防止饱和的功率因数提高方法和设备技术

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。

【技术实现步骤摘要】

与本专利技术 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。
技术介绍
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的脉沖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^t责信号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tl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Vcc141,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Vcc 141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tO至tl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4爻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操作的脉沖信号。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，乂人而在电感器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tO逐渐增加 的脉冲宽度的控制信号143。在时间段tl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tl期间，电容器148的输出信号1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数提高设备，包括：　　　　输入单元，接收输入电源；　　　　功率因数校正单元，校正由输入单元接收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界限。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：禹元命，李秦衡，李敬根，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]