CN113452269A - 开关电源电路及方法 - Google Patents

开关电源电路及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113452269A
CN113452269A CN202110427387.9A CN202110427387A CN113452269A CN 113452269 A CN113452269 A CN 113452269A CN 202110427387 A CN202110427387 A CN 202110427387A CN 113452269 A CN113452269 A CN 113452269A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coefficient
value
input voltage
compensation
current input
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.)
Granted
Application number
CN202110427387.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113452269B (zh
Inventor
王皓
胡志衡
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.)
Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Monolithic Power Systems 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 Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd filed Critical Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Priority to CN202110427387.9A priority Critical patent/CN113452269B/zh
Publication of CN113452269A publication Critical patent/CN113452269A/zh
Priority to US17/717,502 priority patent/US12046995B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN113452269B publication Critical patent/CN113452269B/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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • 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
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • 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
    • 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
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • 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
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本申请公开了一种开关电源电路及方法。开关电源电路包括：功率级电路和控制电路。所述控制电路根据交流输入电压和输出电压的信息，控制功率级中主功率开关的导通和断开，使主功率开关在交流输入电压和后级电路抽取不同的电流情况下，具有不同的导通时长。所述开关电源电路优化了总谐波失真和功率因数。

Description

开关电源电路及方法
技术领域
本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种开关电源电路及方法。
背景技术
在照明、电视机等应用场合，由于直接从电网(如220V的交流输入电压，即市电)获取电源，为了对电网不构成污染，功率因数校正(PFC)电路被广泛采用。然而，在交流输入电压的谷底附近，由于反向电感电流的影响，总谐波失真(total harmonic distortion，THD)恶化；而随着交流输入电压从谷底增大，由于用于抑制电磁干扰(EMI)的安规电容和输入电容的影响，输入电流的正弦性变差，从而影响电路的功率因数。
因此，有必要对上述总谐波失真和功率因数进行补偿。
发明内容
因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种开关电源电路，包括：功率级电路，经由整流桥、安规电容和输入电容接收交流输入电压，产生用于提供给后级电路的输出电压，所述功率级电路至少包括主功率开关；控制电路，根据交流输入电压和输出电压的信息，控制主功率开关的导通和断开，使主功率开关在交流输入电压和后级电路抽取不同的电流情况下，具有不同的导通时长；其中主功率开关的导通时长为基础时长、THD补偿时长与第一系数的乘积、PF补偿时长与第二系数的乘积三者之和，且：当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第一补偿值、第二系数具有第一校正值；当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第二补偿值、第二系数具有第二校正值。
根据本发明的实施例，还提出了一种用于开关电源电路的方法，所述开关电源电路具有功率级电路，所述功率级电路包括被周期性导通和断开的主功率开关。所述方法包括：接收交流输入电压，通过功率级电路转化为输出电压，提供给后级电路；根据交流输入电压的大小和后级电路抽取的电流大小，调整主功率开关的导通时长，其中所述主功率开关的导通时长包含基础时长、THD补偿时长与第一系数的乘积、PF补偿时长与第二系数的乘积，使得：当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第一补偿值、第二系数具有第一校正值；当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第二补偿值、第二系数具有第二校正值。
根据本发明各方面的上述开关电源电路和方法，优化了总谐波失真和功率因数。
附图说明
图1为根据本发明实施例的开关电源电路100的电路结构示意图；
图2为根据本发明实施例的控制电路102的电路结构示意图；
图3为根据本发明实施例的开关电源电路300的电路结构示意图；
图4示出根据本发明实施例的用于开关电源电路的方法400的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图1为根据本发明实施例的开关电源电路100的电路结构示意图。在图1所示实施例中，所述开关电源电路100包括：功率级电路101，经由整流桥B1、安规电容(X电容)Cx和输入电容CIN接收交流输入电压Vac，产生用于提供给后级电路的输出电压VO，所述功率级电路101至少包括主功率开关S1；控制电路102，根据交流输入电压Vac和输出电压VO的信息，产生控制信号G102，用以控制主功率开关S1的导通和断开，使主功率开关S1在交流输入电压Vac和后级电路抽取不同的电流IO情况下，具有不同的导通时长。
在本发明的一个实施例中，主功率开关S1的导通时长包括基础时长、THD补偿时长和PF补偿时长，并且：主功率开关S1的导通时长Ton为基础时长TB、THD补偿时长TTHD与第一系数k1的乘积、PF补偿时长与第二系数k2的乘积三者之和；其中基础时长TB由交流输入电压Vac的峰值和后级电路抽取的电流大小决定(如基础时长TB与交流输入电压Vac的峰值及后级电路抽取的电流大小呈设定的函数关系)，THD补偿时长以及PF补偿时长TPF均随交流输入电压Vac的瞬时值而实时变化(如THD补偿时长和PF补偿时长TPF均与交流输入电压Vac的瞬时值呈设定的函数关系)；第一系数k1和第二系数k2为随交流输入电压Vac的有效值及后级电路抽取的电流变化而变化的值，并且：(1)当交流输入电压Vac的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数k1具有第一补偿值k11、第二系数k2具有第一校正值k21；(2)当交流输入电压Vac的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数k1具有第二补偿值k12、第二系数k2具有第二校正值k22；(3)当交流输入电压Vac的有效值小于低电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数k1具有第三补偿值k13、第二系数k2具有第三校正值k23；(4)当交流输入电压Vac的有效值小于低电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数k1具有第四补偿值k14、第二系数k2具有第四校正值k24。
第一系数k1与交流输入电压大小及负载轻重的关系参见下表1、第二系数k2与交流输入电压大小及负载轻重的关系参见下表2。
Figure BDA0003028467360000041
Figure BDA0003028467360000051
表1
第二系数k<sub>2</sub> 交流输入电压较高 交流输入电压较低
重载 K<sub>21</sub> K<sub>23</sub>
轻载 K<sub>22</sub> K<sub>24</sub>
表2
在本发明的一个实施例中，基础时长TB的实时值TB(t)与交流输入电压Vac的峰值及后级电路抽取的电流大小IO的函数关系如下：
Figure BDA0003028467360000052
其中k为设定系数、Io(t)表示后级电路抽取的实时电流、Vac_pk表示交流输入电压Vac的峰值。
图2为根据本发明实施例的控制电路102的电路结构示意图。在图2所示实施例中，所述控制电路102包括：比例积分电路PI，根据表征输出电压VO的反馈电压VFB和一内部参考电压产生比例积分信号VCMP；基础导通时间模块21，根据交流输入电压Vac的峰值和比例积分信号VCMP，产生基础信号STB；THD补偿模块22，根据交流输入电压Vac和比例积分信号VCMP，得到THD补偿信号STHD和第一系数k1，并产生THD补偿信号STHD与第一系数k1的乘积STHD*k1；PF补偿模块23，根据交流输入电压Vac和比例积分信号VCMP，得到PF补偿信号SPF和第二系数k2，并产生PF补偿信号SPF与第二系数k2的乘积SPF*k2；逻辑模块24，根据基础信号STB、THD补偿信号STHD与第一系数k1的乘积STHD*k1、PF补偿信号SPF与第二系数k2的乘积SPF*k2，产生开关控制信号GSW，用以控制主功率开关S1。
在本发明的一个实施例中，控制电路102还包括加法电路，对基础信号STB、THD补偿信号STHD与第一系数k1的乘积STHD*k1、以及PF补偿信号SPF与第二系数k2的乘积SPF*k2，执行相加运算，得到导通时间信号SON，所述导通时间信号SON被输送至逻辑模块24，用以产生控制主功率开关S1的开关控制信号GSW。
在本发明的一个实施例中，所述基础信号STB在一个开关周期内的具有基础时长TB的有效电平(如高电平)；所述THD补偿信号STHD在一个开关周期内的具有THD补偿时长TTHD的有效电平(如高电平)；所述PF补偿信号SPF在一个开关周期内具有PF补偿时长TPF的有效电平(如高电平)。
在本发明的一个实施例中，THD补偿模块22包括，THD单元221，根据交流输入电压Vac，产生THD补偿信号STHD，所述THD补偿信号的有效电平时长TTHD随交流输入电压Vac的瞬时值实时变化；第一系数产生单元222，判断交流输入电压Vac的有效值是否为高压或者低压(如通过将交流输入电压Vac在一个周期内的有效值与高电压阈值或低电压阈值进行比较)，并判断后级电路抽取的电流大小(如通过将比例积分信号VCMP与高电流阈值或低电流阈值进行比较)，输出具有相应补偿值的第一系数k1；第一乘法单元223，对THD补偿信号STHD和第一系数k1执行相乘运算，得到THD补偿信号STHD与第一系数k1的乘积STHD*k1。
在本发明的一个实施例中，PF补偿模块23包括，PF单元231，根据交流输入电压Vac，产生PF补偿信号STHD，所述PF补偿信号的有效电平时长TPF随交流输入电压Vac的瞬时值实时变化；第二系数产生单元232，判断交流输入电压Vac的有效值是否为高压或者低压(如通过将交流输入电压Vac在一个周期内的有效值与高电压阈值或低电压阈值进行比较)，并判断后级电路抽取的电流大小(如通过将比例积分信号VCMP与高电流阈值或低电流阈值进行比较)，输出具有相应校正值的第二系数k2；第二乘法单元233，对PF补偿信号SPF和第二系数k2执行相乘运算，得到PF补偿信号SPF与第二系数k2的乘积SPF*k2。
在本发明的一个实施例中，功率级电路101还包括续流功率开关(如图3所示)，在主功率开关S1断开期间，该续流功率开关对功率级电路101进行续流，以将输入传递至输出。所述逻辑模块24还接收该续流功率开关的电流过零信息，以控制主功率开关S1。根据续流功率开关的电流过零情况导通主功率开关S1为本领域技术人员熟知的技术，且不是本发明的讨论重点，为叙述简明，这里不再详述。
图3为根据本发明实施例的开关电源电路300的电路结构示意图。图3所示实施例具体示出了功率级电路101的电路结构示意图。具体来说，在图3所示实施例中，所述功率级电路101包括boost(升压)电路，具有输入电感、主功率开关S1、续流功率开关和输出电容。所述控制电路102经由第一二极管D1和第二二极管D2接收交流输入电压VAC，经由电阻分压电路接收表征输出电压VO的反馈电压VFB，产生开关控制信号GSW，以控制功率级电路101的主功率开关S1在不同的交流输入电压和后级电路抽取的不同电流情况下，具有不同的导通时长。
图4示出根据本发明实施例的用于开关电源电路的方法400的流程图。所述开关电源电路具有功率级电路，所述功率级电路包括被周期性导通和断开的主功率开关。所述方法包括：
步骤401，接收交流输入电压，通过功率级电路转化为输出电压，提供给后级电路。
步骤402，根据交流输入电压的大小和后级电路抽取的电流大小，调整主功率开关的导通时长，其中所述主功率开关的导通时长包含基础时长、THD补偿时长与第一系数的乘积、PF补偿时长与第二系数的乘积，使得：
(1)当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第一补偿值、第二系数具有第一校正值；
(2)当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第二补偿值、第二系数具有第二校正值；
(3)当交流输入电压的有效值小于低电压阈值后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第三补偿值、第二系数具有第三校正值；
(4)当交流输入电压的有效值小于低电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第四补偿值、第二系数具有第四校正值。
在本发明的一个实施例中，所述基础时长交流输入电压Vac的峰值和后级电路抽取的电流大小决定。
在本发明的一个实施例中，所述THD补偿时长和PF补偿时长均随交流输入电压Vac的瞬时值而实时变化。
前述根据本发明多个实施例的开关电源电路及其方法，在交流输入电压的不同瞬时值情况下及后级电路抽取不同的电流情况下，通过设置不同的有效THD补偿时长和有效PF补偿时长来调整主功率开关的导通时间，从而优化了总谐波失真和功率因数。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，包括：
功率级电路，经由整流桥、安规电容和输入电容接收交流输入电压，产生用于提供给后级电路的输出电压，所述功率级电路至少包括主功率开关；
控制电路，根据交流输入电压和输出电压的信息，控制主功率开关的导通和断开，使主功率开关在交流输入电压和后级电路抽取不同的电流情况下，具有不同的导通时长；其中主功率开关的导通时长为基础时长、THD补偿时长与第一系数的乘积、PF补偿时长与第二系数的乘积三者之和，且：
当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第一补偿值、第二系数具有第一校正值；
当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第二补偿值、第二系数具有第二校正值。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其中：
当交流输入电压的有效值小于低电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第三补偿值、第二系数具有第三校正值。
3.如权利要求1所述的开关电源电路，其中：
当交流输入电压的有效值小于低电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第四补偿值、第二系数具有第四校正值。
4.如权利要求1所述的开关电源电路，其中：
基础时长由交流输入电压的峰值和后级电路抽取的电流大小决定；
THD补偿时长以及PF补偿时长均随交流输入电压的瞬时值而实时变化。
5.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述控制电路包括：
比例积分电路，根据表征输出电压的反馈电压和一内部参考电压产生比例积分信号；
基础导通时间模块，根据交流输入电压的峰值和比例积分信号，产生基础信号；
THD补偿模块，根据交流输入电压和比例积分信号，得到THD补偿信号和第一系数，并产生THD补偿信号与第一系数的乘积；
PF补偿模块，根据交流输入电压和比例积分信号，得到PF补偿信号和第二系数，并产生PF补偿信号与第二系数的乘积；
逻辑模块，根据基础信号、THD补偿信号与第一系数的乘积、PF补偿信号与第二系数的乘积，产生开关控制信号，用以控制主功率开关。
6.如权利要求5所述的开关电源电路，其中所述THD补偿模块包括：
THD单元，根据交流输入电压，产生THD补偿信号，所述THD补偿信号的有效电平时长随交流输入电压的瞬时值实时变化；
第一系数产生单元，判断交流输入电压的有效值是否为高压或者低压，并判断后级电路抽取的电流大小，输出具有相应补偿值的第一系数；
第一乘法单元，对THD补偿信号和第一系数执行相乘运算，得到THD补偿信号与第一系数的乘积。
7.如权利要求5所述的开关电源电路，其中所述PF补偿模块包括：
PF单元，根据交流输入电压，产生PF补偿信号，所述PF补偿信号的有效电平时长随交流输入电压的瞬时值实时变化；
第二系数产生单元，判断交流输入电压的有效值是否为高压或者低压，并判断后级电路抽取的电流大小，输出具有相应校正值的第二系数；
第二乘法单元，对PF补偿信号和第二系数执行相乘运算，得到PF补偿信号与第二系数的乘积。
8.一种用于开关电源电路的方法，所述开关电源电路具有功率级电路，所述功率级电路包括被周期性导通和断开的主功率开关，所述方法包括：
接收交流输入电压，通过功率级电路转化为输出电压，提供给后级电路；
根据交流输入电压的大小和后级电路抽取的电流大小，调整主功率开关的导通时长，其中所述主功率开关的导通时长包含基础时长、THD补偿时长与第一系数的乘积、PF补偿时长与第二系数的乘积，使得：
当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第一补偿值、第二系数具有第一校正值；
当交流输入电压的有效值大于高电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第二补偿值、第二系数具有第二校正值。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
当交流输入电压的有效值小于低电压阈值后级电路抽取的电流大于高电流阈值时，第一系数具有第三补偿值、第二系数具有第三校正值；
当交流输入电压的有效值小于低电压阈值且后级电路抽取的电流小于低电流阈值时，第一系数具有第四补偿值、第二系数具有第四校正值。
10.如权利要求8所述的方法，其中：
所述基础时长交流输入电压的峰值和后级电路抽取的电流大小决定；
所述THD补偿时长和PF补偿时长均随交流输入电压的瞬时值而实时变化。
CN202110427387.9A 2021-04-20 2021-04-20 开关电源电路及方法 Active CN113452269B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110427387.9A CN113452269B (zh) 2021-04-20 2021-04-20 开关电源电路及方法
US17/717,502 US12046995B2 (en) 2021-04-20 2022-04-11 Switching regulator with THD and PF compensation, the control circuit and the method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110427387.9A CN113452269B (zh) 2021-04-20 2021-04-20 开关电源电路及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113452269A true CN113452269A (zh) 2021-09-28
CN113452269B CN113452269B (zh) 2022-07-26

Family

ID=77809566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110427387.9A Active CN113452269B (zh) 2021-04-20 2021-04-20 开关电源电路及方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US12046995B2 (zh)
CN (1) CN113452269B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1387477A1 (en) * 2002-08-01 2004-02-04 STMicroelectronics S.r.l. Transition mode power factor correction device in switching power suppliers.
US20070085517A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-19 Ribarich Thomas J Power factor correction IC
JP2007267540A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Sharp Corp スイッチング電源装置
CN101521469A (zh) * 2008-02-28 2009-09-02 株式会社日立制作所 电源电路以及使用它的模块、电动机驱动装置、空调机
CN102368661A (zh) * 2011-01-30 2012-03-07 杭州士兰微电子股份有限公司 具有功率因数校正的开关电源及其控制装置和方法
CN102710118A (zh) * 2012-06-28 2012-10-03 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制电路和方法
CN106253661A (zh) * 2016-08-05 2016-12-21 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法及应用其的功率变换器
CN106953508A (zh) * 2017-04-19 2017-07-14 上海晶丰明源半导体股份有限公司 总谐波失真优化电路、方法、驱动控制器及开关电源系统
US9774245B1 (en) * 2016-07-15 2017-09-26 Alitek Technology Corp. PFC switching power conversion circuit providing low total harmonic distortion
CN206878690U (zh) * 2017-04-19 2018-01-12 上海晶丰明源半导体股份有限公司 总谐波失真优化电路、驱动控制器及开关电源系统
CN107682957A (zh) * 2017-10-12 2018-02-09 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Led驱动电路及其控制电路和控制方法
CN109713889A (zh) * 2019-01-30 2019-05-03 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制方法
CN110212741A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率因数校正电路、控制方法和控制器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7006366B2 (en) * 2004-06-10 2006-02-28 Wisconsin Alumni Research Foundation Boost rectifier with half-power rated semiconductor devices
CN102035364B (zh) 2010-12-02 2013-08-21 成都芯源系统有限公司 无桥功率因数校正变换器及其控制方法
CN102290972B (zh) 2011-08-15 2014-03-19 成都芯源系统有限公司 开关电源及其控制电路和控制方法
CN103151912B (zh) 2013-03-21 2015-05-06 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制电路和控制方法
CN103716965B (zh) 2013-12-30 2016-04-27 成都芯源系统有限公司 Led驱动装置及其控制电路和输出电流检测电路
CN103916004B (zh) 2014-04-22 2017-03-08 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制电路和控制方法
CN104079159B (zh) 2014-06-11 2017-05-17 成都芯源系统有限公司 数字功率因数校正电路及其方法
CN106787675B (zh) 2016-12-28 2019-04-23 成都芯源系统有限公司 具有功率因数校正功能的谐振变换器及其控制器
CN113890393B (zh) * 2021-09-27 2024-06-14 成都芯源系统有限公司 开关电源电路及其控制电路和方法
JP2023174086A (ja) * 2022-05-27 2023-12-07 ローム株式会社 制御回路、力率改善回路、及び電気機器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1387477A1 (en) * 2002-08-01 2004-02-04 STMicroelectronics S.r.l. Transition mode power factor correction device in switching power suppliers.
US20070085517A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-19 Ribarich Thomas J Power factor correction IC
JP2007267540A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Sharp Corp スイッチング電源装置
CN101521469A (zh) * 2008-02-28 2009-09-02 株式会社日立制作所 电源电路以及使用它的模块、电动机驱动装置、空调机
CN102368661A (zh) * 2011-01-30 2012-03-07 杭州士兰微电子股份有限公司 具有功率因数校正的开关电源及其控制装置和方法
CN102710118A (zh) * 2012-06-28 2012-10-03 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制电路和方法
US9774245B1 (en) * 2016-07-15 2017-09-26 Alitek Technology Corp. PFC switching power conversion circuit providing low total harmonic distortion
CN106253661A (zh) * 2016-08-05 2016-12-21 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法及应用其的功率变换器
CN106953508A (zh) * 2017-04-19 2017-07-14 上海晶丰明源半导体股份有限公司 总谐波失真优化电路、方法、驱动控制器及开关电源系统
CN206878690U (zh) * 2017-04-19 2018-01-12 上海晶丰明源半导体股份有限公司 总谐波失真优化电路、驱动控制器及开关电源系统
CN107682957A (zh) * 2017-10-12 2018-02-09 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Led驱动电路及其控制电路和控制方法
CN109713889A (zh) * 2019-01-30 2019-05-03 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制方法
CN110212741A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率因数校正电路、控制方法和控制器
US20200379496A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Power factor correction circuit, control method and controller

Also Published As

Publication number Publication date
CN113452269B (zh) 2022-07-26
US20220337152A1 (en) 2022-10-20
US12046995B2 (en) 2024-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI623181B (zh) 控制器及包含該控制器之功率因數校正轉換器
US6946819B2 (en) Device for the correction of the power factor in power supply units with forced switching operating in transition mode
TWI492503B (zh) 一種電流控制系統和方法及其信號產生電路
US10312800B2 (en) AC-DC converter
Kim et al. Control of multiple single-phase PFC modules with a single low-cost DSP
CN105322777A (zh) 用于电力电子系统的功率因数校正电路
JP6599024B2 (ja) 力率補償電源装置およびｌｅｄ照明装置
CN112152440A (zh) 断续导电模式和连续导电模式的功率因数校正器电路
Subbarao et al. Design and analysis of variable switching frequency controlled integrated switched mode power converter for class C & class D appliances
CN104113199A (zh) 一种有源pfc电路及其控制方法
CN106160504A (zh) 交流宽电压输入的电力电子交流稳压器
Marimuthu et al. Design and implementation of modified Type-III Bridgeless Cuk LED driver for smart lighting applications
CN113452269B (zh) 开关电源电路及方法
JP2020102444A (ja) Ｌｅｄ駆動装置及び駆動方法
CN109660120A (zh) 切换电路、切换电路的控制方法、电源装置及空调器
Burlaka et al. Development of single-phase high-power factor inverter welding sources
KR20200053925A (ko) 전력 변환 장치, 이를 포함하는 압축기 및 그 제어 방법
Gu et al. Universal line input power factor preregulator using VFX technique
EP4072245A1 (en) Adaptive in-service mitigation of light flicker
More et al. Power Quality Improved Bridgeless Multiple Output Switched Mode Power Supply
Dagur et al. Single Phase AC-DC Converter employing Power Factor Correction with High Frequency Isolation Using Buck-Boost PWM Converter
da Silva et al. Comparative study of high power factor boost rectifiers in continuous conduction mode
Bouaraki et al. Design and Simulation of Low Distortion Current Mode Control Power Factor Correction Converter
Yang et al. A Cost-Efficient LED Driver with Low-Flicker
Shehata et al. Power factor correction AC-DC boost converter using PI-hysteresis current control

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