CN104038043B - Pfc转换器的电源管理ic、控制方法、检测器及方法 - Google Patents

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Abstract

一种PFC转换器的电源管理IC、控制方法、检测器及方法，其中功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压，输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于输入电压，电源管理集成电路包括：引脚，供接收与输出电压相关的反馈信号；反馈回路，连接引脚，在启动期间结束后，根据反馈信号稳定输出电压；以及信号峰值检测器，连接引脚，在启动期间检测反馈信号并产生峰值信号以供取得输入电压的直流信息。故可以通过检测该引脚上的反馈信号取得该输入电压的直流信息，从而达到减少电源管理集成电路的引脚数量的效果。

Description

PFC转换器的电源管理IC、控制方法、检测器及方法
技术领域
本发明是有关一种功率因数校正(PowerFactorCorrection；PFC)转换器的电源管理集成电路(IntegratedCircuit；IC)，特别是关于一种减少引脚数量的电源管理IC及其控制方法。
背景技术
PFC转换器通常需要取得输入电压的交流信息或直流信息以达成各种应用，例如美国专利第7,489,532号揭露一种取得输入电压的交流信息的电源转换器。图1显示传统PFC转换器的电源管理IC2，其可以取得输入电压的交流信息及直流信息。在图1中，交流电压Vac经由桥式整流器4整流后得到输入电压Vin，分压电路6分压输入电压Vin产生电压Vd给电源管理IC2的引脚MULT，电源管理IC2通过电压Vd取得输入电压Vin的交流信息。电源管理IC2包括信号峰值检测器8检测电压Vd的峰值以取得输入电压Vin的直流信息。在信号峰值检测器8中，由二极管及运算放大器组成的理想二极管10将电压Vd提供给电容C1，因而产生峰值信号Vpeak，该峰值信号Vpeak等于电压Vd的峰值，转换电路12根据峰值信号Vpeak取得输入电压Vin的直流信息，电阻Rff与电容C1并联，电阻Rff作为放电路径供电容C1缓慢放电。然而，传统的检测直流信息方法需要大电容C1来稳定峰值信号Vpeak，但大电容C1无法制作在电源管理IC2中，因此需要另一引脚VFF来外接电容C1，也就是说，电源管理IC2需要二引脚MULT及VFF来取得输入电压Vin的交流信息及直流信息。
为了减少引脚数量，某些PFC转换器放弃输入电压Vin的交流信息而仅取得直流信息。图2、图3及图4显示取得输入电压Vin的直流信息的检测器。图2显示已知的方均根检测器14，其中电阻R3、R4及电容C1组成滤波器用以取得输入电压Vin的方均根值Vrms，电源管理IC2根据该方均根值Vrms取得输入电压Vin的直流信息。图3显示另一种信号峰值检测器8，其中电阻R3及R4将输入电压Vin分压产生电压Vd，电压Vd经二极管D1对电容C1充电产生峰值信号Vpeak，电源管理IC2根据峰值信号Vpeak取得输入电压Vin的直流信息，电阻Rff与电容C1并联，电阻Rff作为放电路径供电容C1缓慢放电。在图3的信号峰值检测器8中，二极管D1的顺向偏压将使峰值信号Vpeak的峰值与输入电压Vin的峰值之间产生误差，为了消除此误差，可以在二极管D1的阳极及电阻R4之间增加二极管D2，如图4所示。如上所述，已知的PFC转换器的电源管理IC仍需要增加额外的引脚MULT来检测输入电压Vin的直流信息。
发明内容
本发明的目的之一，在于提出一种功率因数校正转换器的电源管理集成电路及控制方法。
本发明的目的之一，在于提出一种应用在功率因数校正转换器的信号峰值检测器及方法。
根据本发明，一种功率因数校正转换器的电源管理集成电路，该功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压，该输出电压在该功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于该输入电压，该电源管理集成电路包括：
引脚，供接收与该输出电压相关的反馈信号；
反馈回路，连接该引脚，在该启动期间结束后，根据该反馈信号稳定所述输出电压；以及
信号峰值检测器，连接该引脚，在所述启动期间检测该反馈信号并产生峰值信号以供取得该输入电压的直流信息。
可选的，该信号峰值检测器还包括：比较器，连接所述引脚，在所述反馈信号大于所述峰值信号时产生上升信号；上升计数器，连接所述比较器的输出端，在所述启动期间根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升其所输出的计数值；以及数字模拟转换器，连接所述上升计数器的输出端，根据所述计数值产生所述峰值信号。
可选的，该上升计数器储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
可选的，该电源管理集成电路还包括控制器连接所述上升计数器，在所述启动期间提供控制信号给所述上升计数器，以使所述上升计数器对所述上升信号取样。
可选的，该电源管理集成电路还包括控制器连接所述上升计数器，在所述启动期间提供控制信号给所述上升计数器，在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
根据本发明，一种功率因数校正转换器的控制方法，其中该功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压，该输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，该控制方法包括下列步骤：
(a)检测所述输出电压产生反馈信号；
(b)在所述启动期间检测所述反馈信号的峰值以产生峰值信号；
(c)根据所述峰值信号取得所述输入电压的直流信息；以及
(d)在所述启动期间结束后，根据所述反馈信号稳定所述输出电压。
可选的，步骤b还包括：比较峰值信号及所述反馈信号，在所述反馈信号大于所述峰值信号时产生上升信号；提供计数值；在所述启动期间，根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升所述计数值；以及根据所述计数值产生所述峰值信号。
可选的，所述的控制方法还包括储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号；
可选的，在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
根据本发明，一种功率因数校正转换器的信号峰值检测器，该功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压并且具有引脚供接收与所述输出电压相关的反馈信号以稳定所述输出电压，所述输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，所述信号峰值检测器包括：比较器，连接所述引脚及所述信号峰值检测器的输出端，在所述反馈信号大于所述输出端的峰值信号时产生上升信号；上升计数器，连接所述比较器的输出端，在所述启动期间根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升其所输出的计数值；以及数字模拟转换器，连接所述上升计数器及所述信号峰值检测器的输出端，根据所述计数值产生所述峰值信号供所述功率因数校正转换器取得所述输入电压的直流信息。
可选的，所述上升计数器储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
可选的，所述的信号峰值检测器还包括控制器连接所述上升计数器，在所述启动期间提供控制信号给所述上升计数器，以使所述上升计数器对所述上升信号取样。
可选的，所述的信号峰值检测器还包括控制器连接所述上升计数器，在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
根据本发明，一种功率因数校正转换器的信号峰值检测方法，该功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压并且具有引脚供接收与所述输出电压相关的反馈信号以稳定所述输出电压，所述输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，所述信号峰值检测方法包括下列步骤：比较峰值信号及所述反馈信号，在所述反馈信号大于所述峰值信号时产生上升信号；提供计数值；在所述启动期间，根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升所述计数值；以及根据所述计数值产生所述峰值信号供所述功率因数校正转换器取得所述输入电压的直流信息。
可选的，所述的信号峰值检测方法还包括储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
可选的，所述的信号峰值检测方法还包括在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
本发明有益的技术效果在于，利用单一引脚达成稳定输出电压及取得输入电压的直流信息，因而减少引脚数量。
附图说明
图1显示传统PFC转换器的电源管理集成电路；
图2显示已知应用在PFC转换器且仅取得直流信息的方均根检测器；
图3显示已知应用在PFC转换器且仅取得直流信息的信号峰值检测器；
图4显示已知另一种应用在PFC转换器且仅取得直流信息的信号峰值检测器；
图5显示应用本发明电源管理IC的PFC转换器；
图6为本发明电源管理IC的实施例；以及
图7为图6中信号的波形图。
附图标记
2电源管理IC
4桥式整流器
6分压电路
8信号峰值检测器
10理想二极管
12转换电路
14方均根检测器
16电源管理IC
18电源管理IC16的引脚
20分压电路
22信号峰值检测器
24反馈回路
26电源开启重置电路
28比较器
30上升计数器
32数字模拟转换器
34控制器
36误差放大器
38比较器
40输入电压Vin
42反馈信号VFB
44重置电源信号POR
46峰值信号Vpeak
48启动信号PORD
具体实施方式
图5显示应用本发明电源管理IC16的PFC转换器，其中交流电压Vac经由桥式整流器4整流后得到输入电压Vin，电源管理IC16控制开关M1的切换以将输入电压Vin转换为输出电压Vbus，分压电路20分压输出电压Vbus产生反馈信号VFB至电源管理IC16的引脚18，电源管理IC16根据反馈信号VFB稳定PFC转换器的输出电压Vbus。图6显示电源管理IC16的实施例，其包括峰值信号检测器22连接引脚18、反馈回路24连接引脚18以及电源开启重置(power-onreset)电路26提供重置电源信号POR给信号峰值检测器22，其中重置电源信号POR是用以启动或重新启动PFC转换器从电源管理IC16开启之后，有一段准备时间称为启动(startup)期间，如图7的时间T1至T3所示，在此启动期间，开关M1维持关闭(off)状态，输出电压Vbus等于输入电压Vin，如图7的波形40及42所示，峰值信号检测器22在启动期间检测与输出电压Vbus相关的反馈信号VFB的峰值产生与输入电压Vin的直流信息相关的峰值信号Vpeak，电源管理IC16在启动期间结束后，可以根据该峰值信号Vpeak取得输入电压Vin的直流信息。
在图6中，峰值信号检测器22包括比较器28、上升计数器30、数字模拟转换器32及控制器34，比较器28比较反馈信号VFB及峰值信号Vpeak，并在反馈信号VFB大于峰值信号Vpeak时送出上升信号UP，数字模拟转换器32将上升计数器30所提供的计数值CT转换为峰值信号Vpeak，在电源开启重置电路26送出重置电源信号POR使PFC转换器进入启动期间时，如图7的波形44及时间T1所示，控制器34因应重置电源信号POR触发控制信号Ctrl给计数器30，使计数器30根据取样时钟脉冲CLK开始对上升信号UP取样以调升计数值CT，进而使峰值信号Vpeak随反馈信号VFB上升，如图7的波形42及46以及时间T1至T2所示，取样时钟脉冲CLK的频率影响峰值信号检测器22的操作速度及总检测时间(T2-T1)。当计数值CT持续一预设时间tp不变时，上升计数器30送出使能信号EN给控制器34，控制器34因而产生启动信号PORD启动电源管理IC16以结束启动期间，如图7的波形48及时间T3所示，电源管理IC16在启动后开始控制开关M1的切换，进而启动PFC转换器。在此实施例中，上升计数器30内建暂存器供储存计数值CT，故在启动期间结束后，数字模拟转换器32可以根据上升计数器30所储存的计数值CT提供峰值信号Vpeak。在启动期间结束后，反馈回路24开始检测反馈信号VFB以产生脉宽调制信号Spwm以切换开关M1，进而使输出电压Vbus稳定在目标值。在图6中，反馈回路24包括误差放大器36放大反馈信号VFB及参考电压Vref之间的差值产生误差信号COMP，以及比较器38比较锯齿波信号Sramp及误差信号COMP产生脉宽调制信号Spwm。
本发明利用接收反馈信号VFB的引脚18来取得输入电压Vin的直流信息，因此无需增加引脚来检测输入电压Vin的直流信息，故可以减少电源管理IC16的引脚数量。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让本领域相关技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想由上述的权利要求书来决定。

Claims (16)

1.一种功率因数校正转换器的电源管理集成电路，其特征在于，所述功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压，所述输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，所述电源管理集成电路包括：
引脚，供接收与所述输出电压相关的反馈信号；
反馈回路，连接所述引脚，在所述启动期间结束后，根据所述反馈信号稳定所述输出电压；以及
信号峰值检测器，连接所述引脚，在所述启动期间检测所述反馈信号并产生峰值信号以供取得所述输入电压的直流信息。
2.根据权利要求1所述的电源管理集成电路，其特征在于，所述信号峰值检测器包括：
比较器，连接所述引脚，在所述反馈信号大于所述峰值信号时产生上升信号；
上升计数器，连接所述比较器的输出端，在所述启动期间根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升其所输出的计数值；以及
数字模拟转换器，连接所述上升计数器的输出端，根据所述计数值产生所述峰值信号。
3.根据权利要求2所述的电源管理集成电路，其特征在于，所述上升计数器储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
4.根据权利要求2所述的电源管理集成电路，其特征在于，所述的电源管理集成电路还包括控制器连接所述上升计数器，在所述启动期间提供控制信号给所述上升计数器，以使所述上升计数器对所述上升信号取样。
5.根据权利要求2所述的电源管理集成电路，其特征在于，所述的电源管理集成电路还包括控制器连接所述上升计数器，在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
6.一种功率因数校正转换器的控制方法，其特征在于，所述功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压，所述输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，所述控制方法包括下列步骤：
(a)检测所述输出电压产生反馈信号；
(b)在所述启动期间检测所述反馈信号的峰值以产生峰值信号；
(c)根据所述峰值信号取得所述输入电压的直流信息；以及
(d)在所述启动期间结束后，根据所述反馈信号稳定所述输出电压。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤b包括：
比较峰值信号及所述反馈信号，在所述反馈信号大于所述峰值信号时产生上升信号；
提供计数值；
在所述启动期间，根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升所述计数值；以及
根据所述计数值产生所述峰值信号。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述的控制方法还包括储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述的控制方法还包括在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
10.一种功率因数校正转换器的信号峰值检测器，其特征在于，所述功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压并且具有引脚供接收与所述输出电压相关的反馈信号以稳定所述输出电压，所述输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，所述信号峰值检测器包括：
比较器，连接所述引脚及所述信号峰值检测器的输出端，在所述反馈信号大于所述输出端的峰值信号时产生上升信号；
上升计数器，连接所述比较器的输出端，在所述启动期间根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升其所输出的计数值；以及
数字模拟转换器，连接所述上升计数器及所述信号峰值检测器的输出端，根据所述计数值产生所述峰值信号供所述功率因数校正转换器取得所述输入电压的直流信息。
11.根据权利要求10所述的信号峰值检测器，其特征在于，所述上升计数器储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
12.根据权利要求10所述的信号峰值检测器，其特征在于，所述的信号峰值检测器还包括控制器连接所述上升计数器，在所述启动期间提供控制信号给所述上升计数器，以使所述上升计数器对所述上升信号取样。
13.根据权利要求10所述的信号峰值检测器，其特征在于，所述的信号峰值检测器还包括控制器连接所述上升计数器，在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
14.一种功率因数校正转换器的信号峰值检测方法，其特征在于，所述功率因数校正转换器将输入电压转换为输出电压并且具有引脚供接收与所述输出电压相关的反馈信号以稳定所述输出电压，所述输出电压在所述功率因数校正转换器的启动前或启动期间等于所述输入电压，所述信号峰值检测方法包括下列步骤：
比较峰值信号及所述反馈信号，在所述反馈信号大于所述峰值信号时产生上升信号；
提供计数值；
在所述启动期间，根据一取样时钟脉冲对所述上升信号取样以调升所述计数值；以及
根据所述计数值产生所述峰值信号供所述功率因数校正转换器取得所述输入电压的直流信息。
15.根据权利要求14所述的信号峰值检测方法，其特征在于，所述的信号峰值检测方法还包括储存所述计数值以在所述启动期间结束后维持所述峰值信号。
16.根据权利要求14所述的信号峰值检测方法，其特征在于，所述的信号峰值检测方法还包括在所述计数值持续一预设时间不变时，启动所述功率因数校正转换器。
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