CN117461251A - 电子装置及其控制方法 - Google Patents

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CN117461251A CN202280041686.1A CN202280041686A CN117461251A CN 117461251 A CN117461251 A CN 117461251A CN 202280041686 A CN202280041686 A CN 202280041686A CN 117461251 A CN117461251 A CN 117461251A
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张斗熙
禹元命
姜正一
李尚勋
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Abstract

公开了一种电子装置。该电子装置包括：功率因数校正(PFC)电路；以及控制电路，用于控制PFC电路的操作，其中，PFC电路包括：第一电感器单元，包括连接到AC电压单元的一端的第一电感器和与第一电感器串联连接的第一开关；第二电感器单元，包括连接到AC电压单元的另一端的第二电感器和与第二电感器串联连接的第二开关；输出单元，连接到第一电感器单元和第二电感器单元，并且包括彼此串联连接的输出电容和感测电阻器；以及开关单元，包括连接到AC电压单元的一端的第三开关和连接到AC电压单元的另一端的第四开关，并且其中，控制电路将相同的导通/断开信号施加到第一开关和第二开关中的每一个，并且基于通过AC电压单元输入的输入电压的幅度，将导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关。

Description

电子装置及其控制方法
技术领域
符合本公开的装置和方法涉及一种电子装置及其控制方法，并且更具体地，涉及一种包括多个开关元件的电子装置及其控制方法。
背景技术
如果电源不具有功率因数校正功能，则存在电压和电流之间出现相位差的问题，这会增加无功功率，并且在电力传输阶段浪费不必要的电力。对此，许多国家强制规定电子设备中的电源需要具有功率因数校正功能。
相应地，已经提出了各种结构来实现电源中的功率因数校正功能。
然而，为了实现功率因数校正功能，使用了诸如线圈之类的许多部件，导致电源的体积增大、产生热量、以及材料成本增加的问题。
具体地，传统电源包括功率因数校正(PFC)电路，并且PFC电路已经被实现为二极管桥式PFC电路、桥式同步整流器、无桥式PFC电路等。
各种类型的传统PFC电路具有各自的缺点。例如，二极管桥式PFC电路具有在二极管电桥中发生大功耗和部件发热的问题，桥式同步整流器具有电路中的开关元件(场效应晶体管(FET))的数量显著增加的问题，并且无桥式PFC电路具有即使其不包括二极管电桥、也需要高价格的数字信号处理器(DSP)来生成用于控制电路的信号的问题。需要一种PFC电路来纠正上述缺点。
发明内容
【技术方案】
本公开提供了一种能够稳定地提供输出电压，同时最小化功耗和部件发热的电子装置及其控制方法。
根据本公开的实施例，一种电子装置包括：功率因数校正(PFC)电路；以及控制电路，被配置为控制PFC电路的操作。PFC电路包括：第一电感器部，包括连接到AC电压部的一端的第一电感器和串联连接到第一电感器的第一开关；第二电感器部，包括连接到AC电压部的另一端的第二电感器和串联连接到第二电感器的第二开关；输出部，包括连接到第一电感器部和第二电感器部中的每一个并且彼此串联连接的输出电容器和感测电阻器；以及开关部，包括连接到AC电压部的一端的第三开关和连接到AC电压部的另一端的第四开关。控制电路将开关导通/断开信号相同地施加到第一开关和第二开关中的每一个，并且基于通过AC电压部输入的输入电压的幅度，将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关。
第一电感器部还可以包括第一二极管，该第一二极管的一端连接到第一电感器、另一端连接到输出电容器的一端。第一电感器的一端可以连接到AC电压部的一端，并且第一电感器的另一端可以连接到第一开关的一端和第一二极管的一端中的每一个。第一开关的一端可以连接到第一电感器的另一端，并且第一开关的另一端可以连接在输出电容器的另一端和感测电阻器的一端之间。第二电感器部还可以包括第二二极管，该第二二极管的一端连接到第二电感器、另一端连接到输出电容器的一端。第二电感器的一端可以连接到AC电压部的另一端，并且第二电感器的另一端可以连接到第二开关的一端和第二二极管的一端中的每一个。第二开关的一端可以连接到第二电感器的另一端，并且第二开关的另一端可以连接在输出电容器的另一端和感测电阻器的一端之间。
第三开关的一端可以连接到AC电压部的一端，并且第三开关的另一端可以连接到感测电阻器的另一端。第四开关的一端可以连接到AC电压部的另一端，并且第四开关的另一端可以连接到感测电阻器的另一端。
AC电压部的一端可以是正极(+)端子，并且AC电压部的另一端可以是负极(-)端子。当输入电压是正(+)电压时，控制电路可以断开第三开关，并且导通第四开关，以将输入电压施加到第一电感器。当输入电压是负(-)电压时，控制电路可以导通第三开关，并且断开第四开关，以将输入电压施加到第二电感器。
控制电路可以在导通第四开关的同时导通第一开关，以控制PFC电路，使得流过第一电感器的电流流过第一开关、感测电阻器和第四开关。控制电路可以在导通第四开关的同时断开第一开关，以控制PFC电路，使得流过第一电感器的电流流过第一二极管、输出电容器、感测电阻器和第四开关。
控制电路可以在导通第三开关的同时导通第二开关，以控制PFC电路，使得流过第二电感器的电流流过第二开关、感测电阻器和第三开关。控制电路可以在导通第三开关的同时断开第二开关，以控制PFC电路，使得流过第二电感器的电流流过第二二极管、输出电容器、感测电阻器和第三开关。
当输入电压是正(+)电压时，控制电路可以断开第三开关，并且导通第四开关，以将输入电压施加到第一电感器。当输入电压是负(-)电压时，控制电路可以导通第三开关，并且断开第四开关，以将输入电压施加到第二电感器。当将输入电压施加到第一电感器时，施加到感测电阻器的电压与施加到第四开关的电压之和可以小于施加到第二开关的电压。当将输入电压施加到第二电感器时，施加到感测电阻器的电压与施加到第三开关的电压之和可以小于施加到第一开关的电压。
感测电阻器可以被实现为被配置为变换AC电压的变压器元件。在将输入电压施加到第一电感器时，控制电路可以控制变压器元件，使得由变压器元件变换的电压与施加到第四开关的电压之和小于施加到第二开关的电压。在将输入电压施加到第二电感器时，控制电路可以控制变压器元件，使得由变压器元件变换的电压与施加到第三开关的电压之和小于施加到第一开关的电压。
第一开关和第二开关可以具有比第三开关和第四开关大的正向压降，或者第三开关和第四开关可以具有比第一开关和第二开关小的导通电阻值。
PFC电路还可以包括二极管电桥，并且控制电路可以通过在初始瞬态状态下的二极管电桥对输出电容器充电。
根据本公开的实施例，一种包括功率因数校正(PFC)电路和被配置为控制PFC电路的操作的控制电路在内的电子装置的控制方法包括：将开关导通/断开信号相同地施加到第一开关和第二开关中的每一个；以及基于通过AC电压部输入的输入电压的幅度，将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关。PFC电路包括：第一电感器部，包括连接到AC电压部的一端的第一电感器和串联连接到第一电感器的第一开关；第二电感器部，包括连接到AC电压部的另一端的第二电感器和串联连接到第二电感器的第二开关；输出部，包括连接到第一电感器部和第二电感器部中的每一个并且彼此串联连接的输出电容器和感测电阻器；以及开关部，包括连接到AC电压部的一端的第三开关和连接到AC电压部的另一端的第四开关。
第一电感器部还可以包括第一二极管，该第一二极管的一端连接到第一电感器、另一端连接到输出电容器的一端。第一电感器的一端可以连接到AC电压部的一端，并且第一电感器的另一端可以连接到第一开关的一端和第一二极管的一端中的每一个。第一开关的一端可以连接到第一电感器的另一端，并且第一开关的另一端可以连接在输出电容器的另一端和感测电阻器的一端之间。第二电感器部还可以包括第二二极管，该第二二极管的一端连接到第二电感器、另一端连接到输出电容器的一端。第二电感器的一端可以连接到AC电压部的另一端，并且第二电感器的另一端可以连接到第二开关的一端和第二二极管的一端中的每一个。第二开关的一端可以连接到第二电感器的另一端，并且第二开关的另一端可以连接在输出电容器的另一端和感测电阻器的一端之间。
第三开关的一端可以连接到AC电压部的一端，并且第三开关的另一端可以连接到感测电阻器的另一端。第四开关的一端可以连接到AC电压部的另一端，并且第四开关的另一端可以连接到感测电阻器的另一端。
AC电压部的一端可以是正极(+)端子，并且AC电压部的另一端可以是负极(-)端子。将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关可以包括：当输入电压为正(+)电压时，断开第三开关，并且导通第四开关，以将输入电压施加到第一电感器；以及当输入电压为负(-)电压时，导通第三开关，并且断开第四开关，以将输入电压施加到第二电感器。
导通第四开关可以包括：在第一开关导通的状态下，控制PFC电路，使得流过第一电感器的电流流过第一开关、感测电阻器和第四开关；以及在第一开关断开的状态下，控制PFC电路，使得流过第一电感器的电流流过第一二极管、输出电容器、感测电阻器和第四开关。
导通第三开关可以包括：在第二开关导通的状态下，控制PFC电路，使得流过第二电感器的电流流过第二开关、感测电阻器和第三开关；以及在第二开关断开的状态下，控制PFC电路，使得流过第二电感器的电流流过第二二极管、输出电容器、感测电阻器和第三开关。
将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关可以包括：当输入电压为正(+)电压时，断开第三开关，并且导通第四开关，以将输入电压施加到第一电感器；以及当输入电压为负(-)电压时，导通第三开关，并且断开第四开关，以将输入电压施加到第二电感器。当将输入电压施加到第一电感器时，施加到感测电阻器的电压与施加到第四开关的电压之和可以小于施加到第二开关的电压。当将输入电压施加到第二电感器时，施加到感测电阻器的电压与施加到第三开关的电压之和可以小于施加到第一开关的电压。
感测电阻器可以被实现为被配置为变换AC电压的变压器元件。该控制方法可以包括：在将输入电压施加到第一电感器的同时，控制变压器元件，使得由变压器元件变换的电压与施加到第四开关的电压之和小于施加到第二开关的电压；以及在将输入电压施加到第二电感器的同时，控制变压器元件，使得由变压器元件变换的电压与施加到第三开关的电压之和小于施加到第一开关的电压。
第一开关和第二开关可以具有比第三开关和第四开关大的正向压降，或者第三开关和第四开关可以具有比第一开关和第二开关小的导通电阻值。
PFC电路还可以包括二极管电桥，并且控制电路可以通过在初始瞬态状态下的二极管电桥对输出电容器充电。
根据本公开的各种实施例，即使未设置高价格的DSP，也可以使用模拟IC来适当地导通或断开PFC电路中的多个开关元件，并且可以提供稳定的输出电压。
另外，电感器中不会出现反向电流，从而最小化PFC电路中的功耗或部件发热。
附图说明
图1是用于说明根据本公开的实施例的电子装置的配置的电路图；
图2是用于说明根据本公开的实施例的开关元件的AC电压和信号波形的曲线图；
图3是用于说明根据本公开的实施例的在第一开关导通的状态下电流流动的电路图；
图4是用于说明根据本公开的实施例的在第一开关断开的状态下电流流动的电路图；
图5是用于说明根据本公开的实施例的开关元件的AC电压和信号波形的曲线图；
图6是用于说明根据本公开的实施例的在第二开关导通的状态下电流流动的电路图；
图7是用于说明根据本公开的实施例的在第二开关断开的状态下电流流动的电路图；
图8是用于说明根据本公开的实施例的等效电路的图；
图9是用于说明根据本公开的实施例的流过电路中的电感器的电流的曲线图；
图10是用于说明根据传统配置的流过电路中的电感器的电流的曲线图；
图11是用于说明根据本公开的实施例的变换元件的电路图；
图12是用于说明根据本公开的实施例的初始瞬态状态的电路图；以及
图13是用于说明根据本公开的实施例的电子装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
在简要描述说明书中使用的术语之后，将详细描述本公开。
在可能的情况下，考虑到本公开中的功能，关于公开的实施例使用的术语选自当前广泛使用的通用术语，但可以根据本领域技术人员的意图、先例、新技术的出现等而变化。此外，对于具体情况，由申请人任意选择的术语的含义将在本公开的相关描述部分中详细描述。相应地，本公开中使用的术语应当基于术语的含义和整个公开的内容来定义，而不是基于术语的简单名称。
本公开的实施例可以进行各种修改并且具有多个实施例，具体实施例将在附图中示出，并且在详细描述中详细描述。然而，应当理解，本公开不限于这些具体实施例，而是包括落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代。在描述实施例时，如果确定相关已知技术的详细描述可能会模糊本公开的主旨，则将省略其详细描述。
术语“第一”、“第二”等可以用于描述各种组件，但这些组件不应被解释为受这些术语限制。这种术语仅用于将一个组件与另一组件区分开来。
除非上下文另有明确指示，否则单数形式包括复数形式。还应当理解，本文中使用的术语“包含”、“包括”等指定说明书中提及的特征、数字、步骤、操作、组件、部分或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部分或其组合的存在或添加。
在本公开中，“模块”或“单元”执行至少一种功能或操作，并且可以通过硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。另外，除需要由特定硬件实现并且由至少一个处理器(未示出)实现的“模块”或“单元”之外，多个“模块”、或多个“单元”可以集成为至少一个模块，。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例，以使本领域技术人员容易执行。然而，本公开不限于本文所描述的实施例，而是可以以各种不同的形式来实现。此外，附图中省略了与详细描述无关的部件，以确保公开的清楚性。在整个说明书中，附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1是用于说明根据本公开的实施例的电子装置的配置的电路图。
参考图1，根据本公开的实施例的电子装置100可以包括功率因数校正(PFC)电路110和控制电路120。
这里，电子装置100可以通过与外部装置(例如，PC或机顶盒)执行有线/无线通信来接收图像信号，可以使用设置在其中的调谐器等来接收图像信号，或者可以使用设置在电子装置100中的存储器中存储的图像数据来获取图像信号。随后，电子装置100可以将图像信号提供给外部装置(例如，显示设备)。
同时，电子装置100的电源线连接到提供商用电力(例如，90至264V)的电源插座，并且电子装置100可以将商用电力传输到外部装置。根据实施例的电子装置100可以被实现为向外部装置供电的各种类型的装置中的任何一种。
外部装置可以被实现为显示视频数据的显示装置。这里，显示装置可以被实现为TV，但不限于此。显示装置可以应用为具有显示功能的任何类型的装置，包括但不限于视频墙、大型显示器(LFD)、数字标牌(数字化标牌)、数字信息显示器(DID)、或投影仪显示器。此外，显示装置可以被实现为各种类型的显示器(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、硅基液晶(LCoS)显示器、数字光处理(DLP)显示器、量子点(QD)显示面板、量子点发光二极管(QLED)显示器、微型发光二极管(μLED)显示器和迷你LED显示器)中的任何一种。另外，显示装置可以显示从电子装置100接收的图像信号，并且可以使用从电子装置100供应的电力来驱动。
在上述示例中，假设电子装置100和外部装置被实现为彼此分离来进行描述。然而，上述示例仅是示例，并且不限于此。电子装置100和外部装置可以被实现为一个装置。例如，电子装置100可以被实现为外部装置的一个组件(例如，电源)。
根据本公开的实施例的电子装置100(例如，电源)可以被实现为开关模式电源(SMPS)，并且可以包括功率因数校正电路(即，PFC电路)，以满足用于应对根据电子装置100的尺寸增加而增加的总体功耗的各种规定。
根据本公开的实施例，电源是通过将AC电力转换为DC电力来向电子装置100内部的负载(或外部装置)稳定地供电的硬件。电源包括多个开关，并且可以针对多个开关中的每一个执行开关控制，以向负载提供稳定的电力。同时，当然，根据本公开的实施例的电源可以包括二极管电桥(或桥式整流器)、电磁干扰(EMI)滤波器单元等。例如，二极管电桥是将四个二极管彼此连接的桥式电路，并且可以是对AC输入进行整流以将AC输入改变为DC输出的组件。EMI滤波器单元可以去除来自商用电力的电噪声。
根据本公开的实施例的电源可以包括PFC电路110。这里，PFC电路110可以被实现为各种类型的转换器(例如，降压转换器、升压转换器和降压-升压转换器)中的任何一种。
同时，在各种类型的传统PFC电路之中，包括二极管电桥的PFC电路具有在二极管电桥中发生导电损耗并且部件发热的问题。
使用场效应晶体管(FET)而不是二极管电桥的PFC电路(同步整流器)可以解决导电损耗的问题，但在PFC电路中添加了四个或更多个FET，导致构成PFC电路的元件数量增加的问题。
不包括二极管电桥的无桥式PFC电路具有以下问题：包括高价数字信号处理器(DSP)，以向设置在PFC电路中的多个开关中的每一个适当地施加用于开关导通/断开控制的门信号(即，供应给门以允许电流流过开关的信号)；包括电流互感器(CT)，以感测流过设置在PFC电路中的多个电感器的电流；或者，反向电流流过PFC电路中的元件(例如，二极管)，该方向电流的量与流过多个电感器的电流之间的差值一样大，导致产生热量、或发生功耗。
根据本公开的各个实施例，电子装置100包括具有二极管电桥的PFC电路110和控制电路120。具体地，控制电路120可以被实现为一个或多个模拟IC(例如，第一IC电路120-1和第二IC电路120-2)，而不是高价DSP。
根据本公开的实施例的PFC电路110由可以实现为模拟IC等而不是高价DSP的控制电路120来控制，并且即使其中包括二极管电桥，也能够在初始瞬态之后(即，在正常状态下)类似于无桥式PFC电路那样操作，从而解决了在二极管电桥中的导电损耗和部件发热的问题。在下文中，将描述PFC电路110的配置和操作。
图2是用于说明根据本公开的实施例的开关元件的AC电压和信号波形的曲线图。
参考图2，控制电路120将开关导通/断开信号相同地施加到在PFC电路110中设置的第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)中的每一个。
另外，控制电路120可以基于通过AC电压部VIN输入的电压的幅度，将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关20-3(M3)或第四开关20-4(M4)。
例如，参考图2，当通过AC电压部输入的电压是正(+)电压时，控制电路120可以断开设置在PFC电路110中的第三开关20-3(M3)，并且导通第四开关20-4(M4)。
同时，在本公开中，“开关的导通”指代将开关从非导电状态改变到导电状态。具体地，这表示向门供应信号，以使得电流能够流过开关。另一方面，“开关的断开”指代将开关从导电状态改变到非导电状态。
参考图2，当通过AC电压部输入的电压是正(+)电压时，控制电路120可以同时导通/断开第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)，断开第三开关20-3(M3)，并且导通第四开关20-4(M4)。
此时，电流流过设置在PFC电路110中的第一电感器(L1)，而没有电流流过第二电感器(L2)。将参考图3来描述PFC电路110的电流流动和详细配置。
图3是用于说明根据本公开的实施例的在第一开关导通的状态下电流流动的电路图。
参考图3，PFC电路110包括第一电感器部，该第一电感器部包括连接到AC电压部VIN的一端的第一电感器10-1(L1)和串联连接到第一电感器10-1的第一开关20-1(M1)。
此外，PFC电路110包括第二电感器部，该第二电感器部包括连接到AC电压部VIN的另一端的第二电感器10-2(L2)和串联连接到第二电感器10-2的第二开关20-2(M2)。
另外，PFC电路110包括输出部，该输出部包括连接到第一电感器部和第二电感器部中的每一个并且彼此串联连接的输出电容器50(V0)和感测电阻器30。
第一开关20-1(M1)通过第一二极管40-1(D01)并联连接到输出电容器50(V0)，并且第二开关20-2(M2)通过第二二极管40-2(D02)并联连接到输出电容器50。
为了便于说明，第一电感器10-1、第一开关20-1(M1)、以及一端连接到第一电感器10-1且另一端连接到输出电容器50的一端的第一二极管40-1将被称为第一电感器部。
根据本公开的实施例，第一电感器10-1的一端连接到AC电压部VIN的一端，并且第一电感器10-1的另一端连接到第一开关20-1(M1)的一端和第一二极管40-1的一端中的每一个。
根据本公开的实施例，第一开关20-1(M1)的一端连接到第一电感器10-1的另一端，并且第一开关20-1(M1)的另一端连接在输出电容器50的另一端和感测电阻器30的一端之间。
根据本公开的实施例，第二电感器10-2、第二开关20-2(M2)、以及一端连接到第二电感器10-2且另一端连接到输出电容器50的一端的第二二极管40-2将被称为第二电感器部。
根据本公开的一个实施例，第二电感器10-2的一端连接到AC电压部VIN的另一端，并且第二电感器10-2的另一端连接到第二开关20-2(M2)的一端和第二二极管40-2的一端中的每一个。
根据本公开的一个实施例，第二开关20-2(M2)的一端连接到第二电感器10-2的另一端，并且第二开关20-2(M2)的另一端连接在输出电容50的另一端和感测电阻器30的一端之间。
PFC电路110可以包括开关部，该开关部包括连接到AC电压部VIN的一端的第三开关20-3(M3)和连接到AC电压部VIN的另一端的第四开关20-4(M4)。
具体地，第三开关20-3(M3)的一端连接到AC电压部VIN的一端，并且第三开关20-3(M3)的另一端连接到感测电阻器30的另一端。第四开关20-4(M4)的一端连接到AC电压部VIN的另一端，并且第四开关20-4(M4)的另一端连接到感测电阻器30的另一端。
这里，AC电压部VIN的一端可以指代正极(+)端子，并且AC电压部VIN的另一端可以指代负极(-)端子。
当输入电压是正(+)电压时，根据本公开的实施例的控制电路120可以断开第三开关20-3(M3)，并且导通第四开关20-4(M4)，以将输入电压施加到第一电感器10-1。
作为示例，控制电路120可以重复地导通和断开第一开关20-1(M1)，同时断开第三开关20-3(M3)并且导通第四开关20-4(M4)。
首先，如图3中所示，控制电路120可以通过在导通第四开关20-4(M4)的同时导通第一开关20-1(M1)来控制PFC电路110，使得流过第一电感器10-1的电流流过第一开关20-1(M1)、感测电阻器30和第四开关20-4(M4)。
图4是用于说明根据本公开的实施例的在第一开关断开的状态下电流流动的电路图。
参考图4，继图3之后，控制电路120可以通过在导通第四开关20-4(M4)的同时断开第一开关20-1(M1)来控制PFC电路110，使得流过第一电感器10-1的电流流过第一二极管40-1、输出电容器(V0)、和第四开关20-4(M4)。
图5是用于说明根据本公开的实施例的开关元件的AC电压和信号波形的曲线图。
随后，如图5的曲线图中所示，当输入电压是负(-)电压时，根据本公开的实施例的控制电路120可以导通第三开关20-3(M3)，并且断开第四开关20-4(M4)，以将输入电压施加到第二电感器10-2。
作为示例，控制电路120可以在导通第三开关20-3(M3)并且断开第四开关20-4(M4)的同时，重复地导通和断开第二开关20-2(M2)。当输入电压是负(-)电压时，将参考图6和图7来描述根据控制电路120的控制的在PFC电路110中流动的电流。
图6是用于说明根据本公开的实施例的在第二开关导通的状态下电流流动的电路图。
首先，如图6中所示，控制电路120可以通过在导通第三开关20-3(M3)的同时导通第二开关20-2(M2)来控制PFC电路110，使得流过第二电感器10-2的电流流过第二开关20-2(M2)、感测电阻器30和第三开关20-3(M3)。
图7是用于说明根据本公开的实施例的在第二开关断开的状态下电流流动的电路图。
参考图7，继图6之后，控制电路120可以通过在导通第三开关20-3(M3)的同时断开第二开关20-2(M2)来控制PFC电路110，使得流过第二电感器10-2的电流流过第二二极管40-2、输出电容器(V0)和第三开关20-3(M3)。
同时，参考图2和图5中所示的曲线图，当电流流过第一电感器10-1时，没有电流流过第二电感器10-2，即，不会发生导致产生热量或产生功耗的反向电流。此外，当电流流过第二电感器10-2时，没有电流流过第一电感器10-1。
在下文中，将参考PFC电路110的等效电路来描述能够在第一电感器10-1和第二电感器10-2中不引起反向电流的PFC电路110的结构特征。
图8是用于说明根据本公开的实施例的等效电路的图。
图8的左侧电路是针对以下状态示出的等效电路：第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)断开且第四开关20-4(M4)导通，同时输入电压为正(+)电压(即，与图4中所示的PFC电路110的状态相同的状态)。
当第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)断开，同时输入电压是正(+)电压时，流过第一电感器10-1的电流可以流过输出电容器50、感测电阻器30和第四开关20-4(M4)。
这里，参考图8，施加到第二电感器10-2的电压VL2是施加到第四开关20-4(M4)的电压Von_M4+施加到感测电阻器30的电压Vsen-施加到处于断开状态的第二开关20-2(M2)的电压VF_M2。
相应地，为了没有电流流过第二电感器10-2，需要满足根据下面的表达式1的条件。
[表达式1]
施加到第四开关20-4(M4)的电压Von_M4+施加到感测电阻器30的电压Vsen＜施加到处于断开状态的第二开关20-2(M2)的电压VF_M2
图8的右侧电路是针对以下状态示出的等效电路：第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)导通且第四开关20-4(M4)导通，同时输入电压为正(+)电压(即，与图3中所示的PFC电路110的状态相同)。
当第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)导通，同时输入电压是正(+)电压时，流过第一电感器10-1的电流可以流过感测电阻器30和第四开关20-4(M4)。
这里，参考图8，施加到第二电感器10-2的电压VL2是施加到第四开关20-4(M4)的电压Von_M4+施加到感测电阻器30的电压Vsen-施加到处于导通状态的第二开关20-2(M2)的电压Von_M2。
相应地，为了没有电流流过第二电感器10-2，需要满足根据下面的表达式2的条件。
[表达式2]
施加到第四开关20-4(M4)的电压Von_M4+施加到感测电阻器30的电压Vsen＜施加到处于导通状态的第二开关20-2(M2)的电压Von_M2
参考表达式1和2，在将输入电压施加到第一电感器10-1的同时，施加到感测电阻器30的电压Vsen与施加到处于导通状态的第四开关20-4(M4)的电压Von_M4之和可以小于施加到处于导通或断开状态的第二开关的电压VF_M2或Von_M2。
作为另一示例，当i)第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)导通且第三开关20-3(M3)导通，同时输入电压为负(-)电压、或ii)第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)导通且第三开关20-3(M3)断开，同时输入电压为负(-)电压时，将输入电压施加到第二电感器10-2。
随后，在将输入电压施加到第二电感器10-2的同时，施加到感测电阻器30的电压Vsen与施加到处于导通状态的第三开关20-3(M3)的电压Von_M3之和可以小于施加到处于导通或断开状态的第一开关的电压VF_M1或Von_M1。
为了满足上述条件，设置在PFC电路110中的元件可以是具有以下特性的元件。
第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)可以被实现为具有比第三开关20-3(M3)和第四开关20-4(M4)大的正向压降VF的元件。
作为示例，第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)可以被实现为高压开关元件。高压开关元件的示例包括但不必限于：双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(DMOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、扩展漏极MOSFET(EDMOSFET)、横向双扩散MOSFET(LDMOSFET)、SiCMOSFET和氮化镓(GaN)MOSFET。作为另一示例，第三开关20-3(M3)和第四开关20-4(M4)可以被实现为Si MOSFET等，但不必限于此。
另外，第三开关20-3(M3)和第四开关20-4(M4)可以具有比第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)小的导通电阻值RDS_ON。
这里，导通电阻值可以指代当开关导通时漏极和源极之间的电阻值。导通电阻值越小，开关导通时的功耗越小。
图9是用于说明根据本公开的实施例的流过电路中的电感器的电流的曲线图。
参考图9，第一电感器10-1和第二电感器10-2中的每一个中不会发生反向电流，因此，元件中不会产生热量，并且减少了功耗。
图10是用于说明根据传统配置的流过电路中的电感器的电流的曲线图。
图10是用于说明在PFC电路不满足上述条件(例如，根据表达式1和2的条件)的情况下，在第一电感器10-1和第二电感器10-2中的每一个中发生反向电流的示例的曲线图。
参考图9，可以看出，当电流流过第一电感器10-1时，流过第二电感器10-2的电流幅度为0(即，第二电感器10-2中没有电流流过)。作为另一示例，可以看出，当电流流过第二电感器10-2时，流过第一电感器10-1的电流幅度为0(即，第一电感器10-1中没有电流流过)。
相反，参考图10，可以看出，当电流流过第一电感器10-1时，幅度小于0的电流(即，反向电流)流过第二电感器10-2。作为另一示例，可以看出，当电流流过第二电感器10-2时，幅度小于0的电流(即，反向电流)流过第一电感器10-1。
如图9中所示，在根据本公开的各个实施例的PFC电路110中，在电流流过第一电感器10-1和第二电感器10-2中的一个电感器的同时，另一个电感器中没有电流流过，从而产生能够最小化热量生成和功耗发生的有益效果。
图11是用于说明根据本公开的实施例的变换元件的电路图。
根据本公开的另一实施例，PFC电路110可以包括用于变换AC电压的变压器元件60而不是感测电阻器30。
根据实施例的控制电路120可以控制变压器元件60，使得在将输入电压施加到第一电感器10-1的同时，由变压器元件60变换的电压与施加到第四开关20-4(M4)的电压之和小于施加到第二开关20-2(M2)的电压。也就是说，在上述表达式1和2中，施加到感测电阻器30的电压Vsen可以被替换为由变压器元件60变换的电压，并且控制电路120可以控制由变压器元件60变换的电压的幅度，使得PFC电路110满足根据表达式1和2的条件。
作为另一示例，控制电路120可以控制变压器元件60，使得在将输入电压施加到第二电感器10-2的同时，由变压器元件60变换的电压与施加到第三开关20-3(M3)的电压之和小于施加到第一开关20-1(M1)的电压。
参考图1至图10，上面已经在假设PFC电路110处于正常状态的情况下描述了第一开关20-1至第四开关20-4(M1至M4)中的每一个的开关导通/断开控制、电流流动、以及输出电容器50的充电。
在下文中，将假设PFC电路110处于初始瞬态状态来描述电流流动。
图12是用于说明根据本公开的实施例的初始瞬态状态的电路图。
参考图12，PFC电路110包括二极管电桥。
随后，控制电路120可以通过初始瞬态状态下的二极管电桥对输出电容器50充电。
如图12中所示，当输入电压是正(+)电压时的电流流动与当输入电压是负(-)电压时的电流流动不同。
如图12中所示，当将输入电压初始地施加到PFC电路110时，仅通过二极管电桥中包括的二极管D1和D4或二极管D2和D3来生成电流流动，直到输出电容器(V0)的电压变得与输入电压相等为止。因此，PFC电路110能够在初始瞬态状态下与传统二极管电桥PFC电路类似地操作。
同时，控制电路120可以被实现为处理数字图像信号的数字信号处理器(DSP)、微处理器和时序控制器(T-CON)，但不限于此。控制电路120可以包括中央处理单元(CPU)、微控制器单元(MCU)、微处理单元(MPU)、控制器、应用处理器(AP)或通信处理器(CP)、以及高级RISC机器(ARM)处理器中的一种或多种，或者可以通过对应术语来定义。此外，控制电路120可以被实现为具有存储在其中的处理算法的片上***(SoC)、或大规模集成(LSI)，或者可以被实现为现场可编程门阵列(FPGA)的形式。
根据本公开的实施例的控制电路120包括：第一IC电路120-1，检测输入电压的幅度，并且将开关导通/断开信号施加到第三开关20-3(M3)和第四开关20-4(M4)中的每一个；以及第二IC电路120-2，检测输入电压、施加到感测电阻器的电压、以及在输出电容器中充入的电压，并且基于输出电容器中充入的电压的幅度，将开关导通/断开信号施加到第一开关20-1(M1)和第二开关20-2(M2)中的每一个，并且第一IC电路120-1和第二IC电路120-2中的每一个可以被实现为模拟IC电路。
图13是用于说明根据本公开的实施例的电子装置的控制方法的流程图。
根据本公开的实施例，包括功率因数校正(PFC)电路和控制PFC电路的操作的控制电路在内的电子装置的控制方法包括：将开关导通/断开信号相同地施加到第一开关和第二开关中的每一个(S1310)，并且基于通过AC电压部输入的输入电压的幅度，将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关(S1320)。
这里，PFC电路包括：第一电感器部，包括连接到AC电压部的一端的第一电感器和串联连接到第一电感器的第一开关；第二电感器部，包括连接到AC电压部的另一端的第二电感器和串联连接到第二电感器的第二开关；输出部，包括连接到第一电感器部和第二电感器部中的每一个并且彼此串联连接的输出电容器和感测电阻器；以及开关部，包括连接到AC电压部的一端的第三开关和连接到AC电压部的另一端的第四开关。
这里，第一电感器部还可以包括第一二极管，该第一二极管的一端连接到第一电感器、另一端连接到输出电容器的一端。第一电感器的一端可以连接到AC电压部的一端，并且第一电感器的另一端可以连接到第一开关的一端和第一二极管的一端中的每一个。第一开关的一端可以连接到第一电感器的另一端，并且第一开关的另一端可以连接在输出电容器的另一端和感测电阻器的一端之间。此外，第二电感器部还可以包括第二二极管，该第二二极管的一端连接到第二电感器、另一端连接到输出电容器的一端。第二电感器的一端可以连接到AC电压部的另一端，并且第二电感器的另一端可以连接到第二开关的一端和第二二极管的一端中的每一个。第二开关的一端可以连接到第二电感器的另一端，并且第二开关的另一端可以连接在输出电容器的另一端和感测电阻器的一端之间。
这里，第三开关的一端可以连接到AC电压部的一端，并且第三开关的另一端可以连接到感测电阻器的另一端。第四开关的一端可以连接到AC电压部的另一端，并且第四开关的另一端可以连接到感测电阻器的另一端。
根据本公开的实施例，AC电压部的一端可以是正极(+)端子，并且AC电压部的另一端可以是负极(-)端子。将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关的步骤S1320可以包括：当输入电压为正(+)电压时，断开第三开关，并且导通第四开关，以将输入电压施加到第一电感器；以及当输入电压为负(-)电压时，导通第三开关，并且断开第四开关，以将输入电压施加到第二电感器。
这里，第四开关的导通可以包括：在第一开关导通的状态下，控制PFC电路，使得流过第一电感器的电流流过第一开关、感测电阻器和第四开关；以及在第一开关断开的状态下，控制PFC电路，使得流过第一电感器的电流流过第一二极管、输出电容器、感测电阻器和第四开关。
此外，第三开关的导通可以包括：在第二开关导通的状态下，控制PFC电路，使得流过第二电感器的电流流过第二开关、感测电阻器和第三开关；以及在第二开关断开的状态下，控制PFC电路，使得流过第二电感器的电流流过第二二极管、输出电容器、感测电阻器和第三开关。
根据本公开的实施例，将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关的步骤S1320可以包括：当输入电压为正(+)电压时，断开第三开关，并且导通第四开关，以将输入电压施加到第一电感器；以及当输入电压为负(-)电压时，导通第三开关，并且断开第四开关，以将输入电压施加到第二电感器。当将输入电压施加到第一电感器时，施加到感测电阻器的电压与施加到第四开关的电压之和可以小于施加到第二开关的电压。当将输入电压施加到第二电感器时，施加到感测电阻器的电压与施加到第三开关的电压之和可以小于施加到第一开关的电压。
这里，感测电阻器可以被实现为变换AC电压的变压器元件。根据本公开的一个实施例的控制方法还可以包括：在将输入电压施加到第一电感器的同时，控制变压器元件，使得由变压器元件变换的电压与施加到第四开关的电压之和小于施加到第二开关的电压；以及在将输入电压施加到第二电感器的同时，控制变压器元件，使得由变压器元件变换的电压与施加到第三开关的电压之和小于施加到第一开关的电压。
另外，第一开关和第二开关可以具有比第三开关和第四开关大的正向压降，或者第三开关和第四开关可以具有比第一开关和第二开关小的导通电阻值。
另外，PFC电路还可以包括二极管电桥，并且控制方法还可以包括：通过在初始瞬态状态下的二极管电桥对输出电容器充电。
同时，本公开的各种实施例当然不仅可以应用于上述电子装置，而且可以应用于均具有显示器的所有类型的电子装置。
同时，上述各种实施例可以通过使用软件、硬件或其组合来在可以由计算机或与其类似的装置读取的记录介质中实现。在一些情况下，说明书中描述的实施例可以被实现为处理器本身。根据软件的实施方式，包括说明书中描述的过程和功能的实施例可以被实现为单独的软件模块。每个软件模块可以执行说明书中描述的功能和操作中的一种或多种。
同时，用于执行根据本公开的上述各种实施例的电子装置100的处理操作的计算机指令可以存储在非暂时性计算机可读介质中。当由特定设备的处理器执行时，存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机指令使得特定设备执行根据上述各种实施例的电子装置100中的处理操作。
非暂时性计算机可读介质指代半永久地存储数据并且可由设备读取的介质，而不是用于短暂存储数据的介质(例如，寄存器、高速缓存或存储器)。非暂时性计算机可读介质的具体示例可以包括CD、DVD、硬盘、蓝光盘、USB、存储卡和ROM。
尽管上面已经示出和描述了本公开的优选实施例，但是本公开不限于如上所述的具体实施例，并且在不脱离所附权利要求所要求保护的本公开的主旨的情况下，可以由本领域技术人员进行各种修改。这些修改不应与本公开的技术精神或前景中分开地理解。

Claims (15)

1.一种电子装置，包括：
功率因数校正PFC电路；以及
控制电路，被配置为控制所述PFC电路的操作，
其中，所述PFC电路包括：
第一电感器部，包括连接到AC电压部的一端的第一电感器和串联连接到所述第一电感器的第一开关；
第二电感器部，包括连接到所述AC电压部的另一端的第二电感器和串联连接到所述第二电感器的第二开关；
输出部，包括连接到所述第一电感器部和所述第二电感器部中的每一个并且彼此串联连接的输出电容器和感测电阻器；以及
开关部，包括连接到所述AC电压部的所述一端的第三开关和连接到所述AC电压部的所述另一端的第四开关，并且
所述控制电路将开关导通/断开信号相同地施加到所述第一开关和所述第二开关中的每一个，并且基于通过所述AC电压部输入的输入电压的幅度，将导通/断开信号选择性地施加到所述第三开关或所述第四开关。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一电感器部还包括第一二极管，所述第一二极管的一端连接到所述第一电感器，所述第一二极管的另一端连接到所述输出电容器的一端，
所述第一电感器的一端连接到所述AC电压部的所述一端，并且所述第一电感器的另一端连接到所述第一开关的一端和所述第一二极管的一端中的每一个，
所述第一开关的所述一端连接到所述第一电感器的所述另一端，并且所述第一开关的所述另一端连接在所述输出电容器的另一端和所述感测电阻器的一端之间，
所述第二电感器部还包括第二二极管，所述第二二极管的一端连接到所述第二电感器，所述第二二极管的另一端连接到所述输出电容器的所述一端，
所述第二电感器的一端连接到所述AC电压部的另一端，并且所述第二电感器的另一端连接到所述第二开关的一端和所述第二二极管的所述一端中的每一个，并且
所述第二开关的所述一端连接到所述第二电感器的所述另一端，并且所述第二开关的另一端连接在所述输出电容器的所述另一端和所述感测电阻器的所述一端之间。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述第三开关的一端连接到所述AC电压部的所述一端，并且所述第三开关的另一端连接到所述感测电阻器的所述另一端，并且
所述第四开关的一端连接到所述AC电压部的所述另一端，并且所述第四开关的另一端连接到所述感测电阻器的所述另一端。
4.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述AC电压部的所述一端为正极(+)端子，并且所述AC电压部的所述另一端为负极(-)端子，
当所述输入电压为正(+)电压时，所述控制电路断开所述第三开关，并且导通所述第四开关，以将所述输入电压施加到所述第一电感器，并且
当所述输入电压为负(-)电压时，所述控制电路导通所述第三开关，并且断开所述第四开关，以将所述输入电压施加到所述第二电感器。
5.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述控制电路在导通所述第四开关的同时导通所述第一开关，以控制所述PFC电路，使得流过所述第一电感器的电流流过所述第一开关、所述感测电阻器和所述第四开关，并且
所述控制电路在导通所述第四开关的同时断开所述第一开关，以控制所述PFC电路，使得流过所述第一电感器的电流流过所述第一二极管、所述输出电容器、所述感测电阻器和所述第四开关。
6.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述控制电路在导通所述第三开关的同时导通所述第二开关，以控制所述PFC电路，使得流过所述第二电感器的电流流过所述第二开关、所述感测电阻器和所述第三开关，并且
所述控制电路在导通所述第三开关的同时断开所述第二开关，以控制所述PFC电路，使得流过所述第二电感器的电流流过所述第二二极管、所述输出电容器、所述感测电阻器和所述第三开关。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，当所述输入电压为正(+)电压时，所述控制电路断开所述第三开关，并且导通所述第四开关，以将所述输入电压施加到所述第一电感器，
当所述输入电压为负(-)电压时，所述控制电路导通所述第三开关，并且断开所述第四开关，以将所述输入电压施加到所述第二电感器，
在将所述输入电压施加到所述第一电感器的同时，施加到所述感测电阻器的电压与施加到所述第四开关的电压之和小于施加到所述第二开关的电压，并且
在将所述输入电压施加到所述第二电感器的同时，施加到所述感测电阻器的电压与施加到所述第三开关的电压之和小于施加到所述第一开关的电压。
8.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述感测电阻器被实现为被配置为变换AC电压的变压器元件，
在将所述输入电压施加到所述第一电感器的同时，所述控制电路控制所述变压器元件，使得由所述变压器元件变换的电压与施加到所述第四开关的电压之和小于施加到所述第二开关的电压，并且
在将所述输入电压施加到所述第二电感器的同时，所述控制电路控制所述变压器元件，使得由所述变压器元件变换的电压与施加到所述第三开关的电压之和小于施加到所述第一开关的电压。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一开关和所述第二开关具有比所述第三开关和所述第四开关大的正向压降，或者
所述第三开关和所述第四开关具有比所述第一开关和所述第二开关小的导通电阻值。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述PFC电路还包括二极管电桥，并且
所述控制电路通过初始瞬态状态下的二极管电桥对所述输出电容器充电。
11.一种电子装置的控制方法，所述电子装置包括功率因数校正PFC电路和被配置为控制所述PFC电路的操作的控制电路，所述控制方法包括：
将开关导通/断开信号相同地施加到第一开关和第二开关中的每一个；以及
基于通过AC电压部输入的输入电压的幅度，将开关导通/断开信号选择性地施加到第三开关或第四开关，
其中，所述PFC电路包括：
第一电感器部，包括连接到所述AC电压部的一端的第一电感器和串联连接到所述第一电感器的第一开关；
第二电感器部，包括连接到所述AC电压部的另一端的第二电感器和串联连接到所述第二电感器的第二开关；
输出部，包括连接到所述第一电感器部和所述第二电感器部中的每一个并且彼此串联连接的输出电容器和感测电阻器；以及
开关部，包括连接到所述AC电压部的所述一端的所述第三开关和连接到所述AC电压部的所述另一端的所述第四开关。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述第一电感器部还包括第一二极管，所述第一二极管的一端连接到所述第一电感器，所述第一二极管的另一端连接到所述输出电容器的一端，
所述第一电感器的一端连接到所述AC电压部的所述一端，并且所述第一电感器的另一端连接到所述第一开关的一端和所述第一二极管的一端中的每一个，
所述第一开关的所述一端连接到所述第一电感器的所述另一端，并且所述第一开关的所述另一端连接在所述输出电容器的另一端和所述感测电阻器的一端之间，
所述第二电感器部还包括第二二极管，所述第二二极管的一端连接到所述第二电感器，所述第二二极管的另一端连接到所述输出电容器的所述一端，
所述第二电感器的一端连接到所述AC电压部的所述另一端，并且所述第二电感器的另一端连接到所述第二开关的一端和所述第二二极管的所述一端中的每一个，并且
所述第二开关的所述一端连接到所述第二电感器的所述另一端，并且所述第二开关的另一端连接在所述输出电容器的所述另一端和所述感测电阻器的所述一端之间。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述第三开关的一端连接到所述AC电压部的所述一端，并且所述第三开关的另一端连接到所述感测电阻器的所述另一端，并且
所述第四开关的一端连接到所述AC电压部的所述另一端，并且所述第四开关的另一端连接到所述感测电阻器的所述另一端。
14.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述AC电压部的所述一端为正极(+)端子，并且所述AC电压部的所述另一端为负极(-)端子，并且
将所述开关导通/断开信号选择性地施加到所述第三开关或第四开关包括：
当所述输入电压为正(+)电压时，断开所述第三开关，并且导通所述第四开关，以将所述输入电压施加到所述第一电感器；以及
当所述输入电压为负(-)电压时，导通所述第三开关，并且断开所述第四开关，以将所述输入电压施加到所述第二电感器。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其中，导通所述第四开关包括：
在所述第一开关导通的状态下，控制所述PFC电路，使得流过所述第一电感器的电流流过所述第一开关、所述感测电阻器和所述第四开关；以及
在所述第一开关断开的状态下，控制所述PFC电路，使得流过所述第一电感器的电流流过所述第一二极管、所述输出电容器、所述感测电阻器和所述第四开关。
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