專利名稱：用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)校正控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其涉及用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的采樣短路保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是通過PFC (功率因數(shù)校正)控制電路控制開關(guān)管(例如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等)的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)維持穩(wěn)定電壓或電流輸出的一種電源，也被稱為PFC控制系統(tǒng)，例如開關(guān)電源、LED照明驅(qū)動(dòng)電源等。圖1示出一種傳統(tǒng)的PFC控制系統(tǒng)，包括功率轉(zhuǎn)換電路10、PFC控制電路12、開關(guān)管(例如MOS管)Ml、以及采樣電阻Rs。功率轉(zhuǎn)換電路10可以將輸入電流/電壓轉(zhuǎn)換成所需的目標(biāo)電流/電壓。PFC控制電路12在DR管腳上輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制功率轉(zhuǎn)換電路10的工作狀態(tài)。另外，PFC控制電路12通過CS管腳(SP，采樣端)檢測(cè)采樣電阻Rs的電壓值來(lái)確定流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流信號(hào)，從而在正常工作時(shí)可以通過采樣端檢測(cè)來(lái)達(dá)到限流或者取電流的目的。但是，當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)尤其是采樣短路時(shí)，例如采樣端焊接異常、CS管腳與地短路、和/或采樣電阻Rs損壞或短路時(shí)，PFC控制電路12在采樣端檢測(cè)到的采樣電壓很小或者為0，便會(huì)認(rèn)為開關(guān)管Ml的輸出電流不夠，并因此增大開關(guān)管Ml的導(dǎo)通時(shí)間以增大電流。此類異常狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確監(jiān)控流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流，并且如果過度地使流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流增大，那么在開關(guān)管Ml關(guān)斷時(shí)其源漏兩極的電壓會(huì)超出開關(guān)管Ml的耐壓值，可能導(dǎo)致開關(guān)管Ml損壞，從而危害整個(gè)PFC控制系統(tǒng)。因此，本領(lǐng)域需要一種采樣短路保護(hù)電路，以有效地檢測(cè)高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的異常狀態(tài)(尤其是采樣短路)并提供有效的采樣短路保護(hù)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的采樣短路保護(hù)電路，使得在異常狀態(tài)下尤其是采樣短路時(shí)，例如采樣端焊接異常、CS端與地短路、或者采樣電阻損壞時(shí)，系統(tǒng)能檢測(cè)到這種狀態(tài)并且關(guān)斷開關(guān)管，直到系統(tǒng)重啟后進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)周期，如果采樣端仍處于短路狀態(tài)，則繼續(xù)關(guān)斷并重啟；如果采樣短路狀態(tài)解除，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。本實(shí)用新型提供了一種用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)校正(PFC)控制電路，該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括功率轉(zhuǎn)換電路、耦合至功率轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)管以及耦合至開關(guān)管的采樣電阻，該功率因數(shù)校正控制電路可包括:功率因數(shù)校正控制模塊，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制該開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷；以及采樣短路保護(hù)電路。采樣短路保護(hù)電路可包括:短路檢測(cè)電路，其接收由功率轉(zhuǎn)換電路的輸入源提供的輸入電壓信號(hào)和經(jīng)由采樣電阻檢測(cè)到的采樣電壓信號(hào)，當(dāng)輸入電壓信號(hào)大于第一基準(zhǔn)電壓并且采樣電壓信號(hào)持續(xù)地小于第二基準(zhǔn)電壓達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后確定檢測(cè)到采樣短路；以及邏輯電路，其接收短路檢測(cè)電路的輸出以及指示該功率因數(shù)校正控制電路是否處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)，并在短路檢測(cè)電路檢測(cè)到采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)直至接收到指示該功率因數(shù)校正控制電路處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)，該保護(hù)信號(hào)使功率因數(shù)校正控制模塊關(guān)斷該開關(guān)管。在一個(gè)實(shí)施例中，短路檢測(cè)電路可包括:第一比較器，用于將輸入電壓信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓作比較；第二比較器，用于將采樣電壓信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓作比較；門電路，其接收第一比較器和第二比較器的輸出，在輸入電壓信號(hào)大于第一基準(zhǔn)電壓并且米樣電壓信號(hào)小于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)輸出第二電平，否則輸出第一電平；以及計(jì)數(shù)器，用于接收該門電路的輸出和第一時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器在該門電路輸出第一電平時(shí)清零，在該門電路輸出第二電平時(shí)在第一時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在連續(xù)計(jì)數(shù)達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后產(chǎn)生指示檢測(cè)到采樣短路的第二時(shí)鐘信號(hào)以提供給該邏輯電路。在一個(gè)實(shí)施例中，該門電路可包括或門、或非門、與門或者與非門，該邏輯電路可包括第一 RS觸發(fā)器。在一個(gè)實(shí)施例中，該功率因數(shù)校正控制電路還可包括:欠壓鎖存電路，用于檢測(cè)該功率因數(shù)校正控制電路的電源端是否處于欠壓狀態(tài)并產(chǎn)生該欠壓信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，該功率因數(shù)校正控制模塊可包括:恒流環(huán)控制電路，用于根據(jù)輸入電壓信號(hào)、采樣電壓信號(hào)、以及功率轉(zhuǎn)換電路的反饋信號(hào)來(lái)產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)；振蕩器，用于產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)；第二 RS觸發(fā)器，用于接收該關(guān)斷信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào)；以及邏輯驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)采樣短路保護(hù)電路輸出的保護(hù)信號(hào)和第二 RS觸發(fā)器的輸出來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制該開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。本實(shí)用新型還公開了一種包括如上所述的功率因數(shù)校正控制電路的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可包括:交流輸入源；整流橋，用于對(duì)交流輸入源的輸入信號(hào)進(jìn)行整流以向功率轉(zhuǎn)換電路提供輸入；耦合至整流橋的分壓電阻，用于產(chǎn)生輸入電壓信號(hào)；以及耦合至整流橋的啟動(dòng)電路，用于向該功率因數(shù)校正控制電路的電源端供電。在一個(gè)實(shí)施例中，該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可包括:變壓器，包括耦合在整流橋與開關(guān)管之間的原邊繞組、用于提供輸出的副邊繞組、以及用于提供該反饋信號(hào)的輔助繞組。在另一個(gè)實(shí)施例中，該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可包括:耦合在整流橋與開關(guān)管之間以提供輸出的電感、以及耦合至該電感以提供該反饋信號(hào)的輔助繞組。本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因采樣短路而損壞開關(guān)管甚至整個(gè)系統(tǒng)的問題，為高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供了安全保證。

圖1示出一種傳統(tǒng)的PFC控制系統(tǒng)的框圖。圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的框圖。圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的CS短路保護(hù)電路的示意圖。圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的包括采樣短路保護(hù)電路的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不意圖。圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的包括采樣短路保護(hù)電路的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，以下描述和附圖僅是示例性的，而不應(yīng)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(例如，開關(guān)電源)，其包括功率轉(zhuǎn)換電路10、功率因數(shù)校正(PFC)控制電路15、開關(guān)管(例如MOS管)Ml、以及采樣電阻Rs。功率轉(zhuǎn)換電路10可以是可用于將輸入電流/電壓轉(zhuǎn)換成所需的目標(biāo)電流/電壓的任何適當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn)換電路，例如變壓器、電感等。PFC控制電路15可包括PFC控制模塊20和CS短路保護(hù)電路25。PFC控制模塊20在PFC控制電路15的DR管腳上輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制功率轉(zhuǎn)換電路10的工作狀態(tài)。PFC控制電路15通過CS管腳(即采樣端)檢測(cè)采樣電阻Rs的電壓值(即，采樣電壓信號(hào)CS)來(lái)確定流經(jīng)開關(guān)管Ml的電流信號(hào)。CS短路保護(hù)電路25根據(jù)由功率轉(zhuǎn)換電路10的輸入源(例如，交流源)提供的輸入電壓信號(hào)VAC(例如，功率轉(zhuǎn)換電路10的輸入電壓的包絡(luò)信號(hào)、或者該輸入電壓的分壓信號(hào)等)和PFC控制電路15經(jīng)由采樣電阻Rs檢測(cè)到的采樣電壓信號(hào)CS來(lái)判斷是否發(fā)生采樣短路，并相應(yīng)地輸出信號(hào)SD至PFC控制模塊20。在未檢測(cè)到短路時(shí)，信號(hào)SD可處于第一電平(或無(wú)效電平)，不影響PFC控制模塊20產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)輸出DR。在檢測(cè)到采樣短路時(shí)，如采樣端焊接異常、CS管腳與地短路、和/或采樣電阻Rs損壞或短路時(shí)，信號(hào)SD可處于第二電平(或有效電平、或稱為保護(hù)信號(hào))以使PFC控制模塊20關(guān)斷開關(guān)管Ml，直至CS短路保護(hù)電路25接收到指示PFC控制電路15處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)UVLO時(shí)信號(hào)SD再次變?yōu)闊o(wú)效，不再影響PFC控制模塊20。欠壓信號(hào)UVLO可由能夠檢測(cè)PFC控制電路15是否處于欠壓狀態(tài)的任何器件來(lái)提供，例如下文描述的欠壓鎖存電路。該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于開關(guān)管Ml持續(xù)關(guān)斷導(dǎo)致欠壓而重啟之后、或者由于其它原因而重啟之后，PFC控制電路15不再處于欠壓狀態(tài)，欠壓信號(hào)UVLO失效，從而CS短路保護(hù)電路25進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)周期，繼續(xù)根據(jù)輸入電壓信號(hào)VAC和采樣電壓信號(hào)CS來(lái)判斷是否發(fā)生采樣短路，如果采樣端仍處于短路狀態(tài)，則繼續(xù)關(guān)斷開關(guān)管Ml并等待重啟；如果采樣短路狀態(tài)解除，該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的CS短路保護(hù)電路25的示意圖。在該實(shí)施例中，CS短路保護(hù)電路25可包括短路檢測(cè)電路30和邏輯電路38。短路檢測(cè)電路30用于根據(jù)輸入電壓信號(hào)VAC和采樣電壓信號(hào)CS來(lái)判斷是否發(fā)生采樣短路并相應(yīng)地輸出指示是否發(fā)生采樣短路的信號(hào)。例如，當(dāng)信號(hào)VAC大于預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓VREFl并且信號(hào)CS持續(xù)地小于預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓VREF2達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后，短路檢測(cè)電路30確定檢測(cè)到采樣短路。邏輯電路38根據(jù)短路檢測(cè)電路30的輸出和欠壓信號(hào)UVLO來(lái)產(chǎn)生信號(hào)SD。例如，當(dāng)短路檢測(cè)電路30檢測(cè)到采樣短路時(shí)，邏輯電路38產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)SD使得PFC控制模塊20關(guān)斷開關(guān)管Ml，直到欠壓信號(hào)UVLO指示PFC控制電路15處于欠壓狀態(tài)時(shí)使信號(hào)SD失效從而不再影響PFC控制模塊20。參考圖3，在一個(gè)實(shí)施例中，短路檢測(cè)電路30可包括第一比較器31、第二比較器32、門電路33和計(jì)數(shù)器34。第一比較器31用于將信號(hào)VAC與VREFl作比較，第二比較器32用于將信號(hào)CS與VREF2作比較，門電路33接收第一比較器31和第二比較器32的輸出，并設(shè)置成在信號(hào)VAC大于VREFl并且信號(hào)CS小于VREF2時(shí)輸出第二電平(例如，高電平)，否則輸出第一電平(例如，低電平或其它無(wú)效電平)。計(jì)數(shù)器34用于接收門電路33的輸出和第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl，并且在門電路33輸出第一電平時(shí)清零，在門電路33輸出第二電平時(shí)在第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl的控制下進(jìn)行計(jì)數(shù)，在連續(xù)計(jì)數(shù)達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后產(chǎn)生指示檢測(cè)到采樣短路的第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2。在如圖3所示的一個(gè)具體實(shí)施例中，門電路33被示為或非門，第一比較器31的正輸入端接收VREFl，其負(fù)輸入端接收信號(hào)VAC，并且其輸出耦合至或非門33的一個(gè)輸入端。第二比較器32的正輸入端接收信號(hào)CS，其負(fù)輸入端接收VREF2，并且其輸出耦合至或非門33的另一個(gè)輸入端?；蚍情T33的輸出耦合至計(jì)數(shù)器34的一端，計(jì)數(shù)器34的另一端接收第一時(shí)鐘信號(hào)CLKl，CLKl可以是由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，也可以是與PFC控制電路15輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR相關(guān)的信號(hào)，如其反相信號(hào)或者同相信號(hào)。計(jì)數(shù)器34在其輸出端產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2。邏輯電路38被示為RS觸發(fā)器，其兩個(gè)輸入端分別接收第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2和欠壓信號(hào)UVL0，其中信號(hào)UVLO可以為PFC控制電路15的電源端欠壓鎖存信號(hào)，用于對(duì)CS短路保護(hù)電路25進(jìn)行復(fù)位。RS觸發(fā)器38在第二時(shí)鐘信號(hào)CLK2指示發(fā)生采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)SD直至欠壓信號(hào)UVLO指示PFC控制電路15處于欠壓狀態(tài)，該保護(hù)信號(hào)SD使PFC控制模塊20輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR關(guān)斷開關(guān)管Ml。為便于描述，假定UVLO為低電平(例如O)時(shí)指示非欠壓狀態(tài)，PFC控制電路15正常工作；UVL0為高電平(例如I)時(shí)指示PFC控制電路15處于欠壓狀態(tài)。假設(shè)該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成功啟動(dòng)后進(jìn)入正常操作(PFC控制電路15非欠壓，UVLO信號(hào)無(wú)效，例如低電平)，第一比較器31將輸入電壓信號(hào)VAC與VREFl進(jìn)行比較，第二比較器32將采樣電壓信號(hào)CS與VREF2進(jìn)行比較。信號(hào)VAC可以是工頻頻率(即功率轉(zhuǎn)換電路10的輸入源的供電頻率，例如50Hz、60Hz等)的2倍，例如IOOHz或者120Hz等的信號(hào)。當(dāng)VAC高于VREFl時(shí)，第一比較器31輸出低電平，對(duì)或非門33不起作用；iVAC低于VREFl時(shí)，第一比較器31輸出高電平，使得或非門33輸出低電平。信號(hào)CS是該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作頻率(例如，系統(tǒng)輸出頻率、CLKl頻率)并且可以是較高頻率的信號(hào)，例如一般在30Khz IOOKhz的范圍中。當(dāng)CS大于VREF2時(shí)，第二比較器32輸出高電平，使得或非門33輸出低電平；當(dāng)CS小于VREF2時(shí)，第二比較器32輸出低電平。當(dāng)或非門33輸出低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器34清零并且不進(jìn)行計(jì)數(shù)，CLK2信號(hào)保持為低電平，使得信號(hào)SD保持高電平，不影響PFC控制模塊20輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR。當(dāng)或非門33輸出高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器34開始在時(shí)鐘信號(hào)CLKl的控制下進(jìn)行計(jì)數(shù)，達(dá)到設(shè)定的計(jì)數(shù)周期，如時(shí)鐘信號(hào)CLKl的N個(gè)周期后，時(shí)鐘信號(hào)CLK2變?yōu)楦唠娖?，RS觸發(fā)器38輸出保護(hù)信號(hào)SD (例如，低電平)，從而使PFC控制模塊20輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR關(guān)斷開關(guān)管Ml。保護(hù)信號(hào)SD —直保持為低電平，開關(guān)管Ml持續(xù)關(guān)斷使PFC控制電路15的電源端供電電壓下降，直到欠壓信號(hào)UVLO變?yōu)楦?其指示PFC控制電路15處于欠壓狀態(tài)并且關(guān)閉部分電路)，信號(hào)SD才會(huì)恢復(fù)為高電平，不再影響PFC控制模塊20。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，由于信號(hào)VAC的頻率(例如100Hz、120Hz等)遠(yuǎn)低于信號(hào)CS的頻率(例如，30Khz IOOKhz)，在VAC的一個(gè)周期中，當(dāng)VAC小于VREFl時(shí)，第一比較器31輸出高電平，或非門33的輸出保持為低電平，計(jì)數(shù)器34不計(jì)數(shù)；當(dāng)VAC大于VREFl時(shí)，第一比較器31輸出低電平，且信號(hào)CS以較高頻率在VREF2上下波動(dòng)，第二比較器32交替地輸出高低電平，從而使或非門33輸出高頻的高低電平(30kHz lOOkHZ)，計(jì)數(shù)器34在每個(gè)周期都會(huì)清零，時(shí)鐘信號(hào)CLK2保持為低電平，因此RS觸發(fā)器38輸出的信號(hào)SD始終為高電平，不會(huì)對(duì)PFC控制模塊20產(chǎn)生影響。當(dāng)PFC控制電路15的CS管腳發(fā)生異常短路時(shí)，采樣電壓信號(hào)CS —直是低電平，第二比較器32持續(xù)輸出低電平，那么在信號(hào)VAC高于VREFl的這段時(shí)間內(nèi)，或非門33的兩個(gè)輸入端都是低電平，或非門33輸出高電平，計(jì)數(shù)器34開始在時(shí)鐘信號(hào)CLKl的控制下計(jì)數(shù)，達(dá)到預(yù)設(shè)的計(jì)數(shù)周期N (例如，CLKl的N個(gè)周期，其中N為大于I的正整數(shù))時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)CLK2輸出高電平指示發(fā)生采樣短路，使得RS觸發(fā)器38輸出低電平的保護(hù)信號(hào)SD，從而使PFC控制模塊20輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR關(guān)斷開關(guān)管M1，直至PFC控制電路15的欠壓信號(hào)UVLO變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，RS觸發(fā)器38輸出的信號(hào)SD才會(huì)恢復(fù)為高電平，不再影響PFC控制模塊20。S卩，當(dāng)外部輸入的電壓信號(hào)VAC高于VREFl但采樣電壓信號(hào)CS在多個(gè)計(jì)數(shù)周期里持續(xù)小于VREF2時(shí)，表明采樣端可能發(fā)生異常短路，CS短路保護(hù)電路25產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)SD(例如，低電平)，從而使PFC控制模塊20輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR關(guān)斷開關(guān)管M1，防止了 PFC控制電路15因低采樣電壓信號(hào)CS而不恰當(dāng)?shù)卦龃箝_關(guān)管Ml的導(dǎo)通時(shí)間，為該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供了有效的采樣短路保護(hù)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)輸入電壓信號(hào)VAC低于VREFl時(shí)，CS短路保護(hù)電路25不會(huì)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)，以免在輸入電壓處于波谷時(shí)由于采樣電壓較低引起誤判。應(yīng)注意，圖3僅僅是短路檢測(cè)電路30和邏輯電路38的一種具體實(shí)施方式
，各種其他電路結(jié)構(gòu)和信號(hào)電平可用于檢測(cè)采樣短路，只要能在輸入電壓信號(hào)VAC大于VREFl并且采樣電壓信號(hào)CS持續(xù)地小于VREF2達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后指示發(fā)生采樣短路即可。也有各種其他電路結(jié)構(gòu)和信號(hào)電平可用于在檢測(cè)到采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)直至PFC控制電路15處于欠壓狀態(tài)。例如，門電路33可包括或門、與門、與非門等，第一比較器31和/或第二比較器32的正負(fù)輸入端也可以相應(yīng)地交換。所列舉的各種信號(hào)電平也是示例性的，可以設(shè)計(jì)和使用不同的信號(hào)電平。圖4示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的包括采樣短路保護(hù)電路的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其可以是例如隔離控制電路、恒壓控制系統(tǒng)、恒流控制系統(tǒng)、以及實(shí)地與浮地的控制系統(tǒng)等。該系統(tǒng)可包括交流輸入源Vac、整流橋401、輸入電容器Cl、整流橋輸出電壓采樣電阻Rl和R2、啟動(dòng)電路R3和C2、變壓器(T)410、耦合至變壓器410的原邊繞組LI的開關(guān)管Ml和采樣電阻(Rs)416、耦合至變壓器410的副邊繞組L2的輸出二極管Dl和輸出電容器C3、耦合至變壓器410的輔助繞組L3的供電及輸出檢測(cè)電路(包括電阻R4、R5和二極管D2)、以及PFC控制電路415。PFC控制電路415可類似于圖2至3中描述的PFC控制電路15，包括PFC控制模塊420和CS短路保護(hù)電路425，其中PFC控制模塊420用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷，CS短路保護(hù)電路425在檢測(cè)到采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)SD直至接收到指示PFC控制電路415處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)UVL0，該保護(hù)信號(hào)使PFC控制模塊420關(guān)斷開關(guān)管Ml。在工作中，交流源Vac提供的交流輸入經(jīng)整流橋401整流和輸入電容器Cl濾波后變?yōu)轭l率為Vac兩倍的信號(hào)。該系統(tǒng)在電阻Rl和R2之間提供整流橋輸出電壓的分壓信號(hào)作為輸入電壓信號(hào)VAC，并在電阻R3與電容器C2之間提供啟動(dòng)信號(hào)VCC，啟動(dòng)信號(hào)VCC可以向PFC控制電路415供電。例如，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，電容器C2充電直至啟動(dòng)信號(hào)VCC高于某一閾值之后使PFC控 制電路415進(jìn)入正常工作。另外，該系統(tǒng)在采樣電阻Rs的一端提供采樣電壓信號(hào)CS，在輔助繞組L3與電阻R4之間通過二極管D2協(xié)同啟動(dòng)信號(hào)VCC —起向PFC控制電路415的電源端供電，并在檢測(cè)電阻R4與R5之間提供反饋電壓信號(hào)FB。PFC控制電路415接收輸入電壓信號(hào)VAC、采樣電壓信號(hào)CS、電源端電壓信號(hào)以及反饋信號(hào)FB，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR用于控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，PFC控制模塊420可包括恒流環(huán)控制電路422、振蕩器423、RS觸發(fā)器424、以及邏輯驅(qū)動(dòng)電路426。恒流環(huán)控制電路422的輸入端接收輸入電壓信號(hào)VAC、采樣電壓信號(hào)CS和反饋信號(hào)FB，其輸出端耦合至RS觸發(fā)器424的復(fù)位端，用于控制輸出恒流。例如，當(dāng)開關(guān)管Ml導(dǎo)通時(shí)信號(hào)CS逐漸增大，當(dāng)信號(hào)CS增大到(預(yù)設(shè)的或根據(jù)信號(hào)VAC和FB來(lái)動(dòng)態(tài)地配置的)閾值時(shí)，恒流環(huán)控制電路422輸出用于指示關(guān)斷開關(guān)管Ml的關(guān)斷信號(hào)。振蕩器423可用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLKl (其可以是指示使開關(guān)管Ml導(dǎo)通的導(dǎo)通信號(hào))。RS觸發(fā)器424接收恒流環(huán)控制電路422輸出的關(guān)斷信號(hào)以及振蕩器423輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLKl，其產(chǎn)生的Q輸出信號(hào)耦合至邏輯驅(qū)動(dòng)電路426以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR來(lái)控制開關(guān)管Ml。通過恒流環(huán)控制電路422和振蕩器423控制開關(guān)管Ml導(dǎo)通和關(guān)斷的技術(shù)可以使用本領(lǐng)域已知的任何技術(shù)來(lái)完成，因此在這里不詳細(xì)描述。在一個(gè)實(shí)施例中，PFC控制電路415還可包括欠壓鎖存電路421。欠壓鎖存電路421耦合至PFC控制電路415的電源端(即VCC端口)以在檢測(cè)到該電源端的供電電壓處于欠壓狀態(tài)(例如，降到某一閾值以下)時(shí)在其輸出端為CS短路保護(hù)電路425提供UVLO信號(hào)以指示PFC控制電路415處于欠壓狀態(tài)。CS短路保護(hù)電路425接收輸入電壓信號(hào)VAC、采樣電壓信號(hào)CS、時(shí)鐘信號(hào)CLKl、和欠壓信號(hào)UVL0，并輸出信號(hào)SD到邏輯驅(qū)動(dòng)電路426。邏輯驅(qū)動(dòng)電路426接收RS觸發(fā)器424的Q輸出信號(hào)和CS短路保護(hù)電路425輸出的信號(hào)SD，并在DR管腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR，用于控制開關(guān)管Ml的柵極以使開關(guān)管Ml導(dǎo)通或關(guān)斷。其中CS短路保護(hù)電路425在檢測(cè)到CS短路時(shí)輸出的信號(hào)SD是有效的保護(hù)信號(hào)并且使得邏輯驅(qū)動(dòng)電路426輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR將開關(guān)管Ml關(guān)斷，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。CS短路保護(hù)電路425可以如圖3所示的電路25那樣配置和操作。PFC控制電路415還可以包括其他保護(hù)電路，并通過適當(dāng)?shù)倪壿嬺?qū)動(dòng)電路426輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR來(lái)有效地使開關(guān)管Ml導(dǎo)通和關(guān)斷。CS短路保護(hù)電路25 (425)和PFC控制模塊20 (420)可以是分開的集成電路，也可以(加上其它所需電路模塊)集成在一起作為單個(gè)PFC控制電路415。結(jié)合圖3和圖4，當(dāng)該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，CS短路保護(hù)電路425的輸出信號(hào)SD始終為高電平，不會(huì)對(duì)邏輯驅(qū)動(dòng)電路426產(chǎn)生影響。PFC控制電路415根據(jù)恒流環(huán)控制電路422輸出的關(guān)斷信號(hào)、振蕩器423輸出的導(dǎo)通信號(hào)(以及可能還有其它輸入信號(hào))控制開關(guān)管Ml周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷，使得該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出的電流1保持恒定，向負(fù)載(如LED燈串或其它負(fù)載)供電。當(dāng)系統(tǒng)工作異常尤其是發(fā)生采樣短路時(shí)，采樣電壓信號(hào)CS持續(xù)地為低電平，第二比較器32輸出低電平，那么在輸入電壓信號(hào)VAC高于VREFl這段時(shí)間內(nèi)，或非門33的兩個(gè)輸入端都是低電平，或非門33輸出高電平，計(jì)數(shù)器34開始計(jì)數(shù)，達(dá)到計(jì)數(shù)周期N時(shí)，CLK2輸出高電平，信號(hào)SD為低電平的保護(hù)信號(hào),PFC控制電路415輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR使開關(guān)管Ml關(guān)斷。開關(guān)管Ml處于關(guān)斷狀態(tài)達(dá)一定時(shí)間后，變壓器410通過輔助繞組L3向PFC控制電路415的電源端供電的電壓逐漸下降，當(dāng)PFC控制電路415的電源端電壓下降到某個(gè)閾值以下時(shí)，欠壓鎖存電路421檢測(cè)到這種狀態(tài)并產(chǎn)生指示電源端欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)UVLO(例如，高電平)，使得CS短路保護(hù)電路425的輸出SD為高電平，不再影響PFC控制電路415的工作。同時(shí)，PFC控制電路415由于處于欠壓狀態(tài)而關(guān)閉部分電路，不再產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輸出DR。此后，交流源Vac對(duì)電容器C2充電，PFC控制電路415的電源端由啟動(dòng)電壓VCC供電并在達(dá)到啟動(dòng)閾值之后重啟該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。也可能因其它原因而發(fā)生重啟，例如交流源Vac重啟。在啟動(dòng)或重啟期間，欠壓鎖存電路421鎖定欠壓信號(hào)UVLO的先前狀態(tài)(例如，指示欠壓狀態(tài)的電平)。因此，從接收到指示欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)UVLO到啟動(dòng)或重啟完成期間，CS短路保護(hù)電路425輸出的信號(hào)SD保持高電平，不影響PFC控制電路415的工作，從而該高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按常規(guī)啟動(dòng)或重啟。啟動(dòng)或重啟完成之后，欠壓信號(hào)UVLO變?yōu)闊o(wú)效，CS短路保護(hù)電路425可以繼續(xù)根據(jù)VAC和CS的狀態(tài)來(lái)周期性地檢測(cè)采樣短路，如果采樣端仍處于短路狀態(tài)，繼續(xù)關(guān)斷重啟；如果采樣短路狀態(tài)解除，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。圖5示出根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的包括采樣短路保護(hù)電路的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。圖5為非隔離系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例，該系統(tǒng)可包括交流輸入源Vac、整流橋501、輸入電容器Cl、整流橋輸出電壓采樣電阻Rl和R2、啟動(dòng)電路R3和C2、電感L1、開關(guān)管Ml和采樣電阻Rs、二極管Dl和輸出電容器C3、與耦合至電感LI的輔助繞組L2相耦合的供電及輸出檢測(cè)電路(包括電阻R4、R5和二極管D2)、以及PFC控制電路515。PFC控制電路515可類似于圖2至4中描述的PFC控制電路15和415，包括PFC控制模塊520和CS短路保護(hù)電路525，其中PFC控制模塊520用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷，CS短路保護(hù)電路525在檢測(cè)到采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)SD直至接收到指示PFC控制電路515處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)UVLO(其可類似地由欠壓鎖存電路通過檢測(cè)PFC控制電路515的電源端是否處于欠壓狀態(tài)來(lái)提供)，該保護(hù)信號(hào)使PFC控制模塊520關(guān)斷開關(guān)管Ml。在工作中，交流源Vac提供的交流輸入經(jīng)整流橋501整流和輸入電容器Cl濾波后變?yōu)轭l率為Vac兩倍的信號(hào)。該系統(tǒng)在電阻Rl和R2之間提供整流橋輸出電壓的分壓信號(hào)作為輸入電壓信號(hào)VAC，并在電阻R3與電容器C2之間提供啟動(dòng)信號(hào)VCC，啟動(dòng)信號(hào)VCC可以向PFC控制電路515供電。例如，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，電容器C2充電直至啟動(dòng)信號(hào)VCC高于某一閾值之后使PFC控制電路515進(jìn)入正常工作。另外，該系統(tǒng)在采樣電阻Rs的一端提供采樣電壓信號(hào)CS，在輔助繞組L2與電阻R4之間通過二極管D2協(xié)同啟動(dòng)信號(hào)VCC —起向PFC控制電路515的電源端供電，并在檢測(cè)電阻R4與R5之間提供反饋電壓信號(hào)FB。PFC控制電路515接收輸入電壓信號(hào)VAC、采樣電壓信號(hào)CS、電源端電壓信號(hào)以及反饋信號(hào)FB，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR用于控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生采樣短路時(shí)，CS短路保護(hù)電路525檢測(cè)到短路狀態(tài)，通過PFC控制模塊520對(duì)開關(guān)管Ml進(jìn)行關(guān)斷，直到系統(tǒng)發(fā)生重啟以后，重新檢測(cè)，直到短路現(xiàn)象解除。其原理與圖4的實(shí)例保護(hù)原理相同，不再贅述。本實(shí)用新型公開了用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的采樣短路保護(hù)電路，并且參照附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例只是對(duì)本實(shí)用新型的示例性說(shuō)明，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制，任何不超出本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，包括隔離系統(tǒng)、非隔離系統(tǒng)、恒流系統(tǒng)、恒壓系統(tǒng)等各種高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)電路的局部構(gòu)造的變更、在本實(shí)用新型提供的采樣短路保護(hù)電路的精神下對(duì)電路實(shí)現(xiàn)的變更，對(duì)元器件的類型或型號(hào)的替換，各種信號(hào)電平的其它變型、以及其他非實(shí)質(zhì)性的替換或修改等，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)校正控制電路，所述高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括功率轉(zhuǎn)換電路、耦合至所述功率轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)管以及耦合至所述開關(guān)管的采樣電阻，所述功率因數(shù)校正控制電路包括: 功率因數(shù)校正控制模塊，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷；以及 采樣短路保護(hù)電路，其包括: 短路檢測(cè)電路，其接收由所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸入源提供的輸入電壓信號(hào)和經(jīng)由所述采樣電阻檢測(cè)到的采樣電壓信號(hào)，當(dāng)所述輸入電壓信號(hào)大于第一基準(zhǔn)電壓并且所述采樣電壓信號(hào)持續(xù)地小于第二基準(zhǔn)電壓達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后確定檢測(cè)到采樣短路；以及 邏輯電路，其接收所述短路檢測(cè)電路的輸出以及指示所述功率因數(shù)校正控制電路是否處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)，并在所述短路檢測(cè)電路檢測(cè)到采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)直至接收到指示所述功率因數(shù)校正控制電路處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)，所述保護(hù)信號(hào)使所述功率因數(shù)校正控制模塊關(guān)斷所述開關(guān)管。
2.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述短路檢測(cè)電路包括: 第一比較器，用于將所述輸入電壓信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓作比較； 第二比較器，用于將所述采樣電壓信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓作比較； 門電路，其接收所述第一比較器和所述第二比較器的輸出，在所述輸入電壓信號(hào)大于第一基準(zhǔn)電壓并且所述采樣電壓信號(hào)小于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)輸出第二電平，否則輸出第一電平；以及 計(jì)數(shù)器，用于接收所述門電路的輸出和第一時(shí)鐘信號(hào)，所述計(jì)數(shù)器在所述門電路輸出第一電平時(shí)清零，在所述門電路輸出第二電平時(shí)在所述第一時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在連續(xù)計(jì)數(shù)達(dá)所述預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后產(chǎn)生指示檢測(cè)到采樣短路的第二時(shí)鐘信號(hào)以提供給所述邏輯電路。
3.如權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述門電路包括或門、或非門、與門或者與非門，所述邏輯電路包括第一 RS觸發(fā)器。
4.如權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，還包括: 欠壓鎖存電路，用于檢測(cè)所述功率因數(shù)校正控制電路的電源端是否處于欠壓狀態(tài)并產(chǎn)生所述欠壓信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校正控制模塊包括: 恒流環(huán)控制電路，用于根據(jù)所述輸入電壓信號(hào)、所述采樣電壓信號(hào)、以及所述功率轉(zhuǎn)換電路的反饋信號(hào)來(lái)產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)； 振蕩器，用于產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)； 第二 RS觸發(fā)器，用于接收所述關(guān)斷信號(hào)和所述第一時(shí)鐘信號(hào)；以及 邏輯驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)所述采樣短路保護(hù)電路輸出的所述保護(hù)信號(hào)和所述第二 RS觸發(fā)器的輸出來(lái)產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
6.一種包括如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正控制電路的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括: 交流輸入源； 整流橋，用于對(duì)所述交流輸入源的輸入信號(hào)進(jìn)行整流以向所述功率轉(zhuǎn)換電路提供輸入； 耦合至所述整流橋的分壓電阻，用于產(chǎn)生所述輸入電壓信號(hào)；以及 耦合至所述整流橋的啟動(dòng)電路，用于向所述功率因數(shù)校正控制電路的電源端供電。
7.如權(quán)利要求6所述的高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 變壓器，包括耦合在所述整流橋與所述開關(guān)管之間的原邊繞組、用于提供輸出的副邊繞組、以及用于提供所述反饋信號(hào)的輔助繞組；或者 耦合在所述整流橋與所述開關(guān)管之間以提供輸出的電感、以及耦合至所述電感以提供所述反饋信號(hào)的輔助繞組。 ·
專利摘要本實(shí)用新型提供了用于高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)校正控制電路。高功率因數(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括功率轉(zhuǎn)換電路、PFC控制電路、開關(guān)管以及耦合至開關(guān)管的采樣電阻。該P(yáng)FC控制電路可包括PFC控制模塊，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷；以及采樣短路保護(hù)電路。采樣短路保護(hù)電路可包括短路檢測(cè)電路，用于當(dāng)功率轉(zhuǎn)換電路的輸入源提供的輸入電壓信號(hào)大于第一基準(zhǔn)電壓并且經(jīng)由采樣電阻檢測(cè)到的采樣電壓信號(hào)持續(xù)地小于第二基準(zhǔn)電壓達(dá)預(yù)定數(shù)目個(gè)周期之后確定檢測(cè)到采樣短路；以及邏輯電路，用于在短路檢測(cè)電路檢測(cè)到采樣短路時(shí)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)直至接收到指示該P(yáng)FC控制電路處于欠壓狀態(tài)的欠壓信號(hào)，該保護(hù)信號(hào)使PFC控制模塊關(guān)斷開關(guān)管。
文檔編號(hào)H02H7/12GK203086115SQ20122075040
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王棟, 吳建興 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司