專利名稱：一種升壓型pfc控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率因數(shù)校正領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種升壓型PFC控制器。
背景技術(shù)：
為了減少電力電子裝置對電網(wǎng)造成的諧波污染，通常在其輸入側(cè)加一功率因數(shù)校正(PFC)電路，目前常采用有源功率因數(shù)校正電路來將電力電子裝置的輸入電流變換為與輸入電壓同相位的正弦波，以提高電力電子裝置的功率因數(shù)，從而現(xiàn)實(shí)對電網(wǎng)諧波污染的減少，目前有源PFC電路常采用升壓型PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在大功率應(yīng)用場合，連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)的升壓型PFC電路更具有吸引力，下面參考圖1對典型的CCM升壓型PFC電路進(jìn)行闡述。參考圖1，所示為典型的CCM升壓型PFC電路框圖，其包括一功率級電路和PWM控制器，所述功率級電路包括電感L、功率開關(guān)管％、二極管D、輸入電容Cl和輸出電容C2，其構(gòu)成一升壓型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述PWM控制器采用電流環(huán)和電壓環(huán)的平均電流控制模式， 電感電流采樣電路Rs檢測到電感電流Ig，并進(jìn)以平均化處理，得到表征電感電流平均值的采樣電壓信號Vsen，該信號被傳輸?shù)秸`差放大器Wl的反相輸入端，誤差放大器Wl的同相輸入端接收乘法器輸出的參考信號Vr，乘法器的兩個(gè)輸入端分別接收輸出電壓反饋誤差信號 Vcomp和經(jīng)整流后的輸入電壓Vg，誤差放大器Wl對接收到的采樣電壓信號Vsen和參考信號 Vr進(jìn)行比較和放大處理后，產(chǎn)生一誤差電壓信號Verr。PWM邏輯控制電路將所述誤差電壓信號Verr與一鋸齒波信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生開關(guān)控制信號，以控制功率開關(guān)管Qm的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而能夠調(diào)整輸入電流的波形，使其跟隨輸入電壓波形變化，從而達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。在這種傳統(tǒng)的CCM升壓型PFC電路的PWM控制器中，需內(nèi)置一振蕩器，以產(chǎn)生帶有固定時(shí)鐘頻率的鋸齒波信號，以此保證功率開關(guān)管( 的工作頻率恒定；另外，在這種CCM升壓型PFC電路中，對輸入電壓Vg波形的檢測是必不可少的，它用于產(chǎn)生參考信號Nr,因此PWM 控制器的管腳數(shù)目較多，因而傳統(tǒng)的CCM升壓型PFC電路設(shè)計(jì)成本高、難度大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的升壓型PFC控制器，所述PFC控制器采用導(dǎo)通信號發(fā)生電路和關(guān)斷信號發(fā)生電路來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)而控制所述功率開關(guān)管的工作頻率，實(shí)現(xiàn)既能恒頻也能變頻工作，并通過輸出電壓反饋回路和功率前饋電路來保證輸出電壓維持恒定。本發(fā)明所述的一種升壓型PFC控制器，應(yīng)用于一交/直流變換器，包括導(dǎo)通信號發(fā)生電路、關(guān)斷信號發(fā)生電路和邏輯控制電路；其中，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路接收一表征電感電流的第一采樣信號，并將所述第一采樣信號與一第一控制信號進(jìn)行比較，所述第一控制信號與所述交/直流變換器中功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間呈正比例關(guān)系，在所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)所述第一控制信號持續(xù)上升， 當(dāng)上升到所述第一采樣信號時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通信號；
所述關(guān)斷信號發(fā)生電路將一第二控制信號和一第三控制信號進(jìn)行比較，所述第二控制信號與所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)；所述第三控制信號與所述功率開關(guān)管的占空比呈正比例關(guān)系，比例系數(shù)為第二比例系數(shù)；所述第二控制信號在所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第三控制信號時(shí)， 產(chǎn)生關(guān)斷信號；所述邏輯控制電路分別與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路和所述關(guān)斷信號發(fā)生電路連接， 當(dāng)所述導(dǎo)通信號有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)所述關(guān)斷信號有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管關(guān)斷。優(yōu)選的，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值恒定，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。優(yōu)選的，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值是可調(diào)節(jié)的，以使所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。進(jìn)一步的，所述升壓型PFC控制器還包括輸出電壓反饋回路，所述輸出電壓反饋回路接收所述交/直流變換器的輸出電壓，以獲得表征所述輸出電壓的輸出電壓閉環(huán)控制
變量信號。優(yōu)選的，所述輸出電壓反饋回路與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路連接，以使所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號控制所述第一控制信號，從而保證所述輸出電壓維持恒定。進(jìn)一步的，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路包括電感電流采樣電路，第一控制信號發(fā)生電路和第一比較電路，其中，所述電感電流采樣電路用以采樣流過所述交/直流變換器中電感的電流，并產(chǎn)生所述第一采樣信號；所述第一控制信號發(fā)生電路包括第一電流源，第一充電電容和第一開關(guān)；其中，所述第一開關(guān)的第一端、所述第一充電電容的第一端連接至所述第一電流源的第一端；所述第一開關(guān)的第二端、所述第一充電電容的第二端和所述第一電流源的第二端連接至地；所述第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)一致；所述第一充電電容的第一端處的電壓信號作為所述第一控制信號；所述第一比較電路兩端分別接收所述第一控制信號和所述第一采樣信號；當(dāng)所述第一開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第一控制信號持續(xù)上升，當(dāng)所述第一控制信號上升到所述第一采樣信號時(shí)，所述第一比較電路輸出所述導(dǎo)通信號。優(yōu)選的，所述第一電流源為由所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號控制的壓控電流源。進(jìn)一步的，所述關(guān)斷信號發(fā)生電路包括第二控制信號發(fā)生電路、第三控制信號發(fā)生電路和第二比較電路；其中，所述第二控制信號發(fā)生電路包括第二電流源，第二充電電容和第二開關(guān)；其中，所述第二開關(guān)的第一端、所述第二充電電容的第一端連接至所述第二電流源的第一端；所述第二開關(guān)的第二端、所述第二充電電容的第二端和所述第二電流源的第二端連接至地；所述第二開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)相反；所述第二充電電容的第一端處的電壓信號作為所述第二控制信號；所述第一比例系數(shù)為所述第二電流源的電流值和所述第二充電電容的電容值之間的比值；
所述第三控制信號發(fā)生電路包括一平均值電路，其分別接收第一電壓源、所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通信號和關(guān)斷信號，以產(chǎn)生所述第三控制信號；所述第二比例系數(shù)為所述第一電壓源的電壓值。第二比較電路兩端分別接收所述第二控制信號和第三控制信號，當(dāng)所述第二開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第二控制信號持續(xù)上升，當(dāng)所述第二控制信號上升到所述第三控制信號時(shí)，所述第二比較電路輸出關(guān)斷信號。優(yōu)選的，所述第一電壓源為恒壓源，所述第二電流源為恒流源，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。優(yōu)選的，所述第一電壓源是可調(diào)節(jié)的或者所述第二電流源是可調(diào)節(jié)的，以使得所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。進(jìn)一步的，所述升壓型PFC控制器還包括功率前饋電路，其接收經(jīng)整流后的直流輸入電壓，并進(jìn)行峰值檢測，以產(chǎn)生峰值電壓信號；所述峰值電壓信號與所述第一采樣信號相乘后與所述第一控制信號進(jìn)行比較，以保證所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號與所述交/ 直流變換器的功率呈正比例關(guān)系。優(yōu)選的，所述邏輯控制電路包括一 RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路連接，置位端與所述關(guān)斷信號發(fā)生電路連接，輸出端輸出的開關(guān)控制信號用以控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動作。依照以上技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種升壓型PFC控制器，通過導(dǎo)通信號發(fā)生電路和關(guān)斷信號發(fā)生電路來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管以固定頻率工作或是抖頻工作，有利于降低輸入EMI濾波器的設(shè)計(jì)難度，并且本發(fā)明無需檢測輸入電壓的波形，控制器管腳數(shù)目及外圍器件更少，進(jìn)一步降低開發(fā)成本；另一方面，本發(fā)明通過功率前饋電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓閉環(huán)控制變量與輸出功率相關(guān)而與輸入電壓無關(guān)，有利于全球電網(wǎng)電壓輸入設(shè)計(jì)要求。


圖1所示為典型的CCM的升壓型PFC電路框圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第一實(shí)施例的原理框圖；圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第二實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第三實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。本發(fā)明中所述的一種升壓型PFC控制器應(yīng)用于交/直流變換器中，所述交/直流變換器還包括一功率級電路，其在背景技術(shù)中已作介紹，下述各個(gè)實(shí)施例中的功率級電路中的各元件與背景技術(shù)中均相同。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第一實(shí)施例的原理框圖，CN 102437727 A
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所述升壓型PFC控制器包括導(dǎo)通信號發(fā)生電路201、關(guān)斷信號發(fā)生電路202和邏輯控制電路 203，所述功率開關(guān)管的一個(gè)開關(guān)周期包括導(dǎo)通時(shí)間Tw和關(guān)斷時(shí)間Ttw ；其中，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路201接收一表征電感電流的第一采樣信號，并將所述第一采樣信號與一第一控制信號進(jìn)行比較，所述第一控制信號與所述交/直流變換器中功率開關(guān)管4的關(guān)斷時(shí)間呈正比例關(guān)系，在所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，所述第一控制信號持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第一采樣信號時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通信號；所述關(guān)斷信號發(fā)生電路202將一第二控制信號和一第三控制信號進(jìn)行比較，所述第二控制信號與所述功率開關(guān)管％的導(dǎo)通時(shí)間呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)；所述第三控制信號與所述功率開關(guān)管％的占空比呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第二比例系數(shù)；所述第二控制信號在所述功率開關(guān)管Qm的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第三控制信號時(shí)，產(chǎn)生關(guān)斷信號；所述邏輯控制電路203分別與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路201和所述關(guān)斷信號發(fā)生電路202連接，當(dāng)所述導(dǎo)通信號ON有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管Qm導(dǎo)通；當(dāng)所述關(guān)斷信號OFF 有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管％關(guān)斷。從上述得出，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路主要用于控制功率開關(guān)管的關(guān)斷持續(xù)時(shí)間， 所述關(guān)斷信號發(fā)生電路主要用于控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間，并且，在此過程中，若所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值恒定，則所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期維持恒定；若所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值是可調(diào)節(jié)的，則所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。從圖2所示的實(shí)施例可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施例所述的控制方案，所述交/直流變換器中功率開關(guān)管的工作頻率是由導(dǎo)通信號發(fā)生電路和關(guān)斷信號發(fā)生電路控制的，因此，為了利于輸入側(cè)EMI濾波器的設(shè)計(jì)，導(dǎo)通信號發(fā)生電路和關(guān)斷信號發(fā)生電路可根據(jù)輸人電流的變化來控制功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間和導(dǎo)通時(shí)間，其不但可實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的工作頻率恒定，以大大減少輸入諧波以降低EMI濾波負(fù)擔(dān)，而且也可實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的工作頻率抖動，以滿足對輸入EMI測試的要求。此外，從上述圖2中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的升壓型PFC控制器在進(jìn)行功率因數(shù)校正的過程中，無需對輸入電壓的波形進(jìn)行采樣，這樣可減少控制器的管腳數(shù)目，使電路的體積和成本都進(jìn)一步降低。參考圖3，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種升壓型PFC控制器的第二實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)框圖，在實(shí)施例圖2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的PFC控制器進(jìn)一步包括輸出電壓反饋回路301。 本實(shí)施例具體描述了導(dǎo)通信號發(fā)生電路201、關(guān)斷信號發(fā)生電路202的一種實(shí)現(xiàn)方法，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路具體包括電感電流采樣電路302，第一控制信號發(fā)生電路303和第一比較電路304 ；所述關(guān)斷信號發(fā)生電路具體包括第二控制信號發(fā)生電路305、第三控制信號發(fā)生電路306和第二比較電路307 ；所述邏輯控制電路具體為一 RS觸發(fā)器308，所述RS觸發(fā)器的反相輸出端即5端與所述功率開關(guān)管Qm的控制端連接。 上述的輸出電壓反饋回路301接收所述交/直流變換器的輸出電壓V。ut，以獲得表征所述輸出電壓的輸出電壓閉環(huán)控制變量信號Vc。并且，所述輸出電壓反饋回路與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路連接，具體為，所述輸出電壓反饋回路301與導(dǎo)通信號發(fā)生電路中的所述第一控制信號發(fā)生電路303連接，以將所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號Vc傳輸給所述第一控制信號發(fā)生電路303，用以控制所述第一控制信號發(fā)生電路303產(chǎn)生的第一控制信號，從而通過閉環(huán)回路的控制來保證所述輸出電壓維持恒定。對于導(dǎo)通信號發(fā)生電路，其中電感電流采樣電路302用以采樣流過所述交/直流變換器中電感的電流，并產(chǎn)生所述第一采樣信號Vsm。這里，所述電感電流采樣電路302采樣電感電流信號Ig，并對采樣的電流信號進(jìn)行平均化處理，以形成表征電感電流平均值的
第一采樣信號Vsm。所述第一控制信號發(fā)生電路303進(jìn)一步包括第一電流源，第一充電電容Cl和第一開關(guān)Q1，其中，所述第一電流源為由所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號Vc控制的壓控電流源 303-1，所述壓控電流源303-1接收所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號Vc后產(chǎn)生一充電電流 1_。并且，所述第一開關(guān)Ql的第一端、所述第一充電電容Cl的第一端連接至所述壓控電流源303-1的第一端；所述第一開關(guān)Ql的第二端、所述第一充電電容Cl的第二端和所述壓控電流源303-1的第二端連接至地。所述第一開關(guān)Ql的控制端與所述RS觸發(fā)器的。端連接，因此，所述第一開關(guān)Ql的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管％的開關(guān)狀態(tài)一致；所述第一開關(guān)Ql的開關(guān)狀態(tài)控制著所述第一充電電容Cl的充放電動作，所述第一充電電容Cl的第一端處的電壓信號作為第一控制信號V。tel。所述第一比較電路304具體為一第一比較器，其同相輸入端接收所述第一控制信號Vrtri，其反相輸入端接收所述第一采樣信號Vsm，當(dāng)所述第一開關(guān)處于Ql處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第一控制信號持續(xù)上升，當(dāng)所述第一控制信號上升到所述第一采樣信號時(shí)，所述第一比較器輸出所述導(dǎo)通信號ON。對于關(guān)斷信號發(fā)生電路，其中的第二控制信號發(fā)生電路305進(jìn)一步包括第二電流源Irefl，第二充電電容C2和第二開關(guān)Q2，其中，所述第二開關(guān)Q2的第一端、所述第二充電電容C2的第一端連接至所述第二電流源IMfl的第一端；所述第二開關(guān)Q2的第二端、所述第二充電電容C2的第二端和所述第二電流源IMfl的第二端連接至地；所述第二開關(guān)Q2的控制端與所述RS觸發(fā)器308的同相輸出端即Q端連接，因此，所述第二開關(guān)Q2的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管Qm的開關(guān)狀態(tài)相反，所述第二開關(guān)Q2的開關(guān)狀態(tài)控制著所述第二充電電容C2的充放電動作，所述第二充電電容C2的第一端處的電壓信號作為所述第二控制信號 V。tr2 0本實(shí)施例中，所述第一電流源為一恒流源，其電流值設(shè)為Irefl，設(shè)所述第二充電電容的電容值為Cref2,則所述第二控制信號V。te2與所述功率開關(guān)管Qm的導(dǎo)通時(shí)間Tm成正比， 其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)K1，且所述第一比例系數(shù)Kl為所述第二電流源的電流值IMfl 和所述第二充電電容的電容值CMf2之間的比值。本實(shí)施例中所述第三控制信號發(fā)生電路306包括一平均值電路，其分別接收第一電壓源Vrefl、所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通信號和關(guān)斷信號，以產(chǎn)生所述第三控制信號v。te3。在本實(shí)施例中，所述平均值電路包括相互串聯(lián)的第三開關(guān)Q3和第四開關(guān)Q4，以及由第一電阻Rl 和第三電容C3組成的RC濾波電路，所述第三開關(guān)Q3的第一端接收所述第一電壓源V,efl， 所述第四開關(guān)Q4的第二端接地，所述第一電阻Rl的一端連接在第三開關(guān)Q3和第四開關(guān)Q4 的公共連接處，另一端與所述第三電容C3串聯(lián)后接地。所述第三開關(guān)Q3的控制端與所述 RS觸發(fā)器308的。端連接，所述第四開關(guān)Q4的控制端與所述RS觸發(fā)器308的Q端連接，因此，所述第三開關(guān)Q3的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管Qm的開關(guān)狀態(tài)相同，所述第四開關(guān)Q4的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管Qm的開關(guān)狀態(tài)相反。本實(shí)施例中的第一電壓源為一恒壓源，設(shè)其電壓值為VMfl，所述第一電壓源輸出的電壓VMfl經(jīng)所述功率開關(guān)管Q’的占空比斬波后再經(jīng)RC濾波電路進(jìn)行平均化處理，得到所述第三控制信號V。te3，則所述第三控制信號Vete3與所述功率開關(guān)管％的占空比成正比，且比例系數(shù)為第二比例系數(shù)K2，則所述第二比例系數(shù) K2為所述第一電壓源的電壓值VMfl。所述第二比較電路307具體為一第二比較器，其同相輸入端接收所述第二控制信號v。te2，其反相輸入端接收所述第三控制信號v。te3，當(dāng)所述第二開關(guān)Q2處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)， 所述第二控制信號V。te2持續(xù)上升，當(dāng)所述第二控制信號V。te2上升到所述第三控制信號V。te3 時(shí)，所述第二比較電路輸出關(guān)斷信號OFF。本實(shí)施例中的所述RS觸發(fā)器308的復(fù)位端接收所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路輸出的導(dǎo)通信號0N，當(dāng)所述導(dǎo)通信號ON處于有效狀態(tài)時(shí)，所述RS觸發(fā)器在。端輸出開關(guān)控制信號以控制所述功率開關(guān)管Qm導(dǎo)通；所述RS觸發(fā)器308的置位端接收所述關(guān)斷信號發(fā)生電路輸出的關(guān)斷信號OFF，當(dāng)所述關(guān)斷信號OFF處于有效狀態(tài)時(shí)，所述RS觸發(fā)器在。端輸出開關(guān)控制信號以控制所述功率開關(guān)管Qm關(guān)斷。下面結(jié)合實(shí)施例中各電路的功能對所述PFC控制器的工作過程作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其具體工作過程為當(dāng)所述功率開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第一開關(guān)Ql和第三開關(guān)Q3保持關(guān)斷狀態(tài)；所述第二開關(guān)Q2和所述第四開關(guān)Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，由于第一開關(guān)Ql關(guān)斷，所述壓控電流源303-1輸出的充電電流I。hg給所述第一充電電容Cl充電，因此在第一充電電容Cl的第一端處產(chǎn)生一持續(xù)上升的充電電壓，所述充電電壓作為所述第一控制信號V。tel， 其值為V。tel= (Ichg/Crefl) ，其中CMfl為所述第一充電電容的電容值。當(dāng)所述第一控制信號V。tel上升到所述第一采樣信號Vsm時(shí)，所述第一比較器304輸出導(dǎo)通信號ON。所述RS 觸發(fā)器308的復(fù)位端接收所述導(dǎo)通信號0N，在其0端輸出一開關(guān)控制信號控制所述功率開關(guān)管％導(dǎo)通。而在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，所述第三開關(guān)Q3關(guān)斷，所述第四開關(guān)Q4導(dǎo)通， 所述第三電容C3通過第四開關(guān)Q4放電；所述第二開關(guān)Q2關(guān)斷，所述第二電流源Irefl沒有給第二充電電容C2充電，因此，所述關(guān)斷信號發(fā)生電路處于無效工作狀態(tài)。當(dāng)所述功率開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一開關(guān)Ql和第三開關(guān)Q3保持導(dǎo)通狀態(tài)；所述第二開關(guān)Q2和所述第四開關(guān)Q4保持關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，由于所述第二開關(guān)Q2關(guān)斷， 所述第二電流源給所述第二充電電容C2充電，因此在第二充電電容C2的第一端處產(chǎn)生一持續(xù)上升的充電電壓，所述充電電壓作為所述第二控制信號V。te2，且其值為V。te2 = (Irefl/ Cref2) -Tono并且，在所述第三電容C3的第一端產(chǎn)生的第三控制信號Vete3，且所述第三控制信號V。te3 = Vrefl *D，D為所述功率開關(guān)管的占空比。當(dāng)所述第二控制信號V。te2上升到所述第三控制信號Vete3時(shí)，所述第二比較器307輸出關(guān)斷信號OFF，所述RS觸發(fā)器308的置位端接收所述關(guān)斷信號0FF，在其。端輸出一開關(guān)控制信號控制所述功率開關(guān)管QM關(guān)斷。而在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，所述第一開關(guān)Ql導(dǎo)通，所述壓控電流源沒有給所述第一充電電容Cl充電，因此，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路處于無效工作狀態(tài)。以上為功率開關(guān)管％—個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的工作過程，在上述工作過程中，當(dāng)功率開關(guān)管Qm導(dǎo)通時(shí)，所述第二控制信號持續(xù)上升，當(dāng)?shù)诙刂菩盘朧ctr2上升到第三控制信號 Vctr3時(shí)，此時(shí)有
權(quán)利要求
1.一種升壓型PFC控制器，應(yīng)用于一交/直流變換器，其特征在于，包括導(dǎo)通信號發(fā)生電路、關(guān)斷信號發(fā)生電路和邏輯控制電路；其中，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路接收一表征電感電流的第一采樣信號，并將所述第一采樣信號與一第一控制信號進(jìn)行比較，所述第一控制信號與所述交/直流變換器中功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間呈正比例關(guān)系，在所述功率開關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)所述第一控制信號持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第一采樣信號時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通信號；所述關(guān)斷信號發(fā)生電路將一第二控制信號和一第三控制信號進(jìn)行比較，所述第二控制信號與所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間呈正比例關(guān)系，其比例系數(shù)為第一比例系數(shù)；所述第三控制信號與所述功率開關(guān)管的占空比呈正比例關(guān)系，比例系數(shù)為第二比例系數(shù)；所述第二控制信號在所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)持續(xù)上升，當(dāng)上升到所述第三控制信號時(shí)，產(chǎn)生關(guān)斷信號；所述邏輯控制電路分別與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路和所述關(guān)斷信號發(fā)生電路連接，當(dāng)所述導(dǎo)通信號有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)所述關(guān)斷信號有效時(shí)，控制所述功率開關(guān)管關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值恒定，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第二比例系數(shù)與所述第一比例系數(shù)的比值是可調(diào)節(jié)的，以使所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，進(jìn)一步包括輸出電壓反饋回路，所述輸出電壓反饋回路接收所述交/直流變換器的輸出電壓，以獲得表征所述輸出電壓的輸出電壓閉環(huán)控制變量信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述輸出電壓反饋回路與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路連接，以使所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號控制所述第一控制信號， 從而保證所述輸出電壓維持恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路包括電感電流采樣電路，第一控制信號發(fā)生電路和第一比較電路，其中，所述電感電流采樣電路用以采樣流過所述交/直流變換器中電感的電流，并產(chǎn)生所述第一采樣信號；所述第一控制信號發(fā)生電路包括第一電流源，第一充電電容和第一開關(guān)；其中，所述第一開關(guān)的第一端、所述第一充電電容的第一端連接至所述第一電流源的第一端；所述第一開關(guān)的第二端、所述第一充電電容的第二端和所述第一電流源的第二端連接至地；所述第一開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)一致；所述第一充電電容的第一端處的電壓信號作為所述第一控制信號；所述第一比較電路兩端分別接收所述第一控制信號和所述第一采樣信號；當(dāng)所述第一開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第一控制信號持續(xù)上升，當(dāng)所述第一控制信號上升到所述第一采樣信號時(shí)，所述第一比較電路輸出所述導(dǎo)通信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第一電流源為由所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號控制的壓控電流源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述關(guān)斷信號發(fā)生電路包括第二控制信號發(fā)生電路、第三控制信號發(fā)生電路和第二比較電路；其中，所述第二控制信號發(fā)生電路包括第二電流源，第二充電電容和第二開關(guān)；其中，所述第二開關(guān)的第一端、所述第二充電電容的第一端連接至所述第二電流源的第一端；所述第二開關(guān)的第二端、所述第二充電電容的第二端和所述第二電流源的第二端連接至地；所述第二開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)與所述功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)相反；所述第二充電電容的第一端處的電壓信號作為所述第二控制信號；所述第一比例系數(shù)為所述第二電流源的電流值和所述第二充電電容的電容值之間的比值；所述第三控制信號發(fā)生電路包括一平均值電路，其分別接收第一電壓源、所述功率開關(guān)管的導(dǎo)通信號和關(guān)斷信號，以產(chǎn)生所述第三控制信號；所述第二比例系數(shù)為所述第一電壓源的電壓值。第二比較電路兩端分別接收所述第二控制信號和第三控制信號，當(dāng)所述第二開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述第二控制信號持續(xù)上升，當(dāng)所述第二控制信號上升到所述第三控制信號時(shí)，所述第二比較電路輸出關(guān)斷信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第一電壓源為恒壓源， 所述第二電流源為恒流源，以保證所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期恒定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述第一電壓源是可調(diào)節(jié)的或者所述第二電流源是可調(diào)節(jié)的，以使得所述功率開關(guān)管的開關(guān)周期是變化的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，進(jìn)一步包括功率前饋電路， 其接收經(jīng)整流后的直流輸入電壓，并進(jìn)行峰值檢測，以產(chǎn)生峰值電壓信號；所述峰值電壓信號與所述第一采樣信號相乘后與所述第一控制信號進(jìn)行比較，以保證所述輸出電壓閉環(huán)控制變量信號與所述交/直流變換器的功率呈正比例關(guān)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓型PFC控制器，其特征在于，所述邏輯控制電路包括一 RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端與所述導(dǎo)通信號發(fā)生電路連接，置位端與所述關(guān)斷信號發(fā)生電路連接，輸出端輸出的開關(guān)控制信號用以控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種升壓型PFC控制器，通過導(dǎo)通信號發(fā)生電路和關(guān)斷信號發(fā)生電路來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制功率開關(guān)管以恒頻或變頻方式工作。因此，本發(fā)明在無需時(shí)鐘信號控制的情況下就能實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的恒定工作頻率，從而降低輸入EMI濾波器的設(shè)計(jì)難度，而且本發(fā)明能夠控制開關(guān)管工作頻率的變化范圍，相比于傳統(tǒng)開關(guān)頻率抖動控制技術(shù)非常方便即可實(shí)現(xiàn)抖頻工作，其控制方案簡單。同時(shí)本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的過程中不需要檢測輸入電壓的波形，控制器管腳數(shù)目及外圍器件更少，進(jìn)一步降低了成本。
文檔編號H02M1/42GK102437727SQ20111044025
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者姚杰, 趙晨 申請人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司