CN103636106A - 用于过渡和不连续模式功率转换器的输入电流整形 - Google Patents

用于过渡和不连续模式功率转换器的输入电流整形 Download PDF

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Abstract

一种操作用来汲取输入电流的功率转换器（920），所述输入电流与该功率转换器的输入电压（140）同相并且与该功率转换器的输入电压的电压成比例，该功率转换器包括：驱动开关（44）、波形发生器（126）和电流整形电路（120）。该驱动开关被连接在输入电感器和地之间并且在接通时汲取通过所述输入电感器的电流。电流整形电路提供作为输入电流衰减时间、所述波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间。

Description

用于过渡和不连续模式功率转换器的输入电流整形
技术领域
本发明总体上涉及工作在过渡或不连续模式中的功率因数校正功率转换器。更特别地，本发明涉及减小这种功率转换器中的总谐波失真和输入电流相位变化。
背景技术
过渡模式功率转换器具有通过电感器的电流在每个切换循环之后返回到零的期望性质，以便允许主开关的零电流和零电压切换。尽管在理论上操作在具有恒定接通持续时间切换方案的过渡模式中的功率转换器的电流总是与输入电压成比例并且与输入电压同相，但是实际的限制使性能恶化，这将在某些应用中导致不可接受的总谐波失真（THD）值。
与理论上的最好行为有偏差的一个原因是许多过渡模式控制器对转换器的最大切换频率进行箝位以限制切换损耗。结果，转换器不能维持过渡模式切换条件并且开始工作在不连续切换模式中，在该不连续切换模式中使用恒定接通持续时间切换方案的平均输入电流与输入电压不成比例。
一些过渡模式控制器允许非常高切换频率来改进输入电流的THD。这改进了THD，但代价是因增加的驱动和切换损耗而引起的降低的效率。然而，仍对靠近输入电压的极性变化的输入电流的THD产生负面影响。小输入电压的结果是，存储在电感器中的能量变得非常小并且因为切换节点的寄生电容而不能对升压二极管整流。
用于改进THD和输入电流相位匹配的另一技术是实施电流模式控制器，其自动增加靠近输入电压过零的主开关的接通持续时间以遵循电流基准，将足够的能量存储在电感器中以对二极管整流。该方法的缺点是需要感测一个切换循环内的平均输入电流，这增加用于控制和电流感测的成本和复杂性。
发明内容
在本发明的一个方面中，一种操作用来汲取输入电流的功率转换器包括驱动开关、波形发生器和电流整形电路，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例。所述驱动开关被连接在输入电感器和地之间并且操作用来在接通时汲取通过输入电感器的电流。所述波形发生器操作用来选择性地接通和断开驱动开关以便使驱动开关循环。所述电流整形电路操作用来提供作为输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间。所述波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开驱动开关以使所述驱动开关循环。
在另一方面中，一种获得与功率转换器的输入电压同相并且基本上与所述功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法包括确定输入电流衰减时间。该功率转换器包括驱动开关和选择性地接通和断开该驱动开关以使该驱动开关循环的波形发生器。通过测量从断开该驱动开关一直到输入电感器的输入电流达到零为止的时间来确定所述输入电流衰减时间。确定所述波形发生器的切换时段，并且确定所述功率转换器的输出电压。提供作为所确定的输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间。
在另一方面中，操作用来汲取输入电流的多相功率转换器包括第一相电路和第二相电路，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例。所述第一相电路包括第一驱动开关、第一波形发生器和电流整形电路。所述第一相电路操作用来向功率转换器的输出端提供功率。所述第一驱动开关被连接在第一输入电感器和地之间并且操作用来在接通时汲取通过第一输入电感器的电流。所述第一波形发生器操作用来选择性地接通和断开第一驱动开关以便使第一驱动开关循环。所述电流整形电路操作用来提供作为输入电流衰减时间、第一波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于第一驱动开关的下一循环的第一驱动开关的接通持续时间。所述第一波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开第一驱动开关以使所述第一驱动开关循环。所述第二相电路也操作用来向功率转换器的输出端提供功率。所述第二相电路包括第二驱动开关和第二波形发生器。所述第二驱动开关被连接在第二输入电感器和地之间，并且所述第二驱动开关操作用来在接通时汲取通过第二输入电感器的电流。所述第二波形发生器操作用来选择性地接通和断开第二驱动开关以便使第二驱动开关循环。所述第二波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开第二驱动开关以使所述第二驱动开关循环。相位控制电路操作用来接收由第一相电路的电流整形电路提供的接通持续时间，向第一相电路的第一波形发生器提供所接收到的接通持续时间，向第二相电路的第二波形发生器提供所接收到的接通持续时间，以及协调第一相电路和第二相电路的操作以使得所述第一相电路和第二相电路彼此不同相。
附图说明
参考附图描述了非限制性且非穷举实施例，其中相似的参考标号指代遍及各个附图的相似部件，除非以其他方式指出。
图1是本发明的一个实施例的示意性框图，其示出包括基于功率转换器输出电压、切换时段和输入电流衰减时间的电流整形以及基于负输入电流时间的驱动开关接通持续时间延长的单相功率转换器。
图2是根据本发明的一个方面用于以不连续模式进行操作的功率转换器的输入电流、过零检测、驱动开关控制和切换时段检测的时序图。
图3是本发明的一个实施例的示意性框图，其示出包括基于功率转换器输出电压、切换时段和输入电流衰减时间的电流整形的单相功率转换器。
图4是根据本发明的一个方面的电流整形电路的框图。
图5是本发明的一个实施例的示例性框图，其示出基于负输入电流时间延长驱动开关接通持续时间的单相功率转换器。
图6是本发明的一个实施例的示意性框图，其示出包括基于功率转换器输出电压、第一驱动开关的切换时段和第一相中的输入电流衰减时间的电流整形以及基于第一相的负输入电流时间的驱动开关接通持续时间延长的多相（即示出的两相）功率转换器。
图7是获得与功率转换器的输入电压同相且基本上与功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法的流程图。
具体实施方式
尽管下面详细地讨论了本发明各种实施例的制造和使用，但是应该认识到本发明提供可以在各种各样特定上下文中具体化的许多可适用发明概念。这里讨论的特定实施例仅以特定方式说明本发明的制造和使用并且不对本发明的范围划界。
为了促进对这里描述的实施例的理解，下面定义多个术语。这里定义的术语具有同与本发明相关的领域中的普通技术人员通常所理解的相同的含义。诸如“一”、“一个”和“该”的术语不意图指代仅单个实体，而是包括用于说明的特定示例所属的普通种类。这里的术语用于描述本发明的特定实施例，但是其使用不对本发明划界，除非权利要求中那样阐述。
本发明公开了修改单相或多相过渡或不连续模式功率转换器中的驱动开关的接通持续时间以便获得与输入电压成比例且同相的输入电流的电流整形电路和方法。这在不难以感测一个切换循环上的平均输入电流的情况下产生输入电流的低总谐波失真（THD）。
在一个实施例中，根据基于切换波形的定时的分析公式来修改由功率转换器的电压控制环路给定的驱动开关接通持续时间。通过针对功率转换器的驱动开关的控制信号和输入电流的零电流比较器（即过零检测器）来得到定时。所测得的定时值被馈送到经由乘法器、加法器、减法器和平方根函数实施分析公式的电路，如下面更全面解释的那样。
在另一实施例中，通过考虑在闭合驱动开关（即经由针对驱动开关的控制信号接通）的时刻流动的负输入电流来进一步改进性能（例如输入电流相位匹配、比例性和THD）。负输入电流计数器测量在闭合开关之后迫使输入电流高于零电平所需的时间。然后将该时间与如上所述的驱动开关的经过修改的接通持续时间相加。
在又一实施例中，电路和方法适用于在闭合主开关时流动负电流的功率转换器。与基于输入电流衰减时间、驱动开关的切换时段和功率转换器的输出电压来修改由电压调节器提供的驱动开关的接通持续时间相比，其大大简化了实施成本但是产生了输入电流的更差的THD。通过负输入电流计数器来测量在闭合驱动开关（即驱动开关被接通）之后驱动高于零电平的输入电流所需的时间，并且将其与由电压调节器输出的驱动开关接通持续时间相加。该电路和方法在不会基于输入电流衰减时间、驱动开关的切换时段和功率转换器的输出电压对接通持续时间做出任何修改的情况下仍相当大地改进了THD。如这里所使用的，基于功率转换器的输出电压提供接通持续时间可能意味着直接监视功率转换器在一个部件处的输出电压并且根据所监视的电压提供接通持续时间，或者根据功率转换器的输出电压来监视由功率转换器的另一部件提供的参数（例如默认接通持续时间）以及根据所监视的参数来提供接通持续时间（即在提供接通持续时间时间接考虑功率转换器的输出电压）。
在另一实施例中，基于多相过渡模式或不连续模式功率转换器的第一相的测量结果，将基于输入电流衰减时间、切换时段和功率转换器的输出电压来修改由电压调节器提供的驱动开关接通持续时间与将修改后的驱动开关接通持续时间延长在闭合多相功率转换器的驱动开关之后驱动高于零电平的电流所需的时间相组合。相位控制电路确保两个相靠近同一频率工作，两个相具有非常相似的切换波形，并且多个相不同相。这允许电流整形电路测量分析修改来自各相电路中的任一个的驱动开关接通持续时间所需的定时参数以及负输入电流计数器测量在闭合各相电路中的任一个的驱动开关之后驱动高于零电平的电流所需的时间。然后可以基于输入电流衰减时间、驱动开关的切换时段、输出电压以及从各相电路中的任一个测得的负输入电流时间来修改所有相电路的接通持续时间。预期该电路和方法可以应用于具有任何数目的相电路的功率转换器，所述相电路被控制以便具有相似频率和切换波形。
参考图1，功率转换器920包括输入电压140、整流器912（例如全波整流器）、输入电感器144、输出二极管48、输出电容器914、驱动开关44和控制器910，所述控制器910用于将控制信号（例如PWM_SW 430）提供给驱动开关44以便选择性地接通和断开该驱动开关44（即使驱动开关44循环或者向驱动开关44提供接通持续时间）。整流器912被连接到输入电压140，并且输入电感器144的第一端被连接到整流器912的输出端。输入电感器144的第二端被连接到输出二极管148的阳极。该输出二极管148的阴极被连接到输出电容器914的第一端子，并且输出电容器914的第二端子被连接到地。所述驱动开关44被连接在输入电感器144的第二端和地之间。控制器910的电压控制环路156基于功率转换器920的输出电压900来为驱动开关44提供默认接通持续时间。输出电压900是输出二极管48阴极处的电压。在一个实施例中，电压控制环路156经由查找表或公式从功率转换器920的输出电压900确定默认接通持续时间。
参考图1和图4，可以参考图2的时序图来描述图1的功率转换器920。图1中的某些参考字符指示表示时间、事件或持续时间的信号，并且以相同的参考字符来为图2的时序图中的那些时间作标记。根据下面的方程1来近似在不连续模式功率转换器920在一个切换循环上的平均输入电流：
方程1：                                                   
Figure DEST_PATH_IMAGE001
在方程1中，TON_EFF是有效接通持续时间410，T2是电流衰减返回到零（即输入电流衰减时间412）所花费的时间，并且TSW是功率转换器的驱动开关的切换时段408。  
项1     
Figure 996746DEST_PATH_IMAGE002
，
假设项1是恒定的，以确保输入电流与输入电压VIN 140成比例并且与其同相。如果假设项1等于电压控制环路156的输出（即TON 118） （参见方程2），则可以通过针对TON_EFF 410求解方程2来评估有效接通持续时间TON_EFF 410（参见方程3）。  
方程2     
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
方程3     。
如果转换器工作在过渡模式，则第一切换循环的TSW 408（通过定义）等于TON 118和T2 412的和，这得到等于TON的有效接通持续时间（TON_EFF）410。因此，可以得到结论：有效接通持续时间的有效解仅是方程4：
方程4     
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
使用该方程，有可能在转换器工作在不连续模式中的情况下校正驱动开关的下一循环中的平均电流的失真。因此，有必要测量T2 412和TSW 408，而且TON 118由电压控制环路156提供用来确定驱动开关的下一切换循环的驱动开关的接通持续时间。因为与驱动开关的循环时间和/或输入电压相比电压控制环路156通常被设计成展示低带宽，所以假设TON 118在输入电压140的一个线循环上保持恒定。
再次参考图1，由输入电流衰减计数器18来测量输入电流衰减时间T2 412，所述输入电流衰减计数器18被比功率转换器的驱动开关44的切换频率显著更快的时钟104驱动。输入电流衰减计数器18在驱动开关控制信号PWM_SW 430在时间424处（参见图2）变为数字低时开始进行计数，其结果是当前循环T1的接通持续时间。当电感器电流142衰减到零时，计数值130被锁存器110采用（overtaken），这由过零信号138的正边缘414指示，所述过零信号138由包括比较器154和电压源50的过零检测器800的比较器154生成。在一个实施例中，边缘检测器4将过零信号138传递到锁存器110。锁存器110的输出是指示输入电流衰减时间T2 412并且用作去到电流整形电路120的输入的信号。
通过由重新加载信号134中的重新加载脉冲触发的切换时段计数器132来测量切换时段TSW 408。该重新加载信号134中的重新加载脉冲指示相邻切换时段之间的过渡，并且由波形发生器126生成。在一个实施例中，在波形发生器126的切换时段408的开始处驱动开关44不立即开启，并且作为代替被延迟预定的延迟422，以允许切换节点148处的电压整流到零。当切换时段TSW 408被重新加载信号134重启时，计数器132的输出108被锁存器136采用并且针对切换时段TSW 408提供与电流整形电路120的输入成比例的测量。
使用所测得的变量TSW 408和T2 412连同电压控制环路的输出TON 118，电流整形电路120根据方程1实时计算驱动开关44的下一切换时段的有效接通持续时间TON_EFF 410。
所描述的测量TSW 408和T2 412的方法要被理解成一个可能的实施方式，然而本领域技术人员将会认识到用于确定相同时间间隔的其他措施仍落在本权利要求的精神和范围内。
在功率转换器920的某些实施例中，电流142低于零，这是因为切换节点148的寄生电容与电感器144之间的谐振。因此，在驱动开关44被接通和电流142变为正之间存在延迟（即TD 420）。为了使THD最小化，在某些实施例中考虑该延迟（即TD 420）。负输入电流计数器10接收比功率转换器的切换频率显著更快的时钟信号104，以提供足够的分辨率，并且负输入电流计数器10由开关驱动信号PWM_SW 430的逻辑AND门8和过零比较器154的输出138启用。然后使用加法器32将负输入电流计数器10的输出（即TD 420）与电流整形电路120的输出相加。然后将两个信号（即TON_EFF 410和TD 420）的和700（其考虑当驱动开关44闭合（即接通）时低于零的输入电流142和实际平均电流）作为驱动开关44的下一循环的接通持续时间馈入波形发生器126，以生成驱动开关44的下一循环的控制信号PWM_SW 430。
参考图3，功率转换器920包括控制器918，其考虑理论平均电流和基于T2 412和TSW 408的实际平均电流之间的差，但是不考虑在驱动开关44闭合（即接通）之后输入电流142低于零的时间。也就是说，控制器918缺少图1的控制器910的逻辑AND门8、负输入电流计数器10和加法器32。作为代替，将TON_EFF 410直接从电流整形电路120提供给波形发生器126。
参考图4，示出了电流整形电路120的一个实施例。该电流整形电路120接收指示TON的信号118、指示TSW的信号408和指示T2的信号412。第一乘法器306使由电压控制环路156提供的默认接通持续时间TON 118与波形发生器126的切换时段TSW 408相乘以获得第一乘积，并且第二乘法器310使第一乘积与4相乘以获得第二乘积322。第三乘法器308使输入电流衰减时间T2 412与自己相乘以获得第三乘积324。加法器312将第二乘积322与第三乘积324相加以获得第一和326。平方根电路314找出第一和326的平方根（即根328），并且将根328提供给减法器316。减法器316从根328中减去T2 412以获得差330。除法器318将该差330除以2以获得用于驱动开关44的下一循环的驱动开关44的有效接通持续时间TON_EFF 410。在一个实施例中，电流整形电路120将有效接通持续时间TON_EFF 410作为用于驱动开关44的下一循环的驱动开关44的接通持续时间（参见例如图4）提供给波形发生器126。
在一个实施例中，第二乘法器310被实施为2比特左移位。可以例如使用表格、多项式或逐段线性近似来实施平方根电路134。在一个实施例中，除法器318被实施为以1比特位置执行右移位的位移寄存器。
参考图5，功率转换器952具有控制器950，其不包括电流整形电路120和用于测量波形发生器126的切换时段TSW 408和输入电路衰减时间T2 412的部件。功率转换器952的控制器950如上所述考虑负输入电流时间TD 420。通过加法器214将该负输入电流时间TD 420与由电压控制环路156提供的默认接通持续时间TON 118相加以产生接通持续时间210。该加法器将接通持续时间210提供给波形发生器126，该波形发生器126根据所接收到的总接通持续时间210将控制信号提供给驱动开关44。
即使图5的功率转换器952不考虑功率转换器952工作在不连续模式中时电流控制的不准确性，它也会显著增强线电压140过零附近的性能，从而降低THD。这是因为在低峰值输入电压140处，驱动开关44的接通持续时间需要被显著延长以便在接通开关44之后将输入电感器电流142提高为高于零。与恒定接通持续时间控制（即仅基于电压控制环路156的接通持续时间、默认接通持续时间TON 118）形成对比，图5的功率转换器952能够以非常低输入电压（例如当输入电压的峰值电压或幅度非常低时）将稳定功率递送到输出900。
参考图6，多相功率转换器980（即两相功率转换器）具有与上述图1的相电路类似的第一相电路。第二相电路包括第二输入电感器612、第二驱动开关618和第二输出二极管620。该第二输入电感器612具有连接到整流器912的输出端的第一端和连接到第二输出二极管620的阳极的第二端。第二驱动开关618被连接在第二输入电感器612的第二侧和地之间。第二输出二极管620的阴极被连接到多相功率转换器980的输出900。多相功率转换器980的控制器982与图1的功率转换器920的单相控制器910类似，除了将为第一相电路计算的有效接通持续时间TON_EFF 410供应给相位控制器678之外，所述相位控制器678基于所供应的有效接通持续时间TON_EFF 410将用于第一驱动开关44的下一循环的接通持续时间682提供给第一波形发生器686并且将用于第二驱动开关618的下一循环的接通持续时间684提供给第二波形发生器688。此外，在所图示的实施例中，相位控制器678根据有效接通持续时间TON_EFF 410和延迟时间TD 420的和700将用于第一驱动开关44的下一循环的接通持续时间682提供给第一波形发生器686，并且将用于第二驱动开关618的下一循环的接通持续时间684提供给第二波形发生器688。第一波形发生器686将第一控制信号SW_PH1 430提供给第一驱动开关44，并且第二波形发生器688将第二控制信号SW_PH2 692提供给第二驱动开关618。因此，基于第一相电路的切换时段和输入电流衰减时间来确定用于第二驱动开关618的下一循环的第二驱动开关618的接通持续时间。在图6的实施例中，第二驱动开关618的下一循环的接通持续时间也被延长了第一相电路的负输入电流时间。相位控制电路678协调第一驱动开关44和第二驱动开关618的操作以使得驱动开关异相（例如异相180度）。预期多相功率转换器980可以包括任何数目的经协调的相电路。
参考图7，培训与功率转换器的输入电压同相且基本上与功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法540包括确定输入电流衰减时间（在542处）。该功率转换器包括驱动开关和操作用来选择性地接通和断开该驱动开关以使该驱动开关循环的波形发生器。在542处，通过测量从断开该驱动开关一直到输入电感器的输入电流达到零为止的时间来确定所述输入电流衰减时间。在544处，确定所述波形发生器的切换时段，并且在546处确定所述功率转换器的输出电压。在548处，提供作为所确定的输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于该驱动开关的下一循环的该驱动开关的接通持续时间。
本领域技术人员将会理解到，可以使用各种不同科技和技术中的任一个来表示信息和信号（例如可以通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光学场或粒子、或者其任何组合来表示数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片）。同样地，这里描述的各种图示的逻辑框、模块、电路和算法步骤可以根据应用和功能而被实施为电子硬件、计算机软件或二者的组合。此外，可以利用通用处理器（例如微处理器、常规处理器、控制器、微控制器、状态机或计算设备的组合）、数字信号处理器（“DSP”）、专用集成电路（“ASIC”）、现场可编程门阵列（“FPGA”）或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或设计成执行这里描述的功能的其任何组合来实施或执行这里描述的各种逻辑框、模块和电路。类似地，这里描述的方法或过程的步骤可以直接以硬件、由处理器执行的软件模块或二者的组合来具体化。软件模块可以存在于RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员将会理解到在不偏离所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的情况下可以在其中进行各种修改。
诸如这里描述的控制器、计算设备或计算机包括至少一个或多个处理器或处理单元和系统存储器。控制器还可以包括至少某一形式的计算机可读介质。以示例且非限制的方式，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读存储介质可以包括以实现信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的存储的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。通信介质可以使计算机可读指令、数据结构、程序模块或已调制数据信号（诸如载波或其他传送机构）中的其他数据具体化并且包括任何信息递送介质。本领域技术人员应该熟悉已调制数据信号，其具有其特性集中的一个或多个或者以关于对信号中的信息进行编码的这种方式来改变。上述的任何组合也包括在计算机可读介质的范围内。
该编写的描述使用示例来公开本发明并且也使得本领域中的任何技术人员能够实行本发明，包括制造和使用任何设备或系统且执行任何合并的方法。本发明可受专利保护的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想起的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言不同的结构元件或者如果这样的其他示例包括具有与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意图使它们处于权利要求的范围内。
将会理解，这里描述的特定实施例以说明的方式示出并且不作为本发明的限制。在不偏离本发明范围的情况下，可以在各种实施例中采用本发明的原理特征。本领域普通技术人员将会认识这里描述的具体进程的许多等同物。这样的等同物被看作在本发明的范围内并且由权利要求覆盖。
在没有根据本公开的不适当实验的情况下，可以完成和/或执行这里公开且要求保护的所有组成和/或方法。尽管已经就这里包括的实施例描述了本发明的组成和方法，但是本领域普通技术人员将会认识到，在不偏离本发明的概念、精神和范围的情况下，可以将变化应用于该组成和/或方法以及这里描述的方法的步骤或步骤序列中。对本领域技术人员来说显而易见的所有这样的类似替换和修改被认为在由所附权利要求限定的本发明的精神、范围和概念内。
因此，尽管这里已经描述了新和有用的用于过渡和不连续模式功率转换器的输入电流整形的本发明的特定实施例，但是不意图将这样的参考构造为对本发明的范围的限制，除非随后的权利要求那样阐述。 

Claims (26)

1.一种操作用来汲取输入电流的功率转换器，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例，该功率转换器包括：
输入电感器；
驱动开关，其被连接在所述输入电感器和地之间，所述驱动开关操作用来在接通时汲取通过所述输入电感器的电流；
波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述驱动开关以便使所述驱动开关循环；以及
电流整形电路，其操作用来提供作为输入电流衰减时间、所述波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间，
其中所述波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开所述驱动开关以使所述驱动开关循环。
2.根据权利要求1的功率转换器，其中所述波形发生器在提供所述波形发生器的重新加载信号中的重新加载脉冲和接通所述驱动开关之间具有预定延迟。
3.根据权利要求1的功率转换器，还包括切换时段计数器，其操作用来监视所述波形发生器的重新加载信号并且确定所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间，其中所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间是所述波形发生器的切换时段。
4.根据权利要求1的功率转换器，还包括输出二极管，其中所述功率转换器是用于将交流电输入转换成直流电输出的功率因数校正功率转换器，并且所述驱动开关被连接在地和形成于所述输入电感器和输出二极管的接合处的节点之间。
5.根据权利要求1的功率转换器，还包括：
电压控制环路，其操作用来根据所述功率转换器的输出电压提供所述驱动开关的默认接通持续时间，其中所述驱动开关的默认接通持续时间是与所述功率转换器的输出电压相对应的预定值；
其中所述电流整形电路包括：
第一乘法器，其操作用来将由所述电压控制环路提供的所述驱动开关的默认接通持续时间乘以所述波形发生器的切换时段以获得第一乘积，
第二乘法器，其操作用来将所述第一乘积乘以4以获得第二乘积，
第三乘法器，其操作用来将所述输入电流衰减时间乘以所述输入电流衰减时间以获得第三乘积，
加法器，其操作用来将所述第二乘积与所述第三乘积相加以获得第一和，
平方根电路，其操作用来确定所述第一和的平方根以获得根，
减法器，其操作用来从所述根中减去所述输入电流衰减时间以获得差，以及
除法器，其操作用来将所述差除以2以获得用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间；以及
其中所述电流整形电路向所述波形发生器提供用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间以作为用于下一循环的所述驱动开关的接通持续时间。
6.根据权利要求1的功率转换器，还包括：
负输入电流计数器，其操作用来在当所述波形发生器使所述驱动开关接通时输入电流为负的情况下，将用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间延长负输入电流时间；以及
其中所述负输入电流计数器还操作用来通过测量从接通所述驱动开关一直到输入电流达到零为止的时间来确定所述负输入电流时间。
7.根据权利要求1的功率转换器，还包括：
过零检测器，其操作用来当输入电流变为正时提供数字高输出以及当输入电流变为负时提供数字低输出；
电流衰减计数器，其操作用来在当所述驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间进行计数；以及
其中在当所述驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间的计数是输入电流衰减时间。
8.一种获得与功率转换器的输入电压同相并且基本上与所述功率转换器的输入电压的电压成比例的输入电流的方法，所述功率转换器包括驱动开关、和输入电感器、和波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述驱动开关以使所述驱动开关循环，所述方法包括：
确定输入电流衰减时间，其中通过测量从断开所述驱动开关一直到所述输入电感器的输入电流达到零为止的时间来确定所述输入电流衰减时间；
确定所述波形发生器的切换时段；
确定所述功率转换器的输出电压；以及
提供作为所确定的输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间。
9.根据权利要求8的方法，其中所述波形发生器在提供所述波形发生器的重新加载信号中的重新加载脉冲和接通所述驱动开关之间具有预定延迟。
10.根据权利要求8的方法，其中确定所述切换时段包括监视所述波形发生器的重新加载信号并且确定所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间，其中所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间是所述波形发生器的切换时段。
11.根据权利要求8的方法，其中所述功率转换器是用于将交流电输入转换成直流电输出的功率因数校正功率转换器，并且所述功率转换器包括输入电感器和输出二极管，其中所述驱动开关被连接在地和形成于所述输入电感器和输出二极管的接合处的节点之间。
12.根据权利要求8的方法，其中提供作为所确定的输入电流衰减时间、波形发生器的切换时段和功率转换器的输出电压的函数的用于驱动开关的下一循环的驱动开关的有效接通持续时间包括：
根据所述功率转换器的输出电压提供来自所述功率转换器的电压控制环路的所述驱动开关的默认接通持续时间，其中由所述功率转换器的电压控制环路提供的所述驱动开关的默认接通持续时间是与所述功率转换器的输出电压相对应的预定值；
将由所提供的所述驱动开关的默认接通持续时间乘以所述波形发生器的切换时段以获得第一乘积；
将所述第一乘积乘以4以获得第二乘积；
将所述输入电流衰减时间乘以所述输入电流衰减时间以获得第三乘积；
将所述第二乘积与所述第三乘积相加以获得第一和；
确定所述第一和的平方根以获得根；
从所述根中减去所述输入电流衰减时间以获得差；
将所述差除以2以获得用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间；以及
向所述波形发生器提供用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间。
13.根据权利要求8的方法，其中提供用于驱动开关的下一循环的驱动开关的接通持续时间包括在当所述波形发生器使所述驱动开关接通时输入电流为负的情况下，将用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间延长负输入电流时间，其中通过测量从接通所述驱动开关一直到输入电流达到零为止的时间来确定所述负输入电流时间。
14.一种操作用来汲取输入电流的多相功率转换器，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例，所述多相功率转换器包括：
第一相电路，其操作用来向所述功率转换器的输出端提供功率，所述第一相电路包括：
第一驱动开关，其被连接在第一输入电感器和地之间，所述第一驱动开关操作用来在接通时汲取通过所述第一输入电感器的电流，
第一波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述第一驱动开关以使所述第一驱动开关循环，以及
电流整形电路，其操作用来提供作为输入电流衰减时间、所述第一波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述第一驱动开关的下一循环的所述第一驱动开关的接通持续时间；
其中所述第一波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开所述第一驱动开关以使所述第一驱动开关循环；
第二相电路，其操作用来向所述功率转换器的输出端提供功率，所述第二相电路包括：
第二驱动开关，其被连接在第二输入电感器和地之间，所述第二驱动开关操作用来在接通时汲取通过第二输入电感器的电流，以及
第二波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述第二驱动开关以便使所述第二驱动开关循环，其中所述第二波形发生器对由所述电流整形电路提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开所述第二驱动开关以使所述第二驱动开关循环；以及
相位控制电路，其操作用来：
接收由所述第一相电路的电流整形电路提供的接通持续时间，
向所述第一相电路的第一波形发生器提供所接收到的接通持续时间，
向所述第二相电路的第二波形发生器提供所接收到的接通持续时间，以及
协调所述第一相电路和第二相电路的操作以使得所述第一相电路和第二相电路彼此不同相。
15.根据权利要求14的多相功率转换器，其中所述第一波形发生器在提供所述第一波形发生器的重新加载信号中的重新加载脉冲和接通所述第一驱动开关之间具有预定延迟。
16.根据权利要求14的多相功率转换器，其中所述第一相电路还包括切换时段计数器，其操作用来监视所述第一波形发生器的重新加载信号并且确定所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间，其中所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间是所述第一波形发生器的切换时段。
17.根据权利要求14的多相功率转换器，其中所述第一相电路还包括第一输出二极管，其中所述第一驱动开关被连接在地和形成于所述第一输入电感器和第一输出二极管的接合处的节点之间，并且所述多相功率转换器是用于将交流电输入转换成直流电输出的功率因数校正功率转换器。
18.根据权利要求14的多相功率转换器，还包括：
电压控制环路，其操作用来根据所述功率转换器的输出电压提供所述第一驱动开关的默认接通持续时间，其中所述第一驱动开关的默认接通持续时间是与所述功率转换器的输出电压相对应的预定值；
所述第一相电路的电流整形电路包括：
第一乘法器，其操作用来将由所述电压控制环路提供的所述第一驱动开关的默认接通持续时间乘以所述第一波形发生器的切换时段以获得第一乘积，
第二乘法器，其操作用来将所述第一乘积乘以4以获得第二乘积，
第三乘法器，其操作用来将所述输入电流衰减时间乘以所述输入电流衰减时间以获得第三乘积，
加法器，其操作用来将所述第二乘积与所述第三乘积相加以获得第一和，
平方根电路，其操作用来确定所述第一和的平方根以获得根，
减法器，其操作用来从所述根中减去所述输入电流衰减时间以获得差，以及
除法器，其操作用来将所述差除以2以获得用于下一循环的所述第一驱动开关的有效接通持续时间；以及
其中所述电流整形电路向所述相位控制电路提供用于下一循环的所述第一驱动开关的有效接通持续时间以作为用于下一循环的所述第一驱动开关的接通持续时间。
19.权利要求14的多相功率转换器，其中所述第一相电路还包括负输入电流计数器，其操作用来在当所述第一波形发生器使所述第一驱动开关接通时输入电流为负的情况下，将用于所述第一驱动开关的下一循环的所述第一驱动开关的接通持续时间延长负输入电流时间，其中所述负输入电流计数器操作用来通过测量从接通所述第一驱动开关一直到输入电流达到零为止的时间来确定所述负输入电流时间。
20.根据权利要求14的多相功率转换器，其中所述第一相电路还包括：过零检测器，其操作用来当输入电流变为正时提供数字低输出以及当输入电流变为负时提供数字高输出；和电流衰减计数器，其操作用来在当所述第一驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间进行计数，其中在当所述第一驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间的计数是输入电流衰减时间。
21.一种操作用来汲取输入电流的功率转换器，所述输入电流与该功率转换器的输入电压同相并且基本上与该功率转换器的输入电压的电压成比例，该功率转换器包括：
驱动开关，其被连接在输入电感器和地之间，所述驱动开关操作用来在接通时汲取通过所述输入电感器的电流；
波形发生器，其操作用来选择性地接通和断开所述驱动开关以便使所述驱动开关循环；
负输入电流计数器，其操作用来在当所述波形发生器使所述驱动开关接通时输入电流为负的情况下，将用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间延长负输入电流时间，其中所述负输入电流计数器操作用来通过测量从接通所述驱动开关一直到输入电流达到零为止的时间来确定所述负输入电流时间，以及
其中所述波形发生器对由所述负输入电流计数器提供的接通持续时间做出响应，以便根据所接收到的接通持续时间来选择性地接通和断开所述驱动开关以使所述驱动开关循环。
22.根据权利要求21的功率转换器，还包括：
电流整形电路，其操作用来延长作为输入电流衰减时间、所述波形发生器的切换时段和所述功率转换器的输出电压的函数的用于所述驱动开关的下一循环的所述驱动开关的接通持续时间；以及
电压控制环路，其操作用来根据所述功率转换器的输出电压提供所述驱动开关的默认接通持续时间，其中所述驱动开关的默认接通持续时间是与所述功率转换器的输出电压相对应的预定值；
其中所述电流整形电路包括：
第一乘法器，其操作用来将由所提供的所述驱动开关的默认接通持续时间乘以所述波形发生器的切换时段以获得第一乘积，
第二乘法器，其操作用来将所述第一乘积乘以4以获得第二乘积，
第三乘法器，其操作用来将所述输入电流衰减时间乘以所述输入电流衰减时间以获得第三乘积，
加法器，其操作用来将所述第二乘积与所述第三乘积相加以获得第一和，
平方根电路，其操作用来确定所述第一和的平方根以获得根，
减法器，其操作用来从所述根中减去所述输入电流衰减时间以获得差，以及
除法器，其操作用来将所述差除以2以获得用于下一循环的所述驱动开关的有效接通持续时间。
23.根据权利要求22的功率转换器，其中所述波形发生器在提供所述波形发生器的重新加载信号中的重新加载脉冲和接通所述驱动开关之间具有预定延迟。
24.根据权利要求22的功率转换器，还包括切换时段计数器，其操作用来监视所述波形发生器的重新加载信号并且确定所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间，其中所述重新加载信号中的各重新加载脉冲之间的时间是所述波形发生器的切换时段。
25.根据权利要求22的功率转换器，还包括输出二极管，其中所述功率转换器是用于将交流电输入转换成直流电输出的功率因数校正功率转换器，并且所述驱动开关被连接在地和形成于所述输入电感器和输出二极管的接合处的节点之间。
26.根据权利要求1的功率转换器，还包括：
过零检测器，其操作用来当输入电流变为负时提供数字高输出以及当输入电流变为正时提供数字低输出；
电流衰减计数器，其操作用来在当所述驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间进行计数；以及
其中在当所述驱动开关断开一直到所述过零检测器提供数字高输出之间的计数是输入电流衰减时间。
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