專利名稱：開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種開(kāi)關(guān)電源，特別地，涉及一種開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法。
背景技術(shù)：
如今，開(kāi)關(guān)電源被廣泛用來(lái)為電子設(shè)備供電。一般地，開(kāi)關(guān)電源從電網(wǎng)獲得交流電壓，通過(guò)整流橋?qū)⒃摻涣麟妷恨D(zhuǎn)換為不控直流電壓，再通過(guò)開(kāi)關(guān)電路將該不控直流電壓轉(zhuǎn)換為所需信號(hào)以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。然而，隨著開(kāi)關(guān)電源的廣泛應(yīng)用，愈來(lái)愈多的諧波電流被注入電網(wǎng)。高次諧波的產(chǎn)生，增加了電能諧波損耗，降低了系統(tǒng)功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的危害。它不僅影響電網(wǎng)的質(zhì)量，而且還對(duì)電網(wǎng)的可靠性有很大的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成繼電保護(hù)誤動(dòng)，燒毀保護(hù)電路板、數(shù)字電表及其它裝置。因此，開(kāi)關(guān)電源必須減小諧波分量，提高功率因數(shù)。一種常用的功率因數(shù)校正方法為使整流橋輸出電流的峰值，即開(kāi)關(guān)電路輸入電流的峰值跟隨開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓。為了降低電磁干擾(electro magnetic interference, EMI)，在電網(wǎng)和整流橋之間通常電耦接一 EMI濾波器。由于該EMI濾波器的存在，開(kāi)關(guān)電路輸入電流的平均值即等于開(kāi)關(guān)電源從電網(wǎng)獲取的電流，即開(kāi)關(guān)電源的輸入電流。對(duì)輸入電流連續(xù)的開(kāi)關(guān)電路(例如升壓電路)而言，若開(kāi)關(guān)電路輸入電流的峰值跟隨開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓，則開(kāi)關(guān)電源輸入電流的波形為正弦波，且與電網(wǎng)電壓同相。因而開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)高且諧波分量小。但是，對(duì)于輸入電流不連續(xù)的開(kāi)關(guān)電路(例如降壓電路、升降壓電路、 反激電路)而言，情況卻并非如此。圖1和圖2為現(xiàn)有的輸入電流不連續(xù)的開(kāi)關(guān)電路的波形圖，其中Iin為開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，Ipk為開(kāi)關(guān)電路輸入電流的峰值，CTRL為開(kāi)關(guān)電路中開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)，Iave為開(kāi)關(guān)電路的輸入平均電流。由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)電路輸入電流峰值Ipk的波形為正弦波時(shí)，其輸入電流的平均值Iave，即開(kāi)關(guān)電源輸入電流的波形并非為正弦。因而開(kāi)關(guān)電源輸入電流的諧波分量大、諧波畸變率(total harmonic distortion, )高，開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)受到不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低電流諧波畸變率、高功率因數(shù)的開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的一種開(kāi)關(guān)電源控制電路，該開(kāi)關(guān)電源包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量，該控制電路包括預(yù)處理電路，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)；第一乘法電路，電耦接至預(yù)處理電路，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；第一比較電路，將代表開(kāi)關(guān)電路輸入電流的電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及邏輯電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和第一比較電路，在代表開(kāi)關(guān)電路輸入電流的電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的一種開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量；電流采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；如前所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極，控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的一種開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量；電流采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；預(yù)處理電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)，該預(yù)處理電路包括電阻分壓電路和至少一條包含穩(wěn)壓二極管的二極管支路，電阻分壓電路包括多個(gè)電阻器， 二極管支路與電阻分壓電路中的一個(gè)或多個(gè)電阻器并聯(lián)；第一乘法電路，電耦接至預(yù)處理電路，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；第一比較電路，電耦接至電流采樣電路和第一乘法電路，將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及邏輯電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和比較電路，在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的一種開(kāi)關(guān)電源控制方法，該開(kāi)關(guān)電源包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量，該控制方法包括采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)；將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的一種開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量；電流采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；預(yù)處理電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)；第一乘法電路，電耦接至預(yù)處理電路，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；第一比較電路，電耦接至電流采樣電路和第一乘法電路，將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及邏輯電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和比較電路，在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；其中在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓大于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)等于開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的倍數(shù)與一常數(shù)之差，在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓小于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓成比例關(guān)系。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的一種開(kāi)關(guān)電源控制方法，該開(kāi)關(guān)電源包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量，該控制方法包括采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)；將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；其中在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓大于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)等于開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的倍數(shù)與一常數(shù)之差，在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓小于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓成比例關(guān)系。通過(guò)調(diào)節(jié)第一乘法輸入信號(hào)，使開(kāi)關(guān)電源輸入平均電流的波形跟隨輸入電壓，減小了開(kāi)關(guān)電源輸入電流的諧波分量，降低了 THD，并提高了開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)。


圖1和圖2為現(xiàn)有的輸入電流不連續(xù)的開(kāi)關(guān)電路的波形圖；圖3A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的框圖；圖;3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖3A所示預(yù)處理電路的框圖；圖3C為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖3A所示預(yù)處理電路的框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的曲線圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的框圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的電路圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的預(yù)處理電路的電路圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的預(yù)處理電路的電路圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的預(yù)處理電路的電路圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的預(yù)處理電路的電路圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制方法的流程圖。
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)明至少一個(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”、“一個(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“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以是直接連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“直接連接到”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3A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源300的框圖，包括開(kāi)關(guān)電路301、電流采樣電路303和控制電路。開(kāi)關(guān)電路301包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，通過(guò)整流橋(未示出)從電網(wǎng)獲取電能。儲(chǔ)能元件電耦接至開(kāi)關(guān)管，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量。開(kāi)關(guān)電路301可以采用升降壓電路、降壓電路、反激電路等直流/直流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)管可以是任何可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。電流采樣電路303電耦接至開(kāi)關(guān)電路301的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路301的輸入電流Iin，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)Ismse。控制電路電耦接至開(kāi)關(guān)電路301中開(kāi)關(guān)管的門(mén)極，產(chǎn)生控制信號(hào)CTRL以控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷?？刂齐娐钒A(yù)處理電路305、第一乘法電路306、第一比較電路307和邏輯電路304。預(yù)處理電路305根據(jù)開(kāi)關(guān)電路301的輸入電壓Vin和輸出電壓V。ut產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT。第一乘法電路306電耦接至預(yù)處理電路305，將第一乘法輸入信號(hào)MULT 與第二乘法輸入信號(hào)相乘，并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)MUL0。第一比較電路307電耦接至電流采樣電路303和第一乘法電路306，將電流采樣信號(hào)Isense與第一乘積信號(hào)MULO進(jìn)行比較。邏輯電路304電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和第一比較電路307，在電流采樣信號(hào)Isense大于或大于等于第一乘積信號(hào)MULO時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，第二乘法輸入信號(hào)為與開(kāi)關(guān)電路301的輸出電壓、輸出電流或輸出功率相關(guān)的補(bǔ)償信號(hào)C0MP。開(kāi)關(guān)電路301可工作在電流連續(xù)模式、電流斷續(xù)模式或電流臨界連續(xù)模式。在一個(gè)實(shí)施例中，邏輯電路304在流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流減小至零時(shí)，將開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，從而使開(kāi)關(guān)電路301工作在電流臨界連續(xù)模式。該電流的過(guò)零檢測(cè)可通過(guò)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)管兩端的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電流臨界連續(xù)模式下，開(kāi)關(guān)電路301的輸入平均電流Iare可表示為Iave = 0. 5*T。n*Ipk/T = 0. 5*D*Ipk (公式 1)其中T為開(kāi)關(guān)周期，T。n為開(kāi)關(guān)管在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間，D為開(kāi)關(guān)管的占空比，Ipk為開(kāi)關(guān)電路301輸入電流的峰值。由于邏輯電路304在電流采樣信號(hào)Isense大于或大于等于第一乘積信號(hào)MULO時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，因而開(kāi)關(guān)電路301輸入電流的峰值Ipk可表示為Ipk = MULO/m = MULT*C0MP/m(公式 2)其中m為電流采樣電路303的電流采樣系數(shù)。若要使開(kāi)關(guān)電路的輸入平均電流Iave 跟隨輸入電壓Vin，需要使兩者成比例關(guān)系，即Iave = 0. 5*D*MULT*C0MP/m = k*Vin (公式 3)其中k與開(kāi)關(guān)電源輸入阻抗有關(guān)的常數(shù)。由于在開(kāi)關(guān)電路301的穩(wěn)定狀態(tài)下，COMP 信號(hào)基本不變(可被視為常數(shù))，第一乘法輸入信號(hào)MULT可表示為MULT = p*Vin/D(公式 4)其中 ρ = 2*k*m/C0MP。對(duì)于降壓電路，占空比D可表示為D = Vout/Vin(公式 5)結(jié)合公式4和公式5，則有MULT = p*Vin2/V。ut(公式 6)由于降壓電路的輸出端通常并聯(lián)有容值較大的電容器，其輸出電壓V。ut基本不變 (可被視為常數(shù))，前式可被簡(jiǎn)化為MULT = q*Vin2(公式 7)其中q = p/V0Ut = 2*k*m/ (COMP^Vout)。對(duì)于升降壓電路，占空比D可表示為D = V0Ut/(Vin+V0Ut)(公式 8)結(jié)合公式4和公式8，則有
MULT = p* (Vin+Vout) *Vin/V。ut(公式 9)由于升降壓電路的輸出端通常并聯(lián)有大容值的電容器，其輸出電壓V。ut基本不變， 前式可被簡(jiǎn)化為MULT = q* (Vin+Vout) *Vin(公式 10)對(duì)于反激電路，占空比D可表示為D = Vout/ (n*Vin+V。ut)(公式 11)其中η為變壓器次級(jí)繞組和初級(jí)繞組的匝數(shù)比。結(jié)合公式4和公式11，有MULT = ρ* (n*Vin+V。ut) *Vin/V。ut(公式 12)由于反激電路的輸出端通常并聯(lián)有大容值的電容器，其輸出電壓V。ut基本不變，前式可被簡(jiǎn)化為MULT = q* (n*Vin+V。ut) *Vin(公式 13)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知，在電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式下第一乘法輸入信號(hào) MULT與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin和輸出電壓V。ut的關(guān)系，可通過(guò)與以上推導(dǎo)過(guò)程類似的方法得
出ο根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓Vin和輸出電壓V。ut產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT，并通過(guò)該第一乘法輸入信號(hào)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電路輸入電流Iin的峰值Ipk，使開(kāi)關(guān)電路的輸入平均電流 Iave跟隨輸入電壓Vin。即開(kāi)關(guān)電路輸入平均電流Iare的波形與輸入電壓Vin的波形一樣，均為整流后的正弦波(饅頭波)，且二者同相。因而減小了開(kāi)關(guān)電源輸入電流的諧波分量，降低了 THD，并提高了功率因數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電源300還包括輸入電壓采樣電路302和輸出電壓采樣電路308。輸入電壓采樣電路302電耦接至開(kāi)關(guān)電路301的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓Vin，并產(chǎn)生輸入電壓采樣信號(hào)Vsensel。輸出電壓采樣電路308耦接至開(kāi)關(guān)電路301的輸出端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓V。ut，并產(chǎn)生輸出電壓采樣信號(hào)Vsense2。預(yù)處理電路305電耦接至輸入電壓采樣電路302和輸出電壓采樣電路308，根據(jù)輸入電壓采樣信號(hào)Vsensel和輸出電壓采樣信號(hào)Vsmse2產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT。圖;3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖3A所示預(yù)處理電路305的框圖，包括平方電路 331和除法電路332。平方電路331電耦接至輸入電壓采樣電路302以接收輸入電壓采樣信號(hào)Vs并產(chǎn)生輸入電壓采樣信號(hào)Vsmsel的平方信號(hào)。除法電路332電耦接至平方電路 331和輸出電壓采樣電路308，將平方信號(hào)和輸出電壓采樣信號(hào)Vsmse2相除，產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT。在一個(gè)實(shí)施例中，除法電路332可省略，預(yù)處理電路305將平方電路331的輸出信號(hào)作為第一乘法輸入信號(hào)MULT。圖3C為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖3A所示預(yù)處理電路305的框圖，包括倍乘電路333、加法電路334、第二乘法電路335和除法電路336。倍乘電路333電耦接至輸入電壓采樣電路302，將輸入電壓采樣信號(hào)Vsensel與一常數(shù)相乘，產(chǎn)生倍乘信號(hào)。加法電路334 電耦接至倍乘電路333和輸出電壓采樣電路308，將倍乘信號(hào)與輸出電壓采樣信號(hào)Vsense2相加，產(chǎn)生加法信號(hào)。第二乘法電路335電耦接至加法電路334和輸入電壓采樣電路302，將加法信號(hào)和輸入電壓采樣信號(hào)Vsmsel相乘，產(chǎn)生第二乘積信號(hào)。除法電路336電耦接至第二乘法電路335和輸出電壓采樣電路308，將第二乘積信號(hào)和輸出電壓采樣信號(hào)Vsense2相除， 產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT。在一個(gè)實(shí)施例中，除法電路336可省略，預(yù)處理電路305將第
10二乘法電路335的輸出信號(hào)作為第一乘法輸入信號(hào)MULT。采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓和輸出電壓，并根據(jù)輸入電壓采樣信號(hào)和輸出電壓電壓采樣信號(hào)產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT，以使開(kāi)關(guān)電路輸入平均電流跟隨輸入電壓，需要額外的輸出電壓采樣電路，且預(yù)處理電路需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。實(shí)踐中，可通過(guò)曲線擬合，采用簡(jiǎn)單的電路元件，例如電阻器、電容器、穩(wěn)壓二極管等，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin 來(lái)產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT。以下以電流臨界連續(xù)模式的升降壓電路為例，作詳細(xì)說(shuō)明。圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的曲線圖，其中目標(biāo)曲線的函數(shù)為q* (Vin+Vout) *Vin = q* (Vpk* I Sint I +Vout) *Vpk* | Sint |，其中Vpk為開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin的峰值。曲線A的函數(shù)為 a* I Sint I,曲線B的函數(shù)為b*|Sint卜c，其中a、b、c為常數(shù)。由圖可知，在半個(gè)周期中，曲線A和曲線B存在兩個(gè)交點(diǎn)。這兩個(gè)交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin相等，假設(shè)該電壓值為VI。在兩個(gè)交點(diǎn)之間，即開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin大于Vl時(shí)，采用曲線B，第一乘法輸入信號(hào)MULT等于開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin的倍數(shù)與一常數(shù)之差；在兩個(gè)交點(diǎn)之外，即開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin小于Vl時(shí)，采用曲線A，第一乘法輸入信號(hào)MULT與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin成比例關(guān)系。這樣可較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)曲線的曲線擬合。常數(shù)a，b，c的取值可通過(guò)以最小化THD 為目標(biāo)的系統(tǒng)仿真或電路實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，可通過(guò)更多的曲線來(lái)對(duì)目標(biāo)曲線進(jìn)行曲線擬合。在一個(gè)實(shí)施例中，除了上述的A、B曲線夕卜，還包括C曲線，C曲線的函數(shù)為d* I Sint卜e，其中d、e為常數(shù)。經(jīng)分析可知，對(duì)于電流臨界連續(xù)模式的降壓電路和反激電路，也可用上述曲線來(lái)進(jìn)行曲線擬合。圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源500的框圖，包括開(kāi)關(guān)電路501、電流采樣電路503、預(yù)處理電路505、第一乘法電路506、第一比較電路507和邏輯電路504。開(kāi)關(guān)電路501、電流采樣電路503、第一乘法電路506、第一比較電路507和邏輯電路504與圖3所示開(kāi)關(guān)電源300中的對(duì)應(yīng)電路基本相同。預(yù)處理電路505電耦接至開(kāi)關(guān)電路501的輸入端，包括電阻器和穩(wěn)壓二極管，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓Vin產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT。預(yù)處理電路505包括電阻分壓電路和至少一條二極管支路。電阻分壓電路包括多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)的電阻器。二極管支路包含穩(wěn)壓二極管，與電阻分壓電路中的一個(gè)或多個(gè)電阻器并聯(lián)。預(yù)處理電路505利用穩(wěn)壓二極管在反向電壓小于擊穿電壓前不導(dǎo)通，在反向電壓大于擊穿電壓后兩端電壓為穩(wěn)定電壓的特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)曲線的曲線擬合。圖6為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源600的電路圖，該開(kāi)關(guān)電源用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串，包括EMI濾波器、整流橋、開(kāi)關(guān)電路601(未標(biāo)示)、電流采樣電路603和預(yù)處理電路605、第一乘法電路606、第一比較電路607、第二比較電路611和邏輯電路604。開(kāi)關(guān)電路601采用反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括輸入電容器Cin、變壓器Tl、開(kāi)關(guān)管Si、二極管Dl和輸出電
各器C0Uto整流橋通過(guò)EMI濾波器從電網(wǎng)接收交流電壓Va。，并將其轉(zhuǎn)換為不控直流電壓。輸入電容器Cin并聯(lián)至整流橋的輸出端。變壓器Tl具有初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和輔助繞組。輸入電容器Cin的一端電耦接至變壓器Tl初級(jí)繞組的一端，另一端接地。開(kāi)關(guān)管Sl為NMOS (η 型M0SFET)，電耦接在變壓器Tl初級(jí)繞組的另一端和地之間。二極管Dl的陽(yáng)極電耦接至變壓器Tl次級(jí)繞組的一端，二極管Dl的陰極電耦接至輸出電容C。ut的一端。輸出電容C。ut的另一端電耦接至變壓器Tl次級(jí)繞組的另一端。發(fā)光二極管串并聯(lián)連接在輸出電容C-兩端。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管Dl由同步整流管代替。電流采樣電路603包括電阻器R4，電耦接在開(kāi)關(guān)管Sl的源極和地之間，采樣流過(guò)開(kāi)關(guān)管Sl的電流(即開(kāi)關(guān)電路601的輸入電流)，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)Isms-預(yù)處理電路605包括電阻分壓電路和二極管支路。電阻分壓電路包括串聯(lián)連接的電阻器Rl和R2。二極管支路包括串聯(lián)連接的穩(wěn)壓二極管ZDl和電阻器R3，該支路與電阻器Rl并聯(lián)。電阻器R2兩端的電壓即為第一乘法輸入信號(hào)MULT。電阻器Rl具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開(kāi)關(guān)電路601的輸入端。電阻器R2具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至電阻器Rl的第二端，第二端接地。穩(wěn)壓二極管ZDl的陰極電耦接至電阻器Rl的第一端，陽(yáng)極電耦接至電阻器Rl的第二端。電阻器R3與穩(wěn)壓二極管ZDl串聯(lián)，既可電連接在電阻器Rl的第一端和穩(wěn)壓二極管ZDl的陰極之間，也可電連接在穩(wěn)壓二極管ZDl的陽(yáng)極和電阻器Rl的第二端之間。當(dāng)電阻器Rl兩端的電壓小于穩(wěn)壓二極管ZDl的反向擊穿電壓Vbki，即開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin小于VBK1* (R1+R2) /Rl時(shí)，穩(wěn)壓二極管ZDl不導(dǎo)通，此時(shí)第一乘法輸入信號(hào)MULT = R2*Vin/(Rl+R2)。當(dāng)開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin大于或大于等于VBK1*(R1+R2)/R1時(shí)，穩(wěn)壓二極管 ZDl被反向擊穿并導(dǎo)通，此時(shí)第一乘法輸入信號(hào)MULT = (R2*R3*Vin+Rl*R2*Vin-Rl*R2*VZD1) /(R1*R2+R1*R3+R2*R3)，其中Vzdi為穩(wěn)壓二極管ZDl的穩(wěn)定電壓。第一乘法電路606電耦接至預(yù)處理電路605，將第一乘法輸入信號(hào)MULT與第二乘法輸入信號(hào)相乘，并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)MUL0。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電源還包括電流估算電路609和誤差放大器AMP。電流估算電路609電耦接至電流采樣電路603，接收電流采樣信號(hào)Ismse,并產(chǎn)生代表流過(guò)LED串的電流，即輸出電流I。ut的電流估算信號(hào)Iest。誤差放大器 AMP的同相輸入端接收參考信號(hào)Vref，反相輸入端電耦接至電流估算電路609以接收電流估算信號(hào)1@，輸出端提供用作第二乘法輸入信號(hào)的補(bǔ)償信號(hào)C0MP。第一乘法電路606電耦接誤差放大器AMP的輸出端和預(yù)處理電路605，將補(bǔ)償信號(hào)COMP和第一乘法輸入信號(hào)MULT 相乘，產(chǎn)生第一乘積信號(hào)MUL0。第一比較電路607電耦接至電流采樣電路603和第一乘法電路606，將電流采樣信號(hào)Ismse與第一乘積信號(hào)MULO進(jìn)行比較。開(kāi)關(guān)電壓采樣電路610電耦接至變壓器Tl的輔助繞組，采樣開(kāi)關(guān)管Sl的端電壓，并產(chǎn)生與該電壓相關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vs_3。第二比較電路611電耦接至開(kāi)關(guān)電壓采樣電路，將開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vsense3與閾值Vth進(jìn)行比較。 邏輯電路604電耦接至第一比較電路607和第二比較電路611，在電流采樣信號(hào)Isense大于或大于等于第一乘積信號(hào)MULO時(shí)，將開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷，在開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vsmse3小于或小于等于閾值Vth時(shí)，將開(kāi)關(guān)管Sl導(dǎo)通。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電壓采樣電路610包括由電阻器R5和R6組成的電阻分壓器。在一個(gè)實(shí)施例中，第一比較電路607包括比較器COMl，其同相輸入端電耦接至電流采樣電路603以接收電流采樣信號(hào)Ismse，反相輸入端電耦接至第一乘法電路606以接收第一乘積信號(hào)MUL0。第二比較電路611包括比較器COM2，其同相輸入端接收閾值Vth，反相輸入端電耦接至開(kāi)關(guān)電壓采樣電路610以接收開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vsense3。邏輯電路604包括RS觸發(fā)器FF。觸發(fā)器FF的復(fù)位端電耦接至比較器COMl的輸出端，置位端電耦接至比較器COM2
12的輸出端，輸出端電耦接至開(kāi)關(guān)管Sl的柵極。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Sl導(dǎo)通時(shí)，變壓器Tl存儲(chǔ)能量，流過(guò)開(kāi)關(guān)管Sl的電流逐漸增大，電流采樣信號(hào)Ismse也逐漸增大。此時(shí)開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vsmse3小于零，比較器COM2輸出高電平。 當(dāng)電流采樣信號(hào)Isense增大至大于第一乘積信號(hào)MULO時(shí)，比較器COMl輸出高電平，將觸發(fā)器FF復(fù)位，從而使開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷，流過(guò)開(kāi)關(guān)管Sl的電流等于零，電流采樣信號(hào)Isense也等于零，比較器COMl輸出低電平。在開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷時(shí)，變壓器Tl中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載——發(fā)光二極管。此時(shí)開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vsense3大于零且大于閾值Vth，比較器COM2輸出低電平。 在變壓器Tl中存儲(chǔ)的能量被全部傳送至負(fù)載后，變壓器Tl的勵(lì)磁電感和開(kāi)關(guān)管Sl的寄生電容產(chǎn)生諧振。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Sl的端電壓諧振至谷底，即開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)Vsmse3減小至小于閾值Vth時(shí)，比較器COM2輸出高電平，將觸發(fā)器FF置位，從而使開(kāi)關(guān)管Sl導(dǎo)通。預(yù)處理電路605通過(guò)電阻器和穩(wěn)壓二極管對(duì)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓Vin進(jìn)行處理，以產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)MULT，并通過(guò)該第一乘法輸入信號(hào)MULT調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電路輸入電流Iin 的峰值，使開(kāi)關(guān)電路輸入平均電流Iare跟隨輸入電壓Vin，從而減小了開(kāi)關(guān)電源輸入電流的諧波分量，降低了 THD，并提高了功率因數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，交流電壓Va。的有效值為220 伏，對(duì)于采用圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的開(kāi)關(guān)電源，其THD為23. 1%。而對(duì)于圖6所示的開(kāi)關(guān)電源，若取 Vzdi = 150V, Rl = R3 = IMΩ , R2 = 5kQ，其 THD 為 11. 8%。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理電路605中的穩(wěn)壓二極管ZDl由串聯(lián)連接的多個(gè)穩(wěn)壓二極管代替。這樣可減小穩(wěn)壓二極管的耐壓值，以降低成本。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理電路 605包括多條與電阻器Rl并聯(lián)的二極管支路，每條二極管支路均包括串聯(lián)連接的穩(wěn)壓二極管和電阻器。該多條二極管支路中穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓各不相同，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)多條曲線對(duì)目標(biāo)曲線的擬合。圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的預(yù)處理電路705的電路圖，電阻分壓電路包括電阻器R7 R9，二極管支路包括穩(wěn)壓二極管ZD2。電阻器R7的第一端電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端以接收開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin，第二端電耦接至電阻器R8的第一端。電阻器R8的第二端電耦接至電阻器R9的第一端，電阻器R9的第二端接地。穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極電耦接至電阻器R8的第一端，陽(yáng)極電耦接至電阻器R9的第二端。電阻器R9兩端的電壓即為第一乘法輸入信號(hào)MULT。當(dāng)電阻器R8兩端的電壓小于穩(wěn)壓二極管ZD2的反向擊穿電壓Vbk2，即開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin小于VBK2* (R7+R8+R9) /R8時(shí)，穩(wěn)壓二極管ZD2不導(dǎo)通，此時(shí)第一乘法輸入信號(hào) MULT = R9*Vin/(R7+R8+R9)。當(dāng)開(kāi)關(guān)電路輸入電壓Vin大于或大于等于VBK2* (R7+R8+R9) / R8時(shí)，穩(wěn)壓二極管ZD2被反向擊穿并導(dǎo)通，此時(shí)第一乘法輸入信號(hào)MULT = R9*(Vin_VZD2)/ (R7+R9)，其中Vzd2為穩(wěn)壓二極管ZD2的穩(wěn)定電壓。圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的預(yù)處理電路805的電路圖，與圖7所示預(yù)處理電路705相比，其電阻分壓電路進(jìn)一步包括電阻器R10。電阻器RlO的第一端電耦接至電阻器R8的第一端，電阻器RlO的第二端接地。這樣可減小穩(wěn)壓二極管ZDl的耐壓值，以降低成本。當(dāng)電阻器R8兩端的電壓小于穩(wěn)壓二極管ZD2的反向擊穿電壓Vbk2時(shí)，穩(wěn)壓二極管ZD2不導(dǎo)通，此時(shí)第一乘法輸入信號(hào)MULT = Vin/(R7*R8+R7*R9+R7*R10+R8*R10+R9*R10)。當(dāng)電阻器R8兩端的電壓大于或大于等于穩(wěn)壓二極管ZD2的反向擊穿電壓時(shí)， 穩(wěn)壓二極管ZD2導(dǎo)通，此時(shí)第一乘法輸入信號(hào)MULT = (Vin-R7*R9*VZD2-R9*R10*VZD2) / (R7*R10+R7*R9+R9*R10)。圖9為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的預(yù)處理電路905的電路圖，其在圖7所示預(yù)處理電路705的基礎(chǔ)上增加了新的二極管支路，該二極管支路包括串聯(lián)連接的電阻器Rll和穩(wěn)壓二極管ZD3。電阻器Rll的第一端電耦接至電阻器R7的第一端，電阻器Rll的第二端電耦接至穩(wěn)壓二極管ZD3的陰極。穩(wěn)壓二極管ZD3的陽(yáng)極電耦接至電阻器R9的第一端。圖10為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的預(yù)處理電路1005的電路圖，其在圖7所示預(yù)處理電路705的基礎(chǔ)上增加了新的二極管支路，該二極管支路包括串聯(lián)連接的電阻器R12和穩(wěn)壓二極管ZD4。電阻器R12的第一端電耦接至電阻器R8的第一端，電阻器R12的第二端電耦接至穩(wěn)壓二極管ZD4的陰極。穩(wěn)壓二極管ZD4的陽(yáng)極電耦接至電阻器R9的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，與圖8所示預(yù)處理電路805類似地，預(yù)處理電路1005的電阻分壓電路進(jìn)一步包括電阻器R10，電阻器RlO的第一端電耦接至電阻器R8的第一端，電阻器RlO的第二端接地。圖11為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制方法的流程圖，該開(kāi)關(guān)電源包括整流橋和開(kāi)關(guān)電路。開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量。該控制方法包括步驟1121 1125。在步驟1121，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)。在步驟1122，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。在步驟1123，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘積信號(hào)。 在一個(gè)實(shí)施例中，第二乘法輸入信號(hào)為與開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓、輸出電流或輸出功率相關(guān)的補(bǔ)償信號(hào)。在步驟1124，將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較。在步驟1125，在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，該控制方法還包括采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓，并產(chǎn)生輸入電壓采樣信號(hào)；采樣開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓，并產(chǎn)生輸出電壓采樣信號(hào)；以及根據(jù)輸入電壓采樣信號(hào)與輸出電壓采樣信號(hào)產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一乘法輸入信號(hào)為輸入電壓采樣信號(hào)的平方信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該控制方法還包括將輸入電壓采樣信號(hào)與一常數(shù)相乘，產(chǎn)生倍乘信號(hào)；將倍乘信號(hào)與輸出電壓采樣信號(hào)相加，產(chǎn)生加法信號(hào)；將加法信號(hào)與輸入電壓采樣信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，該控制方法還包括在流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流減小至零時(shí)，將開(kāi)關(guān)
管導(dǎo)通。在一個(gè)實(shí)施例中，該控制方法僅根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓大于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)等于開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的倍數(shù)與一常數(shù)之差，在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓小于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓成比例關(guān)系。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電源控制電路，該開(kāi)關(guān)電源包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量，該控制電路包括預(yù)處理電路，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)； 第一乘法電路，電耦接至預(yù)處理電路，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘， 并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；第一比較電路，將代表開(kāi)關(guān)電路輸入電流的電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較;以及邏輯電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和第一比較電路，在代表開(kāi)關(guān)電路輸入電流的電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述預(yù)處理電路包括平方電路，接收代表開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的輸入電壓采樣信號(hào)，產(chǎn)生用作第一乘法輸入信號(hào)的平方信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述預(yù)處理電路包括倍乘電路，將代表開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的輸入電壓采樣信號(hào)與一常數(shù)相乘，產(chǎn)生倍乘信號(hào)；加法電路，電耦接至倍乘電路，將倍乘信號(hào)與代表開(kāi)關(guān)電路輸出電壓的輸出電壓采樣信號(hào)相加，產(chǎn)生加法信號(hào)；以及第二乘法電路，電耦接至加法電路，將加法信號(hào)與輸入電壓采樣信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述邏輯電路在流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流減小至零時(shí)，將開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。
5.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中所述第二乘法輸入信號(hào)為與開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓、輸出電流或輸出功率相關(guān)的補(bǔ)償信號(hào)。
6.一種開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出會(huì)旨量；電流采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極，控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
7.如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)電源，還包括輸入電壓采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓，并產(chǎn)生輸入電壓采樣信號(hào)；以及輸出電壓采樣電路，耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸出端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓，并產(chǎn)生輸出電壓采樣信號(hào)；其中所述預(yù)處理電路電耦接至輸入電壓采樣電路和輸出電壓采樣電路，根據(jù)輸入電壓采樣信號(hào)和輸出電壓采樣信號(hào)產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。
8.一種開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出會(huì)旨量；電流采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；預(yù)處理電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)，該預(yù)處理電路包括電阻分壓電路和至少一條包含穩(wěn)壓二極管的二極管支路，電阻分壓電路包括多個(gè)電阻器，二極管支路與電阻分壓電路中的一個(gè)或多個(gè)電阻器并聯(lián)；第一乘法電路，電耦接至預(yù)處理電路，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘， 并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；第一比較電路，電耦接至電流采樣電路和第一乘法電路，將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及邏輯電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和比較電路，在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。
9.如權(quán)利要求8所述的開(kāi)關(guān)電源，其中所述電阻分壓電路包括串聯(lián)連接的第一電阻器和第二電阻器，二極管支路包括串聯(lián)連接的穩(wěn)壓二極管和第三電阻器，該二極管支路與第一電阻器并聯(lián)，第二電阻器兩端的電壓被用作第一乘法輸入信號(hào)。
10.如權(quán)利要求8所述的開(kāi)關(guān)電源，其中所述第二乘法輸入信號(hào)為與開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓、輸出電流或輸出功率相關(guān)的補(bǔ)償信號(hào)。
11.如權(quán)利要求8所述的開(kāi)關(guān)電源，其中所述邏輯電路在流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流減小至零時(shí)，將開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。
12.如權(quán)利要求11，還包括開(kāi)關(guān)電壓采樣電路，采樣開(kāi)關(guān)管的端電壓，并產(chǎn)生與該電壓相關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)；第二比較電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電壓采樣電路，將開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)與閾值進(jìn)行比較； 所述邏輯電路電耦接至第二比較電路，在開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)小于或小于等于閾值時(shí)， 將開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。
13.一種開(kāi)關(guān)電源控制方法，該開(kāi)關(guān)電源包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量，該控制方法包括采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓和輸出電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)；將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。
14.如權(quán)利要求13所述的控制方法，其中所述第二乘法輸入信號(hào)為與開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓、輸出電流或輸出功率相關(guān)的補(bǔ)償信號(hào)。
15.如權(quán)利要求13所述的控制方法，還包括采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓，并產(chǎn)生輸入電壓采樣信號(hào)； 采樣開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓，并產(chǎn)生輸出電壓采樣信號(hào)；以及根據(jù)輸入電壓采樣信號(hào)與輸出電壓采樣信號(hào)產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的控制方法，其中第一乘法輸入信號(hào)為輸入電壓采樣信號(hào)的平方信號(hào)。
17.如權(quán)利要求15所述的控制方法，還包括將輸入電壓采樣信號(hào)與一常數(shù)相乘，產(chǎn)生倍乘信號(hào)； 將倍乘信號(hào)與輸出電壓采樣信號(hào)相加，產(chǎn)生加法信號(hào)； 將加法信號(hào)與輸入電壓采樣信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)。
18.如權(quán)利要求13所述的控制方法，還包括 在流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流減小至零時(shí)，將開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。
19.一種開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，包括開(kāi)關(guān)管和儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出會(huì)旨量；電流采樣電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)；預(yù)處理電路，電耦接至開(kāi)關(guān)電路的輸入端，根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)；第一乘法電路，電耦接至預(yù)處理電路，將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘， 并產(chǎn)生第一乘積信號(hào)；第一比較電路，電耦接至電流采樣電路和第一乘法電路，將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及邏輯電路，電耦接至開(kāi)關(guān)管的門(mén)極和比較電路，在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；其中在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓大于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)等于開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的倍數(shù)與一常數(shù)之差，在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓小于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓成比例關(guān)系。
20.如權(quán)利要求19所述的開(kāi)關(guān)電源，其中預(yù)處理電路包括 電阻分壓電路，包含多個(gè)電阻器；以及至少一條二極管支路，該二極管支路包括穩(wěn)壓二極管，與電阻分壓電路中的一個(gè)或多個(gè)電阻器并聯(lián)。
21.一種開(kāi)關(guān)電源控制方法，該開(kāi)關(guān)電源包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和電耦接至開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)能元件，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)和輸出能量，該控制方法包括采樣開(kāi)關(guān)電路的輸入電流，并產(chǎn)生電流采樣信號(hào)； 根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸入電壓產(chǎn)生第一乘法輸入信號(hào)； 將第一乘法輸入信號(hào)與第二乘法輸入信號(hào)相乘，產(chǎn)生第一乘積信號(hào)； 將電流采樣信號(hào)與第一乘積信號(hào)進(jìn)行比較；以及在電流采樣信號(hào)大于或大于等于第一乘積信號(hào)時(shí)，將開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；其中在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓大于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)等于開(kāi)關(guān)電路輸入電壓的倍數(shù)與一常數(shù)之差，在開(kāi)關(guān)電路輸入電壓小于預(yù)設(shè)值時(shí)，第一乘法輸入信號(hào)與開(kāi)關(guān)電路輸入電壓成比例關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)電源及其控制電路和控制方法。通過(guò)調(diào)節(jié)第一乘法輸入信號(hào)，使開(kāi)關(guān)電源輸入平均電流的波形跟隨輸入電壓，從而減小開(kāi)關(guān)電源輸入電流的諧波分量，降低THD，并提高開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102290972SQ20111023235
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者梁毅珉, 江雪, 熊飛, 謝建宇, 趙啟明 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司