繞組Wp，變壓器的二級繞組由Ws表示。由兩個電阻器Rl和R2形成的分壓器的一端與電路的高電勢輸出聯(lián)接端相連接。 分壓器的另一端與變壓器的二級繞組Ws的一聯(lián)接端相連接，二級繞組Ws的另一聯(lián)接端接地。Rl和R2的連接點一方面通過高歐姆值的分隔電阻器Rt與在Sw和Rs之間的連接點相連接，并且另一方面與控制單元PFC的傳感器管腳PINsens相連接。除了(優(yōu)選地唯一的)傳感器管腳PINsens，控制單元PFC還具有控制管腳PINsw，控制單元PFC通過控制管腳PINsw給開關提供切換信號vsw。由vsens表示通過傳感器管腳PINsens輸送到控制單元PFC的傳感器信號。完全可在相同的管腳PINsens處或者在一個或其它管腳處將其它測量信號輸送到控制單元?？刂茊卧狿FC通常為集成電路、尤其為ASIC或者μ C，其中優(yōu)選地借助于數(shù)字化實現(xiàn)的算法計算用于開關Sw的控制信息。因此，為此對在傳感器管腳PINsens處的模擬的反饋信號數(shù)字化。由控制單元PFC利用時鐘頻率使開關Sw受時鐘信號控制，時鐘頻率通常在IOkHz到幾百kHz的范圍中，并且由此遠大于輸入電壓vin的正弦半波的重復頻率 (Folgefrequenz)。S卩，vin和甚至vout在開關Sw的切換周期之內的變化很小可忽略，從而出于這點不僅vout而且vin可被視為基本上恒定的。這可在圖3(a)中看出，在圖3(a) 中與時間相關地示出vin和vout。vin和vout近似恒定允許(例如稍后還將顯示的那樣) 通過以下方式在計算運行參數(shù)時可簡化地考慮，即，提出用于帶有時鐘頻率的交流分量和帶有幾乎恒定的振幅的直流分量的獨立的等式。在所有四個電路(圖1，2，4和5)中，分壓器的兩個電阻器的比例R1/R2和變壓器的初級繞組相對于二級繞組(Ws)的比例Wp/Ws相等，得到小于1的因數(shù)k R1/R2 = Wp/Ws = k現(xiàn)在，針對根據(jù)圖1的電路的功能初始時，應從以下開始，S卩，在電感器L的放電周期結束時閉合開關Sw。然后，電感器由于出現(xiàn)的輸入電壓vin電磁地開始充電。充電電流il流過開關Sw和測量電阻器Rs。 在圖3(b)中示出用于開關Sw的切換脈沖vsw。在圖3(c)中顯示了充電電流il。該充電電流從零開始并且然后基本線性地上升。如可從針對圖1的計算附頁中看出的那樣，通過控制單元PFC計算充電電流il。然后，在控制單元PFC中將其與相應于接通時間的參考值相比較。當充電電流il達到參考值時，控制單元PFC將斷開信號vsw給出到開關Sw，其促使開關Sw斷開?，F(xiàn)在，放電階段開始。放電電流ie的大部分流過二極管D到達負載。放電電流ie 的一小部分通過分壓器R1/R2、變壓器的二級繞組Ws以及測量電阻器Rs流向地。同樣在圖 3(c)中顯示了放電電流?？闯?，其基本線性地下降并且然后在放電結束階段中時保持在該處。實際上，放電電流與零線相交，但是在此這不可看出。如可從圖3(d)中得到的那樣，在放電結束階段中，在電感器L和二極管D之間的連接點處的開關電壓vds為波動的。在放電階段期間，從二極管D的導通電壓和輸出電壓 VOUt的和中得到開關電壓vds。由此，開關電壓Vds基本與輸出電壓VOUt同樣大。然而，不測量vds。然而，波動性也傳遞到傳感器電壓vsens上，傳感器電壓vsens 在PINsens處提供并且在圖3(e)中顯示出。控制單元PFC可評估vsens的該波動性，以將信號vsw給出到開關Sw，以再次閉合開關Sw并且由此開始新的充電階段。一旦電感器L去磁，則為放電結束階段并且在電感器L上不再有電壓下降。由此，現(xiàn)在在電感器L上不再出現(xiàn)電壓差vin-vout，由此，電壓分量vWs也消失。該電壓分量vWs的消失導致傳感器電壓 vsens的電壓變化，該電壓變化同樣可通過控制單元PFC獲取。由于該電壓變化，控制單元PFC可識別放電結束階段的到達，并且將信號vsw給出到開關Sw，以使得該開關再次閉合并且由此開始新的充電階段。
如果應在臨界導通(或邊界)模式中驅動功率因數(shù)修正電路，控制電路可監(jiān)控放電結束階段的到達，并且在識別出到達放電結束階段時再次接通開關Sw。但是，也可在無電流模式中驅動功率因數(shù)修正電路，那么其中，控制電路可如此確定開關Sw的接通時間與斷開時間的比例，使得始終達到放電結束階段，并且然后不立即接通開關Sw。在這種情況中，可取消對放電結束階段的到達的監(jiān)控(尤其地，當如此確定開關Sw的接通時間與斷開時間的比例使得始終出現(xiàn)在沒有電流流過電感器L的情況下的階段時)。但是，也可在非無電流模式中驅動功率因素修正電路。這意味著，分別在到達放電結束階段之前再次接通開關Sw，并且由此導致電感器L在放電結束階段結束時不去磁化?，F(xiàn)在，下面應描述，如何獲得根據(jù)圖1的電路的單個的運行參數(shù)，控制單元PFC需要這些運行參數(shù)，以通過調節(jié)將輸出電壓保持恒定，此外，以使到電網中的高次諧波反饋最小化，以識別電網電壓的類型或大小并且最終以避免過流為目的監(jiān)控開關電流。運行參數(shù)為輸出電壓vout、輸入電壓vin和充電電流il。相應地，基本原理在于，為了形成傳感器電壓vsens產生至少兩個電壓分量vR2和 vWs，其中之一(在此vWs)自身由兩個部分電壓組成。如可從針對圖1的計算附頁上的公式⑴和⑵中看出的那樣，大致恒定的電壓分量vR2相應于輸出電壓vout，而受時鐘信號控制的電壓分量vWp相應于電壓差vin-vout。兩個電壓分量如此相互疊加，即，根據(jù)公式 (6)，在斷開開關Sw時補償(即取消)輸出電壓。以這種方式，在斷開開關Sw時傳感器電壓vsens僅僅包含與已知的因數(shù)k相乘的輸入電壓vin。在閉合開關Sw時，根據(jù)公式(9)-(13)，得到輸出電壓vout和充電電流il。為了獲得輸出電壓VOUt和充電電流il，可使用已經在放電階段期間獲得的輸入電壓Vin?？稍谂R界導通(或邊界)模式中或在無電流模式中在下述時刻進行傳感器電壓 vsens的測量以用于獲得另一運行參數(shù)(當該另一運行參數(shù)應為輸入電壓vin或輸出電壓 vout時)，S卩，在該時刻充電電流il尚為零或近似為零。有利地，在接通開關sw之后立即進行該測量?？稍谂R界導通(或邊界)模式中或在無電流模式中在下述時刻進行傳感器電壓 vsens的測量以用于獲得另一運行參數(shù)(當該另一運行參數(shù)應為充電電流il時)，即，在該時刻充電電流il不再為零。有利地，在接通開關Sw之后一定的時間進行該測量。也可在多個時刻重復該測量。可在臨界導通(或邊界)模式中、在非無電流模式中或在無電流模式中通過在開關sw(即，在閉合開關sw時)的接通期間的不同時刻多次測量傳感器電壓vsens獲得其它運行參數(shù)(當運行參數(shù)應為充電電流il以及輸入電壓vin或輸出電壓vout時)。通過評估在一定的時刻的測量，可通過形成單個測量值的差推出充電電流il。由此，可在考慮傳感器電壓vsens的時間上的變化的情況下獲得充電電流il。現(xiàn)在，根據(jù)以這種方式獲得的充電電流il，也可推出輸入電壓vin或輸出電壓 vout,因為傳感器電壓vsens具有直流部分(Offset)(因為由輸入電壓vin或輸出電壓 vout的不變的部分和充電電流il的增加的部分合成傳感器電壓vsens)。根據(jù)圖2的電路顯示了第一變型方案a)的第二實施方式，其中，分壓器R1/R2的一端與電路的高電勢輸出聯(lián)接端相連接。根據(jù)圖2的電路與根據(jù)圖1的電路的區(qū)別在于，在此不直接將變壓器的二級繞組Ws引導到地，而是間接地通過測量電阻器Rs。圖2的運行參數(shù)的時間上的曲線與圖1的一致，并且相應地在圖3中示出。根據(jù)圖2的電路的運行參數(shù)的計算與根據(jù)圖1的不同，并且以盡可能明了的方式在針對圖2的計算附頁上示出。在圖4和5中顯示的電路的第二變型方案b)與根據(jù)圖1和2的第一變型方案a) 的區(qū)別在于，分壓器R1/R2的一端不與高電勢輸出聯(lián)接端相連接而是與電路的高電勢輸入聯(lián)接端相連接。另一方面，在此，圖4示出了第二變型方案b)的第一實施方式，并且圖5顯示了第二實施方式。另一方面，根據(jù)圖5的第二實施方式與根據(jù)圖4的第一實施方式的區(qū)別在于，在圖 4中直接將二級繞組Ws引導到地，相反地，在圖5中間接地通過測量電阻器Rs將其引導到地。對于兩個電路(圖4和圖5)，運行參數(shù)的時間上的曲線是相同的并且在圖6中示
出ο同樣地，對于圖4和5，運行參數(shù)的計算不同。因此，運行參數(shù)獨立地在針對圖4和圖5的計算附頁中示出并且非常明了。最終還應指出的是，有利地，應在所謂的“以脈沖方式切斷 (shutdown-with-burst)”模式中在帶有非常低的負載的情況下運行中或在切斷的狀態(tài)中進行輸出電壓vout或輸入電壓vin的測量，也就是說，在帶有盡可能短的接通時間ton和盡可能長的斷開時間toff的運行模式中，以盡可能低地保持能量傳遞?？扇绱藢嵤┰撨\行模式，即，在相對短的時間上分別僅一次接通開關Sw并且然后在較長的持續(xù)時間上保持斷開，或者僅僅進行幾次接通和斷開循環(huán)(“脈沖”)，然后在再次接通開關Sw之前進行較長的暫停(“切斷”)?？赏ㄟ^以下方式實現(xiàn)功率因數(shù)修正電路的以上描述的工作原理的擴展，S卩，除了用于功率因數(shù)修正的基本的伺服回路(Regelschleife)，直接或間接地獲得輸入電壓vin 并且在另一調節(jié)回路中如此進行考慮，即，當輸入電壓vin的振幅的當前值下降到低的值 (即，在預定的閾值之下)時延長對于開關Sw計算的接通時間。例如，如以上描述的那樣， 可通過傳感器電壓Vsw的評估進行對輸入電壓vin的確定。尤其地，為此可評估在變壓器的二級繞組Ws處的電壓。在此，在低的輸入電壓振幅時，例如根據(jù)表格或通過計算或簡單地通過從低于一定的電壓值起簡單地(恒定地)延長進行開關Sw的接通時間的延長。由此，考慮通常在增壓轉換器中出現(xiàn)的效應，即，在輸入電壓vin交零之前瞬間通過電感器L的電流突然地下降到零，并且在交零之后才再次以一定的間隔使用。此外，這歸因于置于功率因數(shù)修正電路之前的濾波電路，因為必須始終對其元件充放電。在該時間間隔中，電流和電壓不同步，這導致高次諧波，其可作為干擾反饋到電網中。然而，通過延長接通時間可抑制該效應，從而進一步改進驅動設備的驅動特性。然而，這僅僅表示對以上描述的調節(jié)的補充，并且不必是強制的。參考標號列表Vin輸入電壓Cl, C2 電容器L電感器
Wp變壓器的初級繞組VffP在初級繞組(電感器)上的電壓vds開關電壓sw開關Dニ極管PFC控制單元(功率因數(shù)修正控制器)PINsw控制管腳PINsens傳感器管腳vsw切換電壓Rs測量電阻器vRs在測量電阻器Rs上的電壓il充電電流ie放電電流R1，R2分壓器的電阻器vR2在電阻器R2上的電壓Ws變壓器的ニ級繞組vffs在ニ級繞組恥上的電壓vsens傳感器電壓vout輸出電壓Rt分隔電阻器針對圖1的附頁R1/R2 = ffp/ffs = k開關Sw=斷開(提示1)—vR2= K*vout (1)(提示2) — vffp = vin-vout (2)vffs = k*vffp (3)(2) + (3) — vffs = k* (vin-vout) (4)vsens = vR2+vffp (5)(1) + (2) — vsens = k*vout+k* (vin-vout) (6)Vsens = k*vin (7)從(7)中得到vin，因為已知k。(8)開關Sw=閉合vffp = vin+vRs (9)vffs = k*vin+k*vRs (10)vsens = vR2+vffs (11)(9) + (1)—vsens = k*vout+vffs (12)vens = k*out+k*vin+K*vRs (13)(提示3) — vsens = k*vout+k vin從(13)中獲得vout，因為根據(jù)(8)已知k和vin。
從(13)中同樣獲得vRs以及當vRs上升時的時刻的il。提示1 涉及大致恒定的分量。提示2 涉及受時鐘信號控制的分量。提示3 在充電階段開始時vRs為零。那么，當測量vens時，不者慮vRs部分。針對圖2的附頁R1/R2 = ffp/ffs = k開關Sw =斷開(提示)一VRs= PV0Ut (直流電壓分量)(1)(提示)—vWp = vin-vout (2)vffs = k*vffp (3)(2) + (3) — vffs = k* (vin-vout) (4)(提示 4) — vsens = vR2+vffp (5)(1) + (2) — vsens = k*vout+k* (vin-vout) (6)vsens = k*vin (7)從(7)中得到vin，因為已知k。(8)開關Sw =閉合vffp = vin+vRs (9)vffs = k*vin+k*vRs (IOa)vsens = vR2+vffs+k*vRs (Ila)(Ila)+ (1) — vsens = k*vout+vffs+k*vRs (12)(提示 3) — vsens = k*vout+k*vin+(1+k) *vRs (13)從(13)中得到vout，因為已知k和vin。從(13)中同樣得到vRs以及當vRs上升時的時刻的il。(提示4)—因為Rt非常大并且Rs非常小，可忽略其對vsens的影響。針對圖4的附頁R1/R2 = ffp/ffs = k(提示 1) — vRs = k*vin (20)(提示 2) — vffp = vin-vout (21)vffs = -k*vffp (22)(21) + (22) — vffs = -k* (vin-vout) (23)vsens = vR2+vffs+vRs (24)(24) + (20) + (23) — vsens = k*vin-k* (vin-vout) +vRs (25)(提示 5) — vsens = k*vin (26)從06)中得到vout，因為已知k。(27)開關Sw =閉合vffp = vin+vRs (28)vffs = -k*vin-k*vRs (29)vsens = vR2+vffs+vRs (30)(30) + (20) — vsens = k*vin+vffs+vRs (31)
(31) + (29) — vsens = k*vin-k*vin+(1-k) *vRs (32)Vsens = (1-k) *vRs (33)從(33)中得到vRs和由此得到il，因為已知k。提示5 因為Rs非常小，在斷開開關Sw時vRs也非常小，并且可忽略vRs。圖5的附頁R1/R2 = ffp/ffs = k開關Sw =斷開(提示 1) — vRs = k*vin (20)(提示 2) — vffp = vin-vout (21)vffs = -k*vffp (22)(21) + (22) — vffs = -k* (vin-vout) (23)(提示 4) — vsens = vRs+vffs (24a)(24) + (22) + (23) — vsens = k*vin-k* (vin-vout) (25a)vsens = k*vout (26)從06)中得到vout，因為已知k。(27)開關Sw =閉合vffp = vin+vRs (28)vffs = -k*vin-k*vRs (29)vsens = vRs+vffs (30a)(30a)+ (20) — vsens = k*vin+vffs (31a)(31a)+ (29) — vsens = k*vin-k*vin-k*vRs (32a)Vsens = k*vRs (33a)從(33a)中得到vRs和由此得到il,因為已知k。
1權利要求
1.一種用于主動的功率因數(shù)修正的方法，其中，將優(yōu)選地由整流過的電網半波組成的輸入電壓(vin)輸送到電感器(L)， 其中，借助于通過控制單元(PFC)進行時鐘信號控制的開關(Sw)通過該開關(Sw)的接通和斷開反復地使所述電感器(L)充電和放電，并且充電電流(il)在所述開關(Sw)上流動，其中，所述電感器(L)的放電電流(ie)通過二極管⑶被輸送到轉換器的輸出端， 其中，將傳感器電壓(vsens)輸送到所述控制單元(PFC)，其中，所述控制單元(PFC)在評估所述傳感器電壓(vsens)的情況下產生用于所述開關(Sw)的切換信號(vsw)，其中，在斷開所述開關(Sw)時，所述傳感器電壓(vsens)由至少兩個電壓分量(vR2， vffs)組成，其中第一電壓分量(VM)相應于a)輸出電壓(vout)，或者b)輸入電壓(vin)，并且，其中第二電壓分量(vWs)相應于由所述輸入電壓(vin)和所述輸出電壓(vout) 形成的電壓差(vin-vout)，并且其中，在斷開所述開關(Sw)時如此疊加所述兩個電壓分量 (vR2, vWs)，S卩，補償兩個形成電壓差的電壓(vin或vout)之一，使得僅僅另一個電壓用于形成所述傳感器電壓(vsens)，并且作為運行參數(shù)(vout或vin)由所述控制單元(PFC)進行評估。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，然后在閉合所述開關(Sw)時在評估之前獲得的運行參數(shù)(vout或vin)的情況下獲得另一運行參數(shù)(vin或vout或il)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，在閉合所述開關(Sw)時所述傳感器電壓 (vsens)具有第三電壓分量(vRS)，該第三電壓分量(vRS)相應于所述充電電流(il)。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，在臨界導通(或邊界)模式中或在無電流模式中在所述充電電流(il)尚為零或近似為零的時刻進行所述傳感器電壓(vsens)的測量以用于獲得另一運行參數(shù)(當該另一運行參數(shù)應為所述輸入電壓(vin)或所述輸出電壓(vout) 時)。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，在臨界導通(或邊界)模式中、在非無電流模式中或在無電流模式中在所述充電電流(il)不再為零的時刻進行所述傳感器電壓(vsens) 的測量以用于獲得另一運行參數(shù)(當該另一運行參數(shù)應為所述充電電流(il)時)。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，當所述輸入電壓的直接地或間接地獲取的振幅在固定的或可變的閾值之下時，所述控制單元(PFC)以適應的方式或以恒定的值延長所述受時鐘信號控制的開關(Sw)的接通時間。
7.一種功率因數(shù)修正電路，其中，將優(yōu)選地由整流過的電網半波組成的輸入電壓(vin)輸送到電感器(L)， 其中，借助于受時鐘信號控制的開關(Sw)通過所述開關(Sw)的接通和斷開反復地使所述電感器(L)充電和放電，并且充電電流(il)在所述開關(Sw)上流動，其中，所述電感器(L)的放電電流(ie)通過二極管⑶被輸送到電路的輸出端， 其中，將傳感器電壓(vsens)輸送到控制單元(PFC)的傳感器測量點(Pinsens)， 其中，所述控制單元(PFC)在評估所述傳感器電壓(vsens)的情況下產生切換信號(VSW)，通過控制管腳(PINSW)將切換信號給出到所述開關(Sw)，其中，分壓器與變壓器的二級繞組(Ws)串聯(lián)，由所述電感器(L)形成所述變壓器的初級繞組(Wp)，其中，在所述分壓器的兩個電阻器(Rl，R2)之間的連接點與所述傳感器測量點(PINsens)相連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中，由所述分壓器(R1，M)和所述變壓器的二級繞組(Ws)組成的串聯(lián)電路一方面與所述轉換器的a)輸出端或者b)輸入端的高電勢聯(lián)接端相連接，并且另一方面直接或間接與地相連接，并且其中，在所述分壓器的兩個電阻器(Rl，R2)之間的連接點與所述傳感器測量點 (PINsens)相連接。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的功率因數(shù)修正電路，其中，所述開關(Sw)—方面與在所述電感器(L)和所述二極管(D)之間的連接點相連接并且另一方面通過測量電阻器(Rs) 與地相連接。
10.根據(jù)權利要求7、8或9所述的功率因數(shù)修正電路，其中，由所述分壓器(R1，R2)和所述變壓器的二級繞組(Ws)組成的串聯(lián)電路通過所述測量電阻器(Rs)間接地與地相連接。
11.根據(jù)權利要求7、8或9所述的功率因數(shù)修正電路，其中，當由所述分壓器(Rl，R2) 和所述變壓器的二級繞組(Ws)組成的串聯(lián)電路直接與地相連接時，所述分壓器的兩個電阻器(R1，R2)的連接點此外通過高電阻值的分隔電阻器(Rt)與在所述開關(Sw)和所述測量電阻器(Rs)之間的連接點相連接。
12.根據(jù)權利要求7至11中任一項所述的功率因數(shù)修正電路，其中，所述分壓器的兩個電阻器(R1，R2)的比例和所述變壓器的初級繞組(Wp)與二級繞組(Ws)的比例Wp/Ws等于或小于1。
13.根據(jù)權利要求7至12中任一項所述的功率因數(shù)修正電路，其中，所述控制單元為集成電路、尤其地為ASIC或μ C，其中，優(yōu)選地借助于數(shù)字化實現(xiàn)的算法計算用于所述開關的控制信息。
14.根據(jù)權利要求7至13中任一項所述的功率因數(shù)修正電路，其中，當所述輸入電壓的直接地或間接地獲取的振幅在固定的或可變的閾值之下時，所述控制單元(PFC)以適應的方式或以恒定的值延長所述受時鐘信號控制的開關(Sw)的接通時間。
15.一種用于照明器件、尤其地LED、OLED或氣體放電式燈的驅動設備，具有根據(jù)權利要求7至14中任一項所述的電路。
16.一種光源，具有根據(jù)權利要求15所述的驅動設備以及至少一個聯(lián)接的照明器件、 尤其地一個或多個LED、OLED或氣體放電式燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在交流/直流功率轉換器中的功率因數(shù)修正的方法和電路。電路具有電感器(L)，其由整流過的交流電壓(vin)供電，此外，電路具有開關(Sw)，可借助于該開關通過其接通和斷開使電感器(L)充電和放電，并且此外電路具有二極管(D)，借助于其可將電感器(L)的放電電流通輸送到電路的輸出端。通過帶有單個傳感器管腳(PINsens)的控制單元(PFC)進行對開關(Sw)的控制，傳感器提供由兩個疊加的電壓分量(vR2，vWs)組成的傳感器信號(vsens)。從分壓器中得到一個電壓分量(vR2)，并且從變壓器的二級繞組(Ws)中得到另一電壓分量(vWs)，由電感器形成變壓器的初級繞組(Wp)。分壓器(R1，R2)和變壓器的二級繞組(Ws)串聯(lián)。分壓器比例(R1/R2)和變壓器的繞組比例(Wp/Ws)彼此相等(k)。
文檔編號H02M3/156GK102577057SQ201080043516
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2009年10月1日
發(fā)明者金特·馬倫特 申請人:特里多尼克有限兩合公司