CN113647003A - 交错式功率因数校正电路的自调谐调节器和自调谐调节方法 - Google Patents

交错式功率因数校正电路的自调谐调节器和自调谐调节方法 Download PDF

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Abstract

一种用于增强电流共享性能的交错式功率因数校正电路的调节器，包括：调整器电路，确定占空比调整；判断电路，确定是否激活调整器电路；分配器电路，基于输入占空比和占空比调整来确定调谐的占空比；以及调谐器电路，基于调谐的占空比来确定交错式功率因数校正电路的第一级和第二级中的调谐的平均电感器电流。

Description

交错式功率因数校正电路的自调谐调节器和自调谐调节方法
技术领域
本发明涉及用于交错式功率因数校正(PFC)电路和设备的自调谐调节器。更具体地，本发明涉及抵消采样电路的不准确性和特性漂移以增强PFC电路中的电流共享性能的自调谐调节器。
背景技术
对于交错式PFC，电流共享是通过控制每个平均电感器电流跟随一个公共参考电流来实现的。在发生不连续和边界传导模式的轻负载条件下，平均电感器电流是通过将采样电流和占空比与适当系数相乘来计算的。当采样电路不准确时，电流共享控制器会错误地或不准确地调节占空比，使得计算的平均电感器电流跟随其参考电流，但实际电感器电流保持不平衡。这种情况会在某些工作点导致大输入电流纹波和严重噪声，尤其是当输入电压为直流(DC)时。
由于不同PFC电路中采样电路的特性变化、漂移和分辨率问题不同，因此无法通过固定的硬件或固件补偿解决方案来消除这些对电流共享性能的不利影响。
Bing等人(U.S.9,923,455)提出了一种电流感测和增益切换电路，以通过改变采样增益放大器来改善PFC电路在轻负载条件下的电流采样分辨率和准确性，以在负载条件从重变为轻时提高分辨率。然而，当负载条件改变时，这种技术需要改变硬件中的采样电阻器并改变固件中的控制增益。
Yan(CN 101594049B)提出了另一种解决方案，以周期性地且交替地改变驱动信号到交错式PFC电路以实现电流平衡。然而，这种方法只能被动地平衡电流。如果采样电路、电源电路或驱动电路的参数不对称，这种方法不能很好地主动平衡电流。
加布里埃尔等人(U.S.9,077,243)通过一个公共参数实现了所有级的电流共享，它通过一个级选择信号和多个数字信号将公共信号解复用为两个分离的电感器电流。然而，通过解复用间接获得的分离电感器电流的准确性无法保证，尤其是在不连续导通模式下占空比大于0.5时，这意味着在这种情况下电流可能不平衡。
Qiongyou等人(U.S.7,116,087)的交错式PFC电路的电流共享方法是直接通过两个集成电路芯片(UC3845)将两个采样电感器电流控制为相同的参考电流来实现，但该技术没有解决采样电路的采样不准确或特性漂移并且没有解决不连续导通模式。因此，即使使用了两个分离的电流控制器，在轻载条件下电流仍可能不平衡。
Neidorff等人(U.S.2007/0253223)的电流共享是通过调整交错式PFC电路的级差来实现，该交错式PFC电路试图抵消交错级之间的差异。然而，这种技术未能解决采样电路的准确性问题，并且仅适用于低功率应用的PFC电路的转换模式。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例通过自调谐调节来抵消电流采样电路的准确性、分辨率和特性漂移的劣化(尤其是在轻负载条件下)，在交错式PFC电路的各级之间提供改善的电流共享。
通过自调谐调节，本发明的优选实施例使电流平衡控制不受交错式PFC电路的采样电路的特性变化、漂移和分辨率问题的影响，而无需任何硬件改变或控制增益改变。
通常采样电路主要包括电流互感器或分流电阻器、信号放大器和模数转换器(ADC)等。采样电路的组件会影响采样准确性和分辨率，其当电流较小时会劣化。当不准确的采样电流输入到电流控制器时，会获得不正确的控制输出，从而导致电流不平衡。本发明的优选实施例可以包括具有自调谐调节器的交错式PFC电路，该自调谐调节器通过抵消轻负载条件下的不准确采样来改善电流共享性能。
根据本发明的优选实施例，用于功率因数校正电路的调节器包括：调整器电路，确定占空比调整；判断电路，确定是否激活调整器电路；分配器电路，基于输入占空比和占空比调整来确定调谐的占空比；以及调谐器电路，基于调谐的占空比来调谐功率因数校正电路的第一级和第二级中的平均电感器电流的采样时刻。
优选地，调整器电路通过将第一子电路中的第一晶体管的第一占空比和第二子电路的第二晶体管的第二占空比之间的占空比差输入到比例积分器(PI)来确定占空比调整。优选地，分频器电路从第一占空比和第二占空比中的一个的一半减去占空比调整以获得第一调谐的占空比；将所述占空比调整添加到所述第一占空比和所述第二占空比中的另一个的一半以获得第二调谐的占空比；以及将所述第一调谐的占空比和所述第二调谐的占空比发送给所述调谐器电路。优选地，调谐器电路通过将第一调谐的占空比和第二调谐的占空比都乘以切换周期来确定采样时刻；以及在所确定的采样时刻对所述第一子电路和所述第二子电路中的电流进行采样。
根据本发明的优选实施例，功率因数校正电路包括：根据本发明的各种其他优选实施例的调节器；输入电压；整流器，对所述输入电压进行整流；第一子电路，包括第一电感、第一晶体管、第一电流传感器和第一二极管；第二子电路，包括第二电感器、第二晶体管、第二电流传感器和第二二极管；和电容器，连接第一子电路和第二子电路，并连接到直流电压输出的正端子和负端子。
第一电流传感器和第二电流传感器中的每一个优选地是互感器。判断电路优选地激活调整器电路：如果所述第一电感器和所述第二电感器的平均电流小于或等于阈值；以及如果所述第一电感器中的第一电流小于或等于所述第二电感器中的第二电流与预定的电感器电流值之间的差，且所述第一晶体管的第一占空比大于或等于所述第二晶体管的第二占空比与预定的占空比值之和；或者如果所述第一电感器中的所述第一电流大于或等于所述第二电感器中的所述第二电流与所述预定的电感器电流值之和，且所述第一晶体管的所述第一占空比小于或等于所述第二晶体管的所述第二占空比与所述预定的占空比值之间的差。
根据本发明的优选实施例，一种调节功率因数校正电路的方法包括调节输入占空比之间的差以确定占空比调整，然后确定用于将第一子电路和第二子电路的平均电感器电流进行采样的调谐的占空比；判断是否激活占空比调整；以及调谐以基于所述调谐的占空比确定功率因数校正电路中第一电感器和第二电感器的调谐的平均电感器电流。
根据本发明的优选实施例，功率因数校正电路包括：输入电压；二极管整流器，连接到输入电压；第一升压级，连接到整流器并包括第一晶体管、第一二极管和第一电感器；第二升压级，连接到整流器并包括第二晶体管、第二二极管和第二电感器；输出电容器，连接到所述第一升压级和所述第二升压级；电流控制器，将第一占空比dsp1输出到第一晶体管，并将第二占空比dsp2输出到第二晶体管；脉宽调制器，基于占空比dsp1和dsp2为所述第一晶体管和所述第二晶体管产生具有180°相移的门控信号G1和G2；以及自调谐调节器，当自调谐调节器检测到两个平均电感器电流不平衡时，通过第一调谐占空比dpt1和第二调谐占空比dpt2迭代调谐采样时刻来调谐所述电流控制器的平均电感器电流IL1和IL2。
优选地，电流控制器通过第一PI调节第一升压级中调谐的平均电感器电流与参考电流之间的差来确定第一占空比dsp1，并通过第二个PI调节第二升压级的调谐的平均电感器电流与参考电流之间的差来确定第二占空比dsp2。
优选地，所述自调谐调节器通过调谐所述采样时刻dpt1Ts和dpt2Ts来分别确定所述第一升压级中的调谐的平均电感器电流和所述第二升压级中的调谐的平均电感器电流，所述采样时刻dpt1Ts和dpt2Ts是调谐的占空比dpt1、dpt2和切换周期Ts的乘积；以及所述自调谐调节器通过以下步骤迭代调整第一调谐的占空比dpt1和第二调谐的占空比dpt2：计算所述第一占空比dsp1与所述第二占空比dsp2之间的差，并将所述差发送给PI以获得占空比调整Δdst；基于以下公式确定所述第一升压级的调谐的占空比dpt1和所述第二升压级的调谐的占空比dpt2：
Figure BDA0003285355210000041
Figure BDA0003285355210000042
或者
Figure BDA0003285355210000051
Figure BDA0003285355210000052
在t1＝dpt1Ts时刻对所述第一升压级中的电流进行采样，在t2＝dpt2Ts时刻对所述第二升压级中的电流进行采样，其中Ts是采样周期；以及通过所述电流控制器的PI调节在t1时刻在所述第一升压级中采样的电流与所述参考电流之间的差来更新所述第一占空比dsp1，并且通过所述电流控制器的另一个PI调节在t2时刻在所述第一升压级中采样的电流与所述相同的参考电流之间的差来更新所述第二占空比dsp2。
优选地，所述自调谐调节器仅在以下情况下迭代调整第一调谐的占空比dpt1和第二调谐的占空比dpt2：所述第一升压级中的第一平均电感器电流IL1和所述第二升压级中的第二平均电感器电流IL2两者都小于或等于阈值电流Ith；以及要么
IL1≤IL2-ΔIL且dsp1≥dsp2+Δd (3)
或者
IL1≥IL2+ΔIL且dsp1≤dsp2-Δd (4)
其中ΔIL和Δd是预定值；以及否则，电流控制器不迭代调整所述第一调谐的占空比dpt1和所述第二调谐的占空比dpt2。
根据以下参考附图对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的上述和其它特征、元件、特性、步骤和优点将变得更显而易见。
附图说明
图1示出了根据本发明的优选实施例的交错式PFC电路。
图2示出了根据本发明的优选实施例的自调谐调节器电路、电流控制器和脉宽调制器。
图3示出了根据本发明的优选实施例的图2的判断电路的示例实现图。
图4示出了根据本发明的优选实施例的图2的调谐器电路的示例实现图。
图5示出了交错式PFC电路在实施自调谐调节之前的电感器电流。
图6示出了根据本发明的优选实施例的交错式PFC电路在实施自调谐调节之后的电感器电流。
图7示出了交错式PFC电路在实施自调谐调节之前的总输入电流。
图8示出了根据本发明的优选实施例的交错式PFC电路在实施自调谐调节之后的总输入电流。
具体实施方式
如图1所示，交错式PFC电路可以包括具有共享输出电容器C的两个并行交错的级或子电路。每个级或子电路可以包括一个电感器Lx、一个二极管Dx和一个晶体管Sx，其中x＝1或2以指示所述级或子电路编号。输入电压vin(可以是交流(AC)或直流(DC))通过二极管桥DB连接到交错式PFC电路，该二极管桥DB将输入电压vin转换为未调节的直流(DC)电压。然后交错式PFC电路将未调节的DC电压升压到期望的调节的直流电压Vdc。尽管图1示出了具有共享输出电容器C的具有两个平行交错的级或子电路的交错式PFC电路，但具有两个以上平行交错的级的交错式PFC电路也是可能的。
在图1中，自调谐调节器处理电流互感器VCT1和VCT2的输出以及电流控制器的输出(即占空比dsp1和dsp2)以确定调谐的平均电感器电流IL1和IL2。由PFC输出电压控制器产生的调谐的电流IL1和IL2以及电流参考ILref被发送给电流控制器110。之后，获得占空比dsp1和dsp2并将其发送给脉宽调制器(PWM)电路120以产生控制晶体管S1和S2的导通和断开切换的门控信号G1和G2。自调谐调节器130、电流控制器110和PWM电路120一起实现在单个微控制器中，尽管其他配置也是可能的。例如，每个都可以在分离的微控制器或IC中实现。可以使用任何合适的微控制器。
如图1所示，晶体管S1和S2可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。即，流经晶体管S1和S2的电流可以被连接到源极端子的相应电流互感器CT1和CT2感测，每个电流互感器都具有将电流转换为电压VCT1和VCT2的相应感测电阻器R1和R2。备选地，电流互感器CTl和CT2可以连接到晶体管S1和S2的漏极，或连接到电感器L1和L2的支路，并且电流互感器CT1和CT2可以用分流电阻器或使用霍尔效应的电流换能器代替来测量电流。
图2示出了可以与图1的交错式PFC电路一起使用的自调谐调节器230、电流控制器210和PWM电路220。在接收到占空比dsp1和dsp2以及平均电感器电流IL1和IL2之后，判断电路231将确定是否激活或启用随后的调整器电路232以确定占空比调整Δdst。在调整器电路232之后的分配器电路233中，将占空比调整分别添加到占空比的一半dsp1/2和dsp2/2或从占空比的一半dsp1/2和dsp2/2分别减去占空比调整，以确定用于跟随调谐器1234和调谐器2235的调谐的占空比dpt1和dpt2。基于调谐的占空比，调谐器1234和调谐器2235可以决定对电流互感器VCT1和VCT2的输出进行采样的时刻，然后可以获得调谐的平均电感器电流IL1和IL2。图2所示的自调谐调节器230的判断电路231、调整器电路232、调谐器1234和调谐器2235都可以在单个微控制器中一起实现。但是其他配置也是可能的。
如图2所示，自调谐调节器230包括判断电路231、调整器电路232、分配器电路233、调谐器1电路234和调谐器2电路235。判断电路231在接收到平均电感器电流iL1和iL2以及占空比dsp1和dsp2作为输入之后，确定是否需要激活或启用随后的调整器电路232。
图3示出了图2的判断电路231的示例性实施方式。在顶部块中，在接收到平均电感器电流IL1和IL2以及占空比dps1和dps2作为输入后，判断电路231确定平均电感器电流IL1和IL2是否小于电流阈值Ith，该电流阈值Ith是当图1的PFC电路在边界条件下工作时的平均电感器电流值。在边界条件下，PFC电感器电流在每个切换周期开始时从零开始，并在每个切换周期结束时以零结束。因此，当平均电感器电流大于阈值时，PFC将在连续模式下工作。否则，当平均电感器电流小于阈值时，PFC将在不连续模式下工作。如果电感器电流IL1和IL2都小于或等于电流阈值Ith，则判断电路231确定是否满足以下条件(1)或(2)，其中ΔIL和Δd是用于滞后的预定值以避免在边界点周围频繁地激活和解激活(或启用和禁用)调整器电路232：
IL1≤IL2-ΔIL且dsp1≥dsp2+Δd (1)
IL1≥IL2+ΔIL且dsp1≤dsp2-Δd (2)
ΔIL和Δd的具体值取决于电流共享控制的准确性要求和采样电路的分辨率。
如果满足条件(1)和(2)中的至少一个，则判断电路231激活或启用调整器电路232。如果电流IL1和IL2两者都大于电流阈值Ith或者如果条件(1)和(2)两者都不满足，则判断电路231禁用调整器电路232。
一旦被激活或被启用，调整器电路232使用PI(如图2所示)来控制占空比dsp1和dsp2之间的差，以获得占空比调整Δdst，然后将其传递到分配器电路233，在那里分别从dsp1和dsp2的一半减去占空比调整和分别向dsp1和dsp2的一半加上占空比调整(如下面的公式(3)和(4)所示)以确定调谐的占空比dpt1和dpt2。
Figure BDA0003285355210000081
Figure BDA0003285355210000082
备选地，可以使用下面的公式(3′)和(4′)计算调谐的占空比dpt1和dpt2。
Figure BDA0003285355210000091
Figure BDA0003285355210000092
一旦确定，两个调谐的占空比dpt1和dpt2连同互感器CT1和CT2的电压输出VCT1、VCT2分别发送给自调谐调节器230的调谐器电路的调谐器1 234和调谐器2 235，以调谐采样时刻dpt1Ts和dpt2Ts(其中，Ts是切换周期)以校正采样电路的采样不准确性，从而改善PFC电路的各级的电流共享性能。
如图1所示，采样电路可以包括电流互感器、采样电阻器和模数转换器(ADC)，这些在自调节调节器130中没有示出。
如图2所示，将调谐器1234电路和调谐器2235电路的调谐的平均电感器电流IL1和IL2与从PFC输出电压控制器输出的电流参考ILref进行比较，并且将它们之间的差(ILref-IL1，ILref-IL2)发送给随后的两个PI以分别更新占空比dsp1和dsp2。然后将更新的占空比dsp1和dsp2发送给PWM电路，为交错式PFC的开关S1和S2产生门控信号，以使IL1和IL2之间的差变小，从而改善电流共享。这种自调谐过程是迭代的，直到(1)或(2)都不被满足并且判断电路231禁用调整器电路232。
如果调整器电路232被禁用，则占空比调整Δdst保持与上次调整器电路232仍被激活或启用时获得的占空比调整相同，并且不执行自调谐调节。
在图4中调谐器电路1、2的实现图中，通过将调谐的占空比dpt1、dpt2与切换周期Ts相乘(即，dpt1Ts和dpt2Ts)来确定采样时刻SI1和SI2。180°相移锯齿载波Cr1和Cr2由电路或专用微芯片产生。在使用公式(3)和(4)调整占空比dpt1和dpt2时，采样时刻SI1和SI2将在占空比的一半的范围内变化调整Δdst，这与采样时刻固定在占空比的一半的常规方法不同。
已经通过实验验证了交错式PFC电路的自调谐调节器的性能，该实验中输入电压选择为DC。如图5所示，交错式PFC电路中两个电感器的电感器电流在实施自调谐调节之前是不平衡的。如图6所示，在实施自调谐调节之后，电感器电流变得很好平衡。图7和图8分别示出了交错式PFC电路在实施自调谐调节之前和之后的总输入电流。在比较图7和图8的总输入电流时，示出了通过自调谐调节，交错式PFC电路的总输入电流的峰峰值纹波可以从约平均值的45％大大降低到约平均值的3.2％。
应当理解，上述描述仅仅用于说明本发明。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以设计出各种替代和修改。因此，本发明旨在包含落在所附权利要求范围内的所有这些替代、修改和变化。

Claims (12)

1.一种用于功率因数校正电路的调节器，所述调节器包括：
调整器电路，确定占空比调整；
判断电路，确定是否激活所述调整器电路；
分配器电路，基于输入占空比和所述占空比调整来确定调谐的占空比；以及
调谐器电路，基于调谐的占空比来调谐所述功率因数校正电路的第一级和第二级中的平均电感器电流的采样时刻。
2.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述调整器电路通过将第一子电路中的第一晶体管的第一占空比和第二子电路中的第二晶体管的第二占空比之间的占空比差输入到比例积分器来确定所述占空比调整。
3.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述分配器电路：
从第一占空比和第二占空比中的一个的一半减去所述占空比调整以获得第一调谐的占空比；
将所述第一占空比和所述第二占空比中的另一个的一半与所述占空比调整相加以获得第二调谐的占空比；以及
将所述第一调谐的占空比和所述第二调谐的占空比发送给所述调谐器电路。
4.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述调谐器电路：
通过将第一调谐的占空比和第二调谐的占空比两者都乘以切换周期来确定电感器电流的采样时刻；以及
在所确定的采样时刻对第一子电路和第二子电路中的电感器电流进行采样。
5.一种功率因数校正电路，包括：
根据权利要求1所述的调节器；
输入电压；
整流器，对所述输入电压进行整流；
第一子电路，包括第一电感器、第一晶体管、第一电流传感器和第一二极管；
第二子电路，包括第二电感器、第二晶体管、第二电流传感器和第二二极管；以及
电容器，连接到所述第一子电路和所述第二子电路并连接到直流电压输出的正端子和负端子。
6.根据权利要求5所述的功率因数校正电路，其中，所述第一电流传感器和所述第二电流传感器中的每一个是互感器。
7.根据权利要求5所述的功率因数校正电路，其中，所述判断电路在以下情况下激活所述调整器电路：
如果所述第一电感器和所述第二电感器的平均电流小于或等于阈值；以及
如果所述第一电感器中的第一电流小于或等于所述第二电感器中的第二电流与预定的电感器电流值之间的差，且所述第一晶体管的第一占空比大于或等于所述第二晶体管的第二占空比与预定的占空比值之和；或者
如果所述第一电感器中的所述第一电流大于或等于所述第二电感器中的所述第二电流与所述预定的电感器电流值之和，且所述第一晶体管的所述第一占空比小于或等于所述第二晶体管的所述第二占空比与所述预定的占空比值之间的差。
8.一种调节功率因数校正电路的方法，所述方法包括：
调节输入占空比之间的差以确定占空比调整，然后确定用于对第一子电路和第二子电路的平均电感器电流进行采样的调谐的占空比；
判断是否激活占空比调整；以及
调谐以基于所述调谐的占空比确定所述功率因数校正电路中第一电感器和第二电感器的调谐的平均电感器电流。
9.一种功率因数校正电路，包括：
输入电压；
二极管整流器，连接到所述输入电压；
第一升压级，连接到所述二极管整流器并包括第一晶体管、第一二极管和第一电感器；
第二升压级，连接到所述二极管整流器并包括第二晶体管、第二二极管和第二电感器；
输出电容器，连接到所述第一升压级和所述第二升压级；
电流控制器，将第一占空比dsp1输出到所述第一晶体管，并将第二占空比dsp2输出到所述第二晶体管；
脉宽调制器，基于占空比dsp1和dsp2产生针对所述第一晶体管和所述第二晶体管的具有180°相移的门控信号G1和G2；以及
自调谐调节器，当自调谐调节器检测到平均电感器电流IL1和IL2不平衡时，通过经由第一调谐占空比dpt1和第二调谐占空比dpt2迭代调谐采样时刻来确定所述电流控制器的调谐的平均电感器电流IL1和IL2。
10.根据权利要求9所述的功率因数校正电路，其中，所述电流控制器：
通过经由第一比例积分器调节所述第一升压级中的调谐的平均电感器电流与参考电流之间的差来确定所述第一占空比dsp1；以及
通过经由第二比例积分器调节所述第二升压级中的调谐的平均电感器电流与参考电流之间的差来确定所述第二占空比dsp2。
11.根据权利要求9所述的功率因数校正电路，其中：
所述自调谐调节器通过调谐所述采样时刻dpt1Ts和dpt2Ts来确定所述第一升压级中的调谐的平均电感器电流和所述第二升压级中的调谐的平均电感器电流，所述采样时刻dpt1Ts和dpt2Ts分别是调谐的占空比dpt1、dpt2和切换周期Ts的乘积；以及
所述自调谐调节器通过以下步骤迭代调整第一调谐的占空比dpt1和第二调谐的占空比dpt2：
计算所述第一占空比dsp1与所述第二占空比dsp2之间的差，并将所述差发送给比例积分器以获得占空比调整Δdst；
基于以下公式确定所述第一升压级的调谐的占空比dpt1和所述第二升压级的调谐的占空比dpt2：
Figure FDA0003285355200000031
Figure FDA0003285355200000041
或者
Figure FDA0003285355200000042
Figure FDA0003285355200000043
在t1＝dptlTs时刻对所述第一升压级中的电流进行采样，且在t2＝dpt2Ts时刻对所述第二升压级中的电流进行采样，其中Ts是采样周期；以及
通过经由所述电流控制器的比例积分器调节在t1时刻在所述第一升压级中采样的电流与参考电流之间的差来更新所述第一占空比dsp1，并且通过所述电流控制器的另一个比例积分器调节在t2时刻在所述第二升压级中采样的电流与相同的参考电流之间的差来更新所述第二占空比dsp2。
12.根据权利要求9所述的功率因数校正电路，其中
所述自调谐调节器仅在以下情况下迭代调整第一调谐的占空比dpt1和第二调谐的占空比dpt2：
所述第一升压级中的第一平均电感器电流IL1和所述第二升压级中的第二平均电感器电流IL2两者都小于或等于阈值电流Ith；以及
要么：
IL1≤IL2-ΔIL且dsp1≥dsp2+Δd (3)
或者
IL1≥IL2+ΔIL且dspl≤dsp2-Δd (4)
其中ΔIL和Δd是预定值；以及
否则，所述自调谐调节器不迭代调整所述第一调谐的占空比dpt1和所述第二调谐的占空比dpt2。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11496043B2 (en) * 2020-04-30 2022-11-08 Lear Corporation Vehicle on-board charger with snubber circuit
JP7452447B2 (ja) * 2021-01-14 2024-03-19 トヨタ自動車株式会社 電源ユニット
CN113452248B (zh) * 2021-05-25 2023-07-18 华为数字能源技术有限公司 一种谐振开关电容变换器及其控制方法
US11894769B2 (en) 2021-06-30 2024-02-06 Nxp Usa, Inc. Phase control of interleaved boost converter using cycle ring time
US11870349B2 (en) * 2021-08-25 2024-01-09 Nxp Usa, Inc. Input voltage ripple compensation of interleaved boost converter using cycle times
CN118100626B (zh) * 2024-04-23 2024-07-16 深圳市联明电源股份有限公司 基于三路交错并联pfc均流控制的电源调控方法及系统

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217255A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 艾默生网络能源有限公司 一种具有均流控制模块的pfc电路及其均流控制方法
US20120250363A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Tdk-Lambda Uk Limited Interleaved Power Converter and Controller Therefor
US20120268026A1 (en) * 2008-08-15 2012-10-25 Analog Modules Inc. Biphase Laser Diode Driver And Method
CN103368421A (zh) * 2012-03-28 2013-10-23 株式会社万都 谐波调制的不连续电流模式功率因数校正变换器控制电路
CN103532367A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 珠海格力电器股份有限公司 交错式pfc控制方法及装置
CN104038042A (zh) * 2013-03-04 2014-09-10 珠海格力电器股份有限公司 交错式功率因数校正电路及其控制方法
CN104868709A (zh) * 2015-06-09 2015-08-26 广东美的暖通设备有限公司 交错式功率因数校正电路及其的控制方法
CN104917358A (zh) * 2014-03-12 2015-09-16 Det国际控股有限公司 占空比控制器
US20160079888A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-17 Regal Beloit America, Inc. System and method for controlling a motor
KR20180004677A (ko) * 2016-07-04 2018-01-12 숭실대학교산학협력단 브릿지리스 인터리브 역률보정회로 및 그 구동방법
US20180226891A1 (en) * 2014-07-11 2018-08-09 Midea Group Co., Ltd. Interleaved power factor corrector

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200507431A (en) 2003-08-11 2005-02-16 Delta Electronics Inc Current-balancing method and device for controlling the power-factor-correction circuit interlacedly
US7706151B2 (en) 2006-05-01 2010-04-27 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for multi-phase power conversion
US7884588B2 (en) 2008-04-10 2011-02-08 Stmicroelectronics S.R.L. Control method and device for a system of interleaved converters using a designated master converter
CN101594049B (zh) 2008-05-30 2012-06-06 艾默生网络能源有限公司 交错并联pfc控制电路及控制方法
EP2438671B1 (en) * 2009-06-03 2013-03-06 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Current measurement in switched mode power supply
US9077243B2 (en) * 2012-01-31 2015-07-07 Analog Devices, Inc. Current-balancing in interleaved circuit phases using a parameter common to the phases
US9240712B2 (en) * 2012-12-13 2016-01-19 Power Systems Technologies Ltd. Controller including a common current-sense device for power switches of a power converter
US9570980B2 (en) * 2014-06-03 2017-02-14 Infineon Technologies Ag System and method for switched power supply current sampling
US9923455B2 (en) 2016-06-15 2018-03-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Current-sensing and gain-switching circuit and method for using wide range of current
KR102024606B1 (ko) * 2017-06-14 2019-09-24 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치 및 그 제어 방법

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217255A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 艾默生网络能源有限公司 一种具有均流控制模块的pfc电路及其均流控制方法
US20120268026A1 (en) * 2008-08-15 2012-10-25 Analog Modules Inc. Biphase Laser Diode Driver And Method
US20120250363A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Tdk-Lambda Uk Limited Interleaved Power Converter and Controller Therefor
CN103368421A (zh) * 2012-03-28 2013-10-23 株式会社万都 谐波调制的不连续电流模式功率因数校正变换器控制电路
CN103532367A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 珠海格力电器股份有限公司 交错式pfc控制方法及装置
CN104038042A (zh) * 2013-03-04 2014-09-10 珠海格力电器股份有限公司 交错式功率因数校正电路及其控制方法
CN104917358A (zh) * 2014-03-12 2015-09-16 Det国际控股有限公司 占空比控制器
US20180226891A1 (en) * 2014-07-11 2018-08-09 Midea Group Co., Ltd. Interleaved power factor corrector
US20160079888A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-17 Regal Beloit America, Inc. System and method for controlling a motor
CN104868709A (zh) * 2015-06-09 2015-08-26 广东美的暖通设备有限公司 交错式功率因数校正电路及其的控制方法
KR20180004677A (ko) * 2016-07-04 2018-01-12 숭실대학교산학협력단 브릿지리스 인터리브 역률보정회로 및 그 구동방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUNG-MIN HO，等: "Novel Digital-Controlled Transition Current-Mode Control and Duty Compensation Techniques for Interleaved Power Factor Corrector", "IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS", vol. 25, no. 12, pages 3085 - 3094, XP011343831, DOI: 10.1109/TPEL.2010.2062538 *

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Publication number Publication date
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