CN101295923B - 防止饱和的功率因数提高方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种防止饱和的功率因数提高方法和设备。提供了一种用于提高输入电源的功率因数的方法和设备。所述设备包括：输入单元，接收输入电源；功率因数校正单元，校正施加到输入单元的输入电源的功率因数；饱和防止单元，控制功率因数校正单元，以使校正的功率因数不超过设置功率因数界限。

Description

防止饱和的功率因数提高方法和设备

本申请要求于2007年4月26日在韩国知识产权局提交的第10-2007-0040938号韩国专利申请的优先权，该申请完全公开于此以资参考。

技术领域

与本发明一致的设备和方法涉及校正输入电源的功率因数，更具体地讲，涉及在开关电源(SMPS)中校正输入电源的功率因数。

背景技术

因为现有技术中的电源单元具有有限的容量以及相当大的尺寸和重量，所以现有技术中的电源单元不适合具有小的尺寸和重量以及大容量的家用设备和工业设备。因此，提出了SMPS。

SMPS广泛用于AC/DC转换器、DC/DC转换器、笔记本电脑的电源单元和移动电话的电源单元。SMPS采用功率因数提高电路以增加功率效率。当AC电源被应用为输入电源时，功率因数提高电路去除输入电流的谐波，并使输入电源的电流和电压的相位彼此相应，以提高功率效率。

功率因数提高电路使用具有关于容许电流和电压的额定容量的存储部件(例如，电容器或电感器)。当将超过额定容量的电流或电压施加到电容器或电感器时，电容器或电感器失去磁性，或者其电解质被破坏，因此，电容器或电感器失去其操作功能。

图1是现有技术的功率因数提高设备的框图。参照图1，所述现有技术的功率因数提高设备包括：输入单元110、整流器120、电源单元130、功率因数校正单元140和转换器150。

输入单元110接收AC电源。整流器120对输入到输入单元110的AC电源进行全波整流。通过使用四个二极管以桥式电路的形式来配置整流器120。

电源单元130接收AC电源，并输出用于运行功率因数校正单元140的DC电压。从电源单元130输出的电压可以是备用电压。

功率因数校正单元140提高输入到输入单元110的AC电源的功率因数，并且功率因数校正单元140包括：信号产生器142、开关144、电感器146、二极管147和电容器148。

将电源单元130的DC输出电压141施加到功率因数校正单元140的信号产生器142，以运行信号产生器142。当将高于预定阈值的DC输出电压141施加到信号产生器142时，信号产生器142输出用于提高输入到输入单元110的AC电源的功率因数的控制信号143。控制信号143是脉冲信号，并且控制信号143的脉冲宽度被调整以控制开关144的运行。参照各种信号(所述各种信号包括输入电源和来自电容器148的电压的反馈信号149)来控制控制信号143的脉冲宽度，以使电容器148稳定地保持目标DC电压。

从信号产生器142输出的控制信号143运行开关144。可以以场效应晶体管(FET)的形式来配置开关144。将控制信号143施加到FET的栅极。当控制信号143处于ON状态时，FET运行，因此开关144闭合。从而，通过输入单元110、电感器146和FET 144形成电流通路。当控制信号143处于OFF状态时，FET不运行，因此开关144打开。从而，通过输入单元110、电感器146、二极管147和电容器148形成电流通路。

当控制信号143处于ON状态从而开关144闭合时，用输入AC电源的电能对电感器146充电。当控制信号143处于OFF状态从而开关144打开时，使用在电感器146中所充的电能将电容器148充以某一电压。转换器150将在电容器148中所充的电压转换成期望的目标电压，并将该目标电压传送到负载。

图2示出现有技术的功率因数提高设备的操作。图2的(a)是输入AC电压的波形图。参照图2的(a)，在时间t0至t1将输入AC电压施加到功率因数提高设备，然后，在时间t2切断输入AC电压的供应。随后，在时间t3至t4再次施加输入AC电压。通过电源或用户的强制操作能够引起输入AC电压的这种频繁ON/OFF转换。

图2的(b)表示电源单元130的输出。参照图2的(b)，当将输入AC电压施加到电源单元130时，电源单元130将输入AC电压转换成DC电压，并输出电压Vcc 141，以运行功率因数校正单元140。

当施加输入AC电压时，电压Vcc逐渐增加，然后保持。因为电源单元130中包括的存储部件(例如，电容器或电感器)，所以电压Vcc 141逐渐变化。当切断输入AC电压的供应时，电压Vcc 141逐渐减小至0V。当电压Vcc141变得低于预定阈值时，功率因数校正单元140的运行停止。

在时间段t0至t1期间，将输入AC电压施加到电源单元130，从而电源单元130输出DC电压Vcc。将DC电压Vcc输入到功率因数校正单元140以运行功率因数校正单元140。

在时间段t2期间，切断输入AC电压的供应。然而，因为电源单元130中包括的存储部件中存储的电能随时间逐渐减小，所以即使当没有施加输入AC电压时，从电源单元130输出的DC电压Vcc也可能在预定时间高于阈值电压。因此，即使当在时间段t2没有施加AC输入电压时，功率因数校正单元140也能在从电源单元130输出的DC电压Vcc高于阈值电压的时间期间连续运行。

在再次施加输入AC电压的时间段t3至t4，从电源单元130输出的DC电压Vcc逐渐增加到预定电平。

图2的(c)示出由信号产生器142产生的控制信号143。控制信号143是控制开关144的ON/OFF操作的脉冲信号。信号产生器142接收电源单元130的输出电压Vcc，产生控制信号143，并且只有当电源单元130的输出电压Vcc高于所述预定阈值时才将控制信号143传送至开关144。当电源单元130的输出电压Vcc低于所述预定阈值时，信号产生器142不运行。

信号产生器142基于输入AC电压和电容器148的输出电压149来控制控制信号143的脉冲宽度，以使电容器148的输出电压149达到目标电压。

在时间段t0期间，由信号产生器142产生的控制信号143的脉冲宽度逐渐增加。当控制信号143处于ON状态时，开关144闭合从而对电感器146充电；而当控制信号143处于OFF状态时，开关144打开，从而在电感器146中所充的电能被传送至电容器148。

如果信号产生器142的控制信号143长时间保持ON状态，则开关144长时间闭合，从而大电流流向电感器146。控制信号143基于电容器148的输出电压149和AC输入电压来控制电容器148的输出电压149保持在特定电平。

由于当功率因数校正单元140最初运行时，在电容器148的输出电压149和目标电压之间存在较大的差别，所以信号产生器142产生具有大的脉冲宽度的控制信号143，以使控制信号143长时间保持ON状态。因此，大电流流向电感器146，从而电感器146饱和。因此，开关144被损坏，功率因数校正单元140无法正常运行。

为了解决该问题，当功率因数校正单元140最初运行时，信号产生器142可执行逐渐增加开关144闭合的时间的软启动(soft-start)操作，或者可执行在电容器148的输出电压149增加到特定电平之后开启开关144的启动操作。在图1中示出的功率因数提高设备的情况下，当功率因数校正单元140最初运行时，信号产生器142选择软启动操作，以产生具有在时间段t0逐渐增加的脉冲宽度的控制信号143。

在时间段t1期间，施加输入AC电压，并且电源单元130将输入AC电压转换成DC电压Vcc，然后将DC电压Vcc传送至信号产生器142，从而功率因数校正单元140运行。在时间段t1期间，电容器148的输出信号149稳定地保持特定值。

在时间段t2期间，切断输入AC电压的供应，从而电源单元130的输出DC电压Vcc减小。这里，由于在电源单元130中包括的存储部件(例如，如上所述的电容器或电感器)导致输出DC电压Vcc逐渐减小。电源单元130的输出DC电压Vcc仍高于所述预定阈值，因此信号产生器142连续运行。然而，因为没有施加输入AC电压，所以即使当信号产生器142的控制信号143处于ON状态时，电容器148的输出电压149也连续减小。信号产生器142接收电容器148的输出电压149，并确定在电容器148的输出电压149和目标电压之间存在大的差别。从而，信号产生器142产生具有大的脉冲宽度的控制信号143，以对电容器148充以目标电压。

在时间段t3，再次施加输入AC电压。当输入AC电压被切断并随后被再次施加的时间较短时，电源单元130的输出DC电压Vcc不会变得低于所述预定阈值，并再次逐渐增加。

信号产生器142通过反馈接收电容器148的输出电压149，并确定在电容器148的输出电压149和目标电压之间存在大的差别，从而信号产生器142产生具有大的脉冲宽度的控制信号143，以对电容器148充以目标电压。当信号产生器142产生具有大的脉冲宽度的控制信号143时，流过电感器146的电流增加。当超过电感器的额定容量的电流流过电感器146时，电感器146失去磁性，并且饱和。同时，大电流流向开关144，并损坏开关144。

在时间段t4之后，开关144被损坏，因此，功率因数校正单元140失去其功能，并且电容器148的输出电压149减小。

图2的(d)示出电容器148的输出电压149。在时间段t0期间，电容器148的输出电压149逐渐增加。如上参照图1所述，当由信号产生器142产生的控制信号143处于OFF状态并且开关144打开时，通过使用在电感器146所充的电能来对电容器148充电。

在时间段t1期间，施加输入AC电压，并且电容器148的输出电压149被稳定地保持。

在切断输入AC电压的供应的时间段t2期间，即使当信号产生器142运行时，因为没有施加输入AC电压，所以电容器148的输出电压149逐渐减小。

在时间段t3，再次施加输入AC电压，并且因为信号产生器142产生长时间保持ON状态的控制信号143，所以大电流流向电容器148。因此，电容器148的输出电压149急剧增加。然而，当流过电感器146的电流量超过电感器146的额定容量时，电感器146失去磁性，大电流流向开关144，并损坏开关144。

在时间段t4之后，开关144不运行，因此功率因数校正单元140不运行，电容器148的输出电压149逐渐减小。

为了解决该问题，现有技术的功率因数提高电路使用具有高容量的电感器或用昂贵的材料(例如，难以饱和的粉末类型的磁性物质)制成的电感器。这增加了采用这种功率因数提高电路的电源单元的大小和成本。

发明内容

本发明的示例性实施例克服了以上缺点以及上面没有描述的其他缺点。另外，本发明不需要克服上述缺点，本发明的示例性实施例可以不克服上述任何问题。

本发明提供了一种以低成本提高输入到电源单元的电源的功率因数的方法和设备，所述方法和设备在包括功率因数提高电路的电源单元中防止诸如电感器或开关的部件饱和，以提高功率因数提高电路的稳定性。

根据本发明的一方面，提供了一种功率因数提高设备，功率因数提高设备包括：输入单元，接收输入电源；功率因数校正单元，校正施加到输入单元的输入电源的功率因数；饱和防止单元，控制功率因数校正单元，以使功率因数校正单元不超过设置界限。例如，饱和防止单元控制功率因数校正单元，以使超过额定容量的电流(或电压)不流过功率因数校正单元中包括的部件。

输入电源可以是AC电压。

功率因数提高设备还可包括：电源单元，向功率因数校正单元提供工作电源。

功率因数提高设备还可包括：整流器，对输入电源进行整流。

功率因数校正单元可包括：第一存储单元，连接到输入单元的输出端；第二存储单元，连接到第一存储单元的输出端；开关，响应于从外部装置输入的开关控制信号来执行用于在第一存储单元和第二存储单元中存储电能的开关操作。

当开关控制信号是第一开关控制信号时，开关可使得施加到输入单元的输入电源的电能被存储在第一存储单元中；当开关控制信号是第二开关控制信号时，开关通过使用在第一存储单元中所充的电能使得施加到输入单元的输入电源的电能被存储在第二存储单元中。

第一存储单元可以是电感器，第二存储单元可以是电容器。

当传送到第一存储单元和第二存储单元的电流的幅度高于第一存储单元和第二存储单元的额定容量时，饱和防止单元可阻止该电流被传送到第一存储单元和第二存储单元。

饱和防止单元可包括：输入检测器，检测输入电源当前是否被施加到输入单元；和控制器，根据输入检测器对输入电源的检测来控制功率因数校正单元有选择地运行。

当输入检测器检测到当前施加了输入电源时，控制器可控制功率因数校正单元运行。

功率因数提高设备还可包括：电源转换器，连接到功率因数校正单元的输出端，并将功率因数校正单元的DC输出电压转换成预定电压。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率因数提高方法，所述方法包括：接收输入电源；校正输入电源的功率因数；控制功率因数的校正，以使校正的功率不超过设置界限。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其他特征将变得更清楚，其中：

图1是现有技术的功率因数提高设备的框图；

图2示出用于解释现有技术的功率因数提高设备的操作的信号波形；

图3是根据本发明示例性实施例的用于防止饱和的功率因数提高设备的框图；

图4是根据本发明示例性实施例的功率因数提高设备的功率因数校正单元的框图；

图5示出根据本发明示例性实施例的功率因数提高设备的功率因数校正单元；

图6是根据本发明示例性实施例的功率因数提高设备的饱和防止单元的框图；

图7是示出根据本发明另一示例性实施例的用于防止饱和的功率因数提高设备的框图；

图8示出解释根据本发明示例性实施例的用于防止饱和的功率因数提高设备的操作的信号波形；和

图9是根据本发明示例性实施例的用于防止饱和的功率因数提高方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。然而，可以以许多不同的形式来实现本发明，而不应该将本发明理解为限于在此阐述的示例性实施例；而是，提供了这些示例性实施例以使本公开是彻底的和完整的，并且这些示例性实施例将本发明的构思全面传达给本领域的技术人员。贯穿附图，相同的标号表示相同的部件。

图3是根据本发明示例性实施例的用于防止饱和的功率因数提高设备的框图。参照图3，所述功率因数提高设备包括：输入单元310、功率因数校正单元320、饱和防止单元330和电源单元(未示出)。

输入单元310接收输入电源301。尽管在当前示例性实施例中输入电源301是AC电源，但并不限于此。可通过整流器(未示出)对AC电源进行整流，并将AC电源输入到输入单元310。

功率因数校正单元320对施加到输入单元310的输入电源301的功率因数进行校正。功率因数校正单元320使输入电源的电压和电流之间的相位差最小，以抑制功率损失，并输出特定的DC电压。稍后将参照图4详细解释功率因数校正单元320。

饱和防止单元330控制传送到功率因数校正单元330的输入电源，以使所述输入电源不超过功率因数校正单元320中包括的部件的额定容量。在当前示例性实施例中，尽管饱和防止单元330以饱和防止单元330阻止(block)供应给功率因数校正单元320的电源的方式控制输入电源，但是饱和防止单元330可直接控制功率因数校正单元320的操作，以控制传送到功率因数校正单元320的输入电源。稍后将参照图6详细解释饱和防止单元330。

电源单元(未示出)被连接到功率因数校正单元320，并向功率因数校正单元320提供工作电源。当施加到输入单元310的输入电源是AC电压时，可以以这样的方式设计电源单元(未示出)，即该电源单元将AC电压转换为DC电压，并将DC电压传送到功率因数校正单元320，以运行功率因数校正单元320。

图4是根据本发明示例性实施例的图3中示出的功率因数提高设备的功率因数校正单元的框图。参照图3和图4，所述功率因数校正单元包括：开关410、第一存储单元420和第二存储单元430。开关410从外部装置接收控制信号411，并控制功率因数校正单元320的运行。控制信号411可以是脉冲信号。在这种情况下，脉冲信号411可按如下方式来控制开关410：当脉冲信号411处于ON状态时，开关410闭合；当脉冲信号411处于OFF状态时，开关410打开。

当开关410闭合时，第一存储单元420通过使用施加到输入单元310的输入电源来存储电能。第二存储单元430从第一存储单元420接收电能，并存储电能。当开关410打开时，第二存储单元430接收并存储存储在第一存储单元420中的电能。存储在第二存储单元430中的电能可以是DC电压，该DC电压可作为输出信号431被输出。

图5示出根据本发明示例性实施例的图3中示出的功率因数提高设备的功率因数校正单元。参照图5，所述功率因数校正单元包括：信号产生器510、场效应晶体管(FET)520、电感器530和电容器540。信号产生器510从电源单元(未示出)接收电压Vcc 511，并产生控制信号512。控制信号512可以是脉冲信号。信号产生器510基于输入电源531和电容器540的输出信号541产生控制信号512。当电容器540的输出信号541和目标电压之间存在大的差别时，信号产生器510产生具有大的脉冲宽度的控制信号512。

FET 520通过其栅极接收控制信号512，并根据控制信号512来确定是否运行。当控制信号512处于ON状态513时，将足以运行FET 520的电压施加到FET 520的栅极，因此FET 520短路。当控制信号512处于OFF状态514时，没有将足以运行FET 520的电压施加到FET 520的栅极，因此FET 520打开。

根据FET 520是否运行用来自输入电源531的电能对电感器530充电。当FET 520短路时，通过电感器530、FET 520和输入单元310(如图3所示)形成电流通路，并且流过电感器530的电流根据输入电源531而增加。在这种情况下，在电感器530中所充的电能与电流的平方成正比。

根据FET 520是否运行用来自电感器530的电能对电容器540充电。当FET 520打开时，通过电感器530、电容器540和输入单元310(如图3所示)形成电流通路。以电流的形式将电感器530中存储的电能传送到电容器540，并且电容器540存储该电能。电容器540中存储的电能与电容器540中所充的电压的平方成正比。电容器540可将所充的电压作为输出信号541输出。

图6是根据本发明示例性实施例的图3中示出的功率因数提高设备的饱和防止单元的框图。参照图6，所述饱和防止单元包括：输入检测器610和控制器620。

输入检测器610确定输入电源611是否被施加到输入单元310(图3中示出)。可以以多种方式来构造输入检测器610。例如，当输入电源611是AC电压时，可通过使用AC-DC转换器和比较器来构造输入检测器610。AC-DC转换器将输入AC电压转换为DC电压。比较器将所述DC电压与预定阈值电压进行比较，并且当高于阈值电压的DC电压施加到输入检测器610的时间比预定时间长时，比较器确定施加了输入电源。

控制器620根据输入检测器610的确定结果来控制图3中示出的功率因数校正单元320的运行。即，控制器620根据输入检测器610是否检测到输入电源611来控制功率因数校正单元320，以使功率因数校正单元320有选择地运行。

可以按NPN双极型晶体管(BJT)624的形式来配置控制器620。根据输入检测器610的确定结果将BJT工作电压施加到BJT 624的基极。即，当输入检测器610确定施加了输入电源611时，输入检测器610输出高于BJT工作电压的电压；当确定没有施加输入电源611时，输入检测器610输出低于BJT工作电压的电压，或不输出电压。

BJT 624的集电极接收电源单元(未示出)的输出DC电压622。电源单元(未示出)接收输入电源611，将输入电源611转换成DC电压，并输出DC电压622。如上所述，电源单元(未示出)包括电容器或电感器，因此，即使输入电源611被切断时，电源单元的DC电压622的输出并不立即停止。

当施加输入电源611时，将电源单元(未示出)的输出DC电压622输入到BJT 624的集电极。在这种情况下，高于BJT工作电压的电压被施加到BJT的基极，因此输出DC电压622通过BJT 624的发射极，并被传送到如图3所示的功率因数校正单元320。因此，功率因数校正单元320运行。

当没有施加输入电源611时，即使当电源单元(未示出)的输出DC电压622被输入到BJT 624的集电极时，因为没有将高于BJT工作电压的电压施加到BJT 624的基极，所以BJT 624不运行。因此，电源单元(未示出)的输出DC电压没有被传送到功率因数校正单元320。

可以按PNP BJT的形式来配置控制器620。在这种情况下，将电源单元(未示出)的输出DC电压622施加到PNP BJT的发射极，并且控制器620的输出端与PNP BJT的集电极相应。当将输入电源611施加到输入检测器610时，逻辑低信号被传送到PNP BJT的基极，从而电源单元(未示出)的输出DC电压通过BJT的发射极，并被传送到功率因数校正单元320。当输入电源611被切断时，逻辑高信号被施加到BJT的基极，因此，BJT不运行。因此，电源单元(未示出)的输出DC电压622不通过BJT的发射极。

根据本发明的当前示例性实施例，即使当输入电源611被切断然后再次供应时，如上所述，软启动操作或启动操作被执行，以防止功率因数校正单元320将输入电源的再次供应识别为功率因数提高设备的初始化操作，并防止将过电流提供给功率因数校正单元320，以使功率因数校正单元320中包括的部件不超过额定容量。

图7是示出根据本发明另一示例性实施例的用于防止饱和的功率因数提高设备的框图。参照图7，用于防止饱和的功率因数提高设备包括：输入单元710、饱和防止单元720、电源单元730、功率因数校正单元740和转换器750。

输入单元710从外部电源接收输入电源711。尽管在当前示例性实施例中输入电源711被指示为AC电源，但这仅是示例性的，在本发明中输入电源并不限于AC电源。通过输入单元710中包括的整流器712来对AC电源711进行整流。整流器712可使用桥式电路。

饱和防止单元720控制功率因数校正单元740，以使功率因数校正单元740中包括的部件不超过额定容量。在当前示例性实施例中，因为功率因数校正单元740无法检测到施加输入电源的时间和切断输入电源的时间，所以饱和防止单元720检测是否施加了输入电源，并防止功率因数校正单元740中包括的部件超过额定容量。然而，还可通过控制施加到功率因数校正单元740的电流和电压来防止饱和，以使电流和电压不超过功率因数校正单元740中包括的部件的额定容量。

饱和防止单元720包括：输入检测器722和BJT 724。输入检测器722检测输入电源711的输入，并有选择地将输出信号传送到BJT 724。所述输出信号具有比用于运行BJT 724的电压高的电压。

当输入检测器722的输出信号被输入到BJT 724时，BJT 724将施加到其集电极的信号输出到其发射极；当输入检测器722的输出信号没有被输入到BJT 724时，BJT 724阻止施加到其集电极的信号。

电源单元730提供功率因数校正单元740的工作电压。所述工作电压是DC电压，因此，当输入电源是AC电压时，通过使用AC-DC转换器来将AC电压转换成DC电压。从电源单元730输出的工作电压被施加到BJT 724的集电极。如上所述，即使当输入电源被切断时，由于电源单元730中包括的部件(例如，电容器)而导致电源单元730的输出电压逐渐减小。在当前示例性实施例中使用BJT 724，还可使用其他开关(例如，FET)。

功率因数校正单元740接收电源单元730的输出电压。功率因数校正单元740包括：信号产生器742、开关744、电感器746、二极管747和电容器748。

信号产生器742接收输入信号和通过反馈的电容器748的输出电压749，并产生用于控制电容器748的输出电压达到目标电压的控制信号743。

控制信号743可以是脉冲信号，并被发送到开关744。开关744根据信号产生器742产生的控制信号743对电感器746或电容器748充电。当控制信号743是处于ON状态的脉冲信号时，开关744闭合，并通过使用输入到输入单元710的输入电源711来对电感器746充电。当控制信号743是处于OFF状态的脉冲信号时，开关744打开，并通过使用在电感器746中所充的电能来对电容器748充电。在这种情况下，二极管747防止在电容器748中所充的电能反方向放电。

转换器750接收电容器748的电压，并通过使用DC-DC转换器将该电压转换成期望的电压。

图8示出解释根据本发明示例性实施例的图7中示出的用于防止饱和的功率因数提高设备的操作的信号波形。图8的(a)示出输入AC电源。参照图8的(a)，在时间段t0至t1将AC输入电源施加到功率因数提高设备，并在时间段t2切断AC输入电源的供应。然后，在时间段t3至t4再次施加输入电源。根据电源或用户的强制操作可实现AC输入电源的ON/OFF变化。

图8的(b)示出图7中示出的输入检测器722的输出信号。参照图7和图8的(b)，当输入检测器722检测到输入电源时，输入检测器722输出DC电压；当输入检测器722没有检测到输入电源时，输入检测器722不输出DC电压。因此，在时间段t0至t1输出DC电压，在时间段t2不输出DC电压。在再次施加输入电源的时间段t3至t4期间，输出DC电压。

图8的(c)示出施加到图7中示出的功率因数校正单元740的DC电压Vcc。施加到功率因数校正单元740的DC电压从电源单元730输出，该DC电压通过饱和防止单元720，并被传送到功率因数校正单元740。

电源单元730和饱和防止单元720在时间段t0至t1输出DC电压，电源单元730的DC输出电压被施加到功率因数校正单元740以运行功率因数校正单元740。在时间段t2期间，尽管没有施加输入电源，电源单元730的输出DC电压逐渐减小，因此，电源单元730的输出DC电压也可高于阈值电压。然而，因为没有施加输入电源，所以饱和防止单元720的输出电压变得低于BJT 724的工作电压，从而电源单元730的输出DC电压没有被传送到功率因数校正单元740。

在时间段t3至t4期间，再次施加输入电源，饱和防止单元720检测该输入电源，因此，BJT 724运行，电源单元730的输出DC电压被传送到功率因数校正单元740。

图8的(d)示出由功率因数校正单元740中包括的信号产生器742产生的信号。在当前示例性实施例中，由信号产生器742产生的信号是脉冲信号。信号产生器742基于输入电源和电容器748的输出电压来控制该脉冲信号的脉冲宽度，以使电容器748的输出电压达到目标电压。然而，由于在功率因数校正单元740运行的最初阶段，电容器748的输出电压和目标电压之间存在大的差别，所以当脉冲信号具有大的脉冲宽度时，大电流流向电感器746，并损坏电感器746。

因此，当信号产生器742识别出功率因数校正单元740的最初运行时，信号产生器742执行不管电容器748的输出电压逐渐加宽脉冲宽度的软启动操作，或者执行在电容器748的输出电压达到预定电平之后开始产生脉冲信号的启动操作。

在时间段t0期间，信号产生器742识别出功率因数校正单元740的最初运行，并执行软启动操作。因此，即使当电容器748的输出电压和目标电压之间存在大的差别时，信号产生器742也逐渐增加脉冲信号的脉冲宽度。

在时间段t1期间，信号产生器742响应于电容器748的输出电压控制脉冲信号的脉冲宽度，以使电容器748的输出电压达到目标电压。当电容器748的输出电压达到预定电平时，脉冲宽度被逐渐增加，并被保持。

在时间段t2期间，因为电源单元730的输出DC电压被饱和防止单元720切断，所以功率因数校正单元740不运行。因此，信号产生器742不产生脉冲信号。

在时间段t3期间，信号产生器742再次识别出功率因数校正单元740的最初运行，并执行软启动操作。在现有技术的功率因数提高设备中，信号产生器不识别功率因数校正单元的最初运行，并产生具有最大脉冲宽度的脉冲信号，因此，过电流流向电感器，从而损坏功率因数校正单元。然而，本发明的示例性实施例解决了该问题。

在时间段t4期间，响应于电容器748的输出电压来控制脉冲信号的脉冲宽度，以使电容器748的输出电压达到目标电压。当电容器748的输出电压达到预定电平时，脉冲信号的脉冲宽度逐渐增加，并被保持。

图9是根据本发明示例性实施例的防止饱和的功率因数提高方法的流程图。参照图9，在操作910接收输入电源。当输入电源是AC电压时，可对输入电源进行整流。

在操作920，校正输入电源的功率因数。当输入电源的电压和电流不具有相同的相位时，无功功率分量增加，并产生功率损耗。因此，控制输入电源的电压和电流的相位，以校正输入电源的功率因数。

控制用于校正输入电源的功率因数的操作920，以使在操作930操作920不超过设置界限。如果确定功率因数校正超过界限，则停止功率因数校正。

本发明的示例性实施例可被编写为计算机程序，并可在使用计算机可读记录介质来执行程序的通用数字计算机中被实现。所述计算机可读记录介质的示例包括：磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)、光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD)和存储介质。

本发明的各方面可提供一种预测和限制在相同负载条件下流过功率因数提高电路中包括的电感器的最大电流的方法和设备。因此，可提高功率因数提高电路的可靠性和质量。此外，因为可通过使用便宜的铁氧体材料芯来制造功率因数提高电路中包括的电感器，所以本发明的示例性实施例可制造便宜的功率因数提高电路。

尽管已参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。

Claims (16)

1.一种功率因数提高设备，包括：

输入单元，接收作为AC电压的输入电源；

功率因数校正单元，产生开关控制信号，并基于该开关控制信号校正由输入单元接收的输入电源的功率因数；

电源单元，从输入电源产生操作DC电压，并将操作DC电压提供给功率因数校正单元；

饱和防止单元，控制功率因数校正单元，以使用于校正输入电源的功率因数的至少一个存储元件不饱和，

其中，饱和防止单元包括：输入检测器，检测输入单元是否接收到AC输入电源；控制器，当输入检测器检测到输入单元没有接收到输入电源时，控制器阻止从电源单元到功率因数校正单元的DC电压。

2.如权利要求1所述的功率因数提高设备，其中，如果输入检测器检测到输入电源被接收，则控制器控制功率因数校正单元运行。

3.如权利要求1所述的功率因数提高设备，其中，功率因数校正单元包括：开关，响应于开关控制信号来执行用于在第一存储单元和第二存储单元中存储输入电源的开关操作；和信号产生器，通过使用所述DC电压产生所述开关控制信号，

其中，当输入检测器检测到输入单元没有接收到输入电源时，控制器阻止到信号产生器的DC电压。

4.如权利要求1所述的功率因数提高设备，还包括：整流器，对输入电源进行整流。

5.如权利要求1所述的功率因数提高设备，其中，功率因数校正单元包括：

第一存储单元，连接到输入单元的输出端；

第二存储单元，连接到第一存储单元的输出端；

开关，响应于从外部装置输入的开关控制信号来执行用于在第一存储单元和第二存储单元中存储电能的开关操作。

6.如权利要求5所述的功率因数提高设备，其中，如果开关控制信号是第一开关控制信号，则开关执行开关操作，以使由输入单元接收的输入电源的第一电能被存储在第一存储单元中；如果开关控制信号是第二开关控制信号，则开关执行第二开关操作，以通过使用存储在第一存储单元中的电能使得由输入单元接收的输入电源的电能存储在第二存储单元中。

7.如权利要求5所述的功率因数提高设备，其中，第一存储单元是电感器，第二存储单元是电容器。

8.如权利要求5所述的功率因数提高设备，其中，如果传送到第一存储单元和第二存储单元的电流的幅度高于第一存储单元和第二存储单元的容量，则饱和防止单元阻止该电流被传送到第一存储单元和第二存储单元。

9.如权利要求1所述的功率因数提高设备，还包括：电源转换器，连接到功率因数校正单元的输出端，并将功率因数校正单元的DC输出电压转换成预定电压。

10.一种功率因数提高方法，包括：

接收AC输入电源；

从AC输入电源产生操作DC电压；

通过使用所述DC电压产生开关控制信号；

基于所述开关控制信号来校正输入电源的功率因数；

控制功率因数的校正，以使用于校正输入电源的功率因数的至少一个存储元件不饱和，

其中，控制功率因数的校正的步骤包括：确定是否接收到AC输入电源；当没有接收到AC输入电源时，阻止所述DC电压。

11.如权利要求10所述的功率因数提高方法，其中，如果输入电源大于预定阈值，则确定接收到输入电源。

12.如权利要求10所述的功率因数提高方法，还包括：对输入电源进行整流。

13.如权利要求10所述的功率因数提高方法，其中，校正功率因数的步骤包括：响应于从第一外部装置输入的第一开关控制信号，将输入电源的第一电能存储在第一存储单元中。

14.如权利要求13所述的功率因数提高方法，其中，校正功率因数的步骤包括：响应于从第二外部装置输入的第二开关控制信号，通过使用第一存储单元中存储的第一电能来将第二电能存储在第二存储单元中。

15.如权利要求13所述的功率因数提高方法，其中，第一存储单元是电感器。

16.如权利要求13所述的功率因数提高方法，其中，控制功率因数的校正的步骤包括：控制被传送到第一存储单元的电流，以使该电流的幅度不超过第一存储单元的容量。

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