改变功率因数校正器的输出电容器的电容值的方法和电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明构思涉及一种改变功率因数校正器的输出电容器的电容值的方法和电路。 更具体地，本发明构思涉及一种电路结构，其中输出电容器间的连接结构改变，从而在增加 保持时间（hold-up time)的同时减小输出电压的纹波。
【背景技术】
[0002] 使用通用开关转换器的电源需要用于将AC输入电源整流为DC电源的整流电 路。此外，具有大电容值的平流电容器被用于整流电路中，以便通过补偿瞬时性电源故障 (instantaneous power failure)或减小输入电源的纹波来降低开关元件上的负担。确保 保持时间是确定电容器的电容值的另一主要因素。如图2所示，保持时间指的是在切断输 入后输出电压维持在规定的电压范围的时间。
[0003] 因此，当具有大电容的电容器被用作车辆用功率因数校正器（PFC)的输出电容器 时，可减小纹波，从而稳定供电。然而，车载电池充电器的尺寸由于空间而受限，因此，对于 增加电容存在限制。
[0004] 因此，通常选择具有能够满足保持时间的电容的电容器。然而，在常规的PFC中， 存在的问题是，电容值大于所需电容值的电容器被选择用于改善保持时间并减小纹波。
[0005] 图1是示出常规车载电池充电器的电路构造的电路图。
[0006] 常规的车载电池充电器可包括AC电源10、PFC电路20、移相全桥30、输出端电感 器40、输出端电容器50、电池60等等。
[0007] 在常规的车载电池充电器中，移相全桥30可包括开关电路31、变压器32和输出端 二极管33。PFC电路20可被称为功率因数改善电路，其可被配置成包括电感器21、开关元 件22、二极管23和输出电容器24。
[0008] 如图1所示，常规PFC电路20的输出电容器24简单地连接到PFC电路20的输出 端，因此，不能通过改变PFC电路20的结构来控制输出电容器24的电容值。也就是说，在 AC电源10的瞬时性电源故障的情况中，不能控制施加于输出电容器24两端的电压，并且应 当选择具有大电容值的电容器作为输出电容器24以维持较长的保持时间。
[0009] 然而，仅仅是具有大电容值的输出电容器24增加了车载电池充电器的尺寸，并降 低了输出密度，即，通过将功率除以体积计算得到的车载电池充电器的功率密度。而且，输 出电容器24在高压充电系统封装的构造中可能引起问题。
【发明内容】
[0010] 本发明构思提供一种改变功率因数校正器（PFC)的输出电容器的电容值的方法， 其中改变了 PFC的电容器的连接结构，从而在车载电池充电器的正常工作中利用具有大电 容值的电容器减小纹波，同时在电压下降现象发生时，瞬时性地增加电容器两端间的电压， 从而确保足够的保持时间。
[0011] 本发明构思的一方面涉及一种改变PFC的输出电容器的电容值的方法，其包括： 对电源转换电路施加AC电源；感测在AC电源中是否出现瞬时性电源故障；当感测到在AC 电源中没有出现瞬时性电源故障时，将电源转换电路的PFC的输出电容器相互并联，以增 加输出电容器的电容值。
[0012] 电源转换电路可以是车辆的车载电池充电器电路。
[0013] 本发明构思的另一方面包含一种改变PFC的输出电容器的电容值的方法，其包 括：对电源转换电路施加AC电源；感测在AC电源中是否出现瞬时性电源故障；当感测到在 AC电源中出现瞬时性电源故障时，将电源转换电路的PFC的输出电容器相互串联，以减小 输出电容器的电容值。
[0014] 电源转换电路可以是车辆的车载电池充电器电路。
[0015] 本发明构思的又一方面涉及一种改变PFC的输出电容器的电容值的电路，其包 括：第一电容器、第二电容器、第一开关、第二开关和第三开关。第一电容器设置在PFC的输 出端，具有第一端和第二端。第二电容器具有第一端和第二端。第一开关具有两端，其一端 连接到第一电容器的第一端，另一端连接到第二电容器的第一端。第二开关具有两端，其一 端连接到第一电容器的第一端，另一端连接到第二电容器的第二端。第三开关具有两端，其 一端连接到第二电容器的第二端，另一端连接到第一电容器的第二端。
[0016] 该电路还可包括瞬时性电源故障传感器70和控制器80,瞬时性电源故障传感器 70被配置成感测在施加于PFC的AC电源中是否出现瞬时性电源故障，控制器80被配置成 基于由瞬时性电源故障传感器70感测在AC电源中是否出现瞬时性电源故障的结果，控制 第一开关、第二开关或第三开关的断开操作和闭合操作。
[0017] 当瞬时性电源故障传感器70感测到在AC电源中没有出现瞬时性电源故障时，控 制器80可被配置成闭合第一开关，断开第二开关，并闭合第三开关。
[0018] 当瞬时性电源故障传感器70感测到在AC电源中出现瞬时性电源故障时，控制器 80可被配置成断开第一开关，闭合第二开关，并断开第三开关。
[0019] 如上所述，根据本发明构思的改变PFC的输出电容器的电容值的方法具有如下优 占.
[0020] 第一，在车载电池充电器的正常工作中，两个电容器可互相并联，从而增加电容器 的电容值。因此，可以在车载电池充电器正常工作的情况下增加电容器的电容值，从而减小 输出电压的纹波。
[0021] 第二，当在AC电源中出现突然的电压降低时，两个电容器间的连接可被改变成串 联，使得施加到电容器的电压能够瞬间增加。因此，可以增加保持时间。
[0022] 第三，电容器间的连接可以改变成串联，使得可以最小化电容器的电容值并提高 车载电池充电器的输出密度。
[0023] 在下文中讨论本发明构思的上述和其它特征。
【附图说明】
[0024] 现在将参考在附图中图示的某些示例性实施方式来详细地说明本发明构思的上 述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于说明，因此不是对本发明构思的限制。
[0025] 图1是示出常规车载电池充电器的电路构造的电路图。
[0026] 图2是示出保持时间的曲线图。
[0027] 图3是示出根据本发明构思的实施方式应用了用于改变功率因数校正器（PFC)的 输出电容器的电容值的电路的状态的电路图。
[0028] 图4是示出在根据本发明构思的实施方式的用于改变PFC的输出电容器的电容值 的方法中输出电容器并联的情形的电路图。
[0029] 图5是示出在根据本发明构思的实施方式的用于改变PFC的输出电容器的电容值 的方法中输出电容器串联的情形的电路图。
[0030] 图6是示出在根据本发明构思的实施方式的用于改变PFC的输出电容器的电容值 的方法中由输出电容器串联引起的电压变化的曲线图。
[0031] 应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明构思的基本 原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明构思的具体设计特征，包 括，例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
[0032] 在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明构思的相同或等同部件。
【具体实施方式】
[0033] 现在将在下文详细地参照本发明构思的各个实施方式，其实施例在附图中图示， 并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明构思，但应当理解，本说明书无 意于将本发明构思局限于这些示例性实施方式。相反，本发明构思不仅要涵盖这些示例性 实施方式，还要涵盖包含在由所附权利要求所限定的本发明构思的精神和范围内的各种替 代形式、修改、等效形式和其它实施方式。
[0034] 车载电池充电器可包含用于对插入式混合动力车辆或电动车辆的高压电池充电 的AC-DC转换器，它向混合动力