CN103563228B - 功率因数校正方法、电路及用于光源的电子驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种功率因数校正电路，其包括电感器L1、二极管D1、开关Q3和控制器24。输入电压被施加到电感器L1，该电感器L1利用开关Q3的操作通过二极管D1循环地放电。开关Q3由控制器24控制，该控制器24改变开关Q3的对电感器进行充电的导通时段，以将输出电压Vbus向目标值Vbus_target调整。该方法包括获得电感器L1响应于开关处于关断状态而达到放电状态的指示。控制器24监视开关导通时段Ton和开关关断时段Toff中的至少一个，以识别输入电压Vin是交变电压AC输入的时间以及可能是非交变电压DC输入的时间。当检测到非交变电压时，可以采取步骤以减少干扰。

Description

功率因数校正方法、电路及用于光源的电子驱动器
技术领域
本申请涉及一种进行功率因数校正的方法和电路。
背景技术
AC电力系统的功率因数是流向负载的有功功率和电路中视在功率的比率，并且是0～1之间的无量纲值。功率因数越趋近于1越是理想的。
功率因数校正(PFC)电路通常用在执行AC／DC整流的电力应用中。这样的整流结构通常包括全波电压整流器(通常是二极管桥)和输出电容器以在输出总线处提供输出波形的调节。这种整流结构仅在全波整流器电压高于输出电容器两端的电压时从AC电源汲取电流。产生由分离的具有较高峰值的电流的窄脉冲构成的输入AC电流的低效率的电流形状是不理想的。这种电流形状的高谐波成分使整流结构整体具有较低功率因数(通常0.5)。
通过在二极管桥和输出电容器之间提供PFC电路来改进功率因数。这种PFC电路基本上包括位于二极管之后的电感器，并且开关(通常是FET)连接在电感器与二极管之间以接地。
通过快速切换开关，电感器重复地首先通过开关直接接地，然后在开关关断时(通过二极管)连接到输出电容器。当开关导通时，流过电感器的电流增加，并且，在紧接着的开关关断的时间段期间，电流减少，有效地推动电流通过二极管以向输出电容器充电。尽管由于二极管的动作与电感器的“升压”动作关联而使得输出电压总是高于输入电压，但是通过合适的功率因数控制电路校正开关的导通和关断的时间，可以将输出电压调整成固定的理想值(目标值)。
图1示出了已知的基于升压变换器拓扑的功率因数校正电路125。平滑电容器104对由分压器105、106检测到的输入电压(通常是来自桥整流器)进行滤波。输入电压通常是整流后的AC输入电压(例如，供电电压)。输入电压被施加到电感器101。二次绕组102检测通过电感器101的电流的过零。连接到开关107(通常是FET)的源极的电流感测电阻(分流器)108允许检测电感器峰电流以确定可能的过电流状态。与输出电容器111并联的第二分压器109、110设置成测量DC输出电压和例如由于负载变化导致的浪涌状态。
上述四种测量在功率因数校正电路125中借助于电子控制电路116的四个测量输入端117、118、119和120进行。控制电路116还具有用于控制开关107的输出121。电子控制电路116通常设置成ASIC。总共五个引脚用于功率因数校正。
在该功率因数校正电路125中，输入电压被馈送到电感器101。电感器101通过开关107加载或卸载。基于所测量的DC输出电压Vbus与固定的基准电压的比较来控制开关107的导通时间，并且因此控制电感器101的加载时间。开关107关断以对电感器101放电直到通过电感器101的电流下降到零(由二次绕组102检测)。开关107的切换频率(至少10kHz)比供电电压的频率(通常50Hz)和整流后的AC输入电压的频率(通常100Hz)高得多。
测量引脚117可以用于检测电压从其通常的AC输入改变到DC(例如，从电池)的时间。
为减少成本，例如根据DE102004025597和WO2011009717，已知包括仅具有单个用于接收检测输入的引脚的电子控制电路的功率因数校正结构。
如上所述，通常PFC电路的输入电压为具有交流电压的AC电源。其它类型的交流电源的也是可以的。另外，PFC电路的输入电压将是非交变的基本恒定的电压，例如，其对应于来自电池的DC电源。
作为示例，如果PFC电路对照明系统的灯供电，在正常操作中，灯将会由经由PFC电路施加于灯的AC电源供电。照明系统可以包括下述装置，其用于检测供电电源停止的时间(例如发生停电的时间)，然后激活备用电池DC电源以提供应急照明，这会是比正常照明低的强度。
本发明的实施方式的目的是提供下述方法和PFC电路，其即使在不能够直接监视输入电压(例如在单输入引脚电子控制电路中)时也能够检测PFC电路的输入是否在交流电压输入和非交流电压输入之间变化。这对于检测照明系统的AC供电电源被切断且由备用电池DC电源代替的时间是特别有利的。有利的是，检测电源是DC电源的时间，例如使得灯可以以增大的频率开关，以防止特定频率的任何电干扰的集中。
虽然本发明特别有利于驱动灯，然而，应该理解的是，本发明可应用于对除了灯之外的装置进行供电的PFC电路。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种功率因数校正方法，其中输入电压被施加到利用开关的操作通过二极管周期性地放电的电感器，该开关由控制器控制，该控制器改变开关的对电感器充电的导通时段，以将输出电压向目标值进行调整。该方法包括：获得所述电感器响应于开关处于关断状态而达到放电状态的指示，其特征在于，所述控制器监视开关导通时段和开关关断时段中的至少一个，以识别所述输入电压是否是交变电压。
在将要描述的实施方式中，所述控制器监视开关关断时段，以识别所述输入电压是否是交变电压。在另一方案中，所述控制器监视开关导通时段，以识别所述输入电压是否是交变电压。在又一实施方式中，所述控制器监视开关导通时段与开关关断时段的比率。
如果开关关断时段在预定时间段内通过阈值，则所述控制器可以确定所述输入电压为交变电压。更优选地，如果开关关断时段在预定时间段内超过上限阈值，或者如果开关关断时段在预定的时间段内小于下限阈值，则所述控制器确定所述输入电压为交变电压。这两个预定时间段可以相同或不同，但优选相同。
如果开关关断时段在预定时间段内未超过上限阈值，以及如果开关关断时段在预定时间段内未降至低于下限阈值，则输入电压被认为是非交变的。非交变的输入电压的示例是来自电池的DC电力。这样的非交变电压仍可以随时间而变化，例如随着电池提供电力耗尽，但任何变化都远小于交流输入电压的情况。
所述控制器可以监视开关关断时段与开关导通时段的比率，以识别所述输入电压是否是交变电压。在这方面，如果所述开关关断时段与开关导通时段的比率在预定时间段内经过阈值，则所述控制器可以确定所述输入电压为交变电压，并且优选地，如果所述开关关断时段与开关导通时段的比率在预定时间段内超过上限阈值，或者如果所述开关关断时段与开关导通时段的比率在预定时间段之内小于下限阈值，则所述控制器确定所述输入电压为交变电压。这两个预定时间段可以相同或不同，但优选相同。
在实施方式中，当所述控制器识别出所述输入电压为非交变电压时，其激活用于减少电气干扰的装置。
在实施方式中，控制器使用来自单个输入的信息来控制开关。该单个输入可提供开关两端的电压的指示。在实施方式中，该开关是场效应晶体管(FET)，并且单个输入为FET的漏源电压的指示。
在实施方式中，控制器是ASIC，并包括两个用于功率因数校正的引脚，其中一个接收上述单个输入，另一个引脚通过控制将电压施加到FET的栅极的时间来控制开关。
根据本发明的第二个方面，提供一种功率因数校正电路，其包括电感器、二极管、开关和控制器，该功率因数校正电路运行使得被施加到电感器的输入电压利用开关的操作通过二极管循环地放电，其中，开关由控制器控制，该控制器改变开关的对电感器进行充电的导通时段，以将输出电压向目标值调整，控制器响应于开关处于关断状态时电感器达到放电状态的指示，其特征在于，所述控制器进行操作以监视开关导通时段和开关关断时段中的至少一个，以识别所述输入电压是否是交变电压。
作为本发明的另一个方面，提供一种包括根据本发明的功率因数校正电路的用于光源的电子驱动器。用于光源的电子驱动器可以包括驱动器电路，其利用功率因数控制电路的输出来对光源进行供电。该光源例如包括气体放电灯、LED或OLED。对光源进行供电的驱动器电路可以是谐振半桥、反激式转换器或降压转换器。
附图说明
为便于理解本发明，现在将参考附图，借助于示例来描述实施方式，其中：
图1示出了现有技术的功率因数校正电路；
图2示出了包括电子控制电路的依据本发明的实施方式的功率因数校正电路；
图3示出了图2中电路的开关两端的电压，与Q3中的电流组合的该信号在电子控制电路的引脚PFmon处出现；
图4A和图4B是示出根据本发明实施方式的功率因数校正过程执行的用于检测DC输入电压的步骤的流程图；以及
图5是时序图，其示出了如何随着输入电压的变化通过Toff阈值，并且如何检测DC输入电压。
具体实施方式
图2示出了依据本发明的实施方式的功率因数校正电路。输入电压被施加到桥式整流器20。输入电压可以是正弦输入电压Vin(例如230vAC供电电压)或非交变(例如，基本上恒定)的DC输入电压(例如来自电池)。对于AC输入，输入电容器22处的获得电压包括一系列具有相同极性的半正弦波。电容器22滤除不需要的高频噪声。
输入电压施加到电感器L1。二极管D1连接在电感器L1和输出总线之间，该输出总线处，在输出电容器Cbus两端提供输出电压Vbus。
开关(在本实施方式中是FET)Q3的漏极连接在电感器L1和二极管D1之间，并且其源极接地。开关Q3的栅极由电子控制电路24的单个PFC输出PFout控制，该电子控制电路24在本实施方式中是ASIC。电阻器26和28串联连接以形成分压器结构，该分压器结构并联耦接在开关Q3的源极与位于开关Q3的漏极和二极管D1之间的点之间。另一个电阻器29串联连接在开关Q3的源极和地之间，并且具有小于电阻器26和28的电阻的电阻。电阻器26和28之间的测量点30处的电压由电子控制电路24的单个功率因数控制输入引脚PFmon监视。
简要地说，该电路的正常操作如下。电子控制电路24输出PFout选择开关Q3的合适的导通时间Ton，并在时段Ton将电压施加到开关Q3的栅极以闭合开关。电感器L1中的电流在时段Ton期间增加。当时段Ton结束时，电子控制电路24的输出PFout控制开关Q3的栅极以断开关开，开始时段Toff。在时间时段Toff期间，在时段Ton期间储存在电感器L1中的能量逐渐放电，并通过二极管D1向输出电容Cbus充电。通过调整Ton和Toff时段，能够调整输出电压Vbus，并且由于与电感器L1的升压操作关联的二极管的操作，输出电压始终高于输入电压。开关以高于输入供电电压频率(例如50或60Hz)的频率(例如10kHz)进行循环。通常，功率因数控制电路将操作以将总线处的输出电压Vbus保持在恒定的目标值Vbus_target。
在正常操作中，功率因数控制电路在电感器去磁的连续导通模式(CCM)下进行操作，并且一旦检测到去磁立即导通开关Q3。在CCM中，时段Toff应在流过电感器的电流降低到基本上为0时结束。如上所述，通常，使用与电感器L1相关的二次绕组来测量电感器电流的过零。然而，提供这样的二次绕组增加了功率因数校正电路的成本。并且，由于需要由电子控制电路24监视二次绕组，因此需要额外的输入引脚接收来自二次绕组的测量信号，这增加了电子控制电路的尺寸、复杂性和成本。
根据本实施方式，电子控制电路24使用施加到电子控制电路24的PFmon输入的信号来估计来自电感器L1的电流是否为零。
当开关Q3在时间时段Toff期间断开时，来自测量点30的电子控制电路24的输入PFmon提供开关Q3两端的电压的指示。该电压从时段Toff的开始到电感器放电电流达到零基本上与输出总线电压Vbus相对应。当电感器电流达到零时，由PFmon的测量电压减少，并且表示时段Ton期间的Q3中的电流。
图3示出了由PFmon监视的开关Q3两端的电压的典型波形。
当开关Q3闭合并且电感器L1被充电时，时段A对应于Ton。在时段A期间，PFmon处的电压反映Q3中的电流。当开关断开时，时段Toff开始，如图3中的时段B1和B2所示。在时段B1期间，电感器L1稳定地放电，流过二极管D1的电流渐渐从初始相对高的电流开始下降。在时段B1期间，电压PFmon基本上对应于输出电压Vbus(本例中400伏特)。然而，当电感器L1的电流达到零时，在时段B2的开始处，电压PFmon减少。
PFmon电压的阈值被设定为电子控制电路24确定电感器电流已经达到零的值。例如，当电压PFmon降到零电流指示值时，电子控制电路24确定达到了零电感器电流点。零电流指示值可以是就在电流时段B2之前的时段B1期间在PFmon处测量的电压的90％。电压可以在时段B1开始处测量，也可以在时段B1开始后延迟预定时间来测量，或者通过在时段B1内多次检测电压并且对这些电压取平均(例如计算算术平均值)来测量，或者使用多个电压的最高或最低值来测量。响应于该确定(即电压达到零电流指示值)，电子控制电路24闭合开关Q3，从而结束时段Toff并开始下一个时段Ton。
电子控制电路24计算时段B1期间由PFmon表示的输出电压Vbus，并将其与目标输出电压Vbus_target比较。如果表示的输出电压少于目标值，则时段Ton增加。相反地，如果表示的输出电压高于目标输出电压，则时段Ton减少。
对于时间段Ton的这些改变的效果在于借助于PFC电路的操作来改变Toff。如果时间段Ton增加，则时间段Toff将减少。因此，如果时间段Ton减少，则时间段Toff将增加
随着输入电压Vin相对于输出电压Vbus增加，电子控制电路24增加比值Toff：Ton(时段Ton减少，升压减少)，以便于保持输出电压Vbus恒定。类似地，随着输入电压Vin相对于输出电压Vbus降低，电子控制电路24减少比值Toff：Ton(时段Ton增加，升压增加)，以保持输出电压Vbus恒定。因此，比值Toff：Ton给出了输入供电电压Vin的指示。
如果过零被指示为已经较早地(例如，在开关关断的2-3μs内)发生，则可以仅接受PFmon处的采样作为过零的有效指示。如果过零被认为是无效的，则电子控制电路24将不对Ton进行调整，而是将使用之前的有效值直到检测到有效的过零。
电子控制电路24可以包括计时器，其对Toff时段进行计时。当Toff时段超过最大值Toff_max(例如，800ms)时，电子控制电路24可以自动闭合开关Q3，从而结束时段Toff并开始下一时段Ton，即使没有检测到电感器电流过零。同时，这种结构允许PFC电路继续操作，比值Toff：Ton不再与输入供电电压Vin成正比。
由上文可知，通过在PFmon处测量开关Q3的漏源电压来检测电感器电流达到零的点。电子控制电路24将PFmon处的电压降低到低于(在图3的时段B1期间在PFmon处的测量的)总线电压值Vbus的90％的时间确定为零电感器电流为零的指示。
当AC供电电压Vin作为输入电压施加时，借助于PFC电路的操作，时间段Toff从整流后的AC供电过零附近的低值变化至整流后的AC供电的峰附近的高值。然而，当输入电压来自DC电源，并且基本上是恒定时，这导致时间段Toff具有基本固定的值(如果PFC电路继续以上面所讨论的方式工作)。
根据本实施方式的重要特征，时间段Toff存在基本上固定的值用于检测输入电压Vin是来自AC还是DC电源。根据实施方式，当时间段Toff或Toff：Ton的比率的变化程度显著减少至较低(这通常与AC输入电压Vin关联)时，这用于确定输入电压是直流输入。
例如，Toff的上限阈值可以定义为Toff_high且Toff的下限阈值可以定义为Toff_low。这些阈值是如下选择的，当正常整流后的AC输入电压Vin在正常整流后的AC输入电压Vin(如果存在)的每个循环期间分别处于其最大值和最小值附近时，这些阈值被通过。当输入电压Vin具有没有处于正常整流后的AC输入电压Vin的最大值或最小值附近的中间值时，时间段Toff具有Toff_high和Toff_low之间的中间值。当时间段Toff在大于整流后的AC输入电压Vin的一个循环时段(10毫秒)的时间段(例如20毫秒)内具有Toff_high和Toff_low之间的中间值时，时间段Toff的变化显著减少至较低(这通常与AC输入电压Vin关联)时，这用于确定输入电压是直流输入。
DC输入的检测可用来触发动作，以减少由于DC操作而产生的干扰。PFC电路可以在DC操作中调节PFC的工作频率，以朝向中间工作频率外侧的频带“稀释”电路的干扰频谱。这使得能够符合电磁性能规定。可改变调制深度(即可执行开关Q3的导通时间段Ton的延长／缩短)和／或可改变开关频率。响应于直流输入的检测，控制器24可以以WO2006／042640中所描述的方式根据查找表格中的值改变Ton以降低噪声。此外，在灯由电池电力驱动的基础上，DC电压输入Vin的检测可用于降低提供给灯的电力，以节省电池寿命。
将参照图4A和4B的流程图详细描述用于检测输入电压Vin是DC输入的时间的方案。
在步骤A，计数器复位到零。
在步骤B之前，断开开关Q3，并且时段B1(Toff)开始。在步骤B，对引脚PFmon处的电压进行采样以获得总线电压Vbus的指示，该值被称为“采样(Sample)Vbus”。
在步骤C，计算PFmon处的电压指示过零事件的零指示电流阈值(在本例中，时段B1中检测到的输出总线电压Vbus的90％)。
当PFmon处的电压低于零指示电流阈值时，确定达到零电流阶段。
在步骤D，控制逻辑基于在引脚PFmon处的测量计算新的时段Ton。例如，控制逻辑可以确定时段B1中引脚PFmon处的所指示的总线电压Vbus和目标总线电压Vbus_target的差。如果所指示的总线电压低于目标总线电压Vbus_target，则新时段Ton会在之前的时段Ton基础上增加。相反地，如果所指示的总线电压高于目标总线电压Vbus_target，则新的时段Ton会在之前时段Ton基础上减少。
在步骤E，时段Toff结束，引脚PFout处的控制逻辑信号将开关Q3切换为导通，以开始下一个时段Ton。这在检测到过零(在步骤C是正常过零还是提前过零)时发生，或是在Toff=Toff_max时(已经达到最大值Toff_max)发生。
在步骤F，当时段Ton(由步骤D确定)结束时，引脚PFout处的控制逻辑信号将开关Q3切换为关断，以开始下一个时段Toff。
在步骤G，以固定速率增加在步骤A设置为零的计数器。
在步骤H，确定是否满足条件Toff＜Toff_low。如果这个条件为真，则是输入供电电压Vin在循环中处于低值的指示。
在步骤H，如果条件为真，则在步骤I，将计数器重置为零。
如果在步骤H中该条件不为真，则在步骤J中确定是否满足条件Toff＞Toff_low。如果该条件为真，则是输入供电电压Vin在循环中处于高值的指示。
如果在步骤J，该条件为真，则在步骤O，将计数器重置为零。
在步骤I、J和K之后执行步骤L。在步骤L，确定计数器是否超过限值。在这个例子中，限值是表示从上次计数器复位(在步骤A、步骤I或步骤K)以来已经过去了20毫秒的计数器值。根据情况，也可以使用其它限值。
如果在步骤L中确定计数超过限值，则在步骤M中确定输入电压Vin是DC电压，并且条件“DC_mains”为真。过程然后返回到步骤B。
如果步骤L中确定计数器少于或等于限值，则输入电压Vin被认为是AC电压，并且过程返回到步骤B。
步骤G处的计数器的递增可以执行为使得每次计数超过限值时停止递增。
参考图5的波形时序图，可以看出图4的流程图的效果。
波形(a)显示了时段内的整流后输入电压Vin的电压。虚线50上方表示Toff超过Toff_high阈值的时间。虚线52下方表示Toff低于Toff_low阈值的时间
波形(b)示出了计数值
波形(c)示出了DC_mains为真的时间。
根据图4A和4B的流程图的过程，计数器以固定速率递增。如果时间段Toff降低至低于第一阈值Toff_low或如果时间段Toff超过第二阈值Toff_high，则计数器复位到零(在步骤I或步骤K)。以这种方式，当输入电压来自交流电源时，计数器将由于输入电压的脉动特性被周期性的重置。假设计数器在其计数至限值／最大值(在本实施例中对应于20ms)之前被复位，则控制电路24认为输入电压Vin为交流输入。然而，如果输入电压Vin切换到直流输入(例如，停电后)，则输入电压停止脉动，并且变为基本恒定，如图5所示。这导致时间段Toff保持在基本固定的值，也就是处于第一阈值Toff_low和第二阈值Toff_high之间。因此，当施加直流输入电压Vin时，第一阈值和第二阈值都未经过，并且计数器不复位。在20ms的时间段之后，计数器的固定速率递增(在步骤G)导致计数器超过了最大值(对应为20ms)并且条件DC_mains为真(在步骤M)。该条件为真由控制电路用于确定输入电压Vin现在是直流输入，以便可以采取适当的行动以减少干扰，如上面所讨论的。
该方案也可确定何时输入电压从直流输入变成交流输入，以便在可以采取适当的行动，以便停止正在执行的减少干扰的措施。

Claims (17)

1.一种功率因数校正方法，在所述方法中，输入电压(Vin)被施加到电感器(L1)，利用开关(Q3)的操作通过二极管(D1)对所述电感器(L1)循环地进行放电，由控制器(24)控制所述开关(Q3)，所述控制器(24)改变所述开关(Q3)的对所述电感器进行充电的导通时段，以将输出电压(Vbus)向目标值(Vbus_target)调整，所述方法包括：获得所述电感器(L1)响应所述开关处于关断状态而达到放电状态的指示，其特征在于，所述控制器(24)监视开关导通时段(Ton)和开关关断时段(Toff)中的至少一个，以识别所述输入电压(Vin)是否是交变电压。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述控制器(24)监视所述开关关断时段(Toff)，以识别所述输入电压(Vin)是否是交变电压。
3.根据权利要求2的方法，其中，如果所述开关关断时段(Toff)在预定时间段内通过阈值，则所述控制器确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
4.根据权利要求2的方法，其中，如果所述开关关断时段(Toff)在预定时间段内超过上限阈值(Toff_high)，或者如果所述开关关断时段(Toff)在预定时间段内小于下限阈值(Toff_low)，则所述控制器确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述控制器(24)监视所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率，以识别所述输入电压(Vin)是否是交变电压。
6.根据权利要求5的方法，其中，如果所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率在预定时间段内通过阈值，则所述控制器确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
7.根据权利要求5的方法，其中，如果所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率在预定时间段内超过上限阈值(Toff_high)，或者如果所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率在预定时间段内小于下限阈值(Toff_low)，则所述控制器确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
8.如权利要求1至7中任一项的方法，其中，当所述控制器(24)识别出所述输入电压(Vin)为非交变电压时，激活进行操作以减少电气干扰的装置。
9.一种功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括电感器(L1)、二极管(D1)、开关(Q3)和控制器(24)，所述功率因数校正电路进行操作使得被施加到所述电感器(L1)的输入电压(Vin)通过所述开关(Q3)的操作通过所述二极管(D1)被循环放电，由所述控制器(24)控制所述开关(Q3)，所述控制器进行操作以改变所述开关(Q3)的对所述电感器进行充电的导通时段，以将输出电压(Vbus)向目标值(Vbus_target)调整，所述控制器响应于所述开关处于关断状态时所述电感器(L1)达到放电状态的指示，其特征在于，所述控制器(24)进行操作以监视所述开关导通时段(Ton)和所述开关关断时段(Toff)中的至少一个，以识别所述输入电压(Vin)是否是交变电压。
10.根据权利要求9的电路，其中，所述控制器(24)进行操作以监视所述开关关断时段(Toff)，以识别所述输入电压(Vin)是否是交变电压。
11.根据权利要求10的电路，其中，所述控制器进行操作以在所述开关关断时段(Toff)在预定时间段内通过阈值的情况下确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
12.根据权利要求10的电路，其中，所述控制器进行操作以在所述开关关断时段(Toff)在预定时间段内超过上限阈值(Toff_high)的情况下，或者在所述开关关断时段(Toff)在预定时间段内小于下限阈值(Toff_low)的情况下确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
13.根据权利要求9所述的电路，其中，所述控制器(24)进行操作以监视所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率，以识别所述输入电压(Vin)是否是交变电压。
14.根据权利要求13的电路，其中，所述控制器进行操作以在所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率在预定时间段内通过阈值的情况下确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
15.根据权利要求13的电路，其中，所述控制器进行操作以在所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率在预定时间段内超过上限阈值(Toff_high)的情况下，或者在所述开关关断时段(Toff)与所述开关导通时段(Ton)的比率在预定时间段内小于下限阈值(Toff_low)的情况下确定所述输入电压(Vin)为交变电压。
16.根据权利要求9至15中任一项的电路，其中，当所述控制器(24)进行操作以识别出所述输入电压(Vin)为非交变电压并且响应于此时，激活进行操作以减少电气干扰的装置。
17.一种用于光源的电子驱动器，所述电子驱动器包括如权利要求9至16中的任一项的功率因数校正电路。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104422895B (zh) * 2013-08-21 2018-07-27 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电源侦测电路
TR201809027T4 (tr) * 2014-06-18 2018-07-23 Italmek S R L Algılama birimine sahip posta kutusu.
DE102015203950A1 (de) * 2015-03-05 2016-09-08 Tridonic Gmbh & Co Kg Betriebsgerät mit Erkennung des Wegfalls der Versorgungsspannung
WO2018095763A1 (en) * 2016-11-24 2018-05-31 Philips Lighting Holding B.V. Ac/dc converters having power factor correction
CN112042276B (zh) * 2018-04-27 2022-11-29 赤多尼科两合股份有限公司 电力供应器电路、控制方法和电子设备
TWI809670B (zh) * 2022-01-20 2023-07-21 台達電子工業股份有限公司 轉換電路
CN116526868A (zh) 2022-01-20 2023-08-01 台达电子工业股份有限公司 转换电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2768299Y (zh) * 2004-11-29 2006-03-29 崇贸科技股份有限公司 切换式控制装置
CN101771341A (zh) * 2008-09-29 2010-07-07 富士电机系统株式会社 功率因数改善电源装置及其控制电路和控制方法
CN101951149A (zh) * 2010-08-05 2011-01-19 复旦大学 一种适用于固定关断时间控制升压变换器的频率控制电路

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993026078A1 (en) * 1992-06-10 1993-12-23 Digital Equipment Corporation High power factor switched dc power supply
JP3171761B2 (ja) * 1994-12-09 2001-06-04 松下電器産業株式会社 Ａｃ−ｄｃコンバータ
JP2001028879A (ja) * 1999-07-13 2001-01-30 Mitsubishi Electric Corp 供給電力制御装置
US6657417B1 (en) * 2002-05-31 2003-12-02 Champion Microelectronic Corp. Power factor correction with carrier control and input voltage sensing
US6984963B2 (en) * 2002-08-01 2006-01-10 Stmicroelectronics S.R.L. Device for the correction of the power factor in power supply units with forced switching operating in transition mode
DE102004025597B4 (de) * 2004-05-25 2014-08-21 Tridonic Gmbh & Co Kg Verfahren und Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC)
DE102004033354B4 (de) * 2004-07-09 2015-06-11 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Ansteuerung eines Schalters in einem Hochsetzsteller und Ansteuerschaltung
DE102004051162B4 (de) 2004-10-20 2019-07-18 Tridonic Gmbh & Co Kg Modulation eines PFC bei DC-Betrieb
DE102010002226A1 (de) 2009-07-23 2011-02-03 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Verfahren und Schaltung zur Leistungsfaktor-Korrektur
DE102009034350A1 (de) 2009-07-23 2011-02-03 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Verfahren und Schaltung zur Leistungsfaktor-Korrektur
WO2011029194A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 E Craftsmen And Associates Limited Bootstrap startup and assist circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2768299Y (zh) * 2004-11-29 2006-03-29 崇贸科技股份有限公司 切换式控制装置
CN101771341A (zh) * 2008-09-29 2010-07-07 富士电机系统株式会社 功率因数改善电源装置及其控制电路和控制方法
CN101951149A (zh) * 2010-08-05 2011-01-19 复旦大学 一种适用于固定关断时间控制升压变换器的频率控制电路

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Publication number Publication date
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