CN104184347A - 电源转换器及功率因数修正装置 - Google Patents

Abstract

一种电源转换器及功率因数修正装置，该电源转换器适用于根据一个交流电源转换出一个输出电压，包含：一个整流器，根据该交流电源进行整流处理；一个控制器，根据该整流器送出的信号和该输出电压产生一个驱动信号；及一个修正器，根据该整流器送出的信号和该驱动信号调整该输出电压，包括一个电感和一个晶体管，且流经该电感的电流受该整流器送出的信号控制，该晶体管的导通状态受该驱动信号控制；其中，该控制器基于该电感电流获取一个第一比较信号，并基于该输出电压获取一个第二比较信号，且使该第一比较信号相比于该第二比较信号而得到该驱动信号。

Description

电源转换器及功率因数修正装置

技术领域

本发明涉及一种电源转换器，特别是涉及一种能校正功率因数(powerfactor)的电源转换器及功率因数修正装置。

背景技术

电源转换器通常会在桥式整流器后再电连接一个功率因数修正装置，以改善桥式整流器的非线性特性所造成的电流谐波失真现象，进而提高电源转换器的功率因数。

图1的电源转换器采用平均电流模式的功率因数控制方式，使运算电路91根据电压V_rec2的均方根值进行平方运算，根据放大器94的输出电压V_EAO和电流I_AC进行乘法运算，再根据乘法运算结果和平方运算结果进行除法运算，然后基于除法运算结果来切换晶体管Q，让流经电感L的电流I_L相位追随电压V_rec1的相位，以减缓谐波失真现象并提升功率因数。

不过，这样的功率因数控制方式除了需要电压回路92和电流回路93的回授补偿，还需使用复杂的运算电路91进行前述乘法、除法与平方计算。并且，运算电路91得具备高线性度，才能于宽带范围内有效处理输入电流Ii和输出电压Vo。

又，前述电路为了达到使流经电感L的电流I_L相位匹配电压V_rec1的相位的目的，会不断地调整流经电感L的电流，却也造成如图2的电感电流锯齿波形，有碍功率因数的提升。为此，现有技术会在电阻R_S和电阻R_M1加入一个滤除高频噪声的滤波器(图未示)，使放大器95的正输入端信号反应出电感电流I_L的平均电流，不过这会造成放大器95的正输入端信号产生相位延迟，不利于功率因数提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低电路成本的电源转换器和功率因数修正装置，使功率因素获得有效提升。

本发明电源转换器，适用于根据一交流电源转换出一输出电压，包含：一整流器，根据该交流电源进行整流处理；一控制器，根据该整流器送出的信号和该输出电压产生一个驱动信号；及一修正器，根据该整流器送出的信号和该驱动信号调整该输出电压，包括一电感和一晶体管，且流经该电感的电流受该整流器送出的信号控制，该晶体管的导通状态受该驱动信号控制；其中，该控制器基于该电感电流获取一第一比较信号，并基于该输出电压获取一第二比较信号，且使该第一比较信号相比于该第二比较信号而得到该驱动信号。

本发明所述电源转换器中，该控制器包括：一输入单元，基于该电感电流获取该第一比较信号；一电压回路，基于该输出电压获取该第二比较信号；一比较器，比较该两个比较信号；及一驱动电路，根据该比较器的比较结果决定该驱动信号的上升缘。

本发明所述电源转换器中，该驱动电路具有一电容，在该驱动信号为低电位且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从低电位切换成高电位。

本发明所述电源转换器中，该驱动电路更具有一判断单元、一与门和一正反器；该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一控制信号为高电位；该与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；该正反器被一个周期性的时脉信号重置，而使所输出的该驱动信号为低电位，其中该时脉信号的周期相等于该驱动信号的周期。

本发明所述电源转换器中，该电压回路具有一运算放大器、一晶体管、一电流镜、一电容和一开关；该电压回路中，该运算放大器的一负输入端电连接该晶体管的一第一端，且该运算放大器的一输出端电连接该晶体管的一控制端，而该电流镜的一输入端电连接该晶体管的一第二端，该电流镜的一输出端电连接该电容，且该电容与该开关并联，其中该电容跨压为该第二比较信号；当该运算放大器根据该输出电压而导通该电压回路的晶体管，该电流镜使用其输入端接收该晶体管的第二端电流，且据以通过其输出端提供一映射电流；当该驱动信号处于低电位，该开关不导通，该电压回路的电容根据该映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；当该驱动信号处于高电位，该开关导通，该电压回路的电容放电，而使该第二比较信号下降。

本发明所述电源转换器中，该电压回路更具有：一分压单元，根据该输出电压产生一分压信号；及一误差放大器，使该分压信号相比于一回路参考电压而得到一放大信号；该电压回路的运算放大器使用一正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的晶体管的导通状态。

本发明所述电源转换器中，在该驱动信号为高电位且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从高电位切换成低电位。

本发明所述电源转换器中，该驱动电路更具有一判断单元、两个与门和一正反器；该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一控制信号为高电位；其中一与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；另一与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，重置该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为低电位。

本发明所述电源转换器中，该电压回路具有一运算放大器、一第一晶体管、一第二晶体管、一第一电流镜、一第二电流镜、一第一电容、一第二电容、一第一开关、一第二开关和一多任务器；该电压回路中，该运算放大器的一负输入端电连接该第一晶体管的一第一端，且该运算放大器的一输出端电连接该第一晶体管的一控制端，而该第一电流镜的一输入端电连接该第一晶体管的一第二端，该第一电流镜的一输出端电连接该第一电容，且该第一电容与该第一开关并联，该第二晶体管的一控制端连接该第一电流镜，且该第二晶体管的一第一端电连接该第二电流镜的一输入端，该第二电流镜的一输出端电连接该第二开关和该第二电容，其中该第二开关和第二电容串接于一斜波参考电压和地间；当该驱动信号为低电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第一电容跨压，当该驱动信号为高电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第二电容跨压；当该运算放大器根据该输出电压而导通该第一晶体管，该第一电流镜使用其输入端接收该第一晶体管的第二端电流且据以通过其输出端提供一第一映射电流，该第二晶体管提供该第一映射电流给该第二电流镜，使该第二电流镜据以送出一第二映射电流，作为该第二电容的放电依据；当该驱动信号处于低电位，该第一开关不导通，该电压回路的第一电容根据该第一映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；当该驱动信号处于高电位，该第二开关不导通，该电压回路的第二电容放电，而使该第二比较信号下降。

本发明所述电源转换器中，该电压回路更具有：一分压单元，根据该输出电压产生一分压信号；及一误差放大器，使该分压信号相比于一回路参考电压而得到一放大信号；该电压回路的运算放大器使用一正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的第一晶体管的导通状态。

本发明功率因数修正装置，适用于根据一整流器送出的信号转换出一输出电压，包含：一控制器，根据该整流器送出的信号和该输出电压产生一个驱动信号；及一修正器，根据该整流器送出的信号和该驱动信号调整该输出电压，包括一电感和一晶体管，且流经该电感的电流受该整流器送出的信号控制，该晶体管的导通状态受该驱动信号控制；其中，该控制器基于该电感电流获取一第一比较信号，并基于该输出电压获取一第二比较信号，且使该第一比较信号相比于该第二比较信号而得到该驱动信号。

本发明所述功率因数修正装置中，该控制器包括：一输入单元，基于该电感电流获取该第一比较信号；一电压回路，基于该输出电压获取该第二比较信号；一比较器，比较该两个比较信号；及一驱动电路，根据该比较器的比较结果决定该驱动信号的上升缘。

本发明所述功率因数修正装置中，该驱动电路具有一电容，在该驱动信号为低电位且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从低电位切换成高电位。

本发明所述功率因数修正装置中，该驱动电路更具有一判断单元、一与门和一正反器；该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一控制信号为高电位；该与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；该正反器被一个周期性的时脉信号重置，而使所输出的该驱动信号为低电位，其中该时脉信号的周期相等于该驱动信号的周期。

本发明所述功率因数修正装置中，该电压回路具有一运算放大器、一晶体管、一电流镜、一电容和一开关；该电压回路中，该运算放大器的一负输入端电连接该晶体管的一第一端，且该运算放大器的一输出端电连接该晶体管的一控制端，而该电流镜的一输入端电连接该晶体管的一第二端，该电流镜的一输出端电连接该电容，且该电容与该开关并联，其中该电容跨压为该第二比较信号；当该运算放大器根据该输出电压而导通该电压回路的晶体管，该电流镜使用其输入端接收该晶体管的第二端电流，且据以通过其输出端提供一映射电流；当该驱动信号处于低电位，该开关不导通，该电压回路的电容根据该映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；当该驱动信号处于高电位，该开关导通，该电压回路的电容放电，而使该第二比较信号下降。

本发明所述功率因数修正装置中，该电压回路更具有：一分压单元，根据该输出电压产生一分压信号；及一误差放大器，使该分压信号相比于一回路参考电压而得到一放大信号；该电压回路的运算放大器使用一正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的晶体管的导通状态。

本发明所述功率因数修正装置中，在该驱动信号为高电位且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从高电位切换成低电位。

本发明所述功率因数修正装置中，该驱动电路更具有一判断单元、两个与门和一正反器；该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一控制信号为高电位；其中一与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；另一与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，重置该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为低电位。

本发明所述功率因数修正装置中，该电压回路具有一运算放大器、一第一晶体管、一第二晶体管、一第一电流镜、一第二电流镜、一第一电容、一第二电容、一第一开关、一第二开关和一多任务器；该电压回路中，该运算放大器的一负输入端电连接该第一晶体管的一第一端，且该运算放大器的一输出端电连接该第一晶体管的一控制端，而该第一电流镜的一输入端电连接该第一晶体管的一第二端，该第一电流镜的一输出端电连接该第一电容，且该第一电容与该第一开关并联，该第二晶体管的一控制端连接该第一电流镜，且该第二晶体管的一第一端电连接该第二电流镜的一输入端，该第二电流镜的一输出端电连接该第二开关和该第二电容，其中该第二开关和第二电容串接于一斜波参考电压和地间；当该驱动信号为低电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第一电容跨压，当该驱动信号为高电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第二电容跨压；当该运算放大器根据该输出电压而导通该第一晶体管，该第一电流镜使用其输入端接收该第一晶体管的第二端电流且据以通过其输出端提供一第一映射电流，该第二晶体管提供该第一映射电流给该第二电流镜，使该第二电流镜据以送出一第二映射电流，作为该第二电容的放电依据；当该驱动信号处于低电位，该第一开关不导通，该电压回路的第一电容根据该第一映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；当该驱动信号处于高电位，该第二开关不导通，该电压回路的第二电容放电，而使该第二比较信号下降。

本发明所述功率因数修正装置中，该电压回路更具有：一分压单元，根据该输出电压产生一分压信号；及一误差放大器，使该分压信号相比于一回路参考电压而得到一放大信号；该电压回路的运算放大器使用一正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的第一晶体管的导通状态。

本发明的有益效果在于：使用控制器取得载有电感电流信息的第一比较信号，以及载有输出电压信息的第二比较信号，以调整驱动信号的责任周期来提升功率因素。

附图说明

图1是一张电路图，说明现有技术的电源转换器；

图2是一张示意图，说明电感电流的波形；

图3是一张方块图，说明电源转换器的第一较佳实施例；

图4是一张电路图，说明电源转换器；

图5是一张电路图，说明第一较佳实施例的斜波产生器；

图6是一张时序图，说明第一较佳实施例的信号波形；

图7是一张电路图，说明第一较佳实施例的驱动电路；

图8是一张电路图，说明第二较佳实施例的斜波产生器；

图9是一张电路图，说明第二较佳实施例的驱动电路；

图10是一张时序图，说明第二较佳实施例的信号波形。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

联合参阅图3和图4，本发明电源转换器100的第一较佳实施例适用于根据一交流电源Vac转换出一输出电压Vo，以供电给负载8。电源转换器100包含彼此电连接的一整流器1和一功率因数修正装置200，且该功率因数修正装置200包括一修正器2和一控制器3。

整流器1具有一第一输出端和一第二输出端，整流器1根据交流电源Vac进行整流处理而在第一输出端和第二输出端间形成一整流信号Vrec。修正器2则受控制器3控制而根据整流信号Vrec调整输出电压Vo。

以下先介绍修正器2的内部电路。

修正器2包括一晶体管11，以及依序电连接的一电感12、一个二极管13和一电容14。电感12以第一端电连接整流器1的第一输出端，以第二端电连接二极管13的阳极。电容14的两端则分别电连接二极管13的阴极和地。而晶体管11的第一端则是电连接于电感12和二极管13的电连接处，第二端接地，控制端电连接控制器3。

当晶体管11导通，整流信号决定流过电感12的电流，电感12据以储能(累积电荷)。当晶体管11截止，电感12利用储存电荷对电容14和负载8放电。

接着，介绍控制器3。控制器3具有一比较器33，以及分别电连接该比较器33的一输入单元31、一电压回路32和一驱动电路34。控制器3主要作动为：输入单元31根据整流器1的第二输出端信号送出一第一比较信号，电压回路32根据输出电压Vo送出一第二比较信号，比较器33比较第一比较信号和第二比较信号，且驱动电路34根据比较器33的比较结果产生一个驱动信号，作为修正器2调整输出电压Vo的依据。

输入单元31包括一电容311、一电阻312和一反向放大器313。电容311跨接于整流器1的第一输出端和第二输出端间，电阻312跨接于整流器1的第二输出端与地间。流经电阻312的电流相等于流经电感12的电流。反向放大器313使整流器1的第二输出端电压乘以(-A)倍来得到该第一比较信号，其中A为反向放大器313的增益绝对值。较佳地，本例的A=1，即该第一比较信号为电阻312跨压绝对值。

电压回路32包括一分压单元321、一误差放大器322和一个斜波产生器323。分压单元321根据输出电压Vo产生一分压信号，误差放大器322使分压信号相比于一回路参考电压而得到一放大信号。斜波产生器323则基于放大信号和驱动信号产生该第二比较信号，其中驱动信号的电平决定第二比较信号的斜率符号(即正斜率或负斜率)，放大信号决定第二比较信号的斜率绝对值，详细电路于稍后介绍。

比较器33使第一比较信号相比于第二比较信号，而在第一比较信号较高时使脉宽调变信号为低电位，在第一比较信号较低时使脉宽调变信号为高电位。接着，驱动电路34进一步根据脉宽调变信号决定驱动信号的上升缘时间，且根据一个周期性的时脉信号决定驱动信号的下降缘时间，详细电路于稍后介绍。

如图4所示，然后，驱动信号会传入修正器2的晶体管11而决定其导通状态。熟悉本技艺者可分析图4电路而得知驱动信号的责任周期越小，晶体管11导通时间越短，电感12储存电荷越少，这将使输出电压Vo降低。相反地，如果驱动信号的责任周期越大，输出电压Vo将提升。所以，如果交流电源Vac和负载8产生飘动，控制器3可对应地调整驱动信号的责任周期，达到调整输出电压Vo且改善功率因素的目的。

接下来，进一步解说斜波产生器323和驱动电路34。

斜波产生器323实现电路可参考图5，具有一运算放大器51、一晶体管52、一电阻53、一电流镜54、一电容55和一开关56。运算放大器51的正输入端接收放大信号，负输入端电连接晶体管52的第一端和电阻53，输出端电连接晶体管52的控制端。电流镜54的输入端电连接晶体管52的第二端，输出端电连接电容55的一端。且电容55的另一端接地，开关56与电容55并联。其中，第二比较信号相当于电容55跨压，开关56在驱动信号为高电位时导通，在驱动信号为低电位时不导通。

因此，斜波产生器323中，当放大信号使晶体管52导通，电流镜54使用输入端接收晶体管52的第二端电流，且据以通过输出端提供一映射电流。电容55于开关56不导通期间根据映射电流进行充电，而使第二比较信号上升，如图6的T_OFF期间。电容55于开关56导通期间进行放电，而使第二比较信号迅速下降，如图6的T_ON期间。

另外，驱动电路34实现电路可参考图7，具有一震荡器61、一第一或非门62a、一第二或非门62b、一第一电流源63a、一第二电流源63b、一第一开关64a、一第二开关64b、一电容65、一判断单元66、一与门67和一正反器68。

第一或非门62a接收脉宽调变信号和驱动信号，而送出用于决定第一开关64a导通与否的信号。第二或非门62b接收一个反相于脉宽调变信号的信号和一控制信号(即判断单元66的输出端信号)，而送出用于决定第二开关64b导通与否的信号。第一开关64a和第二开关64b串接于电压源VDD和地间，且该两个开关64a、64b的电连接处会电连接电容65和判断单元66的负输入端。判断单元66的正输入端接收一驱动参考电压。与门67的两输入端分别用于接收控制信号和脉宽调变信号，且输出端电连接正反器68的设定(set)端S。而正反器68通过重置(reset)端R接收一个由震荡器61产生的时脉信号，通过输出端Q送出该驱动信号。

所以，驱动电路34中，电容65是在开关64a导通且开关64b截止时根据电流源63a充电，在开关64a截止且开关64b导通时根据电流源63b放电。而当电容65因充电或放电而造成跨压不大于驱动参考电压，判断单元66就会输出高电位的控制信号。与门67在控制信号和脉宽调变信号均为高电位时，使正反器68设定而送出高电位的驱动信号，且直到正反器68被时脉信号的下一个上升缘重置，才会送出低电位的驱动信号。因此，该时脉信号的周期相等于该驱动信号的周期。请注意，时脉信号频率远高于交流电源Vac频率。

联合参阅图4～7，为了更明确说明电源转换器100的整体作动，以下以图6为例，分别描述各时间区段的信号波形。

在时间t=0～T11期间，第一比较信号大于第二比较信号，脉宽调变信号为低电位，驱动信号因为正反器68没有被设定而保持低电位，因此第一开关64a被导通且第二开关64b不导通而使电容65充电。电容65充电，使得跨压大于驱动参考电压，所以控制信号呈现低电位。

一旦，第一比较信号不大于第二比较信号，如时间t=T11，脉宽调变信号转为高电位，第一开关64a将不导通且第二开关64b导通，所以电容65于时间t=T11～T12放电。此期间电容65跨压仍大于驱动参考电压，控制信号维持低电位，所以驱动信号保持低电位。

于时间t=T12，电容65放电后跨压不大于驱动参考电压，控制信号转为高电位，由于脉宽调变信号为高电位，所以驱动信号因为正反器68被设定而变成高电位。

时间t=T12～T13，斜波产生器323中，电容55会因为驱动信号变成高电位而放电，所以第二比较信号电压剧降，使得脉宽调变信号切换成低电位。又因为驱动信号为高电位，控制信号也为高电位，所以第一开关64a和第二开关64b均不导通，电容65跨压维持为驱动参考电压。

时间t=T13，时脉信号的一脉冲上升缘重置正反器68，而使驱动信号改为低电位。由于驱动信号和脉宽调变信号均为低电位且控制信号为高电位，所以电容65充电。又，驱动信号的低电位使得电容55充电而提升第二比较信号。然后，电路作动重复如时间t=0～T13。

总结以上时间区段的描述，可发现电容65在第二比较信号不大于第一比较信号时进行充电，在第二比较信号大于第一比较信号时进行放电。而电容65赖以充放电的电流源63a和第二电流源63b具有相同的定电流，所以电容65从驱动参考电压充电到一特定电压所花费的时间，相等于电容65从该特定电压放电到驱动参考电压所花费的时间，即0～T11的期间长度相等于T11～T12。又，驱动信号会在时间t=T12时切成高电位，所以可归纳出第一较佳实施例主要是根据第一比较信号和第二比较信号来决定驱动信号的上升缘时间。另外，第一较佳实施例的正反器68是受时脉信号重置控制，所以可推论时脉信号会决定驱动信号的下降缘时间。

又，在0～T12期间，第一比较信号下降斜率相关于(Vo-Vrec)/L，其中L为电感12的电感值。由于驱动信号频率远高于交流电源Vac频率，所以整流信号Vrec在0～T12期间趋于定值，因此第一比较信号于此期间具有固定的下降斜率。

而第二比较信号是电容55进行定电流充电所得，所以该两个比较信号相等时，第二比较信号值会恰巧等于第一比较信号的平均值，因此第一较佳实施例可视为是根据第一比较信号的平均值来调整驱动信号，属于一种电流平均模式的功率因数修正方式。

假设驱动信号的周期为T_S，高电位期间为T_ON，低电位期间为T_OFF，熟于本技艺者知晓，整流信号Vrec、输出电压Vo和责任周期(即T_ON/T_S)的关系会如式(1)所示。又，流经电感12的平均电流可表示如式(2)，流经电感12的峰对峰(peak-to-peak)电流Δi_L可表示如式(3)，所以流经电感12的波峰(peak)电流和波谷(valley)电流可分别表示为式(4)和式(5)。观察式(2)，可理解本例电源转换器100所产生的平均电感电流并不会含有谐波成分，有利于功率因素的改善。其中，V_{第二比较信号}代表第二比较信号的电压，V_放大信号代表放大信号的电压，R₃₁₂代表电阻312，L₁₂代表电感12，而变量k’与第二比较信号具有如式(6)的关系。

$\frac{V_{\mathrm{rec}}}{V_o}=\frac{T_{\mathrm{OFF}}}{T_S}=\frac{T_S-T_{\mathrm{ON}}}{T_S}$           式(1)

     式(2)

${\mathrm{\Δi}}_L=\frac{V_{\mathrm{rec}}}{L_{12}}\·T_{\mathrm{ON}}=\frac{V_{\mathrm{rec}}}{L_{12}}\·T_S(1-\frac{V_{\mathrm{rec}}}{V_o})=\frac{T_S}{L_{12}}{V}_{\mathrm{rec}}-\frac{T_S}{L_{12}}\·\frac{V_{\mathrm{rec}}^2}{V_o}$      式(3)

          式(4)

          式(5)

  式(6)

相较于第一较佳实施例，本发明电源转换器的第二较佳实施例的差异在于斜波产生器323’与驱动电路34’的结构。

图8显示了第二较佳实施例的斜波产生器323’，除了具有如第一较佳实施例的运算放大器51、第一晶体管52、电阻53、第一电流镜54、第一电容55和第一开关56外，更具有一第二晶体管81、一第二电流镜82、第二电容83、一第二开关84和一多任务器85。第二晶体管81通过控制端连接第一电流镜54，且通过第一端电连接第二电流镜82的输入端。第二开关84和第二电容83串接于斜波参考电压和地间，且第二开关84与第二电容83的电连接处会电连接第二电流镜82的输出端。

其中，第一开关56于驱动信号高电位时导通，第二开关84于驱动信号低电位时导通。并且，多任务器85会在驱动信号低电位时使第二比较信号追随第一电容55跨压，在驱动信号高电位时使第二比较信号追随第二电容83跨压。

当放大信号使第一晶体管52导通，第一电流镜54使用输入端接收第一晶体管52的第二端电流，且据以通过输出端提供一第一映射电流，作为第一电容55的充电依据。并且，第一映射电流也会经由第二晶体管81传送到第二电流镜82，使第二电流镜82据以送出一第二映射电流，作为第二电容83的放电依据。

图9显示第二较佳实施例的驱动电路34’，其与第一较佳实施例的差异在于：用于控制第一开关74a和第二开关74b的信号，以及用于控制正反器78重置端的信号。更详细地，驱动电路34’更包含一异或(XOR)门79、一非(NOT)门80和一与门71。异或门79根据驱动信号和脉宽调变信号产生用于控制第二开关74b的信号，且非门80据以反相得到用于控制第一开关74a的信号。与门71根据控制信号和一个相反于脉宽调变信号的信号来得到用于控制正反器78重置端的信号。

联合参阅图4和图8～10，接下来，通过图10的信号波形说明电源转换器的第二较佳实施例的整体作动。由于t=0～T22期间的作动相仿于第一较佳实施例的t=0～T12期间，所以在此不予赘述。

于t=T22，控制信号和驱动信号都转为高电位，此时第二电容83开始放电，第二比较信号因此从斜波参考电压开始递减，此时第二比较信号仍大于第一比较信号，所以脉宽调变信号保持高电位。

时间t=T22～T23，因为驱动信号和脉宽调变信号皆为高电位，所以第一开关74a导通，电容75充电，控制信号很快地转为低电位。此期间第二比较信号电压持续递减。

时间t=T23，第二比较信号从大于第一比较信号变成不大于第一比较信号，所以脉宽调变信号切为低电压，第一开关74a不导通，第二开关74b导通，电容75放电。此时电容75跨压大于驱动参考电压，控制信号为低电位，驱动信号持续高电位。

时间t=T23～T24，第二比较信号不大于第一比较信号，脉宽调变信号为低电压，第一开关74a不导通，第二开关74b导通，电容75放电。此期间电容75放电但电容75跨压仍大于驱动参考电压，控制信号为低电位，驱动信号持续高电位。

时间t=T24，电容75跨压因为放电而降到驱动参考电压，控制信号转为高电位，造成正反器78被重置，驱动信号因此降到低电位。然后，第二比较信号换成追随电容55跨压。此时，因为第一比较信号电位高于第二比较信号，所以脉宽调变信号呈现低电位，第一开关74a导通，电容75充电而具有大于驱动参考电压的跨压，所以控制信号很快地转回低电位，正反器78的重置端信号也跟着回到低电位。然后，电源转换器重复t=0～T24的作动。

观察上述，可以发现第二较佳实施例在驱动信号为低电位的情况下，根据第一比较信号和第二比较信号(电容55跨压)来决定驱动信号的上升缘时间；在驱动信号为高电位的情况下，根据第一比较信号和第二比较信号(电容83跨压)来决定驱动信号的下降缘时间。而不像第一较佳实施例是根据时脉信号决定驱动信号的下降缘时间，因此第二较佳实施例省去了用于产生时脉信号的震荡器61成本。

值得注意的是，前述较佳实施例以桥式整流器来实现整流器1，但也可以选用其他的全波整流器或半波整流器。且，虽然前述较佳实施例的修正器2是属于升压(Boost)型的修正器，但其他应用也可以采用降压(Buck)型或升降压(Buck-Boost)型。

且值得注意的是，本例的晶体管11是N型通道金属氧化半导体(Negative-channelMetal-OxideSemiconductor，简称NMOS)，所以会在驱动信号为高电位时导通。但也可以将晶体管11换成P型通道金属氧化半导体，由于熟于本技艺者可推论驱动信号和其他信号电平应做对应调整，所以在此不多赘述。

综上所述，前述较佳实施例使用输入单元31取得载有电感电流信息的第一比较信号，使用电压回路32取得载有输出电压Vo信息的第二比较信号，以供驱动电路34、34’调整驱动信号的责任周期来提升功率因数，而不需使用现有技术复杂的平方、乘法与除法运算电路，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利的范围。

Claims (20)

1.一种电源转换器，适用于根据一个交流电源转换出一个输出电压，其特征在于：该电源转换器包含：

一个整流器，根据该交流电源进行整流处理；

一个控制器，根据该整流器送出的信号和该输出电压产生一个驱动信号；及

一个修正器，根据该整流器送出的信号和该驱动信号调整该输出电压，包括一个电感和一个晶体管，且流经该电感的电流受该整流器送出的信号控制，该晶体管的导通状态受该驱动信号控制；

其中，该控制器基于该电感电流获取一个第一比较信号，并基于该输出电压获取一个第二比较信号，且使该第一比较信号相比于该第二比较信号而得到该驱动信号。

2.根据权利要求1所述的电源转换器，其特征在于：该控制器包括：

一个输入单元，基于该电感电流获取该第一比较信号；

一个电压回路，基于该输出电压获取该第二比较信号；

一个比较器，比较该两个比较信号；及

一个驱动电路，根据该比较器的比较结果决定该驱动信号的上升缘。

3.根据权利要求2所述的电源转换器，其特征在于：该驱动电路具有一个电容，在该驱动信号为低电位且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一个驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从低电位切换成高电位。

4.根据权利要求3所述的电源转换器，其特征在于：该驱动电路更具有一个判断单元、一个与门和一个正反器；

该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一个控制信号为高电位；

该与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；

该正反器被一个周期性的时脉信号重置，而使所输出的该驱动信号为低电位，其中该时脉信号的周期相等于该驱动信号的周期。

5.根据权利要求2所述的电源转换器，其特征在于：该电压回路具有一个运算放大器、一个晶体管、一个电流镜、一个电容和一个开关；

该电压回路中，该运算放大器的一个负输入端电连接该晶体管的一个第一端，且该运算放大器的一个输出端电连接该晶体管的一个控制端，而该电流镜的一个输入端电连接该晶体管的一个第二端，该电流镜的一个输出端电连接该电容，且该电容与该开关并联，其中该电容跨压为该第二比较信号；

当该运算放大器根据该输出电压而导通该电压回路的晶体管，该电流镜使用其输入端接收该晶体管的第二端电流，且据以通过其输出端提供一个映射电流；

当该驱动信号处于低电位，该开关不导通，该电压回路的电容根据该映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；

当该驱动信号处于高电位，该开关导通，该电压回路的电容放电，而使该第二比较信号下降。

6.根据权利要求5所述的电源转换器，其特征在于：该电压回路更具有：

一个分压单元，根据该输出电压产生一个分压信号；及

一个误差放大器，使该分压信号相比于一个回路参考电压而得到一个放大信号；

该电压回路的运算放大器使用一个正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的晶体管的导通状态。

7.根据权利要求3所述的电源转换器，其特征在于：在该驱动信号为高电位且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一个驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从高电位切换成低电位。

8.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于：该驱动电路更具有一个判断单元、两个与门和一个正反器；

该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一个控制信号为高电位；

其中一个与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；

另一个与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，重置该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为低电位。

9.根据权利要求2所述的电源转换器，其特征在于：该电压回路具有一个运算放大器、一个第一晶体管、一个第二晶体管、一个第一电流镜、一个第二电流镜、一个第一电容、一个第二电容、一个第一开关、一个第二开关和一个多任务器；

该电压回路中，该运算放大器的一个负输入端电连接该第一晶体管的一个第一端，且该运算放大器的一个输出端电连接该第一晶体管的一个控制端，而该第一电流镜的一个输入端电连接该第一晶体管的一个第二端，该第一电流镜的一个输出端电连接该第一电容，且该第一电容与该第一开关并联，该第二晶体管的一个控制端连接该第一电流镜，且该第二晶体管的一个第一端电连接该第二电流镜的一个输入端，该第二电流镜的一个输出端电连接该第二开关和该第二电容，其中该第二开关和第二电容串接于一个斜波参考电压和地间；

当该驱动信号为低电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第一电容跨压，当该驱动信号为高电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第二电容跨压；

当该运算放大器根据该输出电压而导通该第一晶体管，该第一电流镜使用其输入端接收该第一晶体管的第二端电流且据以通过其输出端提供一个第一映射电流，该第二晶体管提供该第一映射电流给该第二电流镜，使该第二电流镜据以送出一个第二映射电流，作为该第二电容的放电依据；

当该驱动信号处于低电位，该第一开关不导通，该电压回路的第一电容根据该第一映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；

当该驱动信号处于高电位，该第二开关不导通，该电压回路的第二电容放电，而使该第二比较信号下降。

10.根据权利要求9所述的电源转换器，其特征在于：该电压回路更具有：

一个分压单元，根据该输出电压产生一个分压信号；及

一个误差放大器，使该分压信号相比于一个回路参考电压而得到一个放大信号；

该电压回路的运算放大器使用一个正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的第一晶体管的导通状态。

11.一种功率因数修正装置，适用于根据一个整流器送出的信号转换出一个输出电压，其特征在于：包含：

一个控制器，根据该整流器送出的信号和该输出电压产生一个驱动信号；及

一个修正器，根据该整流器送出的信号和该驱动信号调整该输出电压，包括一个电感和一个晶体管，且流经该电感的电流受该整流器送出的信号控制，该晶体管的导通状态受该驱动信号控制；

其中，该控制器基于该电感电流获取一个第一比较信号，并基于该输出电压获取一个第二比较信号，且使该第一比较信号相比于该第二比较信号而得到该驱动信号。

12.根据权利要求11所述的功率因数修正装置，其特征在于：该控制器包括：

一个输入单元，基于该电感电流获取该第一比较信号；

一个电压回路，基于该输出电压获取该第二比较信号；

一个比较器，比较该两个比较信号；及

一个驱动电路，根据该比较器的比较结果决定该驱动信号的上升缘。

13.根据权利要求12所述的功率因数修正装置，其特征在于：该驱动电路具有一个电容，在该驱动信号为低电位且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一个驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从低电位切换成高电位。

14.根据权利要求13所述的功率因数修正装置，其特征在于：该驱动电路更具有一个判断单元、一个与门和一个正反器；

该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一个控制信号为高电位；

该与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；

该正反器被一个周期性的时脉信号重置，而使所输出的该驱动信号为低电位，其中该时脉信号的周期相等于该驱动信号的周期。

15.根据权利要求12所述的功率因数修正装置，其特征在于：该电压回路具有一个运算放大器、一个晶体管、一个电流镜、一个电容和一个开关；

该电压回路中，该运算放大器的一个负输入端电连接该晶体管的一个第一端，且该运算放大器的一个输出端电连接该晶体管的一个控制端，而该电流镜的一个输入端电连接该晶体管的一个第二端，该电流镜的一个输出端电连接该电容，且该电容与该开关并联，其中该电容跨压为该第二比较信号；

当该运算放大器根据该输出电压而导通该电压回路的晶体管，该电流镜使用其输入端接收该晶体管的第二端电流，且据以通过其输出端提供一个映射电流；

当该驱动信号处于低电位，该开关不导通，该电压回路的电容根据该映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；

当该驱动信号处于高电位，该开关导通，该电压回路的电容放电，而使该第二比较信号下降。

16.根据权利要求15所述的功率因数修正装置，其特征在于：该电压回路更具有：

一个分压单元，根据该输出电压产生一个分压信号；及

一个误差放大器，使该分压信号相比于一个回路参考电压而得到一个放大信号；

该电压回路的运算放大器使用一个正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的晶体管的导通状态。

17.根据权利要求13所述的功率因数修正装置，其特征在于：在该驱动信号为高电位且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，该驱动电路使该电容从一个驱动参考电压定电流充电，直到该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号，该驱动电路就使该电容转成定电流放电，且该驱动电路在该电容放电到该驱动参考电压就使该驱动信号从高电位切换成低电位。

18.根据权利要求17所述的功率因数修正装置，其特征在于：该驱动电路更具有一个判断单元、两个与门和一个正反器；

该判断单元判断出该驱动电路的电容跨压不大于该驱动参考电压，使一个控制信号为高电位；

其中一个与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号不大于该第二比较信号的情况下，设定该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为高电位；

另一个与门在该控制信号为高电位，且该比较器得知该第一比较信号大于该第二比较信号的情况下，重置该正反器，使该正反器输出的该驱动信号为低电位。

19.根据权利要求12所述的功率因数修正装置，其特征在于：该电压回路具有一个运算放大器、一个第一晶体管、一个第二晶体管、一个第一电流镜、一个第二电流镜、一个第一电容、一个第二电容、一个第一开关、一个第二开关和一个多任务器；

该电压回路中，该运算放大器的一个负输入端电连接该第一晶体管的一个第一端，且该运算放大器的一个输出端电连接该第一晶体管的一个控制端，而该第一电流镜的一个输入端电连接该第一晶体管的一个第二端，该第一电流镜的一个输出端电连接该第一电容，且该第一电容与该第一开关并联，该第二晶体管的一个控制端连接该第一电流镜，且该第二晶体管的一个第一端电连接该第二电流镜的一个输入端，该第二电流镜的一个输出端电连接该第二开关和该第二电容，其中该第二开关和第二电容串接于一个斜波参考电压和地间；

当该驱动信号为低电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第一电容跨压，当该驱动信号为高电位，该多任务器使该第二比较信号追随该第二电容跨压；

当该运算放大器根据该输出电压而导通该第一晶体管，该第一电流镜使用其输入端接收该第一晶体管的第二端电流且据以通过其输出端提供一个第一映射电流，该第二晶体管提供该第一映射电流给该第二电流镜，使该第二电流镜据以送出一个第二映射电流，作为该第二电容的放电依据；

当该驱动信号处于低电位，该第一开关不导通，该电压回路的第一电容根据该第一映射电流进行充电，而使该第二比较信号上升；

当该驱动信号处于高电位，该第二开关不导通，该电压回路的第二电容放电，而使该第二比较信号下降。

20.根据权利要求19所述的功率因数修正装置，其特征在于：该电压回路更具有：

一个分压单元，根据该输出电压产生一个分压信号；及

一个误差放大器，使该分压信号相比于一个回路参考电压而得到一个放大信号；

该电压回路的运算放大器使用一个正输入端接收该放大信号，且据以决定该电压回路的第一晶体管的导通状态。