專利名稱：一種降低emi的功率因數(shù)校正控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路。
背景技術(shù)：
在AC/DC電源應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，一般在電路中設(shè)計(jì)功率因數(shù)校正 (Power Factor Correction，簡稱PFC)功能，目前較常用的為臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正電路。從實(shí)現(xiàn)方式上看，現(xiàn)有的臨界導(dǎo)通模式有2種解決方案一種是峰值電流模式，另一種是電壓模式。前一種方案采用的是調(diào)制電感電流的峰值跟隨輸入電壓信號的變化，實(shí)現(xiàn)輸入電流正弦化，達(dá)到與輸入電壓同相的目的；后一種方案采用的是在整個(gè)線路周期使導(dǎo)通時(shí)間保持恒定，控制輸入電流跟隨輸入電壓呈正弦變化?，F(xiàn)有技術(shù)中，無論采取上述哪種方案，其得到的輸入電流波形都跟輸入電壓波形完全一致，如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的功率因數(shù)校正電路的電壓電流的波形圖。從圖1中可以看出其不足之處在于電感電流的峰值均較高，這樣就會(huì)使得電感紋波電流較大，導(dǎo)致電路中的電磁干擾(Electro Magnetic Interference，簡稱EMI)濾波需要加強(qiáng)，增加了輸入 EMI濾波器電路的復(fù)雜性。而且較高的峰值電流會(huì)使得半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通損耗較大。因此， 在中低功率應(yīng)用場合中，如果要得到最優(yōu)的性能，勢必造成成本高、體積大，不易于推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，通過限制電感電流的最大峰值來降低電路的紋波電流，從而降低了 EMI電路設(shè)計(jì)成本和重量， 其不但能滿足高功率因數(shù)以及IEC61000-3-2對電源諧波的要求，而且成本低，體積小，性價(jià)比高。本發(fā)明所述的一種降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，應(yīng)用于一交流_直流變換器，所述交流-直流變換器的交流輸入電壓經(jīng)由一整流電路，獲得一正弦半波輸入電壓，所述功率因數(shù)校正控制電路控制所述交流-直流變換器中的功率開關(guān)管的狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述交流-直流變換器的電感電流，其特征在于，所述功率因數(shù)校正控制電路包括一電感電流閾值；當(dāng)所述電感電流小于所述電感電流閾值時(shí)，控制所述電感電流的峰值跟隨所述正弦半波輸入電壓；當(dāng)所述電感電流達(dá)到所述電感電流閾值時(shí)，則將電感電流的峰值限制為所述電感電流閾值。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率因數(shù)校正控制電路，其包括限幅電路、第一乘法器和第一比較器；所述限幅電路設(shè)定有一上限電壓，所述限幅電路接收所述正弦半波輸入電壓， 當(dāng)所述正弦半波輸入電壓小于所述上限電壓值時(shí)，所述限幅電路的輸出電壓跟隨所述正弦半波輸入電壓；當(dāng)所述正弦半波輸入電壓大于所述上限電壓值時(shí)，所述限幅電路的輸出電壓被限制在所述上限電壓；所述第一乘法器接收所述限幅電路的輸出電壓和表征所述交流_直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號，產(chǎn)生第一基準(zhǔn)信號，所述第一基準(zhǔn)信號的上限幅值即為所述電感電流閾值；所述第一比較器的反相輸入端接收所述第一基準(zhǔn)信號，同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，當(dāng)電感電壓信號到達(dá)第一基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的功率因數(shù)校正控制電路，其包括一恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路、第二比較器、第三比較器和第一或門，所述恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路用以控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為一固定值，其包括一恒流源、第一電容和第一開關(guān)管，所述恒流源用以給第一電容提供充電電流，第一電容與第一開關(guān)管并聯(lián)，通過控制第一開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通以控制第一電容的充放電動(dòng)作，使得第一電容兩端產(chǎn)生第一斜坡電壓信號；所述第二比較器同相輸入端接收所述第一斜坡電壓信號，其反相輸入端接收表征所述交流-直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號，當(dāng)?shù)谝恍逼码妷荷仙剿鲭妷悍答佌`差信號時(shí)，產(chǎn)生第一比較信號；所述第三比較器同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，其反相輸入端接收第二基準(zhǔn)信號，當(dāng)所述電感電壓信號到達(dá)所述第二基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生第二比較信號；所述第一或門接收所述第一比較信號和所述第二比較信號，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。優(yōu)選的，預(yù)先設(shè)定一電壓閾值，所述電感電流閾值與所述電壓閾值成正比，其比例系數(shù)為導(dǎo)通時(shí)間與所述電感的數(shù)值的比值，所述電感電流閾值作為所述第二基準(zhǔn)信號。優(yōu)選的，當(dāng)電感電流沒有達(dá)到所述電感電流閾值時(shí)，所述控制電路根據(jù)所述第一比較信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，以控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間恒定；當(dāng)電感電流到達(dá)所述電感電流閾值時(shí)，即所述電感電壓信號到達(dá)第二基準(zhǔn)信號時(shí)，所述控制電路根據(jù)所述第二比較信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，以限制電感電流的峰值。依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的功率因數(shù)校正控制電路，其包括峰值信號調(diào)制電路、 第二乘法器和第四比較器，所述峰值信號調(diào)制電路接收輸入電壓信號和一串行信號，產(chǎn)生一峰值參考信號，其中，所述串行信號包含有一數(shù)據(jù)信號和一時(shí)鐘信號；所述第二乘法器接收所述峰值參考信號和表征所述交流_直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號，產(chǎn)生第三基準(zhǔn)信號，所述第三基準(zhǔn)信號的上限幅值即為所述電感電流閾值；所述第四比較器反相輸入端接收所述第三基準(zhǔn)信號，其同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，當(dāng)電感電壓信號到達(dá)所述第三基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。進(jìn)一步的，所述峰值信號調(diào)制電路包括數(shù)字通訊電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第三乘法器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字通訊電路接收所述串行信號，得到一數(shù)字參考電壓信號，并傳輸至第三乘法器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收輸入電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為與模擬輸入電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號；所述第三乘法器接收所述參考電壓信號和所述數(shù)字輸入電壓信號，產(chǎn)生一數(shù)字峰值參考信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述數(shù)字峰值參考信號，并將其轉(zhuǎn)換為與數(shù)字峰值參考信號對應(yīng)的模擬信號。優(yōu)選的，所述串行信號通過外部編程設(shè)置，以使由其得到的數(shù)字參考電壓信號與數(shù)字輸入電壓相乘后得到的峰值參考信號與輸入電壓同相。進(jìn)一步的，本發(fā)明所述控制電路還包括零電流檢測電路和RS觸發(fā)器，所述零電流檢測電路用以檢測電感電流，當(dāng)檢測到電感電流到達(dá)零值時(shí)，輸出一過零信號；所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端接收上述三種控制電路中產(chǎn)生的所述復(fù)位信號，其置位端接收所述過零信號，產(chǎn)生開關(guān)信號以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷和導(dǎo)通。本發(fā)明的有益效果(1)根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，PFC電路中最大峰值電流較現(xiàn)有技術(shù)的方案大大減小，而其輸入電流與輸入電壓仍保持同相，在保證電路功率因數(shù)的同時(shí)，減輕了 EMI的濾波負(fù)擔(dān)，使EMI濾波簡單易行。(2)根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于調(diào)制后的輸入電流頂部平坦，在輸入電流最大時(shí)，功率開關(guān)管的開關(guān)頻率也較原先提高，進(jìn)一步減小了 EMI濾波器體積，降低了實(shí)現(xiàn)成本
和重量。(3)由于電路最大峰值電流比傳統(tǒng)的方案要低，因此在同樣的輸出功率下，其開關(guān)和電路元件的導(dǎo)通損耗更小，提高了利用效率。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的功率因數(shù)校正電路的電壓電流波形圖；圖2所示為本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的第一實(shí)施例的電路圖；圖3所示為圖2所示電路的電壓電流波形圖；圖4所示為本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的第二實(shí)施例的電路圖；圖5所示為圖4所示電路的工作波形圖；圖6所示為本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的第三實(shí)施例的電路圖；圖7所示為圖6所示電路的主要波形具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個(gè)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。功率因數(shù)校正控制電路主要應(yīng)用于交流_直流變換器中，交流_直流變換器的交流輸入電壓經(jīng)由一整流電路，獲得一正弦半波輸入電壓，功率因數(shù)校正控制電路用來控制所述交流_直流變換器中的功率開關(guān)管的狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述交流_直流變換器的電感電流，以調(diào)制輸入電流波形，使其跟隨輸入正弦電壓變化，正如背景技術(shù)中所描述，現(xiàn)有的控制方案實(shí)現(xiàn)的效果都是調(diào)節(jié)輸入電流與輸入電壓波形完全一致，這種控制方式會(huì)存在較大的電感電流紋波，而使電路的EMI濾波變得繁重復(fù)雜。因此為解決上述問題，發(fā)明人提出一種新的控制方案，本發(fā)明所述的控制電路目的在于調(diào)制輸入電流的波形，限制輸入電流的最大峰值，使得其與輸入電壓仍保持同相，但其波形的幅值大大減小。其不但能滿足中小功率場合對功率因數(shù)的要求，且可得到最小的紋波電流，從而也使電路的EMI達(dá)到最小。本發(fā)明根據(jù)已知技術(shù)中輸入電流平均值和電感電流的關(guān)系，即輸入電流平均值為電感電流峰值一半，通過調(diào)制電感電流，并限制電感電流的峰值大小，以實(shí)現(xiàn)調(diào)制輸入電流波形的目的， 調(diào)制電感電流的具體過程為控制電路包含有一電感電流閾值，當(dāng)電感電流小于所述電感電流閾值時(shí)，控制所述電感電流的峰值跟隨所述正弦半波輸入電壓變化；當(dāng)電感電流達(dá)到所述電感電流閾值時(shí)，則將電感電流的峰值限制為所述電感電流閾值。發(fā)明人根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展提出了三種解決方案，對應(yīng)本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例，以下詳細(xì)說明采用本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的各個(gè)實(shí)施例。參考圖2，所示為本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的第一實(shí)施例的電路圖。在該實(shí)施例中，臨界導(dǎo)通模式的控制方案采用峰值電流控制技術(shù)，本實(shí)施例的控制電路21包括限幅電路201、第一乘法器202、第一比較器203、零電流檢測電路204和RS觸發(fā)器 205。所述限幅電路201預(yù)先設(shè)有一上限電壓值V1，所述的上限電壓值V1低于取樣后的輸入電壓波形的峰值。輸入的交流正弦電壓經(jīng)整流橋整流后得到Vin，Vin通過電阻取樣后傳輸?shù)较薹娐?01，限幅電路201對接收的電壓信號進(jìn)行削頂處理，使電壓波形中幅值高于上限電壓值的部分降低為設(shè)定的上限值V1,得到一頂部平坦的電壓信號Vini，具體為當(dāng)輸入電壓低于所述上限電壓值時(shí)，限幅電路輸出電壓信號將跟隨輸入電壓的變化；當(dāng)輸入電壓達(dá)到或超過所述上限電壓值時(shí)，輸出電壓將被限制在限幅電平(即上限電壓值)上，不再隨輸入電壓而變，這樣，輸出電壓信號幅度即在輸出端受到限制，從而得到一頂部平坦的電壓信號VIN1。本實(shí)施例的限幅電路為一穩(wěn)壓二極管，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，限幅電路也可以由任何其它合適的電路來實(shí)現(xiàn)。由上述描述可知，限幅電路201輸出的電壓信號Vini與輸入電壓信號Vin仍保持同相，將限幅電路201輸出的電壓信號Vini作為第一乘法器202的一個(gè)輸入信號，第一乘法器 202另一輸入端接收表征所述交流-直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號V。。mp，產(chǎn)生第一基準(zhǔn)信號。在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出電壓的電壓反饋誤差信號半個(gè)工頻周期內(nèi)將保持恒定，這樣乘法器輸出的第一基準(zhǔn)信號將跟隨電壓信號Vini的變化，所述第一基準(zhǔn)信號的上限幅值即為所述的電感電流閾值。第一電流比較器203的反相輸入端接收所述第一基準(zhǔn)信號，其同相輸入端接收功率開關(guān)管Q上的電流取樣信號，即表征所述電感電流的電感電壓信號，當(dāng)電感電壓信號到達(dá)第一基準(zhǔn)信號時(shí)，第一比較器203產(chǎn)生一復(fù)位信號。RS觸發(fā)器 205復(fù)位端接收上述復(fù)位信號，產(chǎn)生一開關(guān)信號以控制功率開關(guān)管Q的關(guān)斷，使電感電流開始下降。當(dāng)零電流檢測電路204檢測到電感電流下降到零時(shí)，產(chǎn)生一過零信號，RS觸發(fā)器 205置位端接收上述過零信號，產(chǎn)生一開關(guān)信號以控制功率開關(guān)管Q的導(dǎo)通，電感電流開始上升。 參考圖3，所示為圖2所示電路的電壓電流波形圖，從圖3中可以看出，通過此方式調(diào)制的電感電流將跟隨電壓信號Vini的變化，由于電壓信號Vini波形幅值被限制，從而電感電流的最大峰值也將被限制在一定值，這樣得到的電感電流的峰值包絡(luò)線也將為一與輸入電壓同相且頂部平坦的包絡(luò)線。獲得的平均輸入電流波形如圖3中所示，從而實(shí)現(xiàn)了限制輸入電流幅值的目的，減小了輸入電流紋波，降低了電路EMI。
本實(shí)施例中上限電壓值義由用戶自定義設(shè)置，一般來說，若V1設(shè)置的較低，得到的電感電流閾值也會(huì)較低，電路的功率因數(shù)會(huì)減小，但電感紋波電流也會(huì)減小，利于電路EMI 的設(shè)計(jì)；如V1設(shè)置的較高(低于輸入電壓的峰值)，電感電流閾值也會(huì)較高，電路的功率因數(shù)較高，但電感紋波電流也會(huì)增大，電路EMI的設(shè)計(jì)需增強(qiáng)，用戶可根據(jù)實(shí)際電路的需要， 設(shè)置恰當(dāng)?shù)腣1值，使電路既滿足功率因數(shù)要求，而能達(dá)到最小EMI。參考圖4，為本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的第二實(shí)施例的電路圖。 在該實(shí)施例中，臨界導(dǎo)通模式的控制方案采用電壓控制技術(shù)，本實(shí)施例的控制電路21包括恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路401、第二比較器402、第三比較器403和第一或門404、零電流檢測電路405和RS觸發(fā)器406，其中恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路404包括第一恒流源404-1，第一電容404-2和第一開關(guān)管404-3，第一恒流源用以給第一電容提供充電電流Is，第一電容與第一開關(guān)管并聯(lián)，通過控制第一開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通以控制第一電容的充放電動(dòng)作，使得第一電容兩端產(chǎn)生第一斜坡電壓信號VMP。第二比較器402同相輸入端接收所述第一斜坡電壓信號Vramp，其反相輸入端接收表征所述交流-直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號V。。_，當(dāng)?shù)谝恍逼码妷荷仙剿鲭妷悍答佌`差信號時(shí)，產(chǎn)生第一比較信號；第三比較器 403同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，其反相輸入端接收第二基準(zhǔn)信號， 當(dāng)電感電壓信號到達(dá)第二基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生第二比較信號。預(yù)先設(shè)定的一電壓閾值Vinth,所述電感電流閾值Ilim與所述電壓閾值V—成正比， 其比例系數(shù)為導(dǎo)通時(shí)間T。n與電感的數(shù)值L的比值，其表達(dá)公式為Iiim = ^-Vinth................................... (1)以所述電感電流閾值Ilim作為第二基準(zhǔn)信號。第一或門404接收所述第一比較信號和所述第二比較信號，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，參考圖5為圖4所示電路的主要波形圖，其具體控制過程為當(dāng)電感電流沒有達(dá)到電感電流閾值時(shí)，所述控制電路根據(jù)所述第一比較信號產(chǎn)生的復(fù)位信號來控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，以控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間保持恒定；當(dāng)電感電流到達(dá)電感電流閾值時(shí)，即所述電感電壓信號到達(dá)第二基準(zhǔn)信號時(shí)，所述控制電路根據(jù)所述第二比較信號產(chǎn)生的復(fù)位信號來控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，以限制電感電流的峰值大小。RS觸發(fā)器的一輸出端Q端連接到功率開關(guān)管Q，其另一輸出端&連接到第一開關(guān)管404-3。當(dāng)RS觸發(fā)器置位端接收到所述復(fù)位信號時(shí)，其Q端輸出低電平開關(guān)信號，關(guān)斷功率開關(guān)管Q，電感電流開始下降j端輸出高電平開關(guān)信號，導(dǎo)通第一開關(guān)管404-3，對第一電容404-2進(jìn)行放電。當(dāng)零電流檢測電路檢測到電感電流下降到零值時(shí)，產(chǎn)生一過零信號傳電容404-2進(jìn)行放電。當(dāng)零電流檢測電路檢測到電感電流下降到零值時(shí)，產(chǎn)生一過零信號傳輸至RS觸發(fā)器的置位端，此時(shí)RS觸發(fā)器Q端輸出高電平開關(guān)信號，導(dǎo)通功率開關(guān)管 Q，電感電流開始上升；。端輸出低電平開關(guān)信號，關(guān)斷第一開關(guān)管404-3，對第一電容404-2 進(jìn)行充電。本實(shí)施例不需對輸入電壓進(jìn)行感測，通過電感電流閾值來對電感電流的峰值大小進(jìn)行限制，從上述闡述可知，電感電流的峰值大于電感電流閾值的部分就被降低為所述電感電流閾值。其對應(yīng)的電壓電流波形圖與實(shí)施例1中對應(yīng)的圖3相同，因此也可達(dá)到與實(shí)施例1同樣的技術(shù)效果。本實(shí)施例中的電壓閾值Vinth由用戶自定義設(shè)置，用戶可根據(jù)實(shí)際電路要求設(shè)置合適的Vinth,使電路PF能滿足要求，且EMI最小。參考圖6，所示為本發(fā)明的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路的第三實(shí)施例的電路圖。本實(shí)施例的臨界導(dǎo)通模式的控制方案也采用峰值電流控制技術(shù)，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例電感電流峰值的調(diào)制基準(zhǔn)采用數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式。本實(shí)施例的控制電路21包括峰值信號調(diào)制電路601、第二乘法器602、第四比較器603、零電流檢測電路604和RS觸發(fā)器 605。所述峰值信號調(diào)制電路601包括數(shù)字通訊電路601-1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器601_2、第三乘法器601-3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器601-4，具體工作過程為設(shè)置一串行信號，所述串行信號包含有一數(shù)據(jù)信號和一時(shí)鐘信號，數(shù)字通訊電路601-1接收所述串行信號，得到一參考電壓信號 Veef,并傳輸至第三乘法器601-3，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器601-2接收輸入電壓信號Vin，并將其轉(zhuǎn)換為與模擬電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號，所述第三乘法器601-3接收所述參考電壓信號Vkef和所述數(shù)字電壓信號Vin，產(chǎn)生一數(shù)字峰值參考信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換器601-4接收所述數(shù)字峰值參考信號，并將其轉(zhuǎn)換為與數(shù)字峰值參考信號對應(yīng)的模擬信號VPKEF。參考圖7為圖6所示電路的主要波形圖，所述串行信號通過外部編程設(shè)置，得到的數(shù)字參考電壓信號對應(yīng)的模擬信號波形如圖7中Vkef所示，數(shù)字參考電壓信號與數(shù)字輸入電壓相乘后得到的峰值參考信號Vpkef與輸入電壓同相且幅值被限定，具體波形如圖7中 VpREF PJf^"然后，第二乘法器602接收所述峰值參考信號Vpkef和表征所述交流_直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號V。。mp，產(chǎn)生第三基準(zhǔn)信號，同理，在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出電壓的電壓反饋誤差信號在半個(gè)工頻周期內(nèi)將保持恒定，這樣第二乘法器602的輸出信號將跟隨峰值參考信號Vpkef的變化，第三基準(zhǔn)信號的上限幅值即為所述電感電流閾值。第四比較器603反相輸入端接收所述第三基準(zhǔn)信號，其同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，當(dāng)電感電壓信號到達(dá)所述第三基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生一復(fù)位信號。之后，RS觸發(fā)器605復(fù)位端接收所述復(fù)位信號，產(chǎn)生一開關(guān)信號控制功率開關(guān)管 Q關(guān)斷，電感電流開始下降。當(dāng)零電流檢測電路604檢測到電感電流下降到零時(shí)，產(chǎn)生一過零信號，RS觸發(fā)器605置位端接收所述過零信號，產(chǎn)生一開關(guān)信號控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通， 電感電流開始上升。本實(shí)施例中峰值參考信號采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)，其控制策略更加靈活，可根據(jù)用戶端對輸入電流諧波的要求來得到峰值參考信號。同樣的，本實(shí)施例中的電感電流幅值也被限制在所述的電感電流閾值，其峰值包絡(luò)線與實(shí)施例1對應(yīng)的電壓電流波形圖相同， 因此，圖3所示的波形圖同樣也適用于本實(shí)施例，本實(shí)施例中的技術(shù)方案同樣也能達(dá)到減小輸入電流紋波，減輕EMI濾波的技術(shù)效果。本發(fā)明的上述的各控制電路實(shí)現(xiàn)簡單，僅需較少的元器件即可達(dá)到最佳的技術(shù)效果，實(shí)現(xiàn)成本低，效果好。另外，根據(jù)上述描述的各控制方案可知，被限制后的電感電流的峰值包絡(luò)線幅值較小且頂部平坦，因此電路的電流應(yīng)力會(huì)大大降低，從而電路的元器件導(dǎo)通損耗也會(huì)相應(yīng)減小，進(jìn)一步提高了電路的利用效率。依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，應(yīng)用于一交流-直流變換器，所述交流-直流變換器的交流輸入電壓經(jīng)由一整流電路，獲得一正弦半波輸入電壓，所述功率因數(shù)校正控制電路控制所述交流_直流變換器中的功率開關(guān)管的狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述交流_直流變換器的電感電流，其特征在于，所述功率因數(shù)校正控制電路包括一電感電流閾值；當(dāng)所述電感電流小于所述電感電流閾值時(shí)，控制所述電感電流的峰值跟隨所述正弦半波輸入電壓；當(dāng)所述電感電流達(dá)到所述電感電流閾值時(shí)，則將電感電流的峰值限制為所述電感電流閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校正控制電路包括限幅電路、第一乘法器和第一比較器；所述限幅電路設(shè)定有一上限電壓，所述限幅電路接收所述正弦半波輸入電壓，當(dāng)所述正弦半波輸入電壓小于所述上限電壓值時(shí)，所述限幅電路的輸出電壓跟隨所述正弦半波輸入電壓；當(dāng)所述正弦半波輸入電壓大于所述上限電壓值時(shí)，所述限幅電路的輸出電壓被限制在所述上限電壓；所述第一乘法器接收所述限幅電路的輸出電壓和表征所述交流_直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號，產(chǎn)生第一基準(zhǔn)信號，所述第一基準(zhǔn)信號的上限幅值即為所述電感電流閾值；所述第一比較器的反相輸入端接收所述第一基準(zhǔn)信號，同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，當(dāng)電感電壓信號到達(dá)第一基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述控制電路包括一恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路、第二比較器、第三比較器和第一或門，所述恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路用以控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為一固定值，其包括一恒流源、第一電容和第一開關(guān)管，所述恒流源用以給第一電容提供充電電流，第一電容與第一開關(guān)管并聯(lián)，通過控制第一開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通以控制第一電容的充放電動(dòng)作，使得第一電容兩端產(chǎn)生第一斜坡電壓信號；所述第二比較器同相輸入端接收所述第一斜坡電壓信號，其反相輸入端接收表征所述交流_直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號，當(dāng)?shù)谝恍逼码妷荷仙剿鲭妷悍答佌`差信號時(shí)，產(chǎn)生第一比較信號；所述第三比較器同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，其反相輸入端接收第二基準(zhǔn)信號，當(dāng)所述電感電壓信號到達(dá)所述第二基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生第二比較信號；所述第一或門接收所述第一比較信號和所述第二比較信號，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，設(shè)定一電壓閾值，所述電感電流閾值與所述電壓閾值成正比，其比例系數(shù)為導(dǎo)通時(shí)間與所述電感的數(shù)值的比值，所述電感電流閾值作為所述第二基準(zhǔn)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，當(dāng)電感電流沒有達(dá)到所述電感電流閾值時(shí)，所述控制電路根據(jù)所述第一比較信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，以控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間恒定；當(dāng)電感電流到達(dá)所述電感電流閾值時(shí)，即所述電感電壓信號到達(dá)第二基準(zhǔn)信號時(shí)，所述控制電路根據(jù)所述第二比較信號控制功率開關(guān)管的關(guān)斷，以限制電感電流的峰值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述控制電路包括峰值信號調(diào)制電路、第二乘法器和第四比較器，所述峰值信號調(diào)制電路接收輸入電壓信號和一串行信號，產(chǎn)生一峰值參考信號，其中， 所述串行信號包含有一數(shù)據(jù)信號和一時(shí)鐘信號；所述第二乘法器接收所述峰值參考信號和表征所述交流_直流變換器的輸出電壓的電壓反饋誤差信號，產(chǎn)生第三基準(zhǔn)信號，所述第三基準(zhǔn)信號的上限幅值即為所述電感電流閾值；所述第四比較器反相輸入端接收所述第三基準(zhǔn)信號，其同相輸入端接收表征所述電感電流的電感電壓信號，當(dāng)電感電壓信號到達(dá)所述第三基準(zhǔn)信號時(shí)，產(chǎn)生一復(fù)位信號用以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述峰值信號調(diào)制電路包括數(shù)字通訊電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第三乘法器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字通訊電路接收所述串行信號，得到一數(shù)字參考電壓信號，并傳輸至第三乘法器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收輸入電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為與模擬輸入電壓信號對應(yīng)的數(shù)字信號；所述第三乘法器接收所述參考電壓信號和所述數(shù)字輸入電壓信號，產(chǎn)生一數(shù)字峰值參考信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述數(shù)字峰值參考信號，并將其轉(zhuǎn)換為與數(shù)字峰值參考信號對應(yīng)的模擬信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述串行信號通過外部編程設(shè)置，以使由其得到的數(shù)字參考電壓信號與數(shù)字輸入電壓相乘后得到的峰值參考信號與輸入電壓同相。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或6所述的降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，其特征在于，所述控制電路還包括零電流檢測電路和RS觸發(fā)器，所述零電流檢測電路用以檢測電感電流，當(dāng)檢測到電感電流到達(dá)零值時(shí)，輸出一過零信號；所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端接收權(quán)利要求2或3或6中所述的復(fù)位信號，其置位端接收所述過零信號，產(chǎn)生開關(guān)信號以控制功率開關(guān)管的關(guān)斷和導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低EMI的功率因數(shù)校正控制電路，所述控制電路包含有一電感電流閾值，當(dāng)電感電流小于所述電感電流閾值時(shí)，控制電感電流的峰值跟隨輸入電壓變化；當(dāng)電感電流達(dá)到所述電感電流閾值時(shí)，則限制電感電流為所述電感電流閾值。通過此方式減小了電感電流的最大峰值，從而減小了電感紋波電流，在保證功率因數(shù)的同時(shí)降低了電路EMI，使得電路濾波任務(wù)變得簡單和易行，十分適用于中小功率場合。并且該電路的峰值電流應(yīng)力低，使得開關(guān)管和其他元件損耗較小，進(jìn)一步提高了電源利用效率。本發(fā)明滿足高功率因數(shù)、IEC61000-3-2對電源諧波要求，且成本低，體積小。
文檔編號H02M1/42GK102332814SQ20111028964
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者陳偉 申請人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司