專利名稱：具有交錯(cuò)切換的pfc－pwm控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及切換式電源轉(zhuǎn)換器的領(lǐng)域。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及PFC-PWM控制器。
背景技術(shù)：
功率因數(shù)校正(PFC)(Power Factor Correction)的目的是校正一電源供應(yīng)器的線(line current)。功率因數(shù)校正產(chǎn)生與線路輸入電壓同相的正弦輸入電流波形。在前端具有PFC電路的直流/直流電源轉(zhuǎn)換器可大大減少電源系統(tǒng)中的功率損耗和熱耗散的量值。
近來(lái)美國(guó)和歐洲頒布的環(huán)境法規(guī)不僅要求大部分消費(fèi)性產(chǎn)品必須有內(nèi)置PFC，還嚴(yán)格限制整體功耗。特定而言，用于監(jiān)管和遙控目的的功耗量便因而大大減低。因此，降低待機(jī)模式下的功耗已成為電子產(chǎn)品制造商主要關(guān)注的問(wèn)題。
傳統(tǒng)的具PFC功能的直流/直流電源轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下具有較高的功耗。因此，現(xiàn)今許多的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)無(wú)法滿足節(jié)能的要求。此外，當(dāng)PFC電路與PWM(脈寬調(diào)制)電路串接時(shí)，可能造成顯著的切換干擾和EMI(電磁干擾)。為減輕這些問(wèn)題，大多直流/直流電源轉(zhuǎn)換器并入了具有某種同步切換形式的PWM電路。
美國(guó)專利第5,565,761號(hào)(Hwang)中描述了一種使PFC與PWM同步的方法。Hwang揭示了一種前緣和后緣調(diào)制技術(shù)，其中PFC升壓轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)(第一級(jí))和直流/直流電源轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)(第二級(jí))在相同時(shí)間被接通和斷開(kāi)。這使臨時(shí)性零負(fù)載時(shí)段的持續(xù)時(shí)間最小并減少了傳達(dá)到負(fù)載的紋波電壓(ripple voltage)的量值。
然而，Hwang的發(fā)明的一缺點(diǎn)是在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下功耗并沒(méi)有降低。Hwang的發(fā)明的另一缺點(diǎn)是對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載的輸出響應(yīng)較差，因?yàn)榈诙?jí)的工作周期并非由輸出電壓所直接控制。
此外，Hwang的發(fā)明教示了耦合到第一級(jí)的具有直流正常比較器(dc ok comparator)。直流正常比較器防止當(dāng)?shù)谝患?jí)的輸出電壓低于閾值時(shí)第二級(jí)的接通。然而，直流正常比較器對(duì)噪聲干擾較敏感。尖峰和過(guò)沖信號(hào)可不當(dāng)?shù)亻_(kāi)啟第二級(jí)。
Hwang的發(fā)明的另一缺點(diǎn)是它在前緣和后緣切換期間產(chǎn)生明顯的噪聲和EMI。為使紋波電壓最小化，PFC升壓轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)和直流/直流電源轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)同時(shí)被接通和斷開(kāi)。然而，這項(xiàng)技術(shù)相互調(diào)制切換噪聲，并使其量值加倍。此外，根據(jù)Hwang的PFC-PWM控制器同時(shí)傳導(dǎo)PFC和PWM級(jí)的寄生裝置。這將導(dǎo)致形成產(chǎn)生高頻噪聲的多諧槽。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種能克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的PFC-PWM控制器。本發(fā)明還包括用于減少電源轉(zhuǎn)換器在待機(jī)模式操作時(shí)的功耗的構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有交錯(cuò)切換的PFC-PWM控制器。其包括一PFC級(jí)、一PWM級(jí)、一序列發(fā)生器、一電源管理器和一振蕩器。PFC級(jí)用于依據(jù)線路電壓和一第一反饋電壓而產(chǎn)生一PFC信號(hào)。PFC信號(hào)用來(lái)控制PFC升壓轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)。PWM級(jí)依據(jù)一第二反饋電壓而產(chǎn)生一PWM信號(hào)。PWM信號(hào)控制直流/直流電源轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)。
第一反饋電壓自一PFC升壓轉(zhuǎn)換器反饋回路取得。第二反饋電壓自一直流/直流電源轉(zhuǎn)換器反饋回路取得。上述兩個(gè)反饋電壓的量值與負(fù)載成比例。反言之，上述兩個(gè)反饋電壓與輸出電壓的量值成反比。
PFC-PWM控制器包括電源管理器以產(chǎn)生一放電電流和一間歇信號(hào)(burst signal)。在輕負(fù)載條件下，放電電流的量值與第一反饋電壓和第二反饋電壓二者都成比例。當(dāng)?shù)拓?fù)載條件持續(xù)超過(guò)一第一延遲時(shí)間時(shí)，將達(dá)到一暫停條件。當(dāng)電源供應(yīng)器處于暫停條件時(shí)間歇信號(hào)將生出用以禁用PFC信號(hào)。
PFC-PWM控制器包括一用于產(chǎn)生一鋸齒信號(hào)、一斜坡信號(hào)和一脈沖信號(hào)的振蕩器。鋸齒信號(hào)和斜坡信號(hào)與脈沖信號(hào)同步，使得脈沖信號(hào)被插入PFC信號(hào)與PWM信號(hào)之間。脈沖信號(hào)的上升緣將禁用PFC信號(hào)。脈沖信號(hào)的下降緣將啟用PWM信號(hào)。依據(jù)放電電流的減小，脈沖信號(hào)的脈寬延展。將第一反饋電壓與斜坡信號(hào)相比較以產(chǎn)生PFC信號(hào)，并將第二反饋電壓與鋸齒信號(hào)相比較以產(chǎn)生PWM信號(hào)。
PFC-PWM控制器包括用于產(chǎn)生一第一啟用信號(hào)和一第二啟用信號(hào)的序列發(fā)生器。上述兩個(gè)啟用信號(hào)用來(lái)啟用或禁用PFC信號(hào)和PWM信號(hào)。當(dāng)線路輸入電壓超過(guò)一第三閾值，此指示了一非過(guò)低電壓(no-brownout)條件。當(dāng)非過(guò)低電壓條件持續(xù)超過(guò)一第二延遲時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生一第一狀態(tài)。第一狀態(tài)和啟用的開(kāi)/關(guān)信號(hào)達(dá)到第二狀態(tài)。如果第二狀態(tài)持續(xù)超過(guò)一第三延遲時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生第三狀態(tài)。當(dāng)間歇信號(hào)被禁用時(shí)第三狀態(tài)將啟用第一啟用信號(hào)。一旦第一反饋電壓高于一第四閾值，此指示PFC就緒條件，其中PFC就緒條件會(huì)同第三狀態(tài)啟用一第四狀態(tài)。當(dāng)?shù)谒臓顟B(tài)持續(xù)超過(guò)一第四延遲時(shí)間時(shí)，此產(chǎn)生一第五狀態(tài)。第五狀態(tài)將啟用第二啟用信號(hào)。
序列發(fā)生器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇涡騺?lái)切換PFC信號(hào)和PWM信號(hào)。其防止了電源轉(zhuǎn)換器的不當(dāng)運(yùn)作。脈沖信號(hào)的脈寬確保在PFC信號(hào)被關(guān)閉之后且PWM信號(hào)被開(kāi)啟之前插入一停滯時(shí)間(dead time)。此停滯時(shí)間分布切換信號(hào)并減少切換噪聲。此外，依據(jù)放電電流的減少，脈沖信號(hào)的脈寬增加而脈沖信號(hào)的頻率減低。因此減少了在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下電源轉(zhuǎn)換器的功耗。
應(yīng)理解，前文一般描述和下文詳細(xì)描述都是示范性的，且希望如所主張的提供對(duì)本發(fā)明更進(jìn)一步闡釋。


隨附的圖式提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且并入并組成本說(shuō)明書(shū)的一部分。

了本發(fā)明的實(shí)施例，且連同描述一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
圖1繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的方框圖。
圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的電源管理器的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的振蕩器的優(yōu)選實(shí)施例。
圖4繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的振蕩器的信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖5繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的序列發(fā)生器的優(yōu)選實(shí)施例。
圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的延遲電路的優(yōu)選實(shí)施例。
圖7繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的PFC級(jí)的優(yōu)選實(shí)施例。
圖8繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的PWM級(jí)的優(yōu)選實(shí)施例。
圖9繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的PFC級(jí)和PWM級(jí)的信號(hào)波形的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
圖1展示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的方框圖。PFC-PWM控制器包括一PFC級(jí)10。PFC級(jí)10依據(jù)線路電壓和一反饋電壓PFC_FB而產(chǎn)生一PFC信號(hào)OP1，以控制一PFC升壓轉(zhuǎn)換器(未圖示)的切換。反饋電壓PFC_FB自一PFC升壓轉(zhuǎn)換器反饋回路取得(未圖示)。當(dāng)反饋電壓PFC_FB降低時(shí)，其表示負(fù)載比例地減小，以及PFC升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的增高。
PFC-PWM控制器進(jìn)一步包括依據(jù)反饋電壓PWM_FB而產(chǎn)生一PWM信號(hào)OP2的PWM級(jí)30。PWM信號(hào)OP2用來(lái)控制一直流/直流電源轉(zhuǎn)換器(未圖示)的切換。反饋電壓PWM_FB自直流/直流電源轉(zhuǎn)換器反饋回路取得。當(dāng)反饋電壓PWM_FB降低時(shí)，其表示負(fù)載比例地減小，以及直流/直流電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的增高。
圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的電源管理器50。電源管理器50產(chǎn)生一放電電流ID和一間歇信號(hào)BST。當(dāng)反饋電壓PFC_FB的量值降到一第一節(jié)能閾值電壓的量值以下時(shí)，放電電流ID將被減小，使得其與反饋電壓PFC_FB成比例。當(dāng)反饋電壓PWM_FB的量值降落到一第二節(jié)能閾值電壓的量值以下時(shí)，放電電流ID將被減小，使得其也與反饋電壓PWM_FB成比例。因此，一旦反饋電壓PWM_FB或反饋電壓PFC_FB降低到某水平以下，放電電流ID的量值就會(huì)減小。
間歇信號(hào)BST用來(lái)在一暫停狀態(tài)下禁用PFC信號(hào)OP1以節(jié)省電力。當(dāng)升壓信號(hào)BST變?yōu)檫壿嫺邥r(shí)，PFC信號(hào)OP1將為邏輯低，從而禁止PFC升壓轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作。如圖2所示，為了產(chǎn)生間歇信號(hào)BST，放電電流ID鏡射出一節(jié)能電流IG。節(jié)能電流IG的量值將與放電電流ID成比例。節(jié)能電流IG將被轉(zhuǎn)換為一節(jié)能電壓VG以在比較器63中與一閾值電壓VR1相比較。當(dāng)節(jié)能電壓VG的量值降低到閾值電壓VR1的量值以下時(shí)，PFC-PWM控制器將進(jìn)入一低負(fù)載狀態(tài)。當(dāng)?shù)拓?fù)載狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)一第一延遲時(shí)間時(shí)，PFC-PWM控制器將進(jìn)入一暫停狀態(tài)。當(dāng)PFC-PWM控制器處于暫停狀態(tài)的同時(shí)，當(dāng)反饋電壓PFC_FB超過(guò)閾值電壓VR2時(shí)，間歇信號(hào)BST將為邏輯低。
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的PFC-PWM控制器的振蕩器90。振蕩器90產(chǎn)生一鋸齒信號(hào)RMP、一斜坡信號(hào)SLP和一脈沖信號(hào)PLS。鋸齒信號(hào)RMP和斜坡信號(hào)SLP與脈沖信號(hào)PLS同步。從比較反饋電壓PFC_FB和斜坡信號(hào)SLP而產(chǎn)生PFC信號(hào)OP1。從比較反饋電壓PWM_FB和鋸齒信號(hào)RMP而產(chǎn)生PWM信號(hào)OP2。脈沖信號(hào)PLS的上升緣禁用PFC信號(hào)OP1。脈沖信號(hào)PLS的下降緣啟用PWM信號(hào)OP2。因此脈沖信號(hào)PLS被插入PFC信號(hào)OP1和PWM信號(hào)OP2之間以避免同時(shí)的開(kāi)/關(guān)切換。
依據(jù)放電電流ID的減小，脈沖信號(hào)PLS的脈寬將增加。因此在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下脈沖信號(hào)PLS的頻率降低。隨著脈沖信號(hào)PLS的頻率降低，PFC信號(hào)OP1和PWM信號(hào)OP2的切換頻率也會(huì)降低。因此，在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下電源轉(zhuǎn)換器的功耗可降低。
圖5繪示根據(jù)發(fā)明的PFC-PWM控制器的序列發(fā)生器70。一開(kāi)/關(guān)信號(hào)ON/OFF用來(lái)啟動(dòng)電源轉(zhuǎn)換器。序列發(fā)生器70將產(chǎn)生一啟用信號(hào)PFC_EN來(lái)控制PFC信號(hào)OP1，并產(chǎn)生一啟用信號(hào)PWM_EN來(lái)控制PWM信號(hào)OP2。
當(dāng)線路輸入電壓VIN超過(guò)一閾值電壓VR3時(shí)，這將指示非過(guò)低電壓條件。如果非過(guò)低電壓條件持續(xù)超過(guò)一第二延遲時(shí)間，PFC-PWM控制器將進(jìn)入一第一狀態(tài)。如果在第一狀態(tài)下啟用開(kāi)/關(guān)信號(hào)ON/OFF，PFC-PWM控制器將進(jìn)入一第二狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙顟B(tài)持續(xù)超過(guò)一第三延遲時(shí)間，PFC-PWM控制器將進(jìn)入一第三狀態(tài)。如果在第三狀態(tài)下禁用間歇信號(hào)BST，那么啟用信號(hào)PFC_EN將被啟用。當(dāng)反饋電壓PWM_FB超過(guò)一閾值電壓VR4則將存在一PFC就緒條件。若PFC就緒條件存在于第三狀態(tài)時(shí)，那么PFC-PWM控制器將進(jìn)入一第四狀態(tài)。如果第四狀態(tài)持續(xù)超過(guò)一第四延遲時(shí)間，那么PFC-PWM控制器將進(jìn)入一第五狀態(tài)。當(dāng)?shù)谖鍫顟B(tài)為存在時(shí)，啟用信號(hào)PWM_EN將被啟用。
序列發(fā)生器70經(jīng)由控制PFC信號(hào)OP1和PWM信號(hào)OP2的適當(dāng)次序，來(lái)防止電源轉(zhuǎn)換器的不當(dāng)運(yùn)作。脈沖信號(hào)PLS的脈寬確保存在于關(guān)閉PFC信號(hào)OP1之后和開(kāi)啟PWM信號(hào)OP2之前的一停滯時(shí)間。此停滯時(shí)間分散切換信號(hào)并減少切換噪聲。此外，脈沖信號(hào)PLS的脈寬決定PFC信號(hào)OP1和PWM信號(hào)OP2的最大工作周期。依據(jù)放電電流ID的減小，脈沖信號(hào)PLS的脈寬延展，且脈沖信號(hào)PLS的頻率降低。因此，在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下電源轉(zhuǎn)換器的功耗可降低。
進(jìn)一步參看圖2，電源管理器50包括一電流源60，其供應(yīng)有用于限制放電電流ID的最大量值的電壓源Vcc。電源管理器50還包括第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器，其由一運(yùn)算放大器61、一晶體管51和一電阻器RA組成。當(dāng)反饋電壓PFC_FB的量值超過(guò)一閾值電壓VRA的量值時(shí)，第一電壓至電流轉(zhuǎn)換器將依據(jù)反饋電壓PFC_FB而產(chǎn)生一第一電壓至電流電流。第一電壓至電流電流的量值還取決于電阻器RA的電阻。電源管理器50還包括一第二電壓至電流轉(zhuǎn)換器，其由一運(yùn)算放大器62、一晶體管52和一電阻器RB組成。當(dāng)反饋電壓PWM_FB的量值超過(guò)一閾值電壓VRB的量值時(shí)，第二電壓至電流轉(zhuǎn)換器依據(jù)反饋電壓PWM_FB而產(chǎn)生一第二電壓至電流電流。第二電壓至電流電流的量值還取決于電阻器RB的電阻。
電源管理器50還包括一第一電流鏡，其由三個(gè)晶體管53、55和57組成。晶體管53、55和57中每一個(gè)的源極均連接到電流源60。三個(gè)晶體管53、55和57的柵極連接到晶體管53的漏極。流經(jīng)晶體管53的漏極的第一電壓至電流電流驅(qū)動(dòng)晶體管55以產(chǎn)生一第一放電電流I1。流經(jīng)晶體管53的漏極的第一電壓至電流電流還驅(qū)動(dòng)晶體管57以產(chǎn)生第一節(jié)能電流IG1。
電源管理器50還包括一第二電流鏡，其由三個(gè)電阻器54、56和58組成。晶體管54、56和58中每一個(gè)的源極均連接到電流源60。晶體管54、56和58中每一個(gè)的柵極均連接到晶體管54的漏極。流經(jīng)晶體管54的漏極的第二電壓至電流電流驅(qū)動(dòng)晶體管56以產(chǎn)生一第二放電電流I2。流經(jīng)晶體管54的漏極的第二電壓至電流電流還驅(qū)動(dòng)晶體管58以產(chǎn)生一第二節(jié)能電流IG2。
第一放電電流I1和第二放電電流I2耦合在一起以產(chǎn)生放電電流ID。閾值電壓VRA代表PFC升壓轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載閾值。閾值電壓VRB代表直流/直流電源轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載閾值。當(dāng)反饋電壓PFC_FB超過(guò)閾值電壓VRA時(shí)，第一放電電流I1將相應(yīng)增大。當(dāng)反饋電壓PWM_FB超過(guò)閾值電壓VRB時(shí)，第二放電電流I2將相應(yīng)增大。
第一節(jié)能電流IG1和第二節(jié)能電流IG2耦合在一起以產(chǎn)生節(jié)能電流IG。節(jié)能電流IG經(jīng)由一電阻器RC轉(zhuǎn)成一節(jié)能電壓VG。電阻器RC連接在晶體管57的漏極與接地參考之間。節(jié)能電壓VG在比較器63中與閾值電壓VR1相比較。比較器63的一正輸入端供應(yīng)有閾值電壓VR1。比較器63的一負(fù)輸入端連接到電阻器RC。
電源管理器50還包括第一延遲電路65。第一延遲電路65決定第一延遲時(shí)間。第一延遲電路65的一輸入端連接到比較器63的一輸出端。一遲滯比較器69用來(lái)比較反饋電壓PFC_FB和閾值電壓VR2。遲滯比較器69的一負(fù)輸入端供應(yīng)有反饋電壓PFC_FB。遲滯比較器69的一正輸入端供應(yīng)有閾值電壓VR2。與門67的一輸出端產(chǎn)生間歇信號(hào)BST。第一延遲電路65的輸出端和比較器69的輸出端分別連接到與門67的一第一輸入端和一第二輸入端。當(dāng)反饋電壓PFC_FB的量值超過(guò)閾值電壓VR2的量值時(shí)，間歇信號(hào)BST將變?yōu)檫壿嫷?。?dāng)反饋電壓PFC_FB高于閾值電壓VR2時(shí)，間歇信號(hào)BST將被禁用，因而確保了直流/直流電源轉(zhuǎn)換器的輸出的良好調(diào)節(jié)。如果反饋電壓PFC_FB的量值降低到的閾值電壓VR2的量值以下，PFC升壓轉(zhuǎn)換器將不能供應(yīng)足夠的輸出電壓給直流/直流電源轉(zhuǎn)換器。因此，為了節(jié)省電力將不允許PFC升壓轉(zhuǎn)換器關(guān)閉。
進(jìn)一步參看圖3，振蕩器90包括一電流源100，其用于供應(yīng)鋸齒信號(hào)RMP的充電電流和斜坡信號(hào)SLP的放電電流。振蕩器90還包括由晶體管120、121和122組成的一第一電流鏡。晶體管120、121和122中每一個(gè)的源極均連接到接地參考。晶體管120、121和122中每一個(gè)的柵極均連接到晶體管120的漏極。電流源100驅(qū)動(dòng)晶體管120的漏極以產(chǎn)生經(jīng)由晶體管121的漏極的一斜坡放電電流。電流源100還驅(qū)動(dòng)晶體管120的漏極以產(chǎn)生經(jīng)由晶體管122的漏極的一振蕩電流。
兩個(gè)開(kāi)關(guān)105和106以及電容器99用來(lái)產(chǎn)生斜坡信號(hào)SLP。兩個(gè)開(kāi)關(guān)105和106被控制以交替導(dǎo)電。開(kāi)關(guān)105和106串聯(lián)連接。參考電壓VH被供應(yīng)到開(kāi)關(guān)105的一第一端子。開(kāi)關(guān)106的一第二端子連接到晶體管121的漏極。電容器99耦接到開(kāi)關(guān)105和開(kāi)關(guān)106的接點(diǎn)。一旦接通開(kāi)關(guān)105，電容器99將被充電到參考電壓VH。
當(dāng)開(kāi)關(guān)106接通時(shí)，斜坡放電電流對(duì)電容器99放電。兩個(gè)晶體管124和125相連接以形成一第二電流鏡。兩個(gè)晶體管124和125的源極均供應(yīng)有電壓源VCC。晶體管124和125的柵極連接到晶體管124的漏極。振蕩電流驅(qū)動(dòng)晶體管124的漏極以產(chǎn)生經(jīng)由晶體管125的漏極的一鋸齒充電電流。兩個(gè)晶體管128和129相連接以形成一第三電流鏡。兩個(gè)晶體管128和129的源極均連接到接地參考。晶體管128和129的柵極連接到晶體管128的漏極。放電電流ID驅(qū)動(dòng)晶體管128的漏極以產(chǎn)生經(jīng)由晶體管129的漏極的鋸齒放電電流。
兩個(gè)開(kāi)關(guān)101和102以及電容器97用來(lái)產(chǎn)生鋸齒信號(hào)RMP。開(kāi)關(guān)101和102被控制以交替導(dǎo)電。兩個(gè)開(kāi)關(guān)101和102串聯(lián)鏈接。鋸齒充電電流被供應(yīng)到開(kāi)關(guān)101的一第一端子。開(kāi)關(guān)102的一第二端子供應(yīng)有鋸齒放電電流。電容器97連接到開(kāi)關(guān)101和開(kāi)關(guān)102的接點(diǎn)。一旦開(kāi)關(guān)101接通，鋸齒充電電流將開(kāi)始對(duì)電容器97充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)102接通時(shí)，鋸齒放電電流將對(duì)電容器97放電。比較器91和比較器92的負(fù)輸入端連接到開(kāi)關(guān)101和開(kāi)關(guān)102的接點(diǎn)。以用來(lái)對(duì)鋸齒信號(hào)RMP進(jìn)行檢測(cè)。比較器91的正輸入端供應(yīng)有參考電壓VH。比較器92的正輸入端供應(yīng)有參考電壓VL。參考電壓VH的量值高于參考電壓VL的量值。
與非門93和與非門94用于在與非門93的一輸出端處產(chǎn)生脈沖信號(hào)PLS。與非門93的輸出端連接到與非門94的一第二輸入端。與非門94的一輸出端連接到與非門93的一第二輸入端以形成閂鎖電路。與非門93的一第一輸入端連接到比較器91的一輸出端。與非門94的一第一輸入端連接到比較器92的一輸出端。一反相器95用來(lái)產(chǎn)生一反相脈沖信號(hào)INV。反相器95的一輸入端連接到與非門93的輸出端。脈沖信號(hào)PLS用來(lái)接通開(kāi)關(guān)102和105。反相脈沖信號(hào)INV用來(lái)接通開(kāi)關(guān)101和106。
圖4繪示本發(fā)明的PFC-PWM控制器的振蕩器90的信號(hào)波形。電容器97的鋸齒充電電流和電容量決定鋸齒信號(hào)RMP的上升時(shí)間。一旦鋸齒信號(hào)RMP的量值達(dá)到參考電壓VH的量值，脈沖信號(hào)PLS就變?yōu)檫壿嫺摺ｄ忼X放電電流的振幅和電容器97的電容量決定鋸齒信號(hào)RMP的下降時(shí)間。當(dāng)鋸齒信號(hào)RMP降低到參考電壓VL時(shí)，脈沖信號(hào)PLS將變?yōu)檫壿嫷汀ｄ忼X信號(hào)RMP的下降時(shí)間的持續(xù)時(shí)間也決定脈沖信號(hào)PLS的脈寬TD。
隨著放電電流ID的減小，脈沖信號(hào)PLS的脈寬TD延展。在脈沖信號(hào)PLS水平為邏輯高期間，斜坡信號(hào)維持在參考電壓VH的水平上。斜坡信號(hào)SLP的下降時(shí)間是依據(jù)斜坡放電電流的量值和電容器99的電容量而決定。斜坡信號(hào)SLP的下降時(shí)間的持續(xù)時(shí)間等于鋸齒信號(hào)RMP的上升時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。
進(jìn)一步參考圖5，序列發(fā)生器70包括一比較器75，其用于比較線路輸入電壓VIN和閾值電壓VR3。比較器75的一正輸入端供應(yīng)有線路輸入電壓VIN。比較器75的一負(fù)輸入端供應(yīng)有閾值電壓VR3。當(dāng)線路輸入電壓VIN足夠高時(shí)，這指示非過(guò)低電壓條件。第二延遲電路71用來(lái)決定一第二延遲時(shí)間。第二延遲電路71的一輸入端連接到比較器75的一輸出端。一旦非過(guò)低電壓條件持續(xù)超過(guò)第二延遲時(shí)間，序列發(fā)生器70將進(jìn)入一第一狀態(tài)。
序列發(fā)生器70還包括一與門77。與門77的一第一輸入端連接到第二延遲電路71的一輸出端。與門77的一第二輸入端供應(yīng)有開(kāi)/關(guān)信號(hào)ON/OFF。當(dāng)由與門77的輸出端供應(yīng)的信號(hào)為邏輯高時(shí)，序列發(fā)生器70將進(jìn)入一第二狀態(tài)。
一第三延遲電路72用來(lái)決定一第三延遲時(shí)間。當(dāng)?shù)诙顟B(tài)持續(xù)超過(guò)第三延遲時(shí)間時(shí)，序列發(fā)生器70將進(jìn)入一第三狀態(tài)。第三延遲電路72的一輸入端連接到與門77的輸出端。一反相器74的一輸入端供應(yīng)有間歇信號(hào)BST。一與門79用來(lái)產(chǎn)生啟用信號(hào)PFC_EN。與門79的一第一輸入端連接到反相器74的一輸出端。與門79的一第二輸入端連接到第三延遲電路72的一輸出端。一比較器76用于比較反饋電壓PFC_FB和一閾值電壓VR4。比較器76的一正輸入端供應(yīng)有反饋電壓PFC_FB。比較器76的一負(fù)輸入端供應(yīng)有閾值電壓VR4。當(dāng)比較器76的輸出信號(hào)為邏輯高時(shí)，這指示序列發(fā)生器70處于一PFC就緒條件。
序列發(fā)生器70還包括一與門78。與門78的一第一輸入端連接到第三延遲電路72的一輸出端。與門78的一第二輸入端連接到比較器76的一輸出端。當(dāng)由與門78的一輸出端供應(yīng)的信號(hào)變?yōu)檫壿嫺邥r(shí)，則序列發(fā)生器70將進(jìn)入一第四狀態(tài)。第四延遲電路73決定一第四延遲時(shí)間。第四延遲電路73的一輸入端連接到與門78的輸出端。如果第四狀態(tài)持續(xù)超過(guò)第四延遲時(shí)間，那么序列發(fā)生器70將進(jìn)入一第五狀態(tài)。當(dāng)序列發(fā)生器70處于第五狀態(tài)時(shí)，啟用信號(hào)PWM_EN將被啟用。
圖6繪示構(gòu)成延遲電路的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的所述延遲電路的優(yōu)選實(shí)施例是由五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器(flip flop)構(gòu)成的。其包括五個(gè)觸發(fā)器81、82、83、84和85。應(yīng)理解，本發(fā)明也涵蓋對(duì)此延遲電路的變化。延遲電路可由任何數(shù)目的觸發(fā)器串聯(lián)組成。還應(yīng)理解，本發(fā)明也涵蓋對(duì)此延遲電路的變化，其中使用完全不同的構(gòu)件來(lái)產(chǎn)生延遲電路。此處的目的僅僅是說(shuō)明延遲電路的一個(gè)可能的實(shí)施。此電路的運(yùn)作將為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的，因此本文不再論述其細(xì)節(jié)。
圖7繪示PFC級(jí)10的優(yōu)選實(shí)施例。一比較器15用于比較反饋電壓PFC_FB和斜坡信號(hào)SLP。比較器15的一正輸入端供應(yīng)有反饋電壓PFC_FB。比較器15的一負(fù)輸入端供應(yīng)有斜坡信號(hào)SLP。一反相器21的一輸入端供應(yīng)有脈沖信號(hào)PLS。一反相器29的一輸入端供應(yīng)有保護(hù)信號(hào)OVR1。保護(hù)信號(hào)OVR1指示在PFC升壓轉(zhuǎn)換器中有錯(cuò)誤狀態(tài)存在，例如過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱溫度。一與門26的一第一輸入端連接到反相器21的一輸出端。與門26的一第二輸入端連接到反相器29的一輸出端。觸發(fā)器11和觸發(fā)器12用于從觸發(fā)器12的一輸出端產(chǎn)生PFC信號(hào)OP1。觸發(fā)器11和觸發(fā)器12的D輸入端均供應(yīng)有啟用信號(hào)PFC_EN。觸發(fā)器12的一時(shí)鐘輸入端連接到觸發(fā)器11的輸出端。觸發(fā)器11的一復(fù)位輸入端連接到反相器21的輸出端。觸發(fā)器12的一復(fù)位輸入端連接到與門26的輸出端。由兩個(gè)串聯(lián)連接的非門22和23組成的一延遲電路17的一輸入端連接到反相器21的輸出端。一與門25的一第一輸入端連接到比較器15的一輸出端。與門25的一第二輸入端連接到延遲電路17的一輸出端。與門25的一輸出端連接到觸發(fā)器11的一時(shí)鐘輸入端。
圖8繪示PWM級(jí)30的一優(yōu)選實(shí)施例。比較器35用于比較反饋電壓PWM_FB和鋸齒信號(hào)RMP。比較器35的一正輸入端供應(yīng)有反饋電壓PWM_FB。比較器35的一負(fù)輸入端供應(yīng)有鋸齒信號(hào)RMP。一反相器39的一輸入端供應(yīng)有脈沖信號(hào)PLS。一反相器38的一輸入端供應(yīng)有保護(hù)信號(hào)OVR2。保護(hù)信號(hào)OVR2被用來(lái)指示直流/直流電源轉(zhuǎn)換器中的錯(cuò)誤條件，例如過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱溫度。一與門34的一第一輸入端連接到比較器35的一輸出端。一與門34的一第二輸入端連接到反相器38的一輸出端。一觸發(fā)器31和一觸發(fā)器32的D輸入端均供應(yīng)有啟用信號(hào)PWM_EN。觸發(fā)器31和32的時(shí)鐘輸入端均連接到反相器39的一輸出端。觸發(fā)器31的一復(fù)位輸入端連接到與門34的一輸出端。一比較器36用于比較一閾值電壓VR5和鋸齒信號(hào)RMP。比較器36還決定PWM信號(hào)OP2的最大工作周期。比較器36的一正輸入端供應(yīng)有閾值電壓VR5。比較器36的一負(fù)輸入端供應(yīng)有鋸齒信號(hào)RMP。比較器36的輸出端連接到觸發(fā)器32的復(fù)位輸入端。一與門33產(chǎn)生PWM信號(hào)OP2。與門33的一第一輸入端連接到觸發(fā)器31的一輸出端。與門33的一第二輸入端連接到觸發(fā)器32的一輸出端。與門33的一第三輸入端連接到反相器39的輸出端。
圖9繪示PFC信號(hào)OP1、PWM信號(hào)OP2、鋸齒信號(hào)RMP和斜坡信號(hào)SLP的波形的時(shí)序圖。當(dāng)反饋信號(hào)PWM_FB的量值超過(guò)鋸齒信號(hào)RMP的量值，PWM信號(hào)OP2就為邏輯高。當(dāng)反饋信號(hào)PFC_FB的量值超過(guò)斜坡信號(hào)SLP的量值，PFC信號(hào)OP1就為邏輯高。時(shí)段TD的持續(xù)時(shí)間等于脈沖信號(hào)PLS的脈寬。在此時(shí)段期間，PFC信號(hào)OP1和PWM信號(hào)OP2均被停用。
在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下，時(shí)段TD的長(zhǎng)度將回應(yīng)負(fù)載的減小而增加。因此，可以有效降低電源轉(zhuǎn)換器的切換頻率和功耗。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員易明了，可在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作各種修改和變化。鑒于前述內(nèi)容，希望本發(fā)明涵蓋在所附權(quán)利要求書(shū)和其均等物范圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種具有交錯(cuò)切換的PFC-PWM控制器，其包含一PFC級(jí)，用于回應(yīng)一線路輸入電壓和一第一反饋電壓而產(chǎn)生一PFC信號(hào)；一PWM級(jí)，用于回應(yīng)一第二反饋電壓而產(chǎn)生一PWM信號(hào)；一電源管理器，用于產(chǎn)生一放電電流和一間歇信號(hào)；一振蕩器，用于產(chǎn)生一鋸齒信號(hào)、一斜坡信號(hào)、和一脈沖信號(hào)；一開(kāi)/關(guān)信號(hào)，用于開(kāi)啟和關(guān)閉一電源轉(zhuǎn)換器；和一序列發(fā)生器，用于產(chǎn)生一第一啟用信號(hào)來(lái)控制所述PFC信號(hào)，和一第二啟用信號(hào)來(lái)控制所述PWM信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述PFC信號(hào)用來(lái)控制一PFC升壓轉(zhuǎn)換器，其中所述第一反饋電壓自一PFC升壓轉(zhuǎn)換器反饋回路取得，其中當(dāng)所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載減小所述第一反饋電壓就減小，其中當(dāng)所述PFC升壓轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓的量值增大所述第一反饋電壓的量值就減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述PWM信號(hào)用來(lái)控制一直流/直流電源轉(zhuǎn)換器，其中所述第二反饋電壓自一直流/直流電源轉(zhuǎn)換器反饋回路取得，其中當(dāng)所述電源轉(zhuǎn)換器的所述負(fù)載減小所述第二反饋電壓的量值就減小，其中當(dāng)所述直流/直流電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓的量值增大所述第二反饋電壓的量值就增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中當(dāng)所述第一反饋電壓的量值減小到一第一節(jié)能閾值電壓的量值以下所述放電電流的振幅就減小，其中所述放電電流的振幅將與所述第一反饋電壓的量值比例地減小，其中當(dāng)所述第二反饋電壓的量值減小到一第二節(jié)能閾值電壓的量值以下所述放電電流的振幅就減小，其中所述放電電流的振幅將與所述第二反饋電壓的量值成比例減小，其中所述放電電流鏡射一節(jié)能電流，其中回應(yīng)所述放電電流而產(chǎn)生一節(jié)能電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述間歇信號(hào)用來(lái)禁用所述PFC信號(hào)，其中禁用所述PFC信號(hào)使所述PFC-PWM控制器進(jìn)入一暫停狀態(tài)，其中比較所述節(jié)能電壓與一第一閾值電壓，其中當(dāng)所述節(jié)能電壓降低到所述第一閾值電壓以下，所述PFC-PWM控制器將進(jìn)入一低負(fù)載狀態(tài)，其中當(dāng)所述低負(fù)載狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)一第一延遲時(shí)間，所述PFC-PWM控制器將進(jìn)入所述暫停狀態(tài)，其中當(dāng)所述PFC-PWM控制器處于所述暫停狀態(tài)時(shí)，一旦所述第一反饋電壓超過(guò)一第二閾值電壓所述間歇信號(hào)就被禁用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中使所述鋸齒信號(hào)和所述斜坡信號(hào)與所述脈沖信號(hào)同步，其中所述脈沖信號(hào)被插入所述PFC信號(hào)與所述PWM信號(hào)之間，其中所述脈沖信號(hào)的上升緣禁用所述PFC信號(hào)，其中所述脈沖信號(hào)的下降緣啟用所述PWM信號(hào)，其中當(dāng)所述放電電流的振幅減小所述脈沖信號(hào)的脈寬就延展。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中經(jīng)由比較所述第一反饋電壓與所述斜坡信號(hào)而產(chǎn)生所述PFC信號(hào)，經(jīng)由比較所述第二反饋電壓與所述鋸齒信號(hào)而產(chǎn)生所述PWM信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中當(dāng)所述線路輸入電壓超過(guò)一第三閾值電壓所述序列發(fā)生器就進(jìn)入一非過(guò)低電壓狀態(tài)，其中當(dāng)所述非過(guò)低電壓條件持續(xù)超過(guò)一第二延遲時(shí)間時(shí)所述序列發(fā)生器從所述非過(guò)低電壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變到一第一狀態(tài)，其中當(dāng)所述開(kāi)/關(guān)信號(hào)被啟用所述序列發(fā)生器從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅诙顟B(tài)，其中當(dāng)所述第二狀態(tài)持續(xù)超過(guò)一第三延遲時(shí)間時(shí)所述序列發(fā)生器從所述第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐坏谌隣顟B(tài)，其中當(dāng)所述序列發(fā)生器處于所述第三狀態(tài)同時(shí)所述間歇信號(hào)被禁用所述第一啟用信號(hào)將為邏輯高，其中當(dāng)所述第一反饋電壓超過(guò)指示一PFC就緒條件的一第四閾值電壓所述序列發(fā)生器就從所述第三狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐坏谒臓顟B(tài)，其中當(dāng)所述第四狀態(tài)持續(xù)超過(guò)一第四延遲時(shí)間所述序列發(fā)生器就從所述第四狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐坏谖鍫顟B(tài)，其中當(dāng)所述序列發(fā)生器處于所述第五狀態(tài)所述第二啟用信號(hào)將為邏輯高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述脈沖信號(hào)的脈寬確保在停用所述PFC信號(hào)后和啟用所述PWM信號(hào)前的一停滯時(shí)間，其中所述脈沖信號(hào)的脈寬進(jìn)一步?jīng)Q定所述PFC信號(hào)和所述PWM信號(hào)的最大工作周期，其中當(dāng)所述放電電流減小所述脈沖信號(hào)的脈寬就延展且所述脈沖信號(hào)的頻率降低。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述電源管理器包含一pm電流源，用于限制所述放電電流的最大量值；一第一pm電壓至電流轉(zhuǎn)換器，具有第一pm運(yùn)算放大器、第一pm n-晶體管和第一第一pm電阻器，其中當(dāng)所述第一反饋電壓超過(guò)一第一參考電壓所述第一pm電壓至電流轉(zhuǎn)換器就回應(yīng)所述第一反饋電壓而產(chǎn)生一第一pm電流；一第二pm電壓至電流轉(zhuǎn)換器，具有一第二pm運(yùn)算放大器、一第二pm n-晶體管和一第二pm電阻器，其中當(dāng)所述第二反饋電壓超過(guò)一第二參考電壓所述第二pm電壓至電流轉(zhuǎn)換器就回應(yīng)所述第二反饋電壓而產(chǎn)生一第二pm電流；一第一pm電流鏡，由一第一pm p-晶體管、一第三pm p-晶體管和一第五pm p-晶體管組成，其中所述第一、第三和第五pm p-晶體管的源極均連接到所述pm電流源，其中所述第一、第三和第五pmp-晶體管的柵極均連接到所述第一pm p-晶體管的一漏極，其中所述第一pm電流驅(qū)動(dòng)所述第一pm p-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第三pm p-晶體管的一漏極產(chǎn)生一第一放電電流，其中所述第一pm電流驅(qū)動(dòng)所述第一pm p-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第五pm p-晶體管的一漏極產(chǎn)生一第一節(jié)能電流；一第二pm電流鏡，由一第二pm p-晶體管、一第四pm p-晶體管和一第六pm p-晶體管所組成，其中所述第二、第四和第六pm p-晶體管的源極均連接到所述pm電流源，其中所述第二、第四和第六pm p-晶體管的柵極均連接到所述第二pm p-晶體管的一漏極，其中所述第二pm電流驅(qū)動(dòng)所述第二pm p-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第四pm p-晶體管的一漏極產(chǎn)生一第二放電電流，其中所述第二pm電流驅(qū)動(dòng)所述第二pm p-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第六pm p-晶體管的一漏極產(chǎn)生一第二節(jié)能電流，其中所述第一放電電流和所述第二放電電流耦合在一起以產(chǎn)生所述放電電流；一節(jié)能電阻器，用于產(chǎn)生所述節(jié)能電壓，其中所述第一節(jié)能電流和所述第二節(jié)能電流供應(yīng)到所述節(jié)能電阻器的一第一端子，其中所述節(jié)能電阻器的一第二端子連接到接地參考；一pm比較器，用于比較所述節(jié)能電壓與一第一閾值電壓，其中所述pm比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述第一閾值電壓且所述pm比較器的一負(fù)輸入端連接到所述節(jié)能電阻器的所述第一端子；一第一延遲電路，用于產(chǎn)生一第一延遲時(shí)間，其中所述第一延遲電路具有連接到所述pm比較器的一輸出端的一輸入端；一抑制遲滯比較器，用于比較所述第一反饋電壓和一第二閾值電壓，其中所述抑制遲滯比較器的一負(fù)輸入端供應(yīng)有所述第一反饋電壓且所述抑制比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述第二閾值電壓；和一pm與門，用于輸出所述間歇信號(hào)，其中所述第一延遲電路的一輸出端和所述抑制比較器的一輸出端分別連接到所述pm與門的兩個(gè)輸入端。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述振蕩器包含一osc電流源，用于產(chǎn)生一鋸齒充電電流和一斜坡放電電流；一第一osc電流鏡，其由一第一osc n-晶體管、一第二osc n-晶體管和一第三osc n-晶體管組成，其中所述第一、第二和第三osc n-晶體管的源極均連接到所述接地參考，其中所述第一、第二和第三osc n-晶體管的柵極均連接到所述第一osc n-晶體管的一漏極，其中所述osc電流源驅(qū)動(dòng)所述第一osc n-晶體管的一漏極并經(jīng)由所述第二oscn-晶體管的一漏極產(chǎn)生所述斜坡放電電流，其中所述osc電流源驅(qū)動(dòng)所述第一osc n-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第三osc n-晶體管產(chǎn)生一鏡射的osc電流；一斜坡充電開(kāi)關(guān)，用于產(chǎn)生所述斜坡信號(hào)，其中所述斜坡充電開(kāi)關(guān)與一斜坡放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，其中所述斜坡充電開(kāi)關(guān)和所述斜坡放電開(kāi)關(guān)被控制以交替導(dǎo)電，其中一VH參考電壓供應(yīng)到所述斜坡充電開(kāi)關(guān)的一第一端子，其中所述斜坡放電開(kāi)關(guān)的一第二端子連接到所述第二osc n-晶體管的所述漏極；一斜坡電容器，用于產(chǎn)生所述斜坡信號(hào)，其中所述斜坡電容器連接到所述斜坡充電開(kāi)關(guān)與所述斜坡放電開(kāi)關(guān)的一接點(diǎn)，其中當(dāng)所述斜坡充電開(kāi)關(guān)接通所述斜坡電容器就被快速充電到所述VH參考電壓；其中當(dāng)所述斜坡放電開(kāi)關(guān)接通所述斜坡電容器就被所述斜坡放電電流快速放電；一第二osc電流鏡，由一第一osc p-晶體管和一第二osc p-晶體管組成，其中所述第一osc p-晶體管和所述第二osc p-晶體管的源極供應(yīng)有一電壓源，其中所述兩個(gè)osc p-晶體管的柵極連接到所述第一osc p-晶體管的一漏極；其中所述鏡射的osc電流驅(qū)動(dòng)所述第一osc p-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第二osc p-晶體管的一漏極產(chǎn)生一斜坡充電電流；一第三osc電流鏡，由一第四osc n-晶體管和一第五osc n-晶體管組成，其中所述第四和第五osc n-晶體管的源極均連接到所述接地參考，其中所述第四和第五osc n-晶體管的柵極均連接到所述第四oscn-晶體管的一漏極，其中所述放電電流驅(qū)動(dòng)所述第四osc n-晶體管的所述漏極并經(jīng)由所述第五osc n-晶體管的一漏極產(chǎn)生一斜坡放電電流；一鋸齒充電開(kāi)關(guān)和一鋸齒放電開(kāi)關(guān)，用于產(chǎn)生所述鋸齒信號(hào)，其中所述鋸齒充電開(kāi)關(guān)與所述鋸齒放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，其中所述鋸齒充電開(kāi)關(guān)和所述鋸齒放電開(kāi)關(guān)被控制以交替導(dǎo)電，其中所述鋸齒充電電流供應(yīng)到所述鋸齒充電開(kāi)關(guān)的一第一端子，其中所述鋸齒放電開(kāi)關(guān)的一第二端子連接到所述第五osc n-晶體管的一漏極；一鋸齒電容器，用于產(chǎn)生所述鋸齒信號(hào)，其中所述鋸齒電容器連接到所述鋸齒充電開(kāi)關(guān)與所述鋸齒放電開(kāi)關(guān)的一接點(diǎn)，其中當(dāng)所述鋸齒充電開(kāi)關(guān)接通所述鋸齒電容器就被所述鋸齒充電電流充電，其中當(dāng)所述鋸齒放電開(kāi)關(guān)接通所述鋸齒電容器就被所述鋸齒放電電流放電；一高側(cè)比較器和一低側(cè)比較器，其中所述高側(cè)比較器和所述低側(cè)比較器的負(fù)輸入端均連接到所述鋸齒電容器，其中所述高側(cè)比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述VH參考電壓，其中所述低側(cè)比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述VL參考電壓；一第一與非門和一第二與非門，其中所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生于所述第一與非門的一輸出端處，其中所述第一與非門的所述輸出端連接到所述第二與非門的一第二輸入端，其中所述第二與非門的一輸出端連接到所述第一與非門的一第二輸入端，其中所述第一與非門的一第一輸入端連接到所述高側(cè)比較器的一輸出端，其中所述第二與非門的一第一輸入端連接到所述低側(cè)比較器的一輸出端；和一osc反相器，用于產(chǎn)生一反相脈沖信號(hào)，其中所述osc反相器的一輸入端連接到所述第一與非門的所述輸出端，其中所述脈沖信號(hào)用來(lái)啟用所述鋸齒放電開(kāi)關(guān)和所述斜坡充電開(kāi)關(guān)，其中所述反相脈沖信號(hào)用來(lái)啟用所述鋸齒充電開(kāi)關(guān)和所述斜坡放電開(kāi)關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述序列發(fā)生器包含一第一sq比較器，用于比較所述線路輸入電壓與一第三閾值電壓，其中所述第一sq比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述線路輸入電壓，其中所述第一sq比較器的一負(fù)輸入端供應(yīng)有所述第三閾值電壓，其中所述第一sq比較器用來(lái)將所述序列發(fā)生器轉(zhuǎn)變到所述第一狀態(tài)；一第二延遲電路，用于決定一第二延遲時(shí)間，其中所述第二延遲電路的一輸入端連接到所述第一sq比較器的一輸出端；一第一sq與門，用于將所述序列發(fā)生器轉(zhuǎn)變到所述第二狀態(tài)，其中所述第一sq與門的一第一輸入端供應(yīng)有所述開(kāi)/關(guān)信號(hào)，其中所述第一sq與門的一第二輸入端連接到所述第二延遲電路的一輸出端；一第三延遲電路，用于決定一第三延遲時(shí)間并將所述序列發(fā)生器轉(zhuǎn)變到所述第三狀態(tài)，其中所述第三延遲電路的一輸入端連接到所述第一sq與門的一輸出端；一sq反相器，其輸入端供應(yīng)有所述間歇信號(hào)；一第二sq與門，用于產(chǎn)生所述第一啟用信號(hào)，其中所述第二sq與門的一第一輸入端連接到所述sq反相器的一輸出端，其中所述第二sq與門的一第二輸入端連接到所述第三延遲電路的一輸出端；一第二sq比較器，用于比較所述第一反饋電壓與一第四閾值電壓，其中所述第二sq比較器指示所述PFC就緒條件；其中所述第二sq比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述第一反饋電壓，其中所述第二sq比較器的一負(fù)輸入端供應(yīng)有所述第四閾值電壓；一第三sq與門，用于將所述序列發(fā)生器轉(zhuǎn)變到所述第四狀態(tài)，其中所述第三sq與門的一第一輸入端連接到所述第三延遲電路的所述輸出端，其中所述第三sq與門的一第二輸入端連接到所述第二sq比較器的一輸出端；和一第四延遲電路，用于產(chǎn)生一第四延遲時(shí)間并將所述序列發(fā)生器轉(zhuǎn)變到所述第五狀態(tài)，其中所述第四延遲電路的一輸入端連接到所述第三sq與門的一輸出端，其中當(dāng)所述序列發(fā)生器處于所述第五狀態(tài)所述第二啟用信號(hào)就為邏輯高。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述PFC級(jí)包含一pfc比較器，用于比較所述第一反饋電壓與所述斜坡信號(hào)，其中所述pfc比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述第一反饋電壓且所述pfc比較器的一負(fù)輸入端供應(yīng)有所述斜坡信號(hào)；一第一pfc反相器，其一輸入端供應(yīng)有所述脈沖信號(hào)；一第二pfc反相器，其一輸入端供應(yīng)有第一保護(hù)信號(hào)；一第一pfc與門，其一第一輸入端連接到所述第一pfc反相器的一輸出端，所述第一pfc與門的一第二輸入端連接到所述第二pfc反相器的一輸出端；一第一pfc觸發(fā)器和一第二pfc觸發(fā)器，用于在所述第二pfc觸發(fā)器的一輸出端處產(chǎn)生所述PFC信號(hào)，其中所述第一pfc觸發(fā)器和所述第二pfc觸發(fā)器的D輸入端均供應(yīng)有所述第一啟用信號(hào)，其中所述第二pfc觸發(fā)器的一時(shí)鐘輸入端連接到所述第一pfc觸發(fā)器的所述輸出端，其中所述第一pfc觸發(fā)器的一復(fù)位輸入端連接到所述第一pfc反相器的所述輸出端，其中所述第二pfc觸發(fā)器的一復(fù)位輸入端連接到所述第一pfc與門的一輸出端；一延遲電路，其一輸入端連接到所述第一pfc反相器的所述輸出端；和一第二pfc與門，其兩個(gè)輸入端分別連接到所述pfc比較器的一輸出端和所述延遲電路的一輸出端，其中所述第二pfc與門的一輸出端連接到所述第一pfc觸發(fā)器的一時(shí)鐘輸入端。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC-PWM控制器，其中所述PWM級(jí)包含一第一pwm比較器，用于比較所述第二反饋電壓與所述鋸齒信號(hào)，其中所述第一pwm比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述第二反饋電壓，且所述第一pwm比較器的一負(fù)輸入端供應(yīng)有所述鋸齒信號(hào)；一第一pwm反相器，其一輸入端供應(yīng)有所述脈沖信號(hào)；一第二pwm反相器，其一輸入端供應(yīng)有一第二保護(hù)信號(hào)；一第一pwm與門，其兩個(gè)輸入端分別連接到所述第一pwm比較器的一輸出端和所述第二pwm反相器的一輸出端；一第一pwm觸發(fā)器和一第二pwm觸發(fā)器，其中所述第一pwm觸發(fā)器和所述第二pwm觸發(fā)器的D輸入端供應(yīng)有所述第二啟用信號(hào)，其中所述第一pwm觸發(fā)器和所述第二pwm觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端均連接到所述第一pwm反相器的一輸出端，其中所述第一pwm觸發(fā)器的一復(fù)位輸入端連接到所述第一pwm與門的一輸出端；一第二pwm比較器，用于比較一第五閾值電壓與所述鋸齒信號(hào)并決定所述PWM信號(hào)的最大工作周期，其中所述第二pwm比較器的一正輸入端供應(yīng)有所述第五閾值電壓，其中所述第二pwm比較器的一負(fù)輸入端供應(yīng)有所述鋸齒信號(hào)，其中所述第二pwm比較器的一輸出端連接到所述第二pwm觸發(fā)器的一復(fù)位輸入端；和一第二pwm與門，用于產(chǎn)生所述PWM信號(hào)，其中所述第二pwm與門的一第一輸入端連接到所述第一pwm觸發(fā)器的一輸出端，其中所述第二pwm與門的一第二輸入端連接到所述第二pwm觸發(fā)器的一輸出端，其中所述第二pwm與門的一第三輸入端連接到所述第一pwm反相器的一輸出端。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種具有交錯(cuò)切換的PFC－PWM控制器。一PFC級(jí)用來(lái)產(chǎn)生用于切換PFC升壓轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)的一PFC信號(hào)。PWM級(jí)用來(lái)產(chǎn)生用于切換直流/直流電源轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)的PWM信號(hào)。PFC－PWM控制器包括用于產(chǎn)生放電電流和間歇信號(hào)的電源管理器。在輕負(fù)載條件下，放電電流與負(fù)載成比例減少。間歇信號(hào)用來(lái)在暫停條件下禁用所述PFC信號(hào)以用于節(jié)省電力。PFC－PWM控制器還包括用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)、鋸齒信號(hào)和斜坡信號(hào)的振蕩器。上述三種信號(hào)用來(lái)正確地產(chǎn)生所述PFC信號(hào)和所述PWM信號(hào)。所述脈沖信號(hào)的脈寬確保在關(guān)閉所述PFC信號(hào)之后和開(kāi)啟所述PWM信號(hào)之前的停滯時(shí)間。停滯時(shí)間分散切換信號(hào)并減少切換噪聲。當(dāng)放電電流減少時(shí)，脈沖信號(hào)的脈寬將增加且所述脈沖信號(hào)的頻率將相應(yīng)減小。因而減少了在輕負(fù)載和零負(fù)載條件下的功耗。
文檔編號(hào)G05F1/40GK1853334SQ200480026865
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月12日
發(fā)明者楊大勇 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司