一种功率因数校正电路及其控制电路和控制方法技术

公开了一种PFC电路及其控制电路和控制方法。PFC电路包括：开关电路，包括主开关；导通时间控制电路，产生导通时间控制信号；第一关断时间控制电路，产生第一关断时间控制信号；第二关断时间控制电路，产生第二关断时间控制信号；以及逻辑电路，接收导通时间控制信号、第一关断时间控制信号和第二关断时间控制信号，其中在连续电流模式下，第一关断时间控制信号控制主开关的导通，在断续电流模式下，第二关断时间控制信号控制主开关的导通。该电路既能工作于连续电流模式也能工作于断续电流模式，比传统的连续电流模式控制方法在轻载时具有更高的效率和功率因数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及电源的控制电路，具体涉及功率因数校正电路及其控制电路和控制方法。
技术介绍
功率因数校正(PFC)电路被广泛应用于电源转换系统中，用于校正电流的相位，提高功率因数。图1示出了一种PFC控制的波形示意图。如图所示，输入电压Vin呈馒头波形状，输入电压一般为将市电的正弦交流信号经过整流后获得。为了实现PFC控制，需要控制输入电流Iin的波形跟随输入电压Vin的波形，使输入电流Iin的相位与输入电压Vin一致。通常，较高的输入电压Vin对应较低的输入电流平均值Iin_avg。在开关模式PFC电路中，输入电流Iin呈锯齿波形状,从而可通过控制输入电流Iin的平均电流Iin_avg的波形跟随输入电压波形来提高功率因数，实现功率因数校正。同时，国际能源管理机构对PFC电路的转换效率也提出了较高的要求。然而，现有的PFC电路产品在低负载条件下的效率还不能很好的符合能源管理机构期望的要求。因此，有必要对PFC电路进行改进，以期提高效率，特别是低载条件下的效率，同时又不增加太多成本。
技术实现思路
为了解决前面描述的一个问题或者多个问题，本专利技术提出一种PFC电路及其控制电路和控制方法。一种PFC电路包括:开关电路，包括主开关，开关电路具有输入端和输出端，其中输入端接收输入电压并 具有输入电流，输出端提供输出电压；导通时间控制电路，产生导通时间控制信号控制主开关的关断；第一关断时间控制电路，产生第一关断时间控制信号；第二关断时间控制电路，产生第二关断时间控制信号；以及逻辑电路，接收导通时间控制信号、第一关断时间控制信号和第二关断时间控制信号，输出控制信号控制主开关选择性地工作于连续电流模式或断续电流模式；其中在连续电流模式下，第一关断时间控制信号控制主开关的导通；在断续电流模式下，第二关断时间控制信号控制主开关的导通。PFC电路可进一步包括第三关断时间控制电路，第三关断时间控制电路产生第三关断时间控制信号，其中逻辑电路进一步接收第三关断时间控制信号并控制主开关选择性地工作于临界电流模式，其中在临界电流模式下第三关断时间控制信号控制主开关的导通。其中断续电流模式下的主开关频率低于连续电流模式下的主开关频率。在一个实施例中，开关电路包括升压变换电路。在一个实施例中，导通时间控制电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接表征输入电压的输入电压检测信号，第二输入端稱接表征输出电压的输出电压反馈信号，输出端输出导通时间控制信号。在一个实施例中，导通时间控制电路包括:第一电流源，产生正比于输出电压的电流；第一电容，稱接第一电流源，第一电容具有第一端和第二端，其中第一端耦接参考地，第二端提供第一电容电压；第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一开关的第一端耦接第一电容的第一端，第一开关的第二端耦接第一电容的第二端，第一开关在主开关关断时导通，第一开关在主开关导通时关断，在第一开关关断时，第一电流源对第一电容充电；减法电路，稱接输入电压检测信号和输出电压反馈信号，产生第二信号；比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中比较电路的第一输入端接收第一电容电压，比较电路的第二输入端接收第二信号，比较电路的输出端输出导通时间控制信号。在一个实施例中，第一关断时间控制电路包括比较电路，比较电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接第一参考电流信号，第二输入端耦接表征输入电流的输入电流反馈信号，比较电路比较第一参考电流信号和输入电流反馈信号并在输出端输出第一关断时间控制信号。在一个实施例中，第二关断时间控制电路包括:第二电流源，产生正比于第一参考电流信号的电流；第二充电开关，和第二电流源串联；第三电流源，产生正比于平均电流二倍参考信号的电流，其中平均电流二倍参考信号表征输入电流平均期望值的两倍；放电开关，和第三电流源串联；第二电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接参考地，第二端提供第二电容电压；其中当输入电流大于零时，第二充电开关导通，第二电流源对第二电容充电使第二电容电压升高；当输入电流为零时，第三充电开管导通，第三电流源对第二电容放电使第二电容电压降低；以及比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接第二电容电压，第二输入端率禹接第二参考信号，比较电路比较第二电容电压和第二参考信号并在比较电路的输出端输出第二关断时间控制信号。逻辑电路可包括:模式判断电路，基于表征输入电流平均期望值两倍的平均电流二倍参考信号和输入电流峰值信号输出第一使能信号和第二使能信号，其中第一使能信号耦接第一关断时间控制电路，第二使能信号耦接第二关断时间控制电路，模式判断电路选择性地抑制第一关断时间控制电路或第二关断时间控制电路；或门，具有第一端、第二端和输出端，其中第一端接收第一关断时间控制信号，第二端接收第二关断时间控制信号；以及锁存电路，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接或门的输出端，复位端接收导通时间控制信号，输出端控制主开关的导通和关断。在一个实施例中，上述PFC电路进一步包含:参考信号发生电路，基于输入电压检测信号和输出电压反馈信号产生平均电流二倍参考信号；峰值电流采样电路，耦接输入电流反馈信号，输出输入电流峰值信号；以及减法电路，耦接平均电流二倍参考信号和输入电流峰值信号，输出第一参考电流信号。其中参考信号发生电路可包括:误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接输出电压反馈信号，第二输入端耦接参考电压，输出端提供输出电压补偿信号；输入电压平均电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接输入电压检测信号，输出端提供输入电压平均信号；以及乘法电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端耦接误差放大电路的输出端用于接收输出电压补偿信号，第二输入端耦接输入电压检测信号，第三输入端耦接输入电压平均电路的输出端用于接收输入电压平均信号，输出端提供平均电流二倍参考信号。一种PFC控制电路，用于控制开关电路中的耦接于输入端和输出端之间的主开关，其中输入端具有输入电压和输入电流，输出端具有输出电压，PFC控制电路包括:导通时间控制电路，基于输入电压和输出电压产生导通时间控制信号，控制主开关的关断；第一关断时间控制电路，产生第一关断时间控制信号；第二关断时间控制电路，产生第二关断时间控制信号；以及逻辑电路，控制主开关选择性地工作于连续电流模式或断续电流模式；其中在连续电流模式下，第一关断时间控制信号控制主开关的导通；在断续电流模式下，第二关断时间控制信号控制主开关的导通。在一个实施例中，断续电流模式下的主开关频率低于连续电流模式下的主开关频率。导通时间控制电路可包括:第一电流源，正比于输出电压；第一电容，由第一电流源充电，第一电容具有第一端和第二端，其中第一端稱接参考地，第二端提供第一电容电压；第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一开关的第一端耦接第一电容的第一端，第一开关的第二端耦接第一电容的第二端，第一开关在主开关关断时导通；减法电路，耦接输入电压检测信号和输出电压反馈信号，产生第二信号；以及比较电路，比较第一电容电压和第二信号，当第一电容电压大于第二信号时，比较电路的输出端输出信号控制主开关关断。第一关断时间控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正(PFC)电路，包括：开关电路，包括主开关，开关电路具有输入端和输出端，其中输入端接收输入电压，输出端提供输出电压；导通时间控制电路，产生导通时间控制信号控制主开关的关断；第一关断时间控制电路，产生第一关断时间控制信号；第二关断时间控制电路，产生第二关断时间控制信号；以及逻辑电路，接收导通时间控制信号、第一关断时间控制信号和第二关断时间控制信号，输出控制信号控制主开关选择性地工作于连续电流模式或断续电流模式；其中在连续电流模式下，第一关断时间控制信号控制主开关的导通；在断续电流模式下，第二关断时间控制信号控制主开关的导通。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正(PFC)电路，包括: 开关电路，包括主开关，开关电路具有输入端和输出端，其中输入端接收输入电压，输出端提供输出电压； 导通时间控制电路，产生导通时间控制信号控制主开关的关断； 第一关断时间控制电路，产生第一关断时间控制信号； 第二关断时间控制电路，产生第二关断时间控制信号；以及 逻辑电路，接收导通时间控制信号、第一关断时间控制信号和第二关断时间控制信号，输出控制信号控制主开关选择性地工作于连续电流模式或断续电流模式；其中在连续电流模式下，第一关断时间控制信号控制主开关的导通； 在断续电流模式下，第二关断时间控制信号控制主开关的导通。2.如权利要求1所述的PFC电路，进一步包括第三关断时间控制电路，第三关断时间控制电路产生第三关断时间控制信号，其中逻辑电路进一步接收第三关断时间控制信号并控制主开关选择性地工作于临界电流模式，其中在临界电流模式下第三关断时间控制信号控制主开关的导通。3.如权利要求1所述的PFC电路，其中断续电流模式下的主开关频率低于连续电流模式下的主开关频率。4.如权利要求1所述的PFC电路，其中开关电路包括升压变换电路。5.如权利要求1所述的PFC电路，其中所述导通时间控制电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接表征输入电压的输入电压检测信号，第二输入端I禹接表征输出电压的输出电压反馈信号，输出端输出导通时间控制信号。6.如权利要求5所述的PFC电路，其中所述导通时间控制电路包括: 第一电流源，产生正比于输出电压的电流； 第一电容，稱接第一电流源，第一电容具有第一端和第二端，其中第一端稱接参考地，第二端提供第一电容电压； 第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一开关的第一端耦接第一电容的第一端，第一开关的第二端耦接第一电容的第二端，第一开关在主开关关断时导通，第一开关在主开关导通时关断，在第一开关关断时，第一电流源对第一电容充电； 减法电路，耦接输入电压检测信号和输出电压反馈信号，产生第二信号； 比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中比较电路的第一输入端接收第一电容电压，比较电路的第二输入端接收第二信号，比较电路的输出端输出导通时间控制信号。7.如权利要求1所述的PFC电路，其中第一关断时间控制电路包括比较电路，比较电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接第一参考电流信号，第二输入端耦接表征与输入电压相关联的输入电流的输入电流反馈信号，比较电路比较第一参考电流信号和输入电流反馈信号并在输出端输出第一关断时间控制信号。8.如权利要求7所述的PFC电路，其中第二关断时间控制电路包括: 第二电流源，产生正比于第一参考电流信号的电流； 第二充电开关，和第二电流源串联； 第三电流源，产生正比于平均电流二倍参考信号的电流，其中平均电流二倍参考信号表征输入电流平均期望值的两倍； 放电开关，和第三电流源串联； 第二电容，具有第一端和第二端，其中第一端耦接参考地，第二端提供第二电容电压；其中 当输入电流大于零时，第二充电开关导通，第二电流源对第二电容充电使第二电容电压升闻; 当输入电流为零时，第三充电开管导通，第三电流源对第二电容放电使第二电容电压降低；以及 比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端稱接第二电容电压，第二输入端耦接第二参考信号，比较电路比较第二电容电压和第二参考信号并在比较电路的输出端输出第二关断时间控制信号。9.如权利要求1所述的PFC电路，其中逻辑电路包括: 模式判断电路，基于表征输入电流平均期望值两倍的平均电流二倍参考信号和输入电流峰值信号输出第一使能信号和第二使能信号，其中第一使能信号耦接第一关断时间控制电路，第二使能信号耦接第二关断时间控制电路，模式判断电路选择性地抑制第一关断时间控制电路或第二关断时间控制电路； 或门，具有第一端、第二端和输出端，其中第一端接收第一关断时间控制信号，第二端接收第二关断时间控制信号；以及 锁存电路，具有置位端、复位端和输出端，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林思聪，金亦青，任远程，张军明，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：