CN106602861B - 提高功率因素校正转换效率的控制电路 - Google Patents

提高功率因素校正转换效率的控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高功率因素校正转换效率的控制电路，包括整流电路，对接收到的交流电压进行整流后输出直流电压；升压电路，对整流后的直流电压进行升压；主控电路，检测升压电路的最小电流并在检测到最小电流时输出控制信号；开关电路，接收主控电路输出的控制信号并根据控制信号导通；输出电路，将升压后的直流电压输出给后端负载；开关电路导通时，升压电路被充电；开关电路截止时，升压电路放电通过输出电路提供直流电压给后端负载；主控电路根据输出电路连接的负载是处于重载或轻载的情况调整控制信号的频率，以此实现减少开关损耗及导通损耗，并改善电磁干扰。

Description

提高功率因素校正转换效率的控制电路
技术领域
本发明涉及功率因素校正转换效率领域，特别是涉及一种功率因素校正转换效率的控制电路。
背景技术
在目前输出功率超过75W的TV电源都会用到功率因素校正(Power FactorCorrection,PFC)模块，其由全电压输入升压后到400V左右，进行功率因数校正。然而，现有的功率因素校正电路存在以下缺陷：
1、PFC目前的控制模式都是固定T-on(如图1所示)，导致在轻重载切换时，导通时间固定，导通损耗高。
2、目前PFC控制方式中有CCM、DCM、BCM三种模式，对于CCM存在可控开关损耗大、整流二极管存在反向恢复损耗及电磁干扰效果差等缺陷；在DCM及BCM控制模式下，由于可控开关寄生电容与辅助绕组的电感的作用会产生谐振，消耗电能，且震荡连续影响电磁干扰效果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种功率因素校正转换效率的控制电路，以减少开关损耗及导通损耗，并改善电磁干扰。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种提高功率因素校正转换效率的控制电路，用于控制升压型变流器实现功率因素校正功能，所述控制电路包括：
整流电路，用于对接收到的交流电压进行整流后输出直流电压；
升压电路，连接所述整流电路，用于对整流后的直流电压进行升压；
主控电路，连接所述升压电路，用于检测所述升压电路的最小电流，并在检测到所述最小电流时输出控制信号；
开关电路，连接所述升压电路及所述主控电路，用于接收所述主控电路输出的控制信号并根据所述控制信号导通；
输出电路，连接所述升压电路及所述开关电路，用于将升压后的直流电压输出给后端负载；
其中，所述开关电路导通时，所述升压电路被充电；所述开关电路截止时，所述升压电路放电并通过所述输出电路提供直流电压给所述后端负载；所述主控电路根据所述输出电路连接的负载是处于重载或轻载的情况调整所述控制信号的频率。
其中，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，所述第一二极管的阴极连接所述第四二极管的阳极，并连接所述交流电压的火线，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阳极，并接地，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极，并连接所述交流电压的零线，所述第三二极管的阴极连接所述第四二极管的阴极，并连接所述升压电路。
其中，所述升压电路包括第一电容、第二电容、第五二极管及辅助绕组，所述辅助绕组的第八引脚连接所述第三及第四二极管的阴极，所述第一及第二电容分别连接在所述辅助绕组的第八引脚与地之间，所述辅助绕组的第六引脚连接所述输出电路，所述辅助绕组的第五引脚接地，所述辅助绕组的第一引脚连接所述控制电路，所述第五二极管的阳极连接所述辅助绕组的第八引脚，所述第五二极管的阴极连接所述输出电路。
其中，所述主控电路包括第一电阻、第二电阻、第三电容及控制器，所述控制器的输入端经所述第一电阻连接所述辅助绕组的第一引脚，所述第二电阻连接在所述控制器的输入端与地之间，所述第三电容与所述第二电阻并联，所述控制器的输出端连接所述开关电路。
其中，所述控制器为功率因素校正控制器。
其中，所述开关电路包括第三电阻及可控开关，所述可控开关的控制端连接所述控制器的输出端，所述可控开关的第一端连接所述辅助绕组的第六引脚及所述输出电路，所述可控开关的第二端经所述第三电阻接地。
其中，所述可控开关为N型MOS管，所述可控开关的控制端、第一端及第二端分别对应所述N型MOS管的栅极、漏极及源极。
其中，所述输出电路包括第六二极管及第四电容，所述第六二极管的阳极连接所述可控开关的第一端及所述辅助绕组的第六引脚，所述第六二极管的阴极连接所述后端负载，所述第四电容连接在所述第六二极管的阴极与地之间。
其中，所述可控开关的第一端与第二端之间的震荡电压与所述辅助绕组的震荡电压同相。
其中，所述提高功率因素校正转换效率的控制电路工作在非连续导通模式。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的所述提高功率因素校正转换效率的控制电路通过所述控制电路侦测所述升压电路的最小电流值，并在侦测到所述最小电流值时输出控制信号控制所述开关电路导通，并根据所述输出电路连接的所述后端负载的轻重载情况调整所述控制信号的频率，以此实现减少开关损耗及导通损耗，并改善电磁干扰。
附图说明
图1是现有技术的功率因素校正转换效率的控制电路的控制信号波形图；
图2是本发明的功率因素校正转换效率的控制电路的电路图；
图3a是图2中控制器在后端负载为重载时输出的控制信号波形图；
图3b是图2中控制器在后端负载为轻载时输出的控制信号波形图；
图4是图2的控制信号波形图。
具体实施方式
请参阅图2，是本发明的功率因素校正转换效率的控制电路的电路图。所述提高功率因素校正转换效率的控制电路，用于控制升压型变流器实现功率因素校正功能，所述控制电路包括：
整流电路10，用于对接收到的交流电压进行整流后输出直流电压；
升压电路20，连接所述整流电路10，用于对整流后的直流电压进行升压；
主控电路30，连接所述升压电路20，用于检测所述升压电路20的最小电流，并在检测到所述最小电流时输出控制信号；
开关电路40，连接所述升压电路20及所述主控电路30，用于接收所述主控电路30输出的控制信号并根据所述控制信号导通；
输出电路50，连接所述升压电路20及所述开关电路40，用于将升压后的直流电压输出给后端负载；
其中，所述开关电路40导通时，所述升压电路20被充电；所述开关电路40截止时，所述升压电路20放电并通过所述输出电路50提供直流电压给所述后端负载；所述主控电路30根据所述输出电路50连接的负载是处于重载或轻载的情况调整所述控制信号的频率。
所述整流电路10包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1的阴极连接所述第四二极管D4的阳极，并连接所述交流电压的火线L，所述第一二极管D1阳极连接所述第二二极管D2的阳极，并接地，所述第二二极管D2的阴极连接所述第三二极管D3的阳极，并连接所述交流电压的零线N，所述第三二极管D3的阴极连接所述第四二极管D4的阴极，并连接所述升压电路20。
所述升压电路20包括第一电容C1及第二电容C2、第五二极管D5及辅助绕组L1，所述辅助绕组L1的第八引脚8连接所述第三二极管D3及第四二极管D4的阴极，所述第一电容C1及第二电容C2分别连接在所述辅助绕组L1的第八引脚8与地之间，所述辅助绕组L1的第六引脚6连接所述输出电路50，所述辅助绕组L1的第五引脚5接地，所述辅助绕组L1的第一引脚1连接所述控制电路30，所述第五二极管D5的阳极连接所述辅助绕组L1的第八引脚8，所述第五二极管D5的阴极连接所述输出电路50。
所述主控电路30包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3及控制器31，所述控制器31的输入端经所述第一电阻R1连接所述辅助绕组L1的第一引脚1，所述第二电阻R2连接在所述控制器31的输入端与地之间，所述第三电容C3与所述第二电阻R2并联，所述控制器31的输出端连接所述开关电路40。在本实施例中，所述控制器31为功率因素校正控制器。
所述开关电路40包括第三电阻R3及可控开关K1，所述可控开关K1的控制端连接所述控制器31的输出端，所述可控开关K1的第一端连接所述辅助绕组L1的第六引脚6及所述输出电路50，所述可控开关K1的第二端经所述第三电阻R3接地。
在本实施例中，所述可控开关K1为N型MOS管，所述可控开关K1的控制端、第一端及第二端分别对应所述N型MOS管的栅极、漏极及源极。在其他实施例中，所述可控开关也可为其他类型的开关，只要能实现本发明的目的即可。
所述输出电路50包括第六二极管D6及第四电容C4，所述第六二极管D6的阳极连接所述可控开关K1的第一端及所述辅助绕组L1的第六引脚6，所述第六二极管D6的阴极连接所述后端负载，所述第四电容C4连接在所述第六二极管D6的阴极与地之间。
在本实施例中，所述可控开关K1的第一端与第二端之间的震荡电压与所述辅助绕组L1的震荡电压同相。所述提高功率因素校正转换效率的控制电路工作在非连续导通模式。
下面对所述功率因素校正转换效率的控制电路的工作原理进行描述：
所述整流电路10接收交流电压并对其进行整流处理后输出直流电压给所述升压电路20，所述升压电路20中的辅助绕组L1对接收到的直流电压升压后输出给所述输出电路50，以通过所述输出电路50提供升压电压给所述后端负载供电，所述控制电路30中的控制器31侦测所述电阻R1与R2之间的电流值，即就是流过所述辅助绕组L1的电流，并在侦测到所述电流为最小值时输出控制信号(如高电平信号)给所述可控开关K1，所述可控开关K1接收所述高电平信号而导通，此时所述辅助绕组L1被充电，在所述控制器31侦测到所述电阻R1与R2之间的电流大于所述最小电流时，输出控制信号(如低电平信号)给所述可控开关K1，所述可控开关K1接收所述低电平信号而截止，此时所述辅助绕组L1放电，以通过所述输出电路50提供电压给所述后端负载。
请参阅图3a及图3b，是本发明的控制器根据后端负载输出的控制信号的波形图。其中，如图3a所示，当所述后端负载为重载时，所述控制器31在侦测到第一个最小电流时输出高电平的控制信号给所述可控开关K1，以使所述可控开关K1导通，此时所述控制器31输出的控制信号周期长，如图3a所示，即频率小；如图3b所示，当所述后端负载为轻载时，所述控制器31在侦测到第三个最小电流时输出高电平的控制信号给所述可控开关K1，以使所述可控开关K1导通，此时所述控制器31输出的控制信号周期短，如图3b所示，即频率大，以此实现在所述后端负载的轻载或重载切换时能够调整控制信号的频率，减少开关损耗和导通损耗。
请参阅图4，本发明的控制电路将功率因素校正的控制模式由原来的固定导通时间改变为固定截止时间，以此在轻重载时可以改变导通时间，减少导通损耗，且一直工作在非连续导通模式下，所述输出电路50的第六二极管D6无反向恢复电流，减少了反向恢复损耗；所述辅助绕组L1的电压在所述第一电阻R1与所述第二电阻R2分压后，所述控制器31根据侦测到的最小电流值控制所述可控开关K1的震荡最低点(即Vds电压，Vds震荡电压与辅助绕组L1震荡电压同相)，以在最低点时控制所述可控开关K1导通，减少在导通时产生的交越损耗，且可以根据轻重载变化，选择在第几个最低点时控制所述可控开关K1导通。
所述提高功率因素校正转换效率的控制电路通过所述控制电路侦测所述升压电路的最小电流值，并在侦测到所述最小电流值时输出控制信号控制所述开关电路导通，并根据所述输出电路连接的所述后端负载的轻重载情况调整所述控制信号的频率，以此实现减少开关损耗及导通损耗，并改善电磁干扰。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种提高功率因素校正转换效率的控制电路，用于控制升压型变流器实现功率因素校正功能，其特征在于，所述控制电路包括：
整流电路，用于对接收到的交流电压进行整流后输出直流电压；
升压电路，连接所述整流电路，用于对整流后的直流电压进行升压；
主控电路，连接所述升压电路，用于检测所述升压电路的最小电流，并在检测到所述最小电流时输出控制信号；
开关电路，连接所述升压电路及所述主控电路，用于接收所述主控电路输出的控制信号并根据所述控制信号导通；
输出电路，连接所述升压电路及所述开关电路，用于将升压后的直流电压输出给后端负载；
其中，所述开关电路导通时，所述升压电路被充电；所述开关电路截止时，所述升压电路放电并通过所述输出电路提供直流电压给所述后端负载；所述主控电路根据所述输出电路连接的负载是处于重载或轻载的情况调整所述控制信号的频率；
所述提高功率因素校正转换效率的控制电路工作在非连续导通模式。
2.根据权利要求1所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的阴极连接所述第四二极管的阳极，并连接所述交流电压的火线，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阳极，并接地，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极，并连接所述交流电压的零线，所述第三二极管的阴极连接所述第四二极管的阴极，并连接所述升压电路。
3.根据权利要求2所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述升压电路包括第一电容、第二电容、第五二极管及辅助绕组，所述辅助绕组的第八引脚连接所述第三及第四二极管的阴极，所述第一及第二电容分别连接在所述辅助绕组的第八引脚与地之间，所述辅助绕组的第六引脚连接所述输出电路，所述辅助绕组的第五引脚接地，所述辅助绕组的第一引脚连接所述控制电路，所述第五二极管的阳极连接所述辅助绕组的第八引脚，所述第五二极管的阴极连接所述输出电路。
4.根据权利要求3所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述主控电路包括第一电阻、第二电阻、第三电容及控制器，所述控制器的输入端经所述第一电阻连接所述辅助绕组的第一引脚，所述第二电阻连接在所述控制器的输入端与地之间，所述第三电容与所述第二电阻并联，所述控制器的输出端连接所述开关电路。
5.根据权利要求4所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述控制器为功率因素校正控制器。
6.根据权利要求4所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述开关电路包括第三电阻及可控开关，所述可控开关的控制端连接所述控制器的输出端，所述可控开关的第一端连接所述辅助绕组的第六引脚及所述输出电路，所述可控开关的第二端经所述第三电阻接地。
7.根据权利要求6所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述可控开关为N型MOS管，所述可控开关的控制端、第一端及第二端分别对应所述N型MOS管的栅极、漏极及源极。
8.根据权利要求6所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述输出电路包括第六二极管及第四电容，所述第六二极管的阳极连接所述可控开关的第一端及所述辅助绕组的第六引脚，所述第六二极管的阴极连接所述后端负载，所述第四电容连接在所述第六二极管的阴极与地之间。
9.根据权利要求6所述的提高功率因素校正转换效率的控制电路，其特征在于，所述可控开关的第一端与第二端之间的震荡电压与所述辅助绕组的震荡电压同相。
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