專利名稱：一種功率因數(shù)校正電路及其控制電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電子電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種功率因數(shù)校正(PowerFactor Correction, PFC)電路及其控制電路和方法。
背景技術(shù)：
功率因數(shù)校正技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換中。圖I所示為現(xiàn)有典型的功率因數(shù)校正電路50。該功率因數(shù)校正電路50包括整流橋51、EMI濾波電容Cin和升壓轉(zhuǎn)換電路(boost) 52，其中所述升壓轉(zhuǎn)換電路52包括儲(chǔ)能元件L、功率開(kāi)關(guān)S、ニ極管D和輸出電容Q。交流輸入電壓Vac經(jīng)由整流橋51后被整流為饅頭波；所述升壓轉(zhuǎn)換電路52控制流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流ら的峰值跟隨交流輸入電壓U即控制流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流峰值包絡(luò)線跟隨交流輸入電壓VA。)，使所述饅頭波被轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)電壓\。為減小儲(chǔ)能元件L的尺寸，在臨界導(dǎo)通模式下，現(xiàn)有技術(shù)通常采用箝位電路將流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流峰值的包絡(luò)線進(jìn)行限制，參見(jiàn)如圖2所示的流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流峰值波形圖。箝位比例(原包絡(luò)線峰值與箝位值之比)越高，儲(chǔ)能元件尺寸減小的幅度越大，但總諧波失真(Total Harmonic Distortion,THD)和功率因數(shù)(Power Factor,PF)將變差。若保持箝位比例不變，則THD隨著交流輸入電壓從低電壓到高電壓保持不變，由諧波失真帶來(lái)的PF降低的幅度也保持不變，但在交流輸入電壓在高電壓吋，由于EMI濾波電容Cin引起的相移，總的PF將比在低輸入電壓時(shí)惡化
發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的功率因數(shù)校正電路及其控制電路和方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種用于功率因數(shù)校正電路的控制電路，所述功率因數(shù)校正電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述功率因數(shù)校正電路接收交流輸入電壓，提供調(diào)節(jié)電壓，所述控制電路包括峰值電壓采樣保持単元，接收表征交流輸入電壓的線電壓采樣信號(hào)，產(chǎn)生峰值檢測(cè)信號(hào)；箝位單元，耦接至峰值電壓采樣保持単元接收峰值檢測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生箝位信號(hào)；較小值選擇單元，具有第一輸入端子、第ニ輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接至箝位單元接收箝位信號(hào)，第二輸入端子接收所述線電壓采樣信號(hào)，所述較小值選擇單元將所述箝位信號(hào)和線電壓采樣信號(hào)中電壓值較小的信號(hào)輸出為峰值電流參考信號(hào)；電流比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子耦接至較小值選擇單元的輸出端子接收峰值電流參考信號(hào)，第二輸入端子接收電流采樣信號(hào)，其中所述電流采樣信號(hào)表征流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流，所述電流比較器基于所述峰值電流參考信號(hào)和電流采樣信號(hào)，在其輸出端子產(chǎn)生電流比較信號(hào)；控制器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子耦接至電流比較器的輸出端子接收電流比較信號(hào)，第二輸入端子接收反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)表征所述調(diào)節(jié)電壓，所述控制器基于所述比較信號(hào)和反饋信號(hào)，提供門(mén)極控制信號(hào)給所述功率開(kāi)關(guān)，以控制所述功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，其中所述峰值電壓采樣保持単元包括運(yùn)算放大器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收所述線電壓采樣信號(hào)，其第ニ輸入端子和其輸出端子耦接；采樣保持電阻，耦接在所述運(yùn)算放大器的輸出端子和參考地之間；采樣保持電容，耦接在所述運(yùn)算放大器的輸出端子和參考地之間；其中所述運(yùn)算放大器在其輸出端子產(chǎn)生所述峰值檢測(cè)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，其中所述箝位単元包括第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第ー參考電壓，所述第一比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第一參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第一比較信號(hào)；第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第二參考電壓，所述第二比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第二參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第二比較信號(hào)；第一運(yùn)算器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第ー數(shù)值，所述第一運(yùn)算器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第一數(shù)值，在其輸出端子產(chǎn)生第一箝位 電平；第二運(yùn)算器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第二數(shù)值，所述第二運(yùn)算器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第ニ數(shù)值，在其輸出端子產(chǎn)生第二箝位電平；第三運(yùn)算器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第三數(shù)值，所述第三運(yùn)算器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第三數(shù)值，在其輸出端子產(chǎn)生第三箝位電平；控制選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子、第一控制端子、第二控制端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一運(yùn)算器的輸出端子接收第一箝位電平，其第二輸入端子耦接至第二運(yùn)算器的輸出端子接收第二箝位電平，其第三輸入端子耦接至第三運(yùn)算器的輸出端子接收第三箝位電平，其第一控制端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二控制端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，所述控制選擇單元基于所述第一比較信號(hào)和第二比較信號(hào)，在其輸出端子將第一箝位電平、第二箝位電平或第三箝位電平其中之ー選擇為箝位信號(hào)；其中第一參考電壓小于第二參考電壓；第ー數(shù)值小于第二數(shù)值，第二數(shù)值小于第三數(shù)值，第三數(shù)值小于等于I。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，其中所述箝位單元還包括第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第一參考電壓，所述第一比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第一參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第一比較信號(hào)；第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第二參考電壓，所述第二比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第二參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第二比較信號(hào)；具有第一分壓系數(shù)的第一分壓?jiǎn)卧?，接收峰值檢測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生第一箝位電平；具有第二分壓系數(shù)的第二分壓?jiǎn)卧?，接收峰值檢測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生第二箝位電平；具有第三分壓系數(shù)的第三分壓?jiǎn)卧邮辗逯禉z測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生第三箝位電平；控制選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子、第一控制端子、第二控制端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一分壓?jiǎn)卧邮盏谝惑槲浑娖?，其第二輸入端子耦接至第二分壓?jiǎn)卧邮盏诙槲浑娖?，其第三輸入端子耦接至第三分壓?jiǎn)卧邮盏谌槲浑娖?，其第一控制端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二控制端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，所述控制選擇單元基于所述第ー比較信號(hào)和第二比較信號(hào)，在其輸出端子將第一箝位電平、第二箝位電平或第三箝位電平其中之ー選擇為箝位信號(hào)；其中第一參考電壓小于第二參考電壓；第一分壓系數(shù)小于第二分壓系數(shù)，第二分壓系數(shù)小于第三分壓系數(shù)，第三分壓系數(shù)小于等于I。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，其中所述箝位単元包括運(yùn)算模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，第二輸入端子接收閾值系數(shù)，所述運(yùn)算模塊將所述峰值檢測(cè)信號(hào)的平方與所述閾值系數(shù)相乘，在其輸出端子輸出箝位信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，其中所述箝位単元包括運(yùn)算模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，第二輸入端子接收閾值系數(shù)，所述運(yùn)算模塊將所述峰值檢測(cè)信號(hào)的平方與所述閾值系數(shù)相乘，在其輸出端子輸出運(yùn)算信號(hào)；較大值選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接至運(yùn)算模塊的輸出端子接收運(yùn)算信號(hào)，第二輸入端子接收電壓設(shè)定值，所述較大值選擇單元將運(yùn)算信號(hào)和所述電壓設(shè)定值中電壓值較大的信號(hào)輸出為箝位信號(hào)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明還提出了一種功率因數(shù)校正電路，所述功率因數(shù)校正電路包括上述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制電路，所述功率因數(shù)校正電路還包括第一輸入端口和第二輸入端ロ，接收所述交流輸入電壓；輸出端ロ，提供所述調(diào)節(jié)電壓；整流橋，耦接至第一輸入端口和第二輸入端ロ接收交流輸入電壓，并基于交流輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓；儲(chǔ)能元件，具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流橋；第二開(kāi)關(guān)，耦接至所述儲(chǔ)能元件的第二端子和輸出端ロ之間；其中所述功率開(kāi)關(guān)耦接在所述儲(chǔ)能元件的第二端子和參考地之間；所述第二開(kāi)關(guān)和所述功率開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明還提出了一種功率因數(shù)校正電路，所述功率因數(shù)校正電路包括上述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制電路，所述功率因數(shù)校正電路還包括第一輸入端口和第二輸入端ロ，接收所述交流輸入電壓；輸出端ロ，提供所述調(diào)節(jié)電壓；整流橋，耦接至第一輸入端口和第二輸入端ロ接收交流輸入電壓，并基于交流輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓；變壓器，具有原邊繞組和副邊繞組，其中所述原邊繞組和副邊繞組各包括第一端子和第二端子，所述原邊繞組的第一端子和所述副邊繞組的第二端子互為同名端，所述原邊繞組的第一端子耦接至整流橋，所述副邊繞組的第二端子耦接副邊參考地；第ニ開(kāi)關(guān)，耦接在所述副邊繞組的第一端子和輸出端ロ之間；其中所述功率開(kāi)關(guān)耦接在所述原邊繞組的第二端子和原邊參考地之間；所述第二開(kāi)關(guān)和所述功率開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明還提出了一種用于功率因數(shù)校正電路的方法，所述功率因數(shù)校正電路提供調(diào)節(jié)電壓，所述功率因數(shù)校正電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述方法包括接收交流輸入電壓；將所述交流輸入電壓整流為直流電壓；根據(jù)直流電壓產(chǎn)生線電壓采樣信號(hào)；采樣并保持所述線電壓采樣信號(hào)的峰值以產(chǎn)生峰值檢測(cè)信號(hào)；響應(yīng)所述峰值檢測(cè)信號(hào)和一閾值系數(shù)，產(chǎn)生箝位信號(hào)；比較所述箝位信號(hào)和所述線電壓采樣信號(hào)，選擇兩者中電壓值較小的信號(hào)作為峰值電流參考信號(hào)；比較所述峰值電流參考信號(hào)和電流采樣信號(hào)，產(chǎn)生電流比較信號(hào)，其中所述電流采樣信號(hào)表征流過(guò)所述電感的電流；以及基于所述電流比較信號(hào)和表征調(diào)節(jié)電壓的反饋信號(hào)，產(chǎn)生門(mén)極控制信號(hào)，以控制所述功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，其中所述“響應(yīng)所述峰值檢測(cè)信號(hào)和一閾值系數(shù)，產(chǎn)生箝位信號(hào)”包括將峰值檢測(cè)信號(hào)的平方值和閾值系數(shù)相乘，得到箝位信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明各方面的上述功率因數(shù)校正電路及其控制電路和方法，其THD在交流輸入電壓為高電壓減小，其PF在交流輸入電壓為高電壓得到改善。


圖I為現(xiàn)有典型的功率因數(shù)校正電路50的電路示意圖；圖2為圖I所示功率因數(shù)校正電路50的交流輸入電壓Vac和流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流Il的時(shí)序波形圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路100的電路示意圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的峰值電壓采樣保持単元109的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的箝位單元110的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的箝位單元110的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖5和圖6所示箝位單元110輸出的箝位信號(hào)Vap和峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的 Vclp
比值f與峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的關(guān)系示意 ^PK圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的箝位單元110的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例的圖8所示箝位單元110輸出的箝位信號(hào)Vap和峰
Vcld
值檢測(cè)信號(hào)Vpk的比值f與峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的關(guān)系示意 ヽPK圖10為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖8所示箝位單元110輸出的箝位信號(hào)Vap和
Vclp
峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的比值f與峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的關(guān)系示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的箝位信號(hào)Vap和峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的比值f
VPK
與峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的關(guān)系示意圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)圖11所示箝位信號(hào)Vap與峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk關(guān)系的箝位單元110的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路200的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的用于功率因數(shù)校正電路的方法300的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是不必采用這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“ー個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“耦接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。圖3為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路100的電路示意圖。在圖3所示實(shí)施例中，功率因數(shù)校正電路100包括第一輸入端ロ 101和第二輸入端ロ 102，接收交流輸入電壓VAC;輸出端ロ 103，提供調(diào)節(jié)電壓V。；整流橋104，耦接至第一輸入端ロ 101和第ニ輸入端ロ 102接收交流輸入電壓Va。，并基于交流輸入電壓Va。，產(chǎn)生整流電壓Vin ;儲(chǔ)能元件105，具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流橋104 ;功率開(kāi)關(guān)106，耦接在所述儲(chǔ)能元件105的第二端子和參考地之間；第ニ開(kāi)關(guān)107，耦接至所述儲(chǔ)能元件105的第二端子和輸出端ロ 103之間，所述第二開(kāi)關(guān)107和所述功率開(kāi)關(guān)106互補(bǔ)導(dǎo)通；提供門(mén)極控制信號(hào)以控制功率開(kāi)關(guān)106的控制電路120，其中所述控制電路120包括峰值電壓采樣保持単元109，接收表征交流輸入電壓\c的線電壓采樣信號(hào)Vlim，產(chǎn)生峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk(即所述線電壓采樣信號(hào)Vlim的峰值電壓)；箝位單元110，耦接至峰值電壓采樣保持單元109接收峰值檢測(cè)信號(hào)VPK，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)VPK，產(chǎn)生箝位信號(hào)Vap ;較小值選擇單元111，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接至箝位單元110接收箝位信號(hào)Vap，第二輸入端子接收所述線電壓采樣信號(hào)Vlim，所述較小值選擇單元111將箝位信號(hào)Vap和所述線電壓采樣信號(hào)Vlim中電壓值較小的信號(hào)輸出為峰值電流參考信號(hào)Ipii ;電流比較器112,具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子耦接至較小值選擇單元111的輸出端子接收峰值電流參考信號(hào)Ipk，其第二輸入端子接收電流采樣信號(hào)Ism，其中所述電流采樣信號(hào)Ism表征流過(guò)功率開(kāi)關(guān)106的電流，所述電流比較器112基于所述峰值電流參考信號(hào)Ipk和電流采樣信號(hào)Ism，在其輸出端子產(chǎn)生電流比較信號(hào)Scmm ;控制器113,具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子,其中第一輸入端子耦接至電流比較器112的輸出端子接收電流比較信號(hào)S·，第二輸入端子接收反饋信號(hào)VFB，所述反饋信號(hào)Vfb表征所述調(diào)節(jié)電壓所述控制器113基于所述比較信號(hào)和反饋信號(hào)VFB，提供門(mén)極控制信號(hào)給所述功率開(kāi)關(guān)106，以控制所述功率開(kāi)關(guān)106的導(dǎo)通和斷開(kāi)。在圖3所示實(shí)施例中，所述儲(chǔ)能元件105包括電感，所述電感具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流橋104，第二端子耦接功率開(kāi)關(guān)106和第二開(kāi)關(guān)107。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二開(kāi)關(guān)107包括ニ極管。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反饋信號(hào)Vfb由一反饋電路114產(chǎn)生，所述反饋電路耦接至所述輸出端ロ 103接收調(diào)節(jié)電壓Vtj，并基于調(diào)節(jié)電壓Vtj產(chǎn)生所述反饋信號(hào)VFB。
圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的峰值電壓采樣保持単元109的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在圖4所示實(shí)施例中，所述峰值電壓采樣保持単元109包括運(yùn)算放大器91，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收所述線電壓采樣信號(hào)Vlim，其第二輸入端子耦接至其輸出端子；采樣保持電阻92，耦接在所述運(yùn)算放大器91的輸出端子和參考地之間；采樣保持電容93，耦接在所述運(yùn)算放大器91的輸出端子和參考地之間；其中所述運(yùn)算放大器91在其輸出端子產(chǎn)生所述峰值檢測(cè)信號(hào)VPK。在一個(gè)實(shí)施例中，所述箝位信號(hào)Vap和峰值檢測(cè)信號(hào)Vpk的比值
權(quán)利要求
1.一種用于功率因數(shù)校正電路的控制電路，所述功率因數(shù)校正電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述功率因數(shù)校正電路接收交流輸入電壓，提供調(diào)節(jié)電壓，所述控制電路包括 峰值電壓采樣保持單元，接收表征交流輸入電壓的線電壓采樣信號(hào)，產(chǎn)生峰值檢測(cè)信號(hào); 箝位單元，耦接至峰值電壓采樣保持單元接收峰值檢測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生箝位信號(hào)； 較小值選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接至箝位單元接收箝位信號(hào)，第二輸入端子接收所述線電壓采樣信號(hào)，所述較小值選擇單元將所述箝位信號(hào)和線電壓采樣信號(hào)中電壓值較小的信號(hào)輸出為峰值電流參考信號(hào); 電流比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子耦接至較小值選擇單元的輸出端子接收峰值電流參考信號(hào)，第二輸入端子接收電流采樣信號(hào)，其中所述電流采樣信號(hào)表征流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流，所述電流比較器基于所述峰值電流參考信號(hào)和電流采樣信號(hào)，在其輸出端子產(chǎn)生電流比較信號(hào)； 控制器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子耦接至電流比較器的輸出端子接收電流比較信號(hào)，第二輸入端子接收反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)表征所述調(diào)節(jié)電壓，所述控制器基于所述比較信號(hào)和反饋信號(hào)，提供門(mén)極控制信號(hào)給所述功率開(kāi)關(guān)，以控制所述功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
2.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中所述峰值電壓采樣保持單元包括 運(yùn)算放大器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收所述線電壓采樣信號(hào)，其第二輸入端子和其輸出端子耦接； 采樣保持電阻，耦接在所述運(yùn)算放大器的輸出端子和參考地之間； 采樣保持電容，耦接在所述運(yùn)算放大器的輸出端子和參考地之間；其中 所述運(yùn)算放大器在其輸出端子產(chǎn)生所述峰值檢測(cè)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中所述箝位單元包括 第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第一參考電壓，所述第一比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第一參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第一比較信號(hào)； 第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第二參考電壓，所述第二比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第二參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第二比較信號(hào)； 第一運(yùn)算器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第一數(shù)值，所述第一運(yùn)算器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第一數(shù)值，在其輸出端子產(chǎn)生第一箝位電平； 第二運(yùn)算器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第二數(shù)值，所述第二運(yùn)算器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第二數(shù)值，在其輸出端子產(chǎn)生第二箝位電平； 第三運(yùn)算器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第三數(shù)值，所述第三運(yùn)算器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第三數(shù)值，在其輸出端子產(chǎn)生第三箝位電平； 控制選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子、第一控制端子、第二控制端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一運(yùn)算器的輸出端子接收第一箝位電平，其第二輸入端子耦接至第二運(yùn)算器的輸出端子接收第二箝位電平，其第三輸入端子耦接至第三運(yùn)算器的輸出端子接收第三箝位電平，其第一控制端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二控制端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，所述控制選擇單元基于所述第一比較信號(hào)和第二比較信號(hào)，在其輸出端子將第一箝位電平、第二箝位電平或第三箝位電平其中之一選擇為箝位信號(hào)；其中 第一參考電壓小于第二參考電壓； 第一數(shù)值小于第二數(shù)值，第二數(shù)值小于第三數(shù)值，第三數(shù)值小于等于I。
4.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中所述箝位單元還包括 第一比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第一參考電壓，所述第一比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第一參考電壓,在其輸出端子產(chǎn)生第一比較信號(hào)； 第二比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，其第二輸入端子接收第二參考電壓，所述第二比較器基于所述峰值檢測(cè)信號(hào)和第二參考電壓，在其輸出端子產(chǎn)生第二比較信號(hào)； 具有第一分壓系數(shù)的第一分壓?jiǎn)卧邮辗逯禉z測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生第一箝位電平； 具有第二分壓系數(shù)的第二分壓?jiǎn)卧邮辗逯禉z測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生第二箝位電平； 具有第三分壓系數(shù)的第三分壓?jiǎn)卧邮辗逯禉z測(cè)信號(hào)，并基于峰值檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生第二箝位電平； 控制選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子、第三輸入端子、第一控制端子、第二控制端子和輸出端子，其第一輸入端子耦接至第一分壓?jiǎn)卧邮盏谝惑槲浑娖?，其第二輸入端子耦接至第二分壓?jiǎn)卧邮盏诙槲浑娖剑涞谌斎攵俗玉罱又恋谌謮簡(jiǎn)卧邮盏谌槲浑娖?，其第一控制端子耦接至第一比較器的輸出端子接收第一比較信號(hào)，其第二控制端子耦接至第二比較器的輸出端子接收第二比較信號(hào)，所述控制選擇單元基于所述第一比較信號(hào)和第二比較信號(hào)，在其輸出端子將第一箝位電平、第二箝位電平或第三箝位電平其中之一選擇為箝位信號(hào)；其中 第一參考電壓小于第二參考電壓； 第一分壓系數(shù)小于第二分壓系數(shù)，第二分壓系數(shù)小于第三分壓系數(shù)，第三分壓系數(shù)小于等于I。
5.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中所述箝位單元包括 運(yùn)算模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，第二輸入端子接收閾值系數(shù)，所述運(yùn)算模塊將所述峰值檢測(cè)信號(hào)的平方與所述閾值系數(shù)相乘，在其輸出端子輸出箝位信號(hào)。
6.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其中所述箝位單元包括 運(yùn)算模塊，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中第一輸入端子接收峰值檢測(cè)信號(hào)，第二輸入端子接收閾值系數(shù)，所述運(yùn)算模塊將所述峰值檢測(cè)信號(hào)的平方與所述閾值系數(shù)相乘，在其輸出端子輸出運(yùn)算信號(hào)； 較大值選擇單元，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其中所述第一輸入端子耦接至運(yùn)算模塊的輸出端子接收運(yùn)算信號(hào)，第二輸入端子接收電壓設(shè)定值，所述較大值選擇單元將運(yùn)算信號(hào)和所述電壓設(shè)定值中電壓值較大的信號(hào)輸出為箝位信號(hào)。
7.—種功率因數(shù)校正電路，包括如權(quán)利要求1-6之一所述的控制電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路還包括 第一輸入端口和第二輸入端口，接收所述交流輸入電壓； 輸出端口，提供所述調(diào)節(jié)電壓； 整流橋，耦接至第一輸入端口和第二輸入端口接收交流輸入電壓，并基于交流輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓； 儲(chǔ)能元件，具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流橋； 第二開(kāi)關(guān)，耦接至所述儲(chǔ)能元件的第二端子和輸出端口之間；其中 所述功率開(kāi)關(guān)耦接在所述儲(chǔ)能元件的第二端子和參考地之間； 所述第二開(kāi)關(guān)和所述功率開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。
8.—種功率因數(shù)校正電路，包括如權(quán)利要求1-6之一所述的控制電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路還包括 第一輸入端口和第二輸入端口，接收所述交流輸入電壓； 輸出端口，提供所述調(diào)節(jié)電壓； 整流橋，耦接至第一輸入端口和第二輸入端口接收交流輸入電壓，并基于交流輸入電壓，產(chǎn)生整流電壓； 變壓器，具有原邊繞組和副邊繞組，其中所述原邊繞組和副邊繞組各包括第一端子和第二端子，所述原邊繞組的第一端子和所述副邊繞組的第二端子互為同名端，所述原邊繞組的第一端子耦接至整流橋，所述副邊繞組的第二端子耦接副邊參考地； 第二開(kāi)關(guān)，耦接在所述副邊繞組的第一端子和輸出端口之間；其中 所述功率開(kāi)關(guān)耦接在所述原邊繞組的第二端子和原邊參考地之間； 所述第二開(kāi)關(guān)和所述功率開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。
9.一種用于功率因數(shù)校正電路的方法，所述功率因數(shù)校正電路提供調(diào)節(jié)電壓，所述功率因數(shù)校正電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述方法包括 接收交流輸入電壓； 將所述交流輸入電壓整流為直流電壓； 根據(jù)直流電壓產(chǎn)生線電壓采樣信號(hào)； 采樣并保持所述線電壓采樣信號(hào)的峰值以產(chǎn)生峰值檢測(cè)信號(hào)； 響應(yīng)所述峰值檢測(cè)信號(hào)和一閾值系數(shù)，產(chǎn)生箝位信號(hào)； 比較所述箝位信號(hào)和所述線電壓采樣信號(hào)，選擇兩者中電壓值較小的信號(hào)作為峰值電流參考信號(hào)； 比較所述峰值電流參考信號(hào)和電流采樣信號(hào)，產(chǎn)生電流比較信號(hào)，其中所述電流采樣信號(hào)表征流過(guò)所述電感的電流；以及 基于所述電流比較信號(hào)和表征調(diào)節(jié)電壓的反饋信號(hào)，產(chǎn)生門(mén)極控制信號(hào)，以控制所述功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述“響應(yīng)所述峰值檢測(cè)信號(hào)和一閾值系數(shù)，產(chǎn)生箝位信號(hào)”包括將峰值檢測(cè)信號(hào)的平方值和閾值系數(shù)相乘，得到箝位信號(hào)。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種功率因數(shù)校正電路及其控制電路和方法。所述功率因數(shù)校正電路包括功率開(kāi)關(guān)和控制電路，所述功率因數(shù)校正電路接收交流輸入電壓，提供調(diào)節(jié)電壓，所述控制電路包括峰值電壓采樣保持單元、箝位單元、較小值選擇單元、電流比較器和控制器。所述功率因數(shù)校正電路的總諧波失真在交流輸入電壓為高電壓減小，且其功率因數(shù)在交流輸入電壓為高電壓得到改善。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102710118SQ20121021745
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者丁連鋒, 李正興, 林思聰 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司