專利名稱：功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的切換控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率因數(shù)校正(power factor correction , PFC )轉(zhuǎn)換器， 特別是涉及一種PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器。
背景技術(shù)：
圖1是現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。橋式整流器(bridge rectifier) 10將線電壓VAC整流為輸入電壓VDC。輸入電壓Voc被供應(yīng)到電感器 (inductor) 20。低通濾波器(low-pass filter) 80接收輸入電壓VDC以生成有 效線電壓(line-effective voltage ) V腿s。整流器30連接在電感器20以及PFC 轉(zhuǎn)換器的輸出端之間。體電容器(bulkcapacitor) 40連接在PFC轉(zhuǎn)換器的輸 出端與接地參考之間，以提供體電壓(bulk voltage ) VBULK。體電壓Vbulk是 高于輸入電壓VDC的升壓。體電壓VBULK被用于提供電源給PFC轉(zhuǎn)換器的負(fù) 載，例如脈寬調(diào)制電路60。功率切換(power switch) 70連接至電感器20 與整流器30的結(jié)合點(diǎn)，功率切換70執(zhí)行能量切換以校正PFC轉(zhuǎn)換器的線電 流以及調(diào)節(jié)體電壓VBULK。由串聯(lián)的電阻器51和52組成的分壓器(voltage divider) 50連接在PFC轉(zhuǎn)換器的輸出端以及接地參考之間。
切換控制器(switching controller )100具有線電壓端RMS、線電流端IAC、 電流感測(cè)端IS、補(bǔ)償端EA、反饋端FB以及輸出端OUT。低通濾波器80接 收輸入電壓VDc并提供有效線電壓VRMs給線電壓端RMS。線電流端IAC經(jīng) 由線電阻器12連接至橋式整流器10 ，以接收線參考電流(line-reference current) IAC。感測(cè)電阻器11連接至橋式整流器10。電流感測(cè)端IS連接至感 測(cè)電阻器11以及橋式整流器10的結(jié)合點(diǎn)以獲得感測(cè)電壓-Vs 。感測(cè)電壓-Vs 表示PFC轉(zhuǎn)換器的整體系統(tǒng)電流Is。補(bǔ)償電容器45連接至補(bǔ)償端EA用以頻率補(bǔ)償。經(jīng)由補(bǔ)償電容器45以獲得電壓回路誤差信號(hào)(voltage-loop error signal)VEA 。反饋端FB從電阻器51和電阻器52的結(jié)合點(diǎn)接收反饋電壓Vra 。 切換控制器100依據(jù)反饋電壓VFB、有效線電壓Vrms、線參考電流Uc以及 感測(cè)電壓-Vs在輸出端OUT生成切換信號(hào)VG 。
圖2是現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器100a的電路示意圖。切換控制 器100a包括電流命令電路(current-command circuit)、切換控制電路、可編 牙呈反々赍電3各(programmable feedback circuit)、輕載檢測(cè)器(light-load detector) 300以及過電壓比壽交器(over-voltage comparator ) 310。電流^^令電if各包4舌平 方電路(square circuit) 305、乘除器(multiplier-divider) 320、電阻器330、 加法器340以及電流回聘4吳差力欠大器(current-loop error amplifier) 350。平方 電路305的輸入端連接至線電壓端RMS,用以接收有效線電壓Vrms。乘除 器320包括連接至線電流端IAC的第一乘法器輸入端，用以接收線參考電流 IAC;第二乘法器輸入端，用以接收電壓回路誤差信號(hào)VEA;以及連接至平方 電路305的輸出端的除法器輸入端，用以接收平方的有效線電壓Vrms2。
乘除器320生成電流命令信號(hào)ICMD，如下列方程式(1)表示
/，"x(1^^)---------------------............-------------(1)
Vrms
其中^是常數(shù)，Uc是線參考電流，VEA是電壓回路誤差信號(hào)，Vrms是 有效線電壓。
加法器340生成命令信號(hào)Vx，如下列方程式(2)表示
二7a^x及33o+(-F^)-------------------------------------------(2)
其中IcMD是電流命令信號(hào)，R33o是電阻器330的電阻值，-Vs是表示PFC
轉(zhuǎn)換器的整體系統(tǒng)電流Is的感測(cè)電壓。電流回路誤差放大器350放大命令信
號(hào)Vx以生成電流回路誤差信號(hào)VIEA。
現(xiàn)有的切換控制器100a的切換控制電路包括振蕩器110、反相器150、
觸發(fā)器(flip-flop) 155、與門(ANDgate) 160以及比較器250。振蕩器110
生成脈沖信號(hào)PLS以及斜坡信號(hào)RMP。脈沖信號(hào)PLS經(jīng)由反相器150提供時(shí)脈到觸發(fā)器155的時(shí)鐘端以啟用(enable)切換信號(hào)VG。比較器250比較 電流回3各誤差信號(hào)VIEA以及斜i皮信號(hào)RMP。 一旦在+;皮信號(hào)RMP高于電流回 路誤差信號(hào)VIEA,則經(jīng)由觸發(fā)器155以及與門160來禁用切換信號(hào)VG。
在現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器中，例如，當(dāng)輸入電壓VDC是90VDC時(shí)，不管PFC 轉(zhuǎn)換器的負(fù)載條件，體電壓Vbulk被升圧至380VDC。當(dāng)負(fù)載下降至輕負(fù)載 條件時(shí)，所述現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓Vbuuc保持在380VDC,例如第一 電平。由于有效供應(yīng)負(fù)載的體電壓VBuuc的電平僅需300VDC，例如第二電 平，因此這P爭(zhēng)低了轉(zhuǎn)換效率。從而多余的功率消耗將浪費(fèi)在功率切換70的切 換損耗以及整流器30的功率損耗上。
為了避免多余的功率消耗以及獲得更高效率的PFC轉(zhuǎn)換器，采用現(xiàn)有的 切換控制器100a的可編程反饋電路依據(jù)PFC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載條件調(diào)節(jié)體電壓 VBULK于第一電平與第二電平之間?？删幊谭答侂娐钒娏髟?60、開關(guān) 261、電壓回路誤差放大器200。電源電壓Vcc供應(yīng)到電流源260。開關(guān)261 連接在電流源260以及電壓回路誤差放大器200的負(fù)輸入端之間。電壓回路 誤差放大器200的負(fù)輸入端連接到現(xiàn)有的切換控制器100a的反饋端FB以及 分壓器50。反饋閾值VR供應(yīng)到電壓回路誤差放大器200的正輸入端。電壓 回路誤差放大器200的輸出端連接到補(bǔ)償端EA。
現(xiàn)有的切換控制器100a還包括輕載檢測(cè)器300，用以接收電壓回路誤差 信號(hào)VEA以及脈沖信號(hào)PLS以生成功率節(jié)約信號(hào)(power-saving signal) SE。 輕載檢測(cè)器300具有遲滯特性(hysteresis characteristic),此遲滯特性具有上 閾值(upper threshold) ViH冊(cè)以及下閾值(lower threshold) VTH(L)。 一旦電壓
回路誤差信號(hào)VEA小于下閾值VTH(L),則代表檢測(cè)到負(fù)載的輕負(fù)載條件。當(dāng)
輕載檢測(cè)器300檢測(cè)到輕負(fù)載條件時(shí)，啟用功率節(jié)約信號(hào)SE。通過功率節(jié)約 信號(hào)Se控制開關(guān)261。在一^/重負(fù)載條件下，禁用功率節(jié)約信號(hào)Se并依據(jù)
電壓回3各誤差信號(hào)VEA調(diào)節(jié)體電壓Vbulk至第一屯平VBULK1 (如圖3所示)。
當(dāng)輕載檢測(cè)器300檢測(cè)到輕負(fù)載條件時(shí)，啟用功率節(jié)約信號(hào)Se以接通(turnon)開關(guān)261 。電流源260提供編程電流(programming current) IQ給分壓器 50。電壓回路誤差放大器200的負(fù)輸入端上增加的反饋電壓Vra將體電壓 VBULK從第一電平VBULK1調(diào)節(jié)到第二電平VBULK2 (如圖3所示)。當(dāng)負(fù)載增加 到一^/重負(fù)載條件時(shí)，禁用功率節(jié)約信號(hào)SE以斷開(turnoff)開關(guān)261,令 編程電流I(5終止。從而降低電壓回路誤差放大器200的負(fù)輸入端的反饋電壓 VFB以將體電壓VBULK從第二電平VBULK2再次調(diào)節(jié)到第 一 電平VBULK1 (如圖3 所示)。
然而，如圖3中的虛線圓圈W和X所示，產(chǎn)生了電壓下沖(voltage undershooting)。在體電壓VBuuc從第一電平VBULKi下降到第二電平Vbulk2
的瞬間產(chǎn)生第一電壓下沖(如虛線圓圈W中所示)。在體電壓VBULK從第二
電平VBULK2開始朝第一電平VBuua增加的瞬間產(chǎn)生第二電壓下沖(如虛線圓 圈X中所示)。
請(qǐng)同時(shí)參看圖2和圖3，第一電壓下沖(如虛線圓圈W中所示)的形成 解釋如下。當(dāng)PFC的輸出端的負(fù)載減小時(shí)，切換控制器100a的反饋端FB上 的反饋電壓Vra根據(jù)體電壓Vbulk的増加而増加。因?yàn)榉础╆咫妷篤ra被供應(yīng) 到電壓回路誤差放大器200的負(fù)輸入端，由電壓回路誤差放大器200所生成 的電壓回路誤差信號(hào)VEA與反饋電Vfb成反比例。當(dāng)電壓回路誤差信號(hào)VEA
低于下閾值VTH(L)時(shí)，啟用功率節(jié)約信號(hào)SE以接通開關(guān)261。如圖l所示，
編程電流IQ流向分壓器50。這進(jìn)一步增加了反饋電壓VFB。當(dāng)反饋電壓Vra
超過反饋閾值VR時(shí)，電壓回路誤差信號(hào)VEA從下閾值V觀l)下降到零。當(dāng)反
饋電壓Vra超過過電壓閾值Vovp時(shí)，過電壓比較器310生成過電壓信號(hào)Sov 以經(jīng)由與門160禁用切換信號(hào)VG。輸入電壓VDc的波形將從全波整流波形變 成直流波形。如期間T,所示，輸入電壓Voc經(jīng)由圖1中的低通濾波器80的 RC網(wǎng)絡(luò)，將有效線電壓VRMs充電達(dá)到其最大電平Vrms(max)。
因?yàn)榍袚Q信號(hào)Vg被禁用，所以體電壓V叨lk從第一電平VBuua線性下 降。反饋電壓Vra隨著體電壓Vbuuc的下降而幾性下降。當(dāng)反饋電壓Vra下降到約反饋閾值VR時(shí)，電壓回路誤差放大器200的輸出電流經(jīng)由補(bǔ)償端EA
開始對(duì)補(bǔ)償電容器45充電。如期間T2所示，電壓回路誤差信號(hào)VEA因充電
而往上升，其上升斜率由電壓回路誤差放大器200的輸出電流以及補(bǔ)償電容 器45的電容值來決定。請(qǐng)參看上述的方程式(1),此時(shí)過大的有效線電壓 Vrms以及電壓回路誤差信號(hào)VEA緩慢的響應(yīng)，使得電流命令信號(hào)Icmd的幅
度相對(duì)較小。小的電流命令信號(hào)IcMD使得輸入電流lDC減小。這導(dǎo)致了不足 以將體電壓VBUUC保持在第二電平VBULK2的能量傳送。如虛線圓圈W所示，
從而產(chǎn)生了第一電壓下沖。
除了第一電壓下沖之外，下面將討論體電壓VeuLK的錯(cuò)誤操作。正常情
況下，電壓回路誤差信號(hào)VEA因充電往上升且應(yīng)在達(dá)到下閾值時(shí)停止。然而， 請(qǐng)繼續(xù)參看方程式(1),現(xiàn)有的切換控制器100a的電流回路為了保持電流
命令信號(hào)IcMD為常數(shù)，如期間丁3所示，將繼續(xù)增加電壓回路誤差信號(hào)VEA 直到其達(dá)到上闊值VTH(H)。
當(dāng)電壓回路誤差信號(hào)VEA超過上閾值VxH(h)時(shí)，功率節(jié)約信號(hào)SE被禁用
以終止編程電流Iq。如粗體虛線波形所示，反饋電壓Vfb被大幅下拉(pull down)，從而錯(cuò)誤地拉升(pull up ) 了體電壓VBULK 。
接下來解釋第二電壓下沖(如虛線圓圈X中所示)的形成。如期間丁4所 示，當(dāng)PFC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載增加時(shí)，電壓回路誤差信號(hào)VEA將根據(jù)負(fù)載的增加 而逐漸增加。當(dāng)電壓回路誤差信號(hào)VEA超過上閾值VxH(h)時(shí)，禁用功率節(jié)約
信號(hào)SE以斷開開關(guān)261。因而終止編程電流lQ，從而令^J潰電壓VFB下降到 電壓電平VRo.反饋閾值V]^以及電壓電平Vro分別如下的方程式(3)和方程 式(4)來表示
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中l(wèi)Q是編程電流，Rs!和R52分別是電阻器51和電阻器52的電阻值，以及AV是反饋閾值Vr與電壓電平VRo之間的差值。
如期間Ts所示，電壓回路誤差信號(hào)vea繼續(xù)因充電而上升至其最大值 Vea(max)，此最大值vea(max)為令電流命令信號(hào)ICMD最大化藉以拉升體電壓 vbuuc而不會(huì)產(chǎn)生電壓下沖。由于受限于電壓誤差信號(hào)vea的緩慢響應(yīng)，所
以當(dāng)PFC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載從PFC轉(zhuǎn)換器抽取電源時(shí)，如虛線圓圏X中所示，
產(chǎn)生了第二電壓下沖。
PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓的電壓下沖導(dǎo)致了諸如脈寬調(diào)制電路60之類的負(fù) 載所需要的電源供應(yīng)不足。這可能導(dǎo)致脈寬調(diào)制電路60的過低輸入電壓條件 (brownout condition)。盡管上述的現(xiàn)有技術(shù)解決了 PFC轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載條 件下的多余的功率消耗問題，但是其卻無法克服電壓下沖問題。
因此，需要提供一種PFC轉(zhuǎn)換器，其不僅能夠根據(jù)不同的負(fù)載條件調(diào)節(jié) 體電壓，而且能夠平滑地調(diào)節(jié)體電壓而不會(huì)產(chǎn)生電壓下沖。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器。此切換控制器包括切換控 制電路、電流命令電路、可編程反饋電路、調(diào)制器、過電壓檢測(cè)電路以及輕 載檢測(cè)電路。切換控制電路生成切換信號(hào)。電流命令電路接收有效線電壓、 線參考電流以及電壓回路誤差信號(hào)，以提供電流回路誤差信號(hào)給切換控制電 路。輕載檢測(cè)電路連接至切換控制電路以及調(diào)制器，用于通過檢測(cè)電壓回路 誤差信號(hào)生成功率節(jié)約信號(hào)?？删幊谭答侂娐愤B接至輕載檢測(cè)電路以根據(jù) PFC轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載而生成編程電流。調(diào)制器連接至輕載檢測(cè)電路以生成電 壓回路誤差信號(hào)。過電壓檢測(cè)電路連接至可編程反饋電路以及調(diào)制器，以調(diào) 制電壓回路誤差信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一目的，依據(jù)負(fù)載條件調(diào)節(jié)PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓于不同電
平上。 j
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，在體電壓從第一電平下降達(dá)到第二電平的瞬間，采用加速電流(turbo current)來弭除PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓的第一電壓下沖。 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)目的，利用有效線電壓以及電壓回路誤差信號(hào)以避
免PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓的錯(cuò)誤操作。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)目的，在體電壓從第二電平朝第 一電平增加的瞬間，
令電壓回路誤差信號(hào)最大化以弭除PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓的第二電壓下沖。 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技
術(shù)手段，并可依照i兌明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配
合附圖詳細(xì)i兌明如后。
圖1為現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。
圖2為現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器的電路示意圖。
圖3為現(xiàn)有的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器的主要波形圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器的電路示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器的主要波形圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例的切換控制器的輕載檢測(cè)器的電路圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的切換控制器的單擊電路(one shot circuit)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面將以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但這些實(shí)施 例并非用于限定本發(fā)明。說明書中的具有相似或者相同功能的組件將用相同 的數(shù)字來表示。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器的電路示意圖，即本發(fā) 明根據(jù)圖1中的PFC轉(zhuǎn)換器的切換控制器100b的實(shí)施例。切換控制器100b 包括切換控制電路、電流命令電路、可編程反饋電路、調(diào)制器、過電壓檢測(cè)電路、輕載檢測(cè)電路、線電壓端RMS、線電流端IAC、電流感測(cè)端IS、補(bǔ)償 端EA、反饋端FB以及輸出端OUT。
如圖4所示，電流命令電路包括平方電路305、乘除器320、電阻器330、 加法器340、電流回路誤差放大器350以及第一箝位電路(clamping circuit)。 平方電路305的輸入端連接至線電壓端RMS，用以接收有效線電壓Vrms。第 一箝位電路包括開關(guān)302以及箝位裝置，此箝位裝置如齊納二極管(zener diode) 301，此齊納二極管具有反相擊穿電壓(reverse breakdown voltage) Vzl，開關(guān)302與齊納二極管301串聯(lián)在線電壓端RMS以及接地參考之間。 乘除器320包括連接至線電流端IAC的第一乘法器輸入端，用以接收線參考 電流Uc;第二乘法器輸入端，用以接收電壓回路誤差信號(hào)VEA;以及連接至 平方電路305的輸出端的除法器輸入端，用以接收平方的有效線電壓Vrms2。 乘除器320生成電流命令信號(hào)Icmd。加法器340的第一輸入端接收由電阻器 330轉(zhuǎn)換電流命令信號(hào)IcMD后的電壓。加法器340的第二輸入端在電流感測(cè) 端IS接收感測(cè)電壓-Vs。在加法器340的輸出端生成的命令信號(hào)Vx被供應(yīng)到 電流回路誤差》文大器350的正輸入端。電流回路誤差》文大器350的負(fù)輸入端 連接到接地參考。電流回路誤差放大器350放大命令信號(hào)Vx以在其輸出端生 成電流回路誤差信號(hào)VIEA。
切換控制電路包括振蕩器110、反相器150、觸發(fā)器155、與門(AND gate) 160以及比較器250。振蕩器IIO生成脈沖信號(hào)PLS以及斜坡信號(hào)RMP。脈 沖信號(hào)PLS經(jīng)由反相器150供應(yīng)到觸發(fā)器155的時(shí)鐘端以啟用(enable)切 換信號(hào)VG。比較器250比較電流回路誤差信號(hào)V正a以及斜坡信號(hào)RMP。如 果斜坡信號(hào)RMP高于電流回路誤差信號(hào)VIEA,則經(jīng)由觸發(fā)器155以及與門 160來禁用切換信號(hào)VG。
可編程反饋電路包括電流源260、開關(guān)261、電壓回路誤差放大器200。 電源電壓Vcr供應(yīng)到電流源260。開關(guān)261連接在電流源260以及電壓回路 誤差放大器200的負(fù)輸入端之間。電壓回路誤差放大器200的負(fù)輸入端連接到切換控制器100b的反饋端FB以及圖1中的分壓器50。反饋閾值VR供應(yīng) 到電壓回路誤差放大器200的正輸入端。電壓回路誤差放大器200的輸出端 連接到補(bǔ)償端EA以生成誤差信號(hào)VEA。
調(diào)制器包括開關(guān)230、開關(guān)370、加法器220以及第二箝位電路。第二箝 位電路包括開關(guān)380以及另一箝位裝置，如具有反相擊穿電壓12齊納二極管 390。加速電流Lre被供應(yīng)到開關(guān)370的第一端。開關(guān)370的第二端連接到電 壓回路誤差放大器200的輸出端、補(bǔ)償端EA以及加法器220的第一輸入端。 加法器220的輸出端生成電壓回路誤差信號(hào)VVEA。最大電壓回路誤差信號(hào)
VvEA(max)被供應(yīng)到開關(guān)230的第一端。最大電壓回路誤差信號(hào)Vvea(maX)可最
大化電流命令信號(hào)IcMD藉以拉升體電壓VBULK而不會(huì)產(chǎn)生電壓下沖。開關(guān)230 的第二端連接到加法器220的第二輸入端。開關(guān)380以及齊納二極管390串 聯(lián)在加法器220的輸出端以及接地參考之間。
輕載檢測(cè)電路包括輕載檢測(cè)器300、反相器360以及單擊電路270。輕載 檢測(cè)器300接收電壓回路誤差信號(hào)Vea以及脈沖信號(hào)PLS以生成功率節(jié)約信 號(hào)SE。功率節(jié)約信號(hào)SE控制可編程反饋電路的開關(guān)261以及第一箝位電路的 開關(guān)302。具有遲滯特性(hysteresis characteristic )的輕載檢測(cè)器300具有上 閾值Vth(h)以及下閾值Vth(l)。 一旦電壓回路誤差信號(hào)Vvea低于下閾值Vth(l)， 則檢測(cè)出輕負(fù)載條件。當(dāng)輕載檢測(cè)器300檢測(cè)到輕負(fù)載條件時(shí)，則啟用功率 節(jié)約信號(hào)SE。單擊電路270經(jīng)由反相器360接收功率節(jié)約信號(hào)SE以控制調(diào)制 器的開關(guān)230。
過電壓檢測(cè)電路包括比較器311、反相器151以及與門210。比較器311 的正輸入端連接到反饋端FB以從分壓器50接收反饋信號(hào)VFB。過電壓閾值 Vovp被供應(yīng)到比較器311的負(fù)輸入端。比較器311的輸出端連接到與門210 的輸入端。當(dāng)反饋電壓Vra超過過電壓閾值Vovp時(shí)，比較器311經(jīng)由反相器 151生成過電壓信號(hào)Sov，以經(jīng)由與門160來禁用切換信號(hào)VG。功率節(jié)約信 號(hào)SE被供應(yīng)到與門210的另一輸入端。與門210的輸出端被連接以控制調(diào)制器的開關(guān)370和380。
下面將介紹本發(fā)明如何克服現(xiàn)有技術(shù)中的在體電壓VBULK從第一電平
VBUljK1下降達(dá)到第二電平vbulk2的瞬間所產(chǎn)生的第一電壓下沖(如圖3中的
虛線圓圈W所示)。當(dāng)PFC轉(zhuǎn)換器處于一船重負(fù)載條件下時(shí)，體電壓VBuuc 被調(diào)節(jié)在第一電平VBULK1。當(dāng)PFC轉(zhuǎn)換器的輸出端的負(fù)載減小時(shí)，因?yàn)榉答?電壓Vra被供應(yīng)到電壓回路誤差放大器200的負(fù)輸入端，所以在電壓回路誤 差放大器200的輸出端生成的誤差信號(hào)Vea也將下降。當(dāng)開關(guān)230被斷開時(shí)，
電壓回路誤差信號(hào)VvEA等于誤差信號(hào)VEA。
一旦電壓回路誤差信號(hào)VvEA小于下閾值Vth(l)，則啟用功率節(jié)約信號(hào)SE
以接通開關(guān)261。開關(guān)302被接通，從而有效線電壓VRMs被箝位在齊納二極 管301的反相擊穿電壓VZ1。編程電流IQ流向圖1中的分壓器50，令反饋電 壓Vra大幅增加。當(dāng)反饋電壓Vra超過電壓閾值Vow,則比較器311與功率 節(jié)約信號(hào)SE將令與門210的輸出端生成邏輯高電平。此時(shí)開關(guān)370和380被 同時(shí)接通。當(dāng)開關(guān)370接通時(shí)，加速電流ITB與電壓回路誤差放大器200的輸 出電流相加并經(jīng)由補(bǔ)償端EA來對(duì)補(bǔ)償電容器45充電。如期間T6所示，電壓 回路誤差信號(hào)VvEA繼續(xù)爬升直到被齊納二極管390箝位在其反相擊穿電壓 VZ2。下閾值VxH(w的值被預(yù)定為齊納二極管390的反相擊穿電壓VZ2。相較
于現(xiàn)有技術(shù)，改進(jìn)后的本發(fā)明提前將電壓回路誤差信號(hào)VvEA充電至下閾值 ViH(L)的值。此時(shí)，因?yàn)橛行Ь€電壓VRMS正被箝位在齊納二極管301的反相 擊穿電壓V^，增加了電流命令信號(hào)IcMD。因而立刻拉升了體電壓Vbulx(如 圖5中的虛線圓圈Y中所示)，成功地避免了體電壓VBULK的第一電壓下沖。
下面將繼續(xù)介紹本發(fā)明如何克服現(xiàn)有技術(shù)中的在體電壓VBULK從第二電
平Vbulk2開始朝第一電平VBuuu增加的瞬間而產(chǎn)生第二電壓下沖(如圖3中
的虛線圓圏X中所示)。如期間T7所示，當(dāng)PFC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載增加時(shí)，電
壓回路誤差信號(hào)VvEA將根據(jù)負(fù)載的增加而逐漸增加。當(dāng)電壓回路誤差信號(hào) VEA超過上閾值VTH(H)時(shí)，禁用功率節(jié)約信號(hào)SE以斷開開關(guān)261。令編程電流Iq終止，從而反饋電壓Vfb下降到電壓電平Vrq。當(dāng)功率節(jié)約信號(hào)Se被禁用 時(shí)，則單擊電路270生成短邏輯高脈沖(short logic-high pulse)以接通開關(guān) 230。開關(guān)230將最大電壓誤差信號(hào)VvEA(MAx)傳導(dǎo)至加法器220的第二輸入
端。此立刻將電壓回路誤差信號(hào)VvEA從上閾值VTH冊(cè)的電平拉升到最大電壓 回路誤差信號(hào)VvEA(max)的值。電流命令信號(hào)IcMD隨即被最大化，使得輸入電 流lDC也隨著增加。體電壓VBUuc被拉升(如圖5中的虛線圓圈Z中所示)，以 成功地避免了現(xiàn)有技術(shù)中的第二電壓下沖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例的切換控制器100b的輕載檢測(cè)器300的電路圖。輕 載才全測(cè)器300包括遲滯比傘支器(hysteresis comparator) 391和延遲電路351。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過多個(gè)串接的觸發(fā)器306-308以形成延遲電路 351,以提供延遲期間。遲滯比較器391比較電壓回路誤差信號(hào)Vvea以及其
遲滯參考，此遲滯參考是輕載檢測(cè)電路的上閾值VTH冊(cè)以及下閾值VxH(l)。當(dāng) 電壓回路誤差信號(hào)VvEA小于下閾值VxH(l)時(shí)，代表了輕負(fù)載條件，遲滯比較器
391即啟用延遲電路351。在延遲電路351的延遲期間之后，觸發(fā)器308生成 功率節(jié)約信號(hào)SE。只有在PFC轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載條件維持的時(shí)間大于延遲電路 351的延遲期間的情況下，才會(huì)啟用功率節(jié)約信號(hào)SE。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的切換控制器的單擊電路270的電路圖。單擊電路 270包括反相器91、反相器94、電流源90、晶體管92、電容器93以及與門 95。單擊電路270的輸入端IN經(jīng)由反相器91連接到晶體管92的柵極。單擊 電路270的輸入端IN也連接到與門95的輸入端。電流源90連接在電源電壓 Vcc以及晶體管92的漏極之間。晶體管92的源極連接到接地參考。電容器 93連接在晶體管92的漏極與接地參考之間。反相器94連接在晶體管92的 漏極以及與門95的另一輸入端之間。與門95的輸出端連接到單擊電路270 的輸出端OUT。當(dāng)單擊電路270的輸入端IN變成邏輯高電平時(shí)，單擊電路 270的輸出端OUT將生成短邏輯高脈沖，此短邏輯高脈沖的脈沖寬度由電流 源90的電流振幅以及電容器90的電容值來決定。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上 的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明， 任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上 述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例， 但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施 例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的切換控制器，其特征在于，所述切換控制器包括切換控制電路，用以生成切換信號(hào)；電流命令電路，用以接收有效線電壓、線參考電流、第一誤差信號(hào)以及感測(cè)電壓，以提供第二誤差信號(hào)給所述切換控制電路；輕載檢測(cè)電路，連接至所述切換控制電路，用以通過檢測(cè)所述第一誤差信號(hào)來生成功率節(jié)約信號(hào)；可編程反饋電路，連接至所述輕載檢測(cè)電路，用以依據(jù)所述功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的負(fù)載條件而生成編程電流；調(diào)制器，連接至所述輕載檢測(cè)電路，用以生成所述第一誤差信號(hào)；以及過電壓檢測(cè)電路，所述過電壓檢測(cè)電路連接至所述可編程反饋電路以及所述調(diào)制器以調(diào)制所述第一誤差信號(hào)，以及所述過電壓檢測(cè)電路連接至所述切換控制電路以禁用所述切換信號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換控制器，其特^^于，所述電流命令電路包括: 乘除器，用以生成電流命令信號(hào)，其中所述電流命令信號(hào)與所述線參考電流以及所述第一誤差信號(hào)成正比例，以及所述電流命令信號(hào)與所述有效線 電壓成反比例；第一箝位電路，連接至所述乘除器，其中所述第一箝位電路包括串聯(lián)的 第一開關(guān)以及第一箝位裝置，以及當(dāng)啟用所述功率節(jié)約信號(hào)時(shí)，所述有效線 電壓被所述第一箝位裝置箝位在第一箝位電壓；第一加法器，連接至所述乘除器，用以將所述電流命令信號(hào)以及所述感 測(cè)電壓相加來生成命令信號(hào)；以及第二誤差放大器，連接至所述第一加法器，用以放大所述命令信號(hào)以生 成所述第二誤差信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切換控制器，其特征在于，所述可編程反饋電 路包括被所述功率節(jié)約信號(hào)控制的第二開關(guān)，其中所述第二開關(guān)傳導(dǎo)編程電流以調(diào)制反饋電壓，以及所述反饋電壓與所述功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的所述負(fù)載條件相關(guān)；以及第 一誤差放大器，具有用以接收所述反饋電壓的第 一輸入端以及用以接 收反饋閾值的第二輸入端，其中所述第 一誤差放大器放大所述反饋閾值與所 述反饋電壓之間的差值，以在所述第一誤差放大器的輸出端生成誤差信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的切換控制器，其特征在于，所述調(diào)制器包括 第二加法器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其中所述誤差信號(hào)供應(yīng)到所述第二加法器的所述第一輸入端，以及所述第二加法器的所述 輸出端生成所述第一誤差信號(hào)；第三開關(guān)，具有第一端以及第二端，其中最大誤差信號(hào)供應(yīng)到所述第三 開關(guān)的所述第一端，以及所述第三開關(guān)的所述第二端連接到所述第二加法器 的所述第二輸入端；第四開關(guān)，具有第一端以及第二端，其中加速電流供應(yīng)到所述第四開關(guān) 的所述第一端，以及所述第四開關(guān)的所述第二端連接到所述第一誤差;^文大器 的所述輸出端；以及第二箝位電路，包括相互串聯(lián)的第五開關(guān)以及第二箝位裝置，其中所述 第二箝位電路連接在所述第二加法器的所述輸出端以及接地參考之間。
5、 才艮據(jù)權(quán)利要求4所述的切換控制器，其特征在于，所迷過電壓;f全測(cè)電 路包括比較器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其中所述反饋電壓 供應(yīng)到所述比較器的所述第一輸入端，過電壓閾值供應(yīng)到所述比較器的所述 第二輸入端，所述比較器的所述輸出端經(jīng)由第一反相器生成過電壓信號(hào)，以 禁用所述切換信號(hào)；以及與門，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其中所述與門的所述 第 一輸入端連接到所述比較器的所述輸出端，所述功率節(jié)約信號(hào)供應(yīng)到所述 與門的所述第二輸入端，以及所述與門的所述輸出端控制所述第四開關(guān)以及 所述第五開關(guān)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的切換控制器，其特征在于，所述輕載檢測(cè)電路包括輕載檢測(cè)器，當(dāng)所述第一誤差信號(hào)低于所述輕載檢測(cè)器的下閾值時(shí)，所 述輕載檢測(cè)器啟用所述功率節(jié)約信號(hào)，以及當(dāng)所述第一誤差信號(hào)高于所述輕 載檢測(cè)器的上閾值時(shí)，所述輕載檢測(cè)器禁用所述功率節(jié)約信號(hào)；以及單擊電路，具有輸入端以及輸出端，其中所述功率節(jié)約信號(hào)經(jīng)由第二反 相器供應(yīng)到所述單擊電路的所述輸入端，以及所述單擊電路的所述輸出端控 制所述第三開關(guān)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切換控制器，其特征在于，所述第二誤差信號(hào) 用于禁用所述切換信號(hào)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的切換控制器，其特征在于，所述感測(cè)電壓表示 所述功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的整體系統(tǒng)電流。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的切換控制器，其特征在于，所述第一誤差放大 器的所述輸出端還連接到補(bǔ)償電容器，以生成所述誤差信號(hào)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的切換控制器，其特征在于，所述最大誤差信 號(hào)的幅度等于所述第一誤差信號(hào)的最大幅度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的切換控制器，其特征在于，接通所述第三開 關(guān)將所述第一誤差信號(hào)增加至所述最大誤差信號(hào)的幅度，以最大化電流命令 信號(hào)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的切換控制器，其特征在于，當(dāng)所述第一誤差 信號(hào)超過所述第二箝位裝置的第二箝位電壓時(shí)，通過所述第二箝位裝置來箝 位所述第一誤差信號(hào)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的切換控制器，其特征在于，所述上閾值的幅 度大于所述下閾值的幅度。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的切換控制器，其特征在于，所述第二箝位電 壓等于所述輕載檢測(cè)電路的所述下閾值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的切換控制器。此切換控制器包括切換控制電路、電流命令電路、可編程反饋電路、調(diào)制器、過電壓檢測(cè)電路以及輕載檢測(cè)電路。切換控制器能夠依據(jù)PFC轉(zhuǎn)換器的負(fù)載條件調(diào)節(jié)PFC轉(zhuǎn)換器的體電壓于不同的電平上。在體電壓從第一電平下降到第二電平的瞬間，加速電流消弭了體電壓的第一電壓下沖。在體電壓從第二電平開始朝第一電平增加的瞬間，令電壓回路誤差信號(hào)最大化以消弭體電壓的第二電壓下沖。
文檔編號(hào)H02M1/00GK101552564SQ200910138618
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者徐乾尊, 陳振松 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司