專利名稱：一種功率因數(shù)校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種應(yīng)用于電源中的功率因數(shù)校正電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的交/直流電源一般包括EMI (Electromagnetic Interference,電磁干擾)濾波網(wǎng)絡(luò)、整流電路、功率因數(shù)校正電路和功率級(jí)電路，圖I為現(xiàn)有技術(shù)中交/直流電源的工作原理框圖。交流電AC經(jīng)EMI濾波網(wǎng)絡(luò)11進(jìn)行濾波，消除電磁干擾后，由EMI 濾波網(wǎng)絡(luò)11輸出的電壓經(jīng)全橋整流電路12進(jìn)行整流，之后從全橋整流電路12輸出的電壓再經(jīng)功率因數(shù)校正電路13進(jìn)行功率因數(shù)校正，最后將進(jìn)行功率因數(shù)校正后的電壓輸入至負(fù)載14，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載14正常工作。圖I中的交/直流電源為了降低電磁干擾，在整流電路 12前增加了 EMI干擾濾波網(wǎng)絡(luò)11，不僅增加了電路的復(fù)雜性，而且增大了電路板體積和電源的成本。另一種降低EMI干擾的方法是采用頻率抖動(dòng)技術(shù)，即讓開關(guān)頻率在一個(gè)范圍內(nèi)漂移，使得諧波干擾能量得以分散，以滿足電源電路對(duì)電磁干擾程度的要求。為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率的可變性，通常采用頻率綜合技術(shù)，如采用單獨(dú)的產(chǎn)生可變頻率的專用芯片，但是采用單獨(dú)的產(chǎn)生可變頻率的專用芯片的方法，也會(huì)大大增加系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本，且不利于電路的小型化和集成化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種功率因數(shù)校正電路，通過將頻率抖動(dòng)技術(shù)與功率因數(shù)校正電路集合，從而在實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾的同時(shí)降低電源電路的實(shí)現(xiàn)成本，實(shí)現(xiàn)電路的小型化和集成化。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種功率因數(shù)校正電路，應(yīng)用于一交流/直流電源，所述交流/直流電源還包括整流電路和功率級(jí)電路，所述整流電路接收交流電壓，以獲得一正弦半波輸入電壓，所述功率級(jí)電路包括電感、功率開關(guān)管、整流開關(guān)管和輸出濾波電路，用以接收整流電路輸出的正弦半波輸入電壓，所述功率因數(shù)校正電路包括電感電流采樣電路，用以采樣流過所述電感的電感電流，形成采樣電壓信號(hào)，并根據(jù)所述采樣電壓信號(hào)產(chǎn)生正弦半波電流信號(hào)和正弦半波電壓信號(hào)；中間信號(hào)發(fā)生電路，接收所述正弦半波電壓信號(hào)，以產(chǎn)生頻率按照所述正弦半波電壓波形規(guī)律變化的一斜坡電壓信號(hào)和一時(shí)鐘信號(hào)；電流調(diào)制電路，接收所述正弦半波電流信號(hào)和表征所述功率級(jí)電路的輸出電壓的電壓反饋信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)節(jié)信號(hào)，所述調(diào)節(jié)信號(hào)與作為載波的所述斜坡電壓信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；邏輯和驅(qū)動(dòng)電路，接收所述調(diào)制信號(hào)和所述時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以控制所述功率開關(guān)管以變化的工作頻率工作，保證電感電流波形與所述正弦半波電壓波形一致,并且輸出電壓維持基本恒定。進(jìn)一步的，所述電感電流采樣電路包括正弦半波電流信號(hào)發(fā)生電路，用于將所述采樣電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述正弦半波電流信號(hào);正弦半波電壓信號(hào)發(fā)生電路，用于根據(jù)所述采樣電壓信號(hào)產(chǎn)生所述正弦半波電壓信號(hào)。進(jìn)一步的，所述正弦半波電流信號(hào)發(fā)生電路包括第一差分放大器，所述第一差分放大器的反相輸入端接地，同相輸入端通過第一電阻接收所述采樣電壓信號(hào)，并輸出第一差分放大信號(hào)；第一電流鏡電路，所述第一電流鏡電路包括，第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管，所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管采用共柵共源連接方式，所述第一差分放大信號(hào)為所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一晶體管的漏極連接至至第一差分放大器的同相輸入端，所述第三晶體管的漏極電流為所述正弦半波電流號(hào)。進(jìn)一步的，所述正弦半波電壓發(fā)生電路包括第二電阻、第三電阻和第一電容，所述第二電阻連接在所述第二晶體管的漏極和地之間；所述第三電阻連接至所述第二晶體管的漏極和所述第一電容的第一端之間，所述第一電容的第二端連接至地；所述第一電容的第一端的輸出電壓作為所述正弦半波電壓信號(hào)。進(jìn)一步的，所述中間信號(hào)發(fā)生電路包括第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，用于將所述正弦半波電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號(hào)；斜坡電壓信號(hào)發(fā)生電路，用于根據(jù)所述調(diào)制電流信號(hào)產(chǎn)生一頻率可變的斜坡電壓信號(hào);第一比較器，用于將所述斜坡電壓信號(hào)與一上限基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一置位信號(hào);第二比較器，用于將所述斜坡電壓信號(hào)與一下限基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一復(fù)位信號(hào);第一觸發(fā)器，用于根據(jù)接收到的所述復(fù)位信號(hào)和置位信號(hào)，產(chǎn)生一頻率可變的時(shí)鐘信號(hào)，所述時(shí)鐘信號(hào)用于控制所述斜坡電壓信號(hào)的頻率。進(jìn)一步的，所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換電路包括第二差分放大器，所述第二差分放大器的同相輸入端通過第四電阻連接至地，反相輸入端接收所述正弦半波電壓信號(hào)，以產(chǎn)生第二差分放大信號(hào)；第二電流鏡電路，所述第二電流鏡電路包括第四晶體管和第五晶體管，所述第四晶體管和所述第五晶體管采用共柵共源連接方式，所述第二差分放大信號(hào)為所述第四晶體管和第五晶體管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第四晶體管和所述第五晶體管的源極均輸入第一基準(zhǔn)電壓，所述第四晶體管漏極通過所述第四電阻連接至地，所述第四晶體管的漏極與所述第二電阻的公共連接端的輸出信號(hào)為所述第二差分放大器的同相輸入端的輸入信號(hào)，所述第五晶體管的漏極電流作為所述調(diào)制電流信號(hào)。進(jìn)一步的，所述斜坡電壓信號(hào)產(chǎn)生電路包括第一基準(zhǔn)電流源、第二電容、第一開關(guān)和第二基準(zhǔn)電流源，其中，
所述第二電容的第一端連接至所述第一基準(zhǔn)電流源和所述第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，所述第二電容的第二端連接至地；所述第一開關(guān)和所述第二基準(zhǔn)電流源依次串聯(lián)連接在所述第二電容的第一端和地之間，所述第一開關(guān)由所述時(shí)鐘信號(hào)控制；所述調(diào)制電流信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)電流源的輸出電流一起作為所述第二電容的充電電流，所述第二基準(zhǔn)電流源的輸出電流作為所述第二電容的放電電流，從而在所述第一基準(zhǔn)電流源和所述第二電容的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生所述斜坡電壓信號(hào)。進(jìn)一步的，所述斜坡信號(hào)產(chǎn)生電路包括第一基準(zhǔn)電流源、第二電容、第一開關(guān)和第二基準(zhǔn)電流源，其中，所述第一基準(zhǔn)電流源連接至所述第二電容的第一端，所述第二電容的第二端連接至地；所述第一開關(guān)和所述第二基準(zhǔn)電流源依次串聯(lián)連接在所述第二電容的第一端和地之間；所述第一基準(zhǔn)電流源的輸出電流作為所述第二電容的充電電流，所述第二基準(zhǔn)電流源的輸出電流作為所述第二電容的放電電流，從而在所述第一基準(zhǔn)電流源和所述第二電容的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生所述斜坡電壓信號(hào)。進(jìn)一步的，所述上限基準(zhǔn)電壓為一可變上限基準(zhǔn)電壓，所述中間信號(hào)發(fā)生電路還包括可變上限基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，所述可變上限電壓發(fā)生電路包括第三基準(zhǔn)電流源和第五電阻，所述第三基準(zhǔn)電流源連接至所述第五電阻的第一端，所述第五電阻的第二端連接至地；所述第三基準(zhǔn)電流源和所述第五電阻的公共連接點(diǎn)接收所述調(diào)制電流信號(hào)和所述第三基準(zhǔn)電流源的輸出電流；所述第三基準(zhǔn)電流源和所述第五電阻的公共連接點(diǎn)處的電壓作為所述可變上限基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，以輸入至所述第一比較器的同相輸入端。進(jìn)一步的，所述邏輯和驅(qū)動(dòng)電路包括第二觸發(fā)器，接收所述調(diào)制信號(hào)和所述時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)；緩沖級(jí)電路，用于接收所述控制信號(hào)以控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中的中間信號(hào)發(fā)生電路可產(chǎn)生一頻率可變的時(shí)鐘信號(hào)，使得經(jīng)過邏輯驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)的頻率也是可變的，從而使功率開關(guān)管的工作頻率也是可變的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)交/直流電源的工作頻率的可變，即實(shí)現(xiàn)了頻率抖動(dòng)技術(shù)；并且通過采樣輸出電壓和輸入電流,并通過電流調(diào)制電路,保證電感電流波形與所述正弦半波電壓波形一致，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的目的，并且維持輸出電壓基本恒定。本發(fā)明實(shí)施例有效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了頻率抖動(dòng)與功率因數(shù)校正，可使整個(gè)交/直流電源電路更加的集成化、微型化，從而在實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾的同時(shí)降低電源電路的實(shí)現(xiàn)成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種交/直流電源的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種功率因數(shù)校正電路的原理框圖；圖3所示為依據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路應(yīng)用在升壓型功率級(jí)電路中一實(shí)施例的原理框圖；圖4所示為圖3所示的依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路應(yīng)用于升壓型功率級(jí)電路的工作波形圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電感電流采樣電路的原理框圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的中間信號(hào)發(fā)生電路的原理框圖；圖7所示為圖6所示的依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的中間信號(hào)發(fā)生電路的工作波形圖；圖8所示為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的中間信號(hào)發(fā)生電路的原理框圖；圖9所示為圖8所示的依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的中間信號(hào)發(fā)生電路的工作波形圖；圖10所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電流調(diào)制電路的原理框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)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(duì)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(duì)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。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種功率因數(shù)校正電路，通過在功率因數(shù)校正電路中的電感電流采樣電路、電流調(diào)制電路以及中間信號(hào)發(fā)生電路等，在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的同時(shí)，使功率開關(guān)管的頻率也是可變的，進(jìn)而同時(shí)實(shí)現(xiàn)了頻率抖動(dòng)與功率因數(shù)校正功能，使整個(gè)交/ 直流電源電路更加的集成化、微型化，從而在實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾的同時(shí)降低電源電路的實(shí)現(xiàn)成本。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步描述，需要說明的是，本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)中的交/直流電源電路中需要增加單獨(dú)的濾波網(wǎng)絡(luò)或單獨(dú)的產(chǎn)生可變頻率的專用芯片，這就勢(shì)必增加了電路板的體積，增加了生產(chǎn)成本，但是為了達(dá)到抗電磁干擾的要求，濾波過程或頻率抖動(dòng)技術(shù)又是必不可少的，因此，發(fā)明人考慮，若在不增加濾波網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)生可變頻率的專用芯片的情況下，將功率開關(guān)管的工作頻率改為可變頻率，即可使整個(gè)交/直流電源的工作頻率也可變，可實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)技術(shù)與功率因數(shù)校正電路的集合。基于上述思想，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種功率因數(shù)校正電路，將頻率抖動(dòng)技術(shù)與功率因數(shù)校正電路結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了電源電路的小型化和集成化，降低了生產(chǎn)成本。具體的，依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的原理框圖如圖2所示，該功率因數(shù)校正電路應(yīng)用于一交/直流電源，所述交/直流電源包括整流電路21、功率因數(shù)校正電路22和功率級(jí)電路23，其中，所述功率因數(shù)校正電路22包括電感電流采樣電路24，用以采樣流過功率級(jí)電路23中的電感的電感電流Iy來產(chǎn)
8生正弦半波電流信號(hào)Isin和正弦半波電壓信號(hào)Vsin ；中間信號(hào)發(fā)生電路25，接收所述正弦半波電壓信號(hào)Vsin，以產(chǎn)生頻率按照所述正弦半波電壓波形規(guī)律變化的斜坡電壓信號(hào)Vramp和時(shí)鐘信號(hào)CLK,即所述斜坡電壓信號(hào)Vramp和時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率均是可變的；電流調(diào)制電路27，接收所述正弦半波電流信號(hào)Isin，表征所述功率級(jí)電路23的輸出電壓的電壓反饋信號(hào)VFB，以及作為載波的所述斜坡信號(hào)Vmp，從而產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)TERM ；邏輯和驅(qū)動(dòng)電路26，接收所述調(diào)制信號(hào)TERM和頻率變化的所述時(shí)鐘信號(hào)CLK，以產(chǎn)生相應(yīng)的頻率變化的控制信號(hào)Vrtrt,以控制功率級(jí)電路中的功率開關(guān)管以變化的工作頻率工作，并且保證電感電流波形與所述正弦半波電壓波形一致，以及功率級(jí)電路的輸出電壓Vtjut維持基本恒定。以上結(jié)合電路原理框圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的主體思想進(jìn)行了概述，在以下實(shí)施例中將結(jié)合具體應(yīng)用情境下的電路圖對(duì)本發(fā)明公開的功率因數(shù)校正電路的工作原理和工作方式進(jìn)行詳細(xì)描述。結(jié)合圖3和圖4，以下對(duì)依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于升壓型AC/DC電源的功率因數(shù)校正電路進(jìn)行詳細(xì)說明，這里，圖3所示為一升壓型AC/DC電源的原理框圖，圖4所示為圖3所示的AC/DC電源的功率因數(shù)校正電路的工作波形圖。參考圖3和圖4，AC/DC電源的工作原理如下外部交流電壓AC經(jīng)過整流電路21的整流處理產(chǎn)生正弦半波輸入電壓Vin。功率開關(guān)M22的開關(guān)動(dòng)作控制流過電感L21的電感電流Iy所述電感電流呈一鋸齒波形狀。具體的，當(dāng)功率開關(guān)M22導(dǎo)通時(shí)，電感L21，功率開關(guān)M22和整流電路21 (整流橋)組成一導(dǎo)通回路，電感電流込持續(xù)增加，電感L21處于儲(chǔ)能狀態(tài)。當(dāng)功率開關(guān)M22關(guān)斷時(shí)，電感 L21，輸出二極管D。，電容C。，負(fù)載的等效電阻&和整流電路21組成另一導(dǎo)通回路，電感L21 處于放電狀態(tài)。如果負(fù)載的等效電阻增加時(shí)，流過負(fù)載的等效電阻&的電流相應(yīng)的增加，從而流過電容C。的電流下降，使得輸出電壓Vwt減小。相反的，如果負(fù)載的等效電阻減小時(shí)，流過負(fù)載的等效電阻&的電流相應(yīng)的減小，從而流過電容C。的電流上升，使得輸出電壓Vwt增大。功率因數(shù)校正電路22的工作原理如下通過電感電流采樣電路24采樣流過電感L21的電感電流Iy以產(chǎn)生正弦半波電流信號(hào)ISin和正弦半波電壓信號(hào)Vsin ；然后，中間信號(hào)發(fā)生電路25接收正弦半波電壓信號(hào)Vsin以產(chǎn)生斜坡電壓信號(hào)Vmp 和時(shí)鐘信號(hào)CLK，斜坡電壓信號(hào)Vramp和時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率跟隨正弦半波電壓信號(hào)Vsin變化；電流調(diào)制電路27接收正弦半波電流信號(hào)Isin，表征功率級(jí)電路23的輸出電壓的電壓反饋信號(hào)Vfb和斜坡電壓信號(hào)Vramp,以產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)TERM ；邏輯和驅(qū)動(dòng)電路包括第二觸發(fā)器28和緩沖級(jí)電路29，以第二觸發(fā)器28為RS觸發(fā)器為例，第二觸發(fā)器28的置位端接收調(diào)制信號(hào)TERM，復(fù)位端接收時(shí)鐘信號(hào)CLK，輸出端的輸出信號(hào)作為控制信號(hào)Vrfri來通過緩沖級(jí)電路29控制功率開關(guān)M22的開關(guān)動(dòng)作。因此，功率開關(guān)M22的頻率與控制信號(hào)Vrtri的頻率一致，從而獲得了一具有變化的工作頻率的AC/DC電源，通過頻率抖動(dòng)技術(shù)減小甚至避免了電磁干擾。并且，通過電流調(diào)制電路27保證電感電流U即功率因數(shù)校正電路的輸入電流) 與整流獲得的正弦半波輸入電壓Vin同相，從而實(shí)現(xiàn)了功率校正功能。參考圖5，所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電感電流采樣電路24的原理框圖。其包括正弦半波電流信號(hào)發(fā)生電路41和正弦半波電壓信號(hào)發(fā)生電路42。正弦半波電流信號(hào)發(fā)生電路41包括電阻R2,電阻R1，第一差分放大器411和第一電流鏡412。電阻R2連接至整流電路21和地之間，以來檢測(cè)電感電流并在電阻R2的第一端產(chǎn)生一采樣電壓信號(hào)V。,。第一差分放大器411的反相輸入端連接至地，同相輸入端通過電阻R1連接至電阻R2的第一端以接收采樣電壓信號(hào)V。,，在其輸出端產(chǎn)生第一差分放大信號(hào)。第一電流鏡412包括共源共柵連接的第一晶體管M41，第二晶體管M42和第三晶體管M43,所述第一差分放大信號(hào)作為第一晶體管M41，第二晶體管M42和第三晶體管M43的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。第一晶體管M41的漏極連接至第一差分放大器411的同相輸入端，根據(jù)運(yùn)算放大器的虛短原理，可以得知第一晶體管M41的漏極電流1。3如下式(I):
Γ τ _ 1L 'R2 YIcs — ~- Vcs(I)
尺I通過第二晶體管M42和第三晶體管M43的鏡像作用，在第二晶體管M42的漏極產(chǎn)生一鏡像電流Iesl，第三晶體管M43的漏極電流作為所述正弦半波電流信號(hào)Isin。第一晶體管M41, 第二晶體管M42和第三晶體管M43的比例系數(shù)Kl K2 K3可以根據(jù)后續(xù)電路中的比較器例如中間信號(hào)發(fā)生電路25中的比較器511的共模要求來選擇。正弦半波電壓信號(hào)發(fā)生電路42包括電阻R42,電阻R41和第一電容C41。電阻R41連接至第二晶體管M42的漏極和地之間，第二晶體管M42的漏極電流(鏡像電流1。31)流過電阻 R41，從而在電阻R41和第二晶體管M42的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生一檢測(cè)電壓Vcisl。電阻R42和第一電容C41串聯(lián)連接在電阻R41和第二晶體管M42的公共連接點(diǎn)和地之間。檢測(cè)電壓Vcisl經(jīng)由電阻R42和第一電容C41濾波后,在電阻R42和第一電容C41的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生所述正弦半波電壓信號(hào)Vsin。參考圖6，所述為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的中間信號(hào)發(fā)生電路25的原理框圖。所述中間信號(hào)發(fā)生電路25包括，第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路51，用以將所述正弦半波電壓信號(hào)Vsin轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號(hào)Inuxl ；斜坡電壓信號(hào)發(fā)生電路55，用以根據(jù)所述調(diào)制電流信號(hào)Inwd產(chǎn)生一頻率變化的斜坡電壓信號(hào)Vmiip ；第一比較器52，用以將斜坡電壓信號(hào)Vramp和上限基準(zhǔn)電壓Vh進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一置位信號(hào)；第二比較器53，用以將斜坡電壓信號(hào)Vramp和下限基準(zhǔn)電壓\進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一復(fù)位號(hào)；斜坡電壓信號(hào)Vramp,上限基準(zhǔn)電壓Vh和下限基準(zhǔn)電壓\的波形如圖7所示；上限基準(zhǔn)電壓Vh和下限基準(zhǔn)電壓\的數(shù)值根據(jù)第一比較器52和第二比較器53的共模范圍進(jìn)行選擇。
第一觸發(fā)器54根據(jù)所述復(fù)位信號(hào)和所述置位信號(hào)產(chǎn)生一頻率變化的時(shí)鐘信號(hào) CLK，來控制斜坡電壓信號(hào)Vramp的頻率。盡管如上所述的第二觸發(fā)器28設(shè)置為一 RS觸發(fā)器，本實(shí)施例中的第一觸發(fā)器54 也設(shè)置為一 RS觸發(fā)器，觸發(fā)器類型的選擇并不限制依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的保護(hù)范圍。圖6所示的第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路51包括第二差分放大器511，其反相輸入端接收正弦半波電壓信號(hào)Vsin，反相輸入端通過第四電阻R51連接至地，輸出端產(chǎn)生第二差分放大信號(hào)；第二電流鏡512，包括共源共柵連接的第四晶體管M51和第五晶體管M52 ;第二差分放大信號(hào)作為第四晶體管M51和第五晶體管M52的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第四晶體管M51和第五晶體管M52的源極連接至第一基準(zhǔn)電壓Vdd ;第四晶體管M51的漏極通過第四電阻R51連接至地， 第四晶體管M51的漏極和第四電阻R51的公共連接點(diǎn)連接至第二差分放大器511的同相輸入端，第五晶體管M52的漏極電流作為所述調(diào)制電流信號(hào)I-。斜坡電壓信號(hào)發(fā)生電路55,包括第一基準(zhǔn)電流源Irefl，第二電容C51,第一開關(guān)K51 和第二基準(zhǔn)電流源IMf2，其中，第一基準(zhǔn)電流源IMfl的第一端連接至第一基準(zhǔn)電壓VDD，另一端連接至第二電容 C51的第一端，第二電容C51的第二端連接至地；第一開關(guān)K51的一端連接至第二基準(zhǔn)電流源IMf2的第一端，第一開關(guān)K51的另一端連接至第二電容C51的第一端，第一開關(guān)K51的開關(guān)動(dòng)作由時(shí)鐘信號(hào)CLK來控制，進(jìn)而控制第二電容C51的充電和放電操作。第二基準(zhǔn)電流源IMf2的第二端和第二電容C51的第二端均連接至地。調(diào)制電流信號(hào)Inrod和第一基準(zhǔn)電流源IMfl的電流一起作為第二電容C51的充電電流，第二基準(zhǔn)電流源Iref2的電流作為第二電容C51的放電電流。時(shí)鐘信號(hào)CLK控制第一開關(guān) K51的開關(guān)動(dòng)作以在第一基準(zhǔn)電流源IMfl和第二電容C51的第一端的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生具有變化的頻率的斜坡電壓信號(hào)VMmp。如圖7所示，在起始時(shí)刻，調(diào)制電流信號(hào)Imml和第一基準(zhǔn)電流源Irefl的電流一起對(duì)第二電容C51進(jìn)行充電，直至第二電容C51的電壓到達(dá)上限基準(zhǔn)電壓Vh，這時(shí)，RS觸發(fā)器將時(shí)鐘信號(hào)CLK轉(zhuǎn)換為高電平,第一開關(guān)K51閉合,第二電容C51開始放電；放電電流為第二基準(zhǔn)電流源Iref2的電流，第二電容C51快速放電直至第二電容C51的電壓下降至下限基準(zhǔn)電壓 \。通過RS觸發(fā)器54，時(shí)鐘信號(hào)CLK轉(zhuǎn)換為低電平。由于作為充電電流一部分的調(diào)制電流信號(hào)Inwd是呈正弦變化的，所以充電至上限基準(zhǔn)電壓Vh的時(shí)間是變化的。時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率如下式(2):
權(quán)利要求
1.一種功率因數(shù)校正電路，應(yīng)用于一交流/直流電源，所述交流/直流電源還包括整流電路和功率級(jí)電路，所述整流電路接收交流電壓，以獲得一正弦半波輸入電壓，所述功率級(jí)電路包括電感、功率開關(guān)管、整流開關(guān)管和輸出濾波電路，用以接收整流電路輸出的正弦半波輸入電壓，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路包括電感電流采樣電路，用以采樣流過所述電感的電感電流，形成采樣電壓信號(hào)，并根據(jù)所述采樣電壓信號(hào)產(chǎn)生正弦半波電流信號(hào)和正弦半波電壓信號(hào)；中間信號(hào)發(fā)生電路，接收所述正弦半波電壓信號(hào)，以產(chǎn)生頻率按照所述正弦半波電壓波形規(guī)律變化的一斜坡電壓信號(hào)和一時(shí)鐘信號(hào)；電流調(diào)制電路，接收所述正弦半波電流信號(hào)和表征所述功率級(jí)電路的輸出電壓的電壓反饋信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)節(jié)信號(hào)，所述調(diào)節(jié)信號(hào)與作為載波的所述斜坡電壓信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；邏輯和驅(qū)動(dòng)電路，接收所述調(diào)制信號(hào)和所述時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以控制所述功率開關(guān)管以變化的工作頻率工作，保證電感電流波形與所述正弦半波電壓波形一致，并且輸出電壓維持基本恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述電感電流采樣電路包括正弦半波電流信號(hào)發(fā)生電路，用于將所述采樣電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述正弦半波電流信號(hào);正弦半波電壓信號(hào)發(fā)生電路，用于根據(jù)所述采樣電壓信號(hào)產(chǎn)生所述正弦半波電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述正弦半波電流信號(hào)發(fā)生電路包括第一差分放大器，所述第一差分放大器的反相輸入端接地，同相輸入端通過第一電阻接收所述采樣電壓信號(hào)，并輸出第一差分放大信號(hào)；第一電流鏡電路，所述第一電流鏡電路包括，第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管， 所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管采用共柵共源連接方式，所述第一差分放大信號(hào)為所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一晶體管的漏極連接至至第一差分放大器的同相輸入端，所述第三晶體管的漏極電流為所述正弦半波電流信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述正弦半波電壓發(fā)生電路包括第二電阻、第三電阻和第一電容，所述第二電阻連接在所述第二晶體管的漏極和地之間；所述第三電阻連接至所述第二晶體管的漏極和所述第一電容的第一端之間，所述第一電容的第二端連接至地；所述第一電容的第一端的輸出電壓作為所述正弦半波電壓信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述中間信號(hào)發(fā)生電路包括第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，用于將所述正弦半波電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號(hào)；斜坡電壓信號(hào)發(fā)生電路，用于根據(jù)所述調(diào)制電流信號(hào)產(chǎn)生一頻率可變的斜坡電壓信號(hào);第一比較器，用于將所述斜坡電壓信號(hào)與一上限基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一置位信號(hào);第二比較器，用于將所述斜坡電壓信號(hào)與一下限基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一復(fù)位信號(hào);第一觸發(fā)器，用于根據(jù)接收到的所述復(fù)位信號(hào)和置位信號(hào)，產(chǎn)生一頻率可變的時(shí)鐘信號(hào)，所述時(shí)鐘信號(hào)用于控制所述斜坡電壓信號(hào)的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第二電壓電流轉(zhuǎn)換電路包括第二差分放大器，所述第二差分放大器的同相輸入端通過第四電阻連接至地，反相輸入端接收所述正弦半波電壓信號(hào)，以產(chǎn)生第二差分放大信號(hào)；第二電流鏡電路，所述第二電流鏡電路包括第四晶體管和第五晶體管，所述第四晶體管和所述第五晶體管采用共柵共源連接方式，所述第二差分放大信號(hào)為所述第四晶體管和第五晶體管的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第四晶體管和所述第五晶體管的源極均輸入第一基準(zhǔn)電壓，所述第四晶體管漏極通過所述第四電阻連接至地，所述第四晶體管的漏極與所述第二電阻的公共連接端的輸出信號(hào)為所述第二差分放大器的同相輸入端的輸入信號(hào)，所述第五晶體管的漏極電流作為所述調(diào)制電流信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述斜坡電壓信號(hào)產(chǎn)生電路包括第一基準(zhǔn)電流源、第二電容、第一開關(guān)和第二基準(zhǔn)電流源，其中，所述第二電容的第一端連接至所述第一基準(zhǔn)電流源和所述第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路， 所述第二電容的第二端連接至地；所述第一開關(guān)和所述第二基準(zhǔn)電流源依次串聯(lián)連接在所述第二電容的第一端和地之間，所述第一開關(guān)由所述時(shí)鐘信號(hào)控制；所述調(diào)制電流信號(hào)和所述第一基準(zhǔn)電流源的輸出電流一起作為所述第二電容的充電電流，所述第二基準(zhǔn)電流源的輸出電流作為所述第二電容的放電電流，從而在所述第一基準(zhǔn)電流源和所述第二電容的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生所述斜坡電壓信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述斜坡信號(hào)產(chǎn)生電路包括第一基準(zhǔn)電流源、第二電容、第一開關(guān)和第二基準(zhǔn)電流源，其中，所述第一基準(zhǔn)電流源連接至所述第二電容的第一端，所述第二電容的第二端連接至地；所述第一開關(guān)和所述第二基準(zhǔn)電流源依次串聯(lián)連接在所述第二電容的第一端和地之間；所述第一基準(zhǔn)電流源的輸出電流作為所述第二電容的充電電流，所述第二基準(zhǔn)電流源的輸出電流作為所述第二電容的放電電流，從而在所述第一基準(zhǔn)電流源和所述第二電容的公共連接點(diǎn)處產(chǎn)生所述斜坡電壓信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述上限基準(zhǔn)電壓為一可變上限基準(zhǔn)電壓，所述中間信號(hào)發(fā)生電路還包括可變上限基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，所述可變上限電壓發(fā)生電路包括第三基準(zhǔn)電流源和第五電阻，所述第三基準(zhǔn)電流源連接至所述第五電阻的第一端，所述第五電阻的第二端連接至地；所述第三基準(zhǔn)電流源和所述第五電阻的公共連接點(diǎn)接收所述調(diào)制電流信號(hào)和所述第三基準(zhǔn)電流源的輸出電流；所述第三基準(zhǔn)電流源和所述第五電阻的公共連接點(diǎn)處的電壓作為所述可變上限基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，以輸入至所述第一比較器的同相輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述邏輯和驅(qū)動(dòng)電路包括:第二觸發(fā)器，接收所述調(diào)制信號(hào)和所述時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)；緩沖級(jí)電路，用于接收所述控制信號(hào)以控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功率因數(shù)校正電路，其包括電感電流采樣電路，用以采樣流過電感的電感電流，并據(jù)以產(chǎn)生正弦半波電流信號(hào)和正弦半波電壓信號(hào)；中間信號(hào)發(fā)生電路，接收正弦半波電壓信號(hào)，以產(chǎn)生一斜坡信號(hào)和一時(shí)鐘信號(hào)；電流調(diào)制電路，接收正弦半波電流信號(hào)和輸出電壓反饋信號(hào)以產(chǎn)生一調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)信號(hào)與作為載波的斜坡信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)；控制驅(qū)動(dòng)電路，接收調(diào)制信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以控制功率開關(guān)管的以變化的工作頻率工作，保證電感電流波形與所述正弦半波電壓波形一致，并且輸出電壓維持基本恒定。本發(fā)明通過將頻率抖動(dòng)技術(shù)與功率因數(shù)校正電路的集成，可在實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾的同時(shí)降低實(shí)現(xiàn)成本。
文檔編號(hào)H02M1/44GK102611298SQ20121011079
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者徐孝如 申請(qǐng)人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司