CN101048716A - 具有浪涌电流限制、风扇电机速度控制的单周期控制pfc升压转换器ic - Google Patents

Abstract

一种经功率因数校正的升压转换器电路，包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端；所述二极管具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括浪涌电流限制电路，其用于将通过所述电感器的电流限制到低于预定电平的值。还公开了风扇电机速度控制器和内部管理电源控制器。

Description

具有浪涌电流限制、风扇电机速度控制的单周期控制PFC升压转换器IC

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求弗兰克·阿塔瑞(Frank Athari)于2002年11月1日提交的题为“具有浪涌电流限制和风扇速度控制的单周期控制连续传导模式PFC升压转换器IC”的第60/423,191号美国临时申请以及弗兰克·阿塔瑞于2002年12月9日提交的题为“具有集成的浪涌电流限制、风扇速度和内部管理控制的连续传导模式PFC升压转换器IC”的第60/431,858号美国临时申请的优先权。上述申请所公开的内容被并入本文作为参考。

发明背景

用于控制开关电路的单周期控制(OCC)技术现在已经是公知的。它的一般技术在第5,278,490号美国专利中已得到描述。在第5,886,586号美国专利中该技术被应用于PFC(功率因数校正)升压转换器。在OCC技术中，当它被应用于PFC升压转换器电路时，转换器的输出电压受到感测、被与基准电压比较并被提供给积分器级，该积分器级在由系统时钟设置的每一控制周期都被复位。积分器的输出随后在比较器中被与转换器中感测到的输入电流进行比较，该比较器的输出被提供用于控制脉宽调制器，脉宽调制器的输出控制升压转换器开关。该开关控制提供给负载的电流以使得输入交流线电流与输入交流线电压同相，即，具有附带载荷的转换器具有基本上一致的功率因数并由此呈现出纯电阻性，从而产生最佳的功率效率和降低的谐波。

在OCC技术之前，公知的是采用乘法器(multiplier)技术以用于升压转换器电路中的PFC。图1描述了根据一种典型现有技术所述的以固定频率操作和具有连续传导模式(CMM)的升压转换器拓扑结构的有源功率因数校正系统的系统级方框图。该系统包括基于乘法器解决方案的连续传导模式控制集成电路1并且具有分立的门驱动电路3和分立的电源开关5。这种控制方法基于电流模式采用了乘法器电路、输入电流感测、输入电压感测和输出电压感测。该模拟的乘法器通过将整流的线电压乘以电压误差放大器的输出来生成电流编程信号，以使得该电流编程信号具有输入电压的形状和最终控制上述升压转换器的输出电压的平均幅度。电流回路被整流的线电压编程以使得上述转换器的输入呈电阻性。上述输出电压通过改变电流编程信号的平均幅度而受到控制。其结果是产生了与输入电压同相并成比例的经调整的输出电压和正弦输入电流。

采用乘法器解决方案的上述现有技术具有的缺点是具有高的分立组件数量和复杂的设计，并且需要开发工作来实现高性能连续传导模式功率因数校正转换器。此外，因为高的组件数量和有数量限制的管脚，实现其中开关与控制电路封装在一起的“单一封装”的设计是更加困难的。现有技术的使用乘法器技术的PFC升压转换器的一个例子在第6,445,600号美国专利中得到了描述。

在已转让给本申请的受让人的2002年12月16日提交的第10/319,982号美国专利申请中，采用OCC技术的PFC升压转换器电路被描述为包括用于PFC的集成电路、具有集成开关和OCC控制器的CCM升压转换器，并且该电路使用乘法器技术降低了在PFC升压转换器中固有的复杂性。

然而，存在着将一些附加部件合并入这种集成电路的需要，包括用来对浪涌电流(inrush current)、风扇电机速度和给内部电路提供电能的内部管理(housekeeping)电源进行控制的电路。人们已经认识到，OCC控制方法的简单性允许将通常在PFC控制器IC的外部实现的那些附加的“外围”功能集成在一起。假定在每一硅单位面积具有更多的功能性，与传统的基于乘法器的控制器相比较，它增加了这种控制器的价值。

与传统的基于“乘法器”的CMM PFC控制器(例如现有技术Unitrode/TIUC3854)相比，OCC技术显著地简化了连续传导模式(CMM)PFC控制功能。由于OCC技术不需要线电压感测并且不需要具有所有与其关联的外部组件的复杂的乘法器电路，所以封装的管脚数目显著地减少。这样，这种控制方法的简化在允许较高度集成的同时还允许利用实用的事先存在的功率封装方法以用于CCM升压PFC控制器和上面提及的附加外围功能的整体集成。此外，功率开关元件也可被集成在封装中。能够采用的封装方法的一个例子在2001年5月31日公布的国际公布WO 01/39266中得到了描述。

发明内容

因此，本发明涉及一种有源功率因数校正升压转换器，其优选地以连续传导模式(CMM)操作，并且合并有从用于实现浪涌电流限制、风扇电机速度控制和内部管理电源控制的电路中选择的一个。本发明优选地针对连续传导模式实施，因为这是最复杂的PFC电路，它典型地需要许多外部组件和用于控制器的封装管脚。该IC优选地采用上述WO 01/39266中的封装方法而以MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管)管芯(Die)来封装。

在PFC应用中，经常需要对进入电源系统的浪涌电流进行限制，这是因为大电解容量的电容经常被用来使PFC电路的输出平滑。限制浪涌电流的一种方法是将浪涌限制电阻与DC总线串联设置。接着，在感测到浪涌电流电平并将其与一个固定的安全基准电平进行比较之后，使用电磁继电器或例如MOSFET或半导体闸流管的有源器件来将该电阻旁路(by-pass)。

根据本发明，PFC控制器提供了集成电路，其能够，

1.感测浪涌电流，

2.对测得的浪涌电流与固定的基准电平进行比较

3.提供驱动电压/电流给电磁继电器或有源器件，以在浪涌电流电平降低到可接受的电平之下时使浪涌电阻短接(shunt out)。

假定该电路被集成为实际PFC控制器的一部分，则电流感测管脚处已存在的浪涌电流可被检测到，并且在感测到的电流电平降低到规定的安全限制之下后，使能信号通过一个未使用的管脚而被提供给继电器或有源开关。

包含在PFC IC中的第二外围部件(feature)是风扇速度控制器。风扇经常被用来为电源提供冷却。通常，该部件不得不通过专用于风扇速度控制的外部电路来实现。假定电源的负载状况都能够在PFC控制器的内部得到，则该部件可以内建地(onboard)包括在PFC控制器中。控制器还具有内建的振荡器，其可用于风扇速度控制PWM信号以用来消除多余的开关电路。

风扇速度可作为PFC负载电流的函数而直接得到控制，从而消除对复杂控制方案的需要。

风扇速度控制器的实施手段是PWM脉冲流，在PFC控制器看来，这些脉冲的占空因数与负载电流成比例地从0线性地变化到100％。

固定速度可以被编程并且在特定的％负载的情况下被激活。

可包含在PFC IC中的第三个外围部件是内部管理电源控制器。所有的转换器电路都需要内部管理电源以为控制IC和辅助电路功能提供电能。内部管理电源典型地由专用的控制器来驱动。本发明将内部管理电源的控制器功能与PFC功能集成在相同的控制IC内。其有益效果是：

1.自给自足的前端PFC设计而无需其它的控制器。

2.削除了外部组件和与内部管理控制器相关的费用。

3.开关频率的同步化消除了噪音耦合并提高了整体效率。

4.使用VCC管脚作为用于内部管理控制部分的反馈管脚消除了多余的反馈管脚。

假定控制器已经具有振荡器并且VCC管脚能够被用作用于内部管理部分的反馈管脚，则将该功能内建地与PFC控制器包含一起的操作得到简化，从而削减了额外的管脚。

本发明涉及一种有源功率因数校正升压转换器IC，其优选地以连续传导模式(CMM)操作，并且内建地包括浪涌电路限制控制器、风扇电机速度控制器和内部管理电源控制器中的至少一个。

为了测量浪涌电流，浪涌电流限制控制电路使用了现有的电流感测电阻。它使用这种信息来触发旁路元件并安排启动操作的顺序。

风扇速度控制器将风扇速度作为负载电流的函数而对其进行线性调整，所述负载电流是利用包含有感测电阻的现有电流感测电路而被感测到的。风扇速度也可以针对给定的预定％负载而利用预定的占空因数步幅(速度)得到控制。由于负载信息可在PFC控制器内部得到，所以该功能性部件被极大地简化。

内部管理控制器再次应用内部振荡器来提供特别地用于内部管理电源功能的独立的PWM控制电路。PFC控制器的现有VCC管脚还被用作为用于内部管理电源输出的反馈管脚。这就确保使内部管理电源调整处于PFCIC的额定范围之内。

根据本发明所述，它提供了一种经功率因数校正的升压转换器电路，包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端；所述二极管具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括浪涌电流限制电路，其用于将通过所述电感器的电流限制到低于预定电平的值。

根据本发明的另一个方面，本发明包括一种经功率因数校正的升压转换器电路，其包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端；所述二极管具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括风扇电机速度控制电路，所述风扇电机速度控制电路将所述风扇电机速度作为从所述第二控制输入端感测到的电流的函数(function)而对其进行调整。

根据本发明的另一个方面，本发明包括一种经功率因数校正的升压转换器电路，其包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端；所述二极管具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括内部管理电源控制器，所述内部管理电源控制器通过反馈电压受到控制，所述反馈电压包括处在所述电源端上的电压电平。

本发明还涉及一种用于PFC升压转换器的集成电路控制器。

通过以下参照相应附图进行的描述，本发明的其它特征和有益效果将会变得清楚。

附图简要说明

图1是现有技术的基于乘法器的CCM PFC升压转换器电路的方框图；

图2是如上述第10/319,982号美国申请所述的、采用OCC技术的CCMPFC升压转换器电路的方框图，其中开关和控制器被容纳在单一模块中；

图3显示的是如图2所示的集成电路的一种应用；

图4显示的是如图2所示的集成电路的方框图；

图4A示出了怎样为图2所示的集成电路产生电源和基准电压；

图5显示了合并有浪涌电流限制和风扇速度控制的本发明的一个实施方案；

图6显示了合并有浪涌电流限制、风扇速度控制和内部管理电源控制的本发明的第二个实施方案。

优选实施方案的详细描述

图2描绘出了操作于固定频率、连续传导模式升压转换器拓扑结构之下的基于OCC有源功率因数校正技术的系统级方框图表述。在CCM中，电感器L中的电流决不允许变为零。在图2的电路中，功率开关10、基于OCC的PFC控制电路20以及内建(onboard)功率开关驱动电路30被集成入单一的封装40中，封装40能够将来自该器件的适当热量散发到散热器(heatsink)。利用这种技术可以实现各种功率封装，这是因为OCC技术的使用减少了实现完全的CCM PFC升压转换器所需的管脚数目。

控制电路20基于OCC方法，在这种方法中不需要参照图1中的现有技术的电路所述的乘法器和输入电压感测。这就允许IC 40的封装管脚和外部组件减少。OCC的概念是利用合并有集成-复位控制的简单线性电路来实现的，其中开关10的占空因数被实时控制以使得各个周期中的开关变量的平均值等于控制基准或与其成比例。具体地说，转换器的输出电压通过误差放大器与上述控制基准进行比较。这些误差信号被积分(integrated)。该误差的大小控制了积分器输出的斜率，接着其与所感测到的输入电流来比较以控制开关的占空因数。这种控制方法迫使转换器的输出呈现电阻性，这样迫使正弦输入电流与输入电压同相并且成比例，并提供经调整的直流输出电压。与传统的分立的基于乘法器的CCM PFC控制器相比，将上述控制器与功率开关一起集成在一个封装中简化了设计连续传导模式PFC电路的复杂任务。

再参照图2，整流器模块R提供经整流的直流电压给直流总线。输入电容Cin过滤高频成分。在开关10导通时，电磁能量被存储在电感器L中。在开关10断开时，存储在电感器L中的能量经由高频整流二极管D被传输到存储电容器Cout，同时提供功率到负载。在开关10再次被导通时，二极管D反向偏置，存储电容Cout为负载提供功率。控制开关10的占空因数通过OCC电路20控制以使得交流输入电流与交流线电压同相。因此，转换器和负载具有接近一致的功率因数并呈现为纯粹的电阻性，这导致了最大的功率效率。感测电阻(sense resistor)RS被提供用于感测输入电流。

图3显示了应用到PFC CCM升压转换器的集成电路40的一个实施方案的细节，图4显示了IC 40的方框图。优选地，IC 40由从直流总线(DCbus)接收功率的电源PS提供功率。在IC40的内部，包括电阻RX和齐纳二极管DZ1的电压调整器电路能够被使用以提供内部电能(VCC 5V)。参见图4A。用于误差放大器的基准电压Vref也可通过包括电阻RY和齐纳二极管DZ2的类似电路来被提供，如图4A所示。

还是参照图4，输出电压被电阻分压器(resistor divider)R1、R2感测到，并被提供给IC 40的输入VFB，VFB是误差放大器50的一个输入。误差放大器50的其它输入是基准电压Vref。误差放大器50产生误差信号Ve。被放大的误差信号Ve被提供到积分器级70的输入。该积分器的输出被提供到比较器75的一个输入，并在比较器75中与所感测到的输入电流进行比较，该感测到的输入电流是由电流缓冲器78的输出提供的，电流缓冲器78由电流感测放大器79馈送信号。该输入电流通过电阻Rs被转换成电压，并被提供到输入ISNS。峰值电流限制器81运行以将感测到的电流限制到预定峰值电流。峰值电流限制器81的输出被提供到比较器75的输出。比较器75的输出被提供到驱动器级，例如，受到时钟控制的SR触发器(flip flop)80，其输出被提供用于控制开关10的导电时间。系统时钟85控制系统的频率。触发器80的输出是一个脉宽调制信号，其脉宽决定了开关10的导通时间。积分器70的输出(其响应于来自所需基准Vref的输出电压的变化的平均值)通过比较器75被与输入电流波形(由通过Rs的压降决定)进行比较，以在积分器输出超出所感测到的输入电流时将触发器80复位。这就调制了开关10的导通时间，迫使输入电流同相地跟随输入电压并调整输出电压以将误差信号Ve最小化。时钟设置系统的频率，用以确保使积分器在各个时钟周期内复位。在触发器80被复位时，积分器的复位是通过复位控制器72来完成的。

图5描绘出了操作于固定频率、连续传导模式升压转换器拓扑结构之下的基于“单周期控制”有源功率因数校正系统的本发明的系统级方框图表述。图5显示了所实现的浪涌电流限制功能和风扇电机速度控制功能。

控制IC 40A基于上述的“单周期控制”方法。

在PFC应用中，经常需要限制进入电源系统的浪涌电流，这是因为大电解容量的电容器经常被用来对PFC电路的输出进行平滑处理。根据本发明，浪涌限制电阻R10与直流总线串联设置。接着，在感测到浪涌电流电平并用固定的安全基准电平与其大小进行比较并确定出浪涌电流电平低于上述安全电平后，使用电磁继电器U1或例如MOSFET或半导体闸流管的有源器件将电阻R10旁路。

上述单周期控制PFC控制器提供了集成电路，其能够，

1.感应浪涌电流，

2.对测得的浪涌电流与固定的基准电平进行比较

3.提供驱动电压/电流到继电器或有源器件以在浪涌电流电平下降到可接受的电平之下时短接浪涌电阻R10。

假定这些电路被集成为PFC控制器的一部分，已经在电流感测管脚处出现的浪涌电流作为电阻RS上的电压而被检测到，并且在感测到的电流电平下降到低于规定的安全限制后，使能信号将利用一个未用的管脚而被提供给继电器U1或有源开关以用来短接电阻R10。

参照图5，单周期控制集成电路如40A所示地被修改为包括风扇速度控制和浪涌电流控制。如前所述，对于PFC应用而言，它经常需要对进入电源系统的浪涌电流进行限制，这是因为大电解容量电容器(例如，电容C1器)经常被用来使PFC电路的输出平滑。电阻R10设置为与直流总线串联。在感测到浪涌电流电平并且用固定的安全基准电平与其比较大小之后，电阻R10被使用电器U1或例如MOSFET或半导体闸流管的有源器件旁路。根据本发明所述，PFC控制器提供了能够通过电阻RS感测浪涌电流、并将该测量到的感测电流与固定基准电平比较的集成电路。OCC控制IC 40A控制晶体管Q1。如果感测到的浪涌电流高于预定电平，则与电感器L1串联设置的电阻R10限制该浪涌电流。晶体管Q1保持截止。继电器U1的触点跨接上述电阻而被设置。如果浪涌电流高于预定的安全电平，则继电器U1的线圈不会被通电，这是因为晶体管Q1是截止的。这样，串联设置在直流总线中的电阻R10限制了浪涌电流。一旦浪涌电流下降到低于预定电平，则晶体管Q1被IC 40A导通，进而给继电器U1的线圈通电并将电阻R10短接，从而使电阻R10不再处于电路中。

如本领域普通技术人员基于上述内容所能理解的那样，晶体管Q1能够被可选择地控制，以使得其在浪涌电流高于预定电平时被导通，从而使上述继电器的触点被重新接线(rewired)以使得电阻R10保持与电感器L1的串联，由此限制浪涌电流。一旦浪涌电流下降到低于预定电平，则晶体管Q1能够被关断，以此将继电器线圈断电并将电阻R10旁路，从而使得浪涌电流不再受到限制。

PFC IC 40A中包括的第二个外围部件(feature)是风扇速度控制器。该部件通常是利用专用于风扇速度控制的外部电路来实现的。根据本发明，假定电源的负载状况都能够在PFC控制器的内部得到，则这些部件可以内建地(onboard)包含在PFC控制器中。控制器还具有内建的振荡器85(参见图4)，其能够用于风扇速度控制PWM信号以用来削除多余的开关电路。

风扇速度可被作为通过电阻RS感测到的PFC负载电流的函数而直接得到控制，由此消除了复杂控制方案的需要。

用于风扇速度控制的IC 40A的输出是PWM脉冲流，在PFC控制器看来，这些PWM脉冲的占空因数与RS上感测到的负载电流成比例地从0线性地变化到100％。这些PWM脉冲被施加到晶体管Q2的基极以控制电机的速度。

固定的速度可被编程并在特定的％负载的情况下被激活。

浪涌电流限制电路使用现存的电路感测通过用于感测PFC电流的电阻RS的电流以测量浪涌电流。它使用这些信息来触发旁路元件U1或其它的有源器件并安排启动操作的顺序。

风扇速度控制器将风扇速度作为负载电流(它是利用现有的采用电阻RS的电流感测电路被感测到的)的函数而对其进行线性调整。风扇速度也可以针对给定的预定％负载而利用预定的占空因数步幅(速度)得到控制。

包含在PFC IC中的第三个外围部件是内部管理电源控制器。所有的转换器电路都需要内部管理电源为控制IC和辅助的电路功能提供功率。内部管理电源典型地由专用的控制器来驱动。而本发明将内部管理器的控制器功能与PFC功能集成在同一个控制IC内。其有益效果是，

1.自给自足的前端PFC设计而无需其它的控制器。

2.消除了外部组件和与内部管理控制器相关的费用。

3.开关频率的同步化消除了噪音耦合并提高了整体效率。

4.将VCC管脚作为用于内部管理控制部分的反馈管脚消除了多余的反馈管脚。

假定控制器已经具有振荡器并且VCC管脚可被作为内部管理部分的反馈管脚使用，则将这种部件内建地包含入PFC控制器中的操作可得到简化，消除了额外的管脚。

内部管理控制器应用内部振荡器85(参见图4)来建立特别用于内部管理电源功能的独立的PWM控制电路。PFC控制器上现存的VCC管脚也被用作反馈管脚以用于内部管理电源输出。这就确保了使内部管理电源调整处在PFC IC的额定范围(rating)之内。

图6显示了使用集成电路40B的电路图，其中，集成电路40B使用如图5所示的浪涌电流控制和风扇速度控制，并它还包括内部管理电源控制。此外，图6的电路还采用了一些将在下面描述的附加功能。

浪涌电流限制以与图5相同的方式实现。晶体管Q1、继电器U1和电阻R10被用来基于经由电阻RS感测到的感测浪涌电流来限制浪涌电流。

风扇电机速度的控制通过晶体管Q2以与参照图5所描述的相同方式再次基于经由电阻RS感测到的感测PFC电流来实现。

图6的电路还包括内部管理电源控制HK。内部管理电源控制器HK通过来自集成电路40B的输出HK PWM受到控制。脉宽被调制信号被提供到包括FET Q3的晶体管的栅极上。晶体管Q3的栅极受到脉宽调制并且它驱动了变压器TX1的初级。变压器TX1的初级被耦合到输出电压VBUS。变压器TX1的次级输出受到二极管D6的整流并受到电容C5的滤波。接着，二极管D6的输出被供应到VCC以给芯片40B提供功率。VCC起到了反馈管脚的作用，以用来控制IC输出HK PWM中的PWM信号的占空因数。

如图5和图6所示，其中示出的集成电路40A和40B不包括作为该集成电路的一部分的功率开关QS。此外，在图6的电路中，驱动器QH和QL也被设置在该集成电路的外部。晶体管QH、QL和QS也可被合并入集成电路40A，40B。

图6还显示了典型的负载使能光耦合器OC，其通过用来通知控制器该负载被启动并准备好接收功率的负载使能信号而受到控制。

本发明的有益效果是(a)较少的组件数量；(b)由于较少的零件数目而具有较高的可靠性；(c)简化的PCB实现方案；(d)由于关键的控制部件和功率开关部件的紧凑封装而使布局问题最小化；以及(e)与基于乘法器的更加复杂的PFC控制器相反，其具有基于较为简化的OCC方法的简化设计和开发努力。

此外，IC 40包括如图4所示的其它标准功能，例如欠压/低压(UVLO)检测电路101、软启动电路102、必需的偏置和基准电压产生器103、热保护装置104、具有自动重启的电路保护逻辑105(它用于例如过流保护和输出过压保护107的功能)。它还提供有集成驱动控制30、电平移动电路35和峰值电流限制门驱动电路37。

尽管对本发明的描述是针对其具体实施方案来进行的，但其它的变换和修改以及其它的应用对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明不是由这里的具体公开来限制，而是通过所附的权利要求来限制。

Claims (36)

1.一种经功率因数校正的升压转换器电路，包括：

整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；

电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；

包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；

具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端；所述二极管具有第二端；以及

被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；

其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；

所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括浪涌电流限制电路，其用于将通过所述电感器的电流限制到低于预定电平的值。

2.如权利要求1所述的转换器电路，其中，所述集成电路包括开关和用于驱动所述开关接收来自所述控制电路的输出的门驱动器；所述集成电路的输出端包括所述开关的主端子。

3.如权利要求1所述的转换器，其中，所述集成电路的所述输出端被耦合到所述开关的控制端。

4.如权利要求1所述的转换器电路，其中，所述转换器电路以连续传导模式操作。

5.如权利要求1所述的转换器电路，还包括位于所述直流总线的一个支线中的感测电阻，所述感测电阻的一端被耦合到所述第二控制输入端，所述感测电阻提供用于指示所述浪涌电流的信号。

6.如权利要求1所述的转换器电路，其中，所述浪涌电流限制电路包括与所述电感器串联的电阻以及用来在所述浪涌电流低于所述预定电平时将所述电阻旁路的受控旁路电路。

7.一种经功率因数校正的升压转换器电路，包括：

整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；

电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；

包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；

具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端，所述二极管具有第二端；以及

被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；

其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；

所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括风扇电机速度控制电路，所述风扇电机速度控制电路将所述风扇电机速度作为从所述第二控制输入端感测到的电流的函数而对其进行调整。

8.如权利要求7所述的转换器电路，其中，所述风扇电机速度控制电路包括从所述集成电路接收脉宽调制驱动信号的控制装置。

9.如权利要求7所述的转换器电路，其中，所述集成电路包括开关和用于驱动所述开关接收来自所述控制电路的输出的门驱动器；所述集成电路的输出端包括所述开关的主端子。

10.如权利要求7所述的转换器电路，其中，所述集成电路的所述输出端被耦合到所述开关的控制端。

11.如权利要求7所述的转换器电路，其中，所述转换器电路以连续传导模式操作。

12.如权利要求7述的转换器电路，还包括位于所述直流总线的一个支线中的感测电阻，所述感测电阻的一端被耦合到所述第二控制输入端。

13.一种经功率因数校正的升压转换器电路，包括：

整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；

电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；

包括用来控制开关的控制电路的集成电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；

具有第一端的升压整流器二极管，所述二极管的所述第一端被耦合到所述电感器的所述第二端，所述二极管具有第二端；以及

被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；

其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；

所述经功率因数校正的升压转换器电路还包括内部管理电源控制器，所述内部管理电源控制器通过反馈电压受到控制，所述反馈电压包括处在所述电源端上的电压电平。

14.如权利要求13所述的转换器电路，其中，所述集成电路包括开关和用于驱动所述开关接收来自所述控制电路的输出的门驱动器；所述集成电路的输出端包括所述开关的主端子。

15.如权利要求13所述的转换器，其中，所述集成电路的所述输出端被耦合到所述开关的控制端。

16.如权利要求13所述的转换器电路，其中，所述转换器电路以连续传导模式操作。

17.如权利要求13所述的转换器电路，还包括位于所述直流总线的一个支线中的感测电阻，所述感测电阻的一端被耦合到所述第二控制输入端。

18.如权利要求13所述的转换器电路，其中，所述内部管理电源控制器包括受控装置，所述受控装置被来自所述集成电路的PWM信号控制，以产生从所述转换器电路的输出电压中派生出的内部管理电源电压。

19.一种用于经功率因数校正的升压转换器电路的集成电路，所述升压转换器电路包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；升压整流器二极管，其具有耦合到所述电感器的所述第二端的第一端并且具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；所述集成电路包括：

用来控制开关的控制电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；

其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；

所述集成电路还包括浪涌电流限制电路，用于将通过所述电感器的电流限制到低于预定电平的值。

20.如权利要求19所述的集成电路，其中，所述开关被集成到所述集成电路中，并且所述集成电路还包括用于驱动所述开关接收来自所述控制电路的输出的门驱动器，所述集成电路的输出端包括所述开关的主端子。

21.如权利要求19所述的集成电路，其中，所述集成电路的所述输出端被耦合到所述开关的控制端。

22.如权利要求19所述的集成电路，其中，所述转换器电路以连续传导模式操作。

23.如权利要求19所述的集成电路，其中，所述升压转换器包括位于所述直流总线的一个支线中的感测电阻，所述感测电阻的一端用来耦合到所述第二输入端，所述感测电阻提供用于指示所述浪涌电流的信号。

24.如权利要求19所述的转换器电路，其中，所述浪涌电流限制电路包括与所述电感器串联的电阻，以及在所述浪涌电流低于所述预定电平时用于将所述电阻旁路的受控旁路电路。

25.一种用于经功率因数校正的升压转换器电路的集成电路，所述升压转换器电路包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；升压整流器二极管，其具有耦合到所述电感器的所述第二端的第一端并且具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；所述集成电路包括：

用来控制开关的控制电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；

其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；

所述集成电路还包括风扇电机速度控制电路，所述风扇电机速度控制电路将风扇电机速度作为从所述第二控制输入端感测到的电流的函数而对其进行调整。

26.如权利要求25所述的集成电路，其中，所述风扇电机速度控制电路包括从所述集成电路接收脉宽调制驱动信号的控制装置。

27.如权利要求25所述的集成电路，其中，所述开关被集成到所述集成电路中，并且所述集成电路还包括用于驱动所述开关接收来自所述控制电路的输出的门驱动器，所述集成电路的输出端包括所述开关的主端子。

28如权利要求25所述的集成电路，其中，所述集成电路的所述输出端被耦合到所述开关的控制端。

29.如权利要求25所述的集成电路，其中，所述升压转换器电路以连续传导模式操作。

30.如权利要求25所述的集成电路，其中，所述升压转换器包括位于所述直流总线的一个支线中的感测电阻，所述感测电阻的一端用来耦合到所述第二控制输入端。

31.一种用于经功率因数校正的升压转换器电路的集成电路，所述升压转换器电路包括：整流器，其可连接到交流输入并具有经整流的直流输出，所述直流输出被提供给直流总线；电感器，其具有被连接在所述直流总线的一个支线中的第一和第二端，所述电感器的第一端被耦合到所述整流器的所述输出；升压整流器二极管，其具有耦合到所述电感器的所述第二端的第一端并且具有第二端；以及被连接到所述二极管的所述第二端的存储电容器；所述集成电路包括：

用来控制开关的控制电路，所述集成电路包括用于封装所述控制电路的外壳，所述集成电路具有电源端、接地端、被耦合到所述转换器电路的输出的第一控制输入端以及被耦合到用来感测所述直流总线中的电流的传感器的第二控制输入端，并且还具有连接到所述开关的输出端；

其中，所述控制电路包括单周期控制电路，所述单周期控制电路具有积分器，所述积分器在时钟信号的各个周期被所述时钟信号复位，所述积分器接收被提供于所述第一控制输入端的信号以作为输入；

所述集成电路还包括内部管理电源控制器；

所述内部管理电源控制器通过反馈电压受到控制，所述反馈电压包括处在所述电源端上的电压电平。

32.如权利要求32所述的集成电路，其中，所述开关被集成到所述集成电路中，并且所述集成电路还包括用于驱动所述开关接收来自所述控制电路的输出的门驱动器，所述集成电路的输出端包括所述开关的主端子。

33.如权利要求31所述的集成电路，其中，所述集成电路的所述输出端被耦合到所述开关的控制端。

34.如权利要求31所述的集成电路，其中，所述升压转换器电路以连续传导模式操作。

35.如权利要求31所述的集成电路，其中，所述升压转换器包括位于所述直流总线的一个支线中的感测电阻，所述感测电阻的一端用来耦合到所述第二控制输入端。

36.如权利要求31所述的集成电路，其中，所述内部管理电源控制器包括受控装置，所述受控装置被来自所述集成电路的PWM信号控制，以产生从所述转换器电路的输出电压中派生出的内部管理电源电压。

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