CN112886810B - 用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路 - Google Patents

用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路 Download PDF

Info

Publication number
CN112886810B
CN112886810B CN202110071535.8A CN202110071535A CN112886810B CN 112886810 B CN112886810 B CN 112886810B CN 202110071535 A CN202110071535 A CN 202110071535A CN 112886810 B CN112886810 B CN 112886810B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
pwm controller
mode pwm
pfc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110071535.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112886810A (zh
Inventor
肖海斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Xiwei Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Xiwei Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Xiwei Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Xiwei Technology Co ltd
Priority to CN202110071535.8A priority Critical patent/CN112886810B/zh
Publication of CN112886810A publication Critical patent/CN112886810A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112886810B publication Critical patent/CN112886810B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明提供了一种用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，包括：电流模式PWM控制器、功率转换单元、PFC控制单元、和输出误差反馈单元，所述PFC控制单元、输出误差反馈单元均分别与所述电流模式PWM控制器、功率转换单元电连接，本发明可用现有的电流模式PWM控制器来实现上述功能，成本低，待机功耗也低，性价比高，不需要依赖国外半导体巨头的专用PFC控制器也可实现PFC控制功能。

Description

用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路
技术领域
本发明涉及电源领域，特别涉及一种用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路。
背景技术
PFC(功率因素矫正)用于降低电网用电端的无功功率，有助于提高电网容量的利用率,减小无功功率损耗等问题，在输入功率大于75W的开关电源领域应用非常广泛。专用的PFC控制IC方案，技术成熟稳定，但IC绝大多为国外的半导体巨头公司Onsemi,ST,Infineon,NXP等提供，IC成本偏高；国内针对LED照明市场有推出一些Flyback PFC,BuckPFC控制IC，但待机功耗大，一般都大于0.3W，不适合用于适配器等要求低待机功耗的场合。
发明内容
本发明提供了一种用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，包括：电流模式PWM控制器、功率转换单元、PFC控制单元、和输出误差反馈单元，所述PFC控制单元、输出误差反馈单元均分别与所述电流模式PWM控制器、功率转换单元电连接；
所述PFC控制单元包括导通时间调节单元、三角波电容Ct、电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs，所述导通时间调节单元连接有输入电压Vinac、驱动电压Vdr和变压器辅助绕组电压Vaux，所述导通时间调节单元根据输入电压Vinac、驱动电压Vdr和变压器辅助绕组电压Vaux信号生成电压或电流信号对三角波电容Ct充电和放电，在三角波电容Ct上生成三角波波形，所述三角波波形通过电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs叠加在电流模式PWM控制器的电流采样电压上，从而改变所述电流模式PWM控制器的电流采样电压，调节所述电流模式PWM控制器的导通时间；
所述电流模式PWM控制器的电流采样Cs引脚采样功率转换单元的功率转换开关管导通后的电流采样电阻Rcs和电流采样偏置&滤波电阻Rs上叠加的第一电压Vcs，并将所述第一电压Vcs与输出误差反馈单元的反馈引脚的第二电压Vfb做比较，当Vcs≥Vfb/K时，关断电流模式PWM控制器驱动脚DR的驱动信号，实现电流模式的PWM控制，其中K为电流模式PWM控制器内部的第二电压分压系数。
优选地，电流模式PWM控制器为不带PFC功能的控制器或PFC控制器。
优选地，导通时间调节单元的输入电压Vinac、驱动电压Vdr、变压器辅助绕组电压Vaux信号可只选用其中一个或两个，亦可全部使用。
优选地，所述PFC控制单元被配置为使电流模式PWM控制器从电流模式控制方式变为电压+电流复合模式控制方式，使其导通时间在一个输入工频周期内保持近似不变或只有一到两倍的缓慢变化。
优选地，输出误差反馈单元采样输出电压与设定值做比较，将比较后得到的误差信号放大并反馈回电流模式PWM控制器。
用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路由于采用了上述技术方案，本发明可用现有的电流模式PWM控制器来实现上述功能，成本低，待机功耗也低，性价比高，不需要依赖国外半导体巨头的专用PFC控制器也可实现PFC控制功能。
附图说明
图1为现有技术中的电流模式PFC IC控制的Boost PFC结构图；
图2为现有技术中的电流模式PFC IC控制的反激PFC结构图；
图3为本发明提出的用电流模式不带PFC功能的PWM IC来实现Boost PFC功能的结构图；
图4为本发明提出的用电流模式不带PFC功能的PWM IC来实现反激PFC功能的结构图；
图5为本发明基于图4结构提供的一种用于反激PFC的实际线路图；
图6为本发明基于图4结构提供的另一种用于反激PFC的实际线路图；
图7为本发明基于图4结构提供的另一种用于反激PFC的实际线路图；
图8为图5的带电压电流标示的电路图；
图9为图8的工作时序关键波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提出一种用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，其适用于功率转换应用中的功率因素矫正(Power Factor Correction)电路，可用普通不带PFC功能的电流模式PWM控制器，外加少量外围元器件即可实现PFC功能，具有成本低、PF值高、稳定性好、THD低等优点。
本发明中的用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路包括：电流模式PWM控制器1、功率转换单元2、以及分别连接至所述电流模式PWM控制器1和功率转换单元2的PFC控制单元3和输出误差反馈单元4。
所述电流模式PWM控制器1通过电流采样CS pin采样功率转换开关管Q1导通后电流采样电阻Rcs和电流采样偏置&滤波电阻Rs上叠加的电压信号Vcs，与输出反馈回的FB脚电压做比较，当CS脚电压≥FB/K(K为U1内部FB分压系数)时，关断DR pin的驱动信号，实现电流模式的PWM控制；
所述的PFC控制单元3包括导通时间调节单元31、三角波电容Ct32、Rs和Rcs组成，导通时间调节单元31连接有输入电压Vinac、驱动电压Vdr和变压器辅助绕组电压Vaux，其根据输入电Vinac、驱动电压Vdr和变压器辅助绕组电压Vaux信号生成电压或电流信号对三角波电容Ct32充电和放电，在三角波电容Ct32上生成三角波波形并注入到电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs上，从而改变电流模式PWM控制器1的Vcs电压，调节电流模式PWM控制器1的导通时间Ton，在稳定输出电压与功率的同时，获得高PF值的功能；
电流模式PWM控制器1为传统不带PFC功能的控制器，亦可以为专用的PFC控制器，当用专用PFC控制器时，本发明可用于提高PF值和降低THD值；导通时间调节单元31将三角波电容Ct32的三角波波形通过电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs,叠加在电流模式PWM控制器1的Vcs上；导通时间调节单元31可选用输入电压Vinac、驱动电压Vdr、变压器辅助绕组电压Vaux任一个或多个。
PFC控制单元3使得电流模式PWM控制器1从电流模式控制方式变为电压+电流复合模式控制方式，使其导通时间Ton在一个输入工频周期内保持近似不变或只有一到两倍的缓慢变化；输出误差反馈单元4采样输出电压与设定值做比较，将比较后得到的误差信号放大并反馈回电流模式PWM控制器1。
本发明中的用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路可用于Boost，Flyback(反激)，Buck-Boost,Sepic等电路拓扑结构。
本发明中，图3和4是本发明基本的结构框架，图5、图6、图7和图8分别为基于图3或图4的一种具体实现电路。在图6中，Ct电容的充电电流可以只来自输入电压的平均值Vinavg，Rc3,D3,C5可被简化移除，其基本工作原理保持不变，亦可实现PFC功能。
下面，以图8中的具体电路为例来说明本发明的基本工作原理：
电流模式PWM控制器U1的电流采样CS脚信号与FB脚电压做比较，当CS脚电压等于或大于FB/K(K为U1内部分压系数)，关断PWM驱动Vdr信号；导通时间调节单元31包括Rc1、Rc2、Rc3、Rd1、C4、C5、D2、D3、D4，所述开关管由Q1 MOS管组成。
输出电压为Vo，当Vo低于由R5、R6、U3设置的输出电压时，光耦U2不导通，U1的Vfb电压逐渐升高,Q1开关电流Ipk逐周期增大，输出功率增加，Vo上升；当Vo上升到高于由R5,R6,U3设置的输出电压时，光耦导通，U1的Vfb电压被拉低，Q1开关电流Ipk逐周期减小，输出功率减小，Vo下降；通过调节FB脚电压Vfb从而达到稳定输出电压的目的。
当DR驱动导通(Ton)时，输入峰值电压Vinpk或平均值电压Vinavg通过Rc1、驱动电压Vdr通过Rc2、变压器辅助绕组输出的Vaux(比例于Vinpk或Vinavg)通过Rc3同时对三角波电容Ct(32)充电，使得Vct电压将如图9所示呈三角波波形上升，此时的Vct电压又将通过Rd1,Rs，Rcs分压给Vcs,其值为Vct*(Rs+Rcs)/(Rd1+Rs+Rcs),该电压加上Ipk在Rcs上产生的压降Ipk*Rcs(Rcs远小于Rs，故可忽略Rs之路的分压影响),得到实际Vcs电压：
Vcs＝Ipk*Rcs+Vct*(Rs+Rcs)/(Rd1+Rs+Rcs)
DR驱动关断(Toff)时，Vdr驱动输出低电平，Vct电压通过D2被Vdr驱动信号拉低并放电到一个很低的电压，复位到低电平状态，该Vct的复位信号的产生亦可如图7所示，被辅助绕组输出电压Vaux驱动的开关管Q2拉低，Q2亦可为三极管等受控半导体开关管。
通过调节Rd1与Rs的比值，可以调整Vct电压在Vcs中的比值，从而在稳定输出电压与功率的同时，获得高PF值的功能。
因采用Vinac,Vdr和Vaux信号来控制对三角波电容Ct32充电与放电的组合有很多种，在次就不做一一列出，但凡利用Vinac,Vdr,Vaux信号生成固定或正比例于输入电压的充电电流对三角波电容Ct32充电；利用Vdr和Vaux信号来控制三角波电容Ct32放电；将三角波电容Ct32上的三角波波形叠加到Vcs上来实现高PF功能，都应视为本发明专利的优先保护范围。
由于采用了上述技术方案，本发明可用现有的电流模式PWM控制器来实现上述功能，成本低，待机功耗也低，性价比高，不需要依赖国外半导体巨头的专用PFC控制器也可实现PFC控制功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，其特征在于，包括：电流模式PWM控制器(1)、功率转换单元(2)、PFC控制单元(3)、和输出误差反馈单元(4)，所述PFC控制单元(3)、输出误差反馈单元(4)均分别与所述电流模式PWM控制器(1)、功率转换单元(2)电连接；
所述PFC控制单元(3)包括导通时间调节单元(31)、三角波电容Ct(32)、电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs，所述导通时间调节单元(31)连接有输入电压Vinac、驱动电压Vdr和变压器辅助绕组电压Vaux，所述导通时间调节单元(31)根据输入电压Vinac、驱动电压Vdr和变压器辅助绕组电压Vaux信号生成电压或电流信号对三角波电容Ct(32)充电和放电，在三角波电容Ct(32)上生成三角波波形，所述三角波波形通过电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs叠加在电流模式PWM控制器(1)的电流采样电压上，从而改变所述电流模式PWM控制器(1)的电流采样电压，调节所述电流模式PWM控制器(1)的导通时间；
所述电流模式PWM控制器(1)的电流采样Cs引脚采样功率转换单元(2)的功率转换开关管(Q1)导通后的电流采样偏置&滤波电阻Rs和电流采样电阻Rcs上叠加的第一电压Vcs，并将所述第一电压Vcs与输出误差反馈单元(4)的反馈引脚(B)的第二电压Vfb做比较，当Vcs≥Vfb/K时，关断电流模式PWM控制器(1)驱动脚DR的驱动信号，实现电流模式的PWM控制，其中K为电流模式PWM控制器(1)内部的第二电压分压系数。
2.根据权利要求1所述的用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，其特征在于，电流模式PWM控制器(1)为不带PFC功能的控制器或PFC控制器。
3.根据权利要求1所述的用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，其特征在于，导通时间调节单元(31)的输入电压Vinac、驱动电压Vdr、变压器辅助绕组电压Vaux信号可只选用其中一个或两个，亦可全部使用。
4.根据权利要求1所述的用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，其特征在于，所述PFC控制单元(3)被配置为使电流模式PWM控制器(1)从电流模式控制方式变为电压+电流复合模式控制方式，使其导通时间在一个输入工频周期内保持近似不变或只有一到两倍的缓慢变化。
5.根据权利要求1所述的用电流模式PWM控制器实现PFC功能的电路，其特征在于，输出误差反馈单元(4)采样输出电压与设定值做比较，将比较后得到的误差信号放大并反馈回电流模式PWM控制器(1)。
CN202110071535.8A 2021-01-19 2021-01-19 用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路 Active CN112886810B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110071535.8A CN112886810B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110071535.8A CN112886810B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112886810A CN112886810A (zh) 2021-06-01
CN112886810B true CN112886810B (zh) 2023-04-11

Family

ID=76051408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110071535.8A Active CN112886810B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112886810B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296904A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 黄煜梅 功率因数校正恒流控制器及控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3196554B2 (ja) * 1995-02-16 2001-08-06 富士電機株式会社 電流モード型スイッチング安定化電源装置
US9621029B2 (en) * 2015-03-18 2017-04-11 Stmicroelectronics S.R.L. Method and device for high-power-factor flyback converter
CN106169863A (zh) * 2016-08-13 2016-11-30 浙江大学 升降压型功率因数校正电路的控制电路及其控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296904A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 黄煜梅 功率因数校正恒流控制器及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112886810A (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102098853B (zh) 发光元件驱动系统、驱动控制电路及驱动方法
CN101728954B (zh) 用于dc-dc变流器的控制电路及其方法
CN101834539B (zh) 宽输出电压范围的高效率ac/dc组合变流器
CN101506752B (zh) 固定关断时间功率因数校正控制器
CN201893980U (zh) 一种多路可调光的发光二极管驱动电源
CN102548089B (zh) 一种多路可调光的发光二极管驱动电源
CN110391760B (zh) 一种高功率因数混合结构多输出开关变换器
CN101668369A (zh) 一种高效率恒流led驱动器
CN1452308A (zh) 绿色开关电源
CN201557292U (zh) 一种高效率恒流led驱动器
CN101777770A (zh) 降压型功率因数校正器的控制电路
CN110380628B (zh) 一种电源转换控制芯片及电源适配器
CN202997938U (zh) 高功率因数恒流驱动电路及恒流装置
CN104702095A (zh) 开关电源控制器及包含该开关电源控制器的开关电源
CN104470158A (zh) 降压结构led驱动电路及其恒定电流驱动器和设计方法
CN104812121A (zh) Led驱动电路
CN204442169U (zh) 开关电源控制器及包含该开关电源控制器的开关电源
CN113394983B (zh) 一种反激式变换器的电压反馈电路及其控制方法
CN110266182A (zh) 一种pfc输出电压自适应跟随控制器
CN106954307B (zh) 一种用于高功率因数原边反馈led驱动电源的pwm调光电路
CN203675399U (zh) 发光元件驱动系统及驱动控制电路
CN112886810B (zh) 用电流模式pwm控制器实现pfc功能的电路
CN105162315A (zh) 电荷泵式低总谐波失真高功率因数校正装置及方法
CN204272471U (zh) 降压结构led驱动电路及其恒定电流驱动器
CN105792436A (zh) 开关电源的控制器以及开关电源

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant