CN113852076A - 供电电路、补偿电路及其谐波失真补偿方法 - Google Patents

供电电路、补偿电路及其谐波失真补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种供电电路、补偿电路及其谐波失真补偿方法，所述供电电路包括整流滤波模块、主功率级模块、电压波形检测模块以及补偿模块；整流滤波模块将交流电压转换为直流电压，主功率级模块接收所述直流电压并基于直流电压向负载供电，电压波形检测模块用于检测所述直流电压的波形并基于所述波形得到直流电压的每个周期内的信息，补偿模块用于根据每个周期内的信息生成补偿信号，并触发主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述供电电路的总谐波失真。本发明通过对输入电压的波形进行检测，区分所述波形的每个周期内的上升期间和下降期间并进行信号补偿，可减少上升期间和下降期间的不对称和谷底截止失真。

Description

供电电路、补偿电路及其谐波失真补偿方法
技术领域
本发明涉及总谐波失真(THD)技术领域，尤其涉及一种供电电路、补偿电路及其谐波失真补偿方法。
背景技术
谐波失真是指输出信号比输入信号多出的谐波成分，所有附加谐波电平之和称为总谐波失真(Total Harmonic Distortion，简称THD)。谐波失真是系统不完全线性造成的，总谐波失真与频率有关。
当越来越多的用电设备接入电网，由于用电设备大量使用了高效率的开关电源，并非纯阻性，所以输入电流不完全跟随输入电压变化。由于输入电压为周期正弦形状，用谐波电流来表征输入电流偏离正弦的部分。谐振电流产生无功功率，会导致电网损耗变高，加速电网和用电设备老化，对电网中的通信、雷达及音视频等设备造成干扰。
发明内容
本发明提供一种供电电路、开关电源及其谐波失真补偿方法，用以解决现有技术中因总谐波失真对电网和用电设备造成干扰的问题，实现总谐波失真电路的优化。
第一方面，本发明提供的一种供电电路，包括整流滤波模块、主功率级模块、电压波形检测模块以及补偿模块；
所述整流滤波模块与电源相连接以接收交流电压，并将所述交流电压转换为具有周期性馒头状波形的直流电压；
所述主功率级模块与所述整流滤波模块电连接以接收所述直流电压，并基于所述直流电压向负载供电；
所述电压波形检测模块与所述整流滤波模块电连接以检测所述直流电压并输出所述直流电压的波形信息；
所述补偿模块分别与所述电压波形检测模块和所述主功率级模块电连接，用于基于由所述波形信息得到的所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，并根据所述上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，并触发所述主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述供电电路的总谐波失真。
在本发明的一个实施例中，所述整流滤波模块包括整流桥以及滤波电容，所述整流桥的输入端与交流电源相连，所述整流桥的正极输出端和负极输出端提供所述直流电压，所述滤波电容的两端分别与所述正极输出端和负极输出端相连，用以对所述直流电压滤波，所述整流桥的正极输出端与所述电压波形检测模块相连。
在本发明的一个实施例中，所述补偿信号指示调整当前所述主功率级模块中的功率开关的导通时间和/或关断时间。
在本发明的一个实施例中，当所述主功率级的功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间减少所述导通时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间增加所述导通时间。
在本发明的一个实施例中，当所述主功率级的功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间增加所述关断时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间减少所述关断时间。
在本发明的一个实施例中，所述直流电压的波形信息包括反映所述直流电压同第一比较电压比较结果的第一比较信号，以及反映所述直流电压同所述第二比较电压比较结果的第二比较信号，其中所述第一比较电压的值大于所述第二比较电压的值。
在本发明的一个实施例中，所述电压波形检测模块包括分压器、第一比较器以及第二比较器，所述分压器的输入端接收所述直流电压，所述第一比较器的正极输入端以及所述第二比较器的负极输入端均与所述分压器的输出端连接，所述第一比较器的负极输入端连接至第一比较电压，所述第二比较器的正极输入端连接至第二比较电压。
在本发明的一个实施例中，所述补偿模块接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，根据所述第一比较信号和第二比较信号，生成一个计数信号，所述计数信号所反映的数字用于指示所述直流电压的每个周期内的上升期间和下降期间。
在本发明的一个实施例中，所述计数信号作为所述补偿信号。
在本发明的一个实施例中，所述补偿模块进一步根据所述计数信号，生成所述补偿信号。
在本发明的一个实施例中，所述补偿模块根据所述第一比较信号，将所述直流电压每周期内大于第一比较电压的时间作为第一计数结果，同时根据所述第一比较信号和所述第二比较信号，在所述直流电压每周期内从上升至第一比较电压后开始计数，输出第二计数结果直到所述直流电压下降至第二比较电压时停止，所述计数信号反映所述第二计数结果减去所述第一计数的一半。
在本发明的一个实施例中，所述补偿模块包括触发器、计数器、反相器、振荡器、寄存器、减法器以及数模转换器，所述触发器的S端接收所述第一比较信号，所述第一比较信号进一步通过所述反相器传输到所述寄存器，所述触发器的R端接收所述第二比较信号，所述计数器耦接至所述触发器的Q端、所述振荡器、所述寄存器以及所述减法器，所述减法器输出所述计数信号到所述数模转换器，所述数模转换器与所述主功率级模块相连以向所述主功率级模块传送所述补偿信号。
在本发明的一个实施例中，从所述第一比较器与所述第二比较器输出的信号输入至所述触发器得到输入至所述计数器的使能信号，当所述使能信号由低电平变高电平时，所述计数器从0开始进行加法计数；当所述使能信号由高电平变低电平时，所述计数器停止计数并清零；所述减法器的输出结果为所述计数器的输出结果与所述寄存器的输出结果一半的差值。
第二方面，本发明还提供一种补偿电路，所述补偿电路适于应用于开关电源系统中补偿开关电源系统的总谐波失真，包括：
电压波形检测模块，适于检测一具有周期性馒头状波形的直流电压并输出所述直流电压的波形信息；
所述电压波形检测模块，接收所述波形信息，用于基于由所述波形信息得到的所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，并根据所述上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于提示对所述开关电源系统实施补偿操作，以补偿所述开关电源系统的总谐波失真。
在本发明的一个实施例中，所述补偿信号用于指示调整当前所述开关电源系统的功率开关的导通时间和/或关断时间。
在本发明的一个实施例中，当所述功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述功率开关执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间减少所述导通时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间增加所述导通时间。
在本发明的一个实施例中，当所述功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述功率开关执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间增加所述关断时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间减少所述关断时间。
第三方面，本发明还提供一种开关电源谐波失真补偿方法，包括：
检测经整流滤波后的具有周期性馒头状波形的直流电压的波形；
基于所述波形得到所述直流电压每周期内的上升期间信息和下降期间信息；
根据所述每周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述开关电源的总谐波失真；
其中，所述直流电压的波形上升表示每个周期内的上升期间，所述直流电压的波形下降表示每个周期内的下降期间。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述每个周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，并触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，包括：
当所述主功率级模块中的功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的一个：
在输入电压的每个周期内的上升期间减少所述导通时间；
在输入电压的每个周期内的下降期间增加所述关断时间；
同时在输入电压的每个周期内的上升期间减少所述导通时间和在输入电压的每个周期内的下降期间增加所述关断时间；
当所述主功率级的功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的一个：
在输入电压的每个周期内的上升期间增加所述关断时间；
在输入电压的每个周期内的下降期间减少所述关断时间；
同时在输入电压的每个周期内的上升期间增加所述关断时间和在输入电压的每个周期内的下降期间波形减少所述关断时间；
其中，所述补偿信号指示当前需作用于所述主功率级中的功率开关的导通时间或关断时间，或者同时作用于所述主功率级中的功率开关的导通时间和关断时间。
本发明提供的供电电路、补偿电路及其谐波失真补偿方法，通过对输入电压的波形进行检测，区分所述波形的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息并进行信号补偿，减少每个周期内的上升期间信息和下降期间信息的不对称和谷底截止失真。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的开关电源的原理图；
图2是Vac＝110Vrms时C1引起的输入电流失真的波形图；
图3是Vac＝220Vrms时C1引起的输入电流失真的波形图；
图4是本发明提供的供电电路的示意图；
图5是本发明提供的输入电压的波形图；
图6是本发明提供的Ton的补偿时间的示意图；
图7是本发明提供的Toff的补偿时间的示意图；
图8是本发明提供的一实施例的电路图；
图9是对应图8的实施例的波形图；
图10是本发明提供的开关电源谐波失真补偿方法的流程图；
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
图1是现有技术的开关电源的原理图，如图1所示。一种开关电源，包括整流桥和滤波电容(Input Filter Capacitor，简称IFC)C1。滤波电容C1用于将交流输入电压转换为直流电压，开关电源将直流电压转换为负载所需的电源。
图1中，输入电流Iac为滤波电容C1充放电电流Ic1和主功率级电流Isw之和，即Iac＝Ic1+Isw。
其中，Ic1＝C1*dVin(t)/dt；
以下就滤波电容C1对总谐波失真(THD)的影响结合图2～图3进行说明：
假设主功率级为恒功率纯阻性负载，负载Rsw：220Vrms时为10kohm，110Vrms时为2.5kohm。设fac＝50Hz，C1＝220nF。当Vac＝110、220Vrms时相关波形如图2、3所示，图2是Vac＝110Vrms时C1引起的输入电流失真的波形图，图3是Vac＝220Vrms时C1引起的输入电流失真的波形图。从图2、图3可以看出：
1)Iac失真表现为Vac绝对值上升(每个周期内的上升期间)和下降时(每个周期内的下降期间)的不对称以及谷底截止失真，这两处失真贡献了大量的THD。
2)Vac较高时，Ic1增加且Isw减小，Iac失真更大。
因此滤波电容C1对高压Vac下的输入电流THD贡献更大，需要对电路进行优化。
综上所述，由于谐振电流产生无功功率，导致电网损耗变高，加速电网和用电设备老化，对电网中的通信、雷达及音视频等设备造成干扰，因此减少谐波电流，对滤波电容电路进行总谐波失真(THD)优化为本发明需要解决的技术问题。
需要说明的是，本发明提供的一种供电电路，可应用于需要低THD的LED驱动电源。
下面结合图4-图11描述本发明所述供电电路、实现方法、开关电源及电子设备。
图4是本发明提供的供电电路的示意图，如同4所示。一种供电电路，包括整流滤波模块、主功率级模块、电压波形检测模块以及补偿模块。所述整流滤波模块与电源相连接以接收交流电压，并将所述交流电压转换为具有周期性馒头状波形的直流电压。
示例性地，所述整流滤波模块包括整流桥和滤波电容C1。
所述整流桥的输入与交流电源(L，N)相连以接收交流电压，并将所述交流电压转换为直流电压。
示例性地，所述整流桥的输入端与交流电源相连，所述整流桥的正极输出端与滤波电容C1相连，整流桥的负极输出端与主功率级的负载相连，所述整流桥的正极输出端和负极输出端提供所述直流电压。所述滤波电容C1的两端分别与所述整流桥的正极输出端和负极输出端相连，用以对所述直流电压滤波。所述整流桥的正极输出端与所述电压波形检测模块相连。
示例性地，所述主功率模块与所述整流滤波模块连接以接收所述直流电压，并基于所述直流电压向负载供电。
其中，输入电流Iac为滤波电容C1充放电电流Ic1和主功率级电流Isw之和，即Iac＝Ic1+Isw。
其中，Ic1＝C1*dVin(t)/dt；示例性地，所述电压波形检测模块与所述整流滤波模块电连接以检测所述直流电压并输出所述直流电压的波形信息。
电压波形检测模块与整流桥的正极输出端电相连，所述电压波形检测模块用于根据检测到直流电压Vin的波形，并基于所述波形得到所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，即得到所述直流电压Vin的值在每个周期内随时间变化的信息。
补偿模块分别与电压波形检测模块和主功率级模块电相连，用于基于由所述波形信息得到的所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，并根据所述上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，并触发所述主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述供电电路的总谐波失真。
其中，所述补偿信号指示调整当前所述主功率级模块中的功率开关的导通时间和/或关断时间，即补偿时间量。
当所述主功率级的功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间减少所述导通时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间增加所述导通时间。
当所述主功率级的功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间增加所述关断时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间减少所述关断时间。
其中，所述直流电压的波形上升表示每周期内的上升期间，所述直流电压的波形下降表示每周期内的下降期间。
需要说明的时，所述根据补偿信号实施补偿操作，即根据所述补偿信号计算出补偿时间Ton_comp(t)和Toff_comp(t)(如图6、图7所示)。
因此，本发明基于检测直流电压Vin的波形，计算出相应的补偿时间，并通过调整主功率级模块的功率开关的导通时间和/或关断时间以补偿所述供电电路的总谐波失真，从而降低总谐振失真(THD)。
由此可知，本发明从滤波电容C1充放电贡献THD的本质考虑，通过检测直流电压Vin的波形，识别Vin波形的每个周期内的上升期间和下降期间，从而进行补偿，减少所述上升期间和所述下降期间不对称和谷底截止失真。
以下结合图5～图7针对直流电压Vin的每个周期内的上升期间和下降期间及在导通时间和关断时间进行补偿进行说明。
图5是本发明提供的输入电压的波形图，图6是本发明提供的Ton的补偿时间的示意图，图7是本发明提供的Toff的补偿时间的示意图，如图5、图6、图7所示。
图5示出了直流电压Vin的电压值随时间t变化的波形，每个周期内的上升期间是0～5ms(即0～0.005s)，直流电压Vin是随t增加而增加的；每个周期内的下降期间是5～10ms(即0.005s～0.01s)，直流电压Vin是随t增加而减少的。图6和图7示出了在每个周期内的上升期间时，Ton(Ton表示导通时间)是负(表示减少)的，Toff(Toff表示关断时间)是正(表示增加)的，也就是说，负表示减少，正表示增加。
具体的，补偿时间量包括在导通时间(Ton)的补偿时间量和关断时间(Toff)的补偿时间量，设置主功率级开关的导通和关断有很多机制，本发明不限于采用何种机制进行设置。
如图6所示，当补偿时间量为Ton时，在每个周期内的上升期间(0～0.005s)，Ton的补偿时间为负，即减少Ton。随着直流电压Vin的上升(如图5所示)，补偿时间的绝对值减少，到输入电压的峰值处补偿时间量为0(可参照于图5每个周期内的上升期间的峰值和图6每个周期内的上升期间的补偿时间量为0)；在每个周期内的下降期间(0.005s～0.01s)，Ton的补偿时间量为正，即增加Ton，随着直流电压Vin的下降，补偿时间的绝对值增加，到输入电压谷底处补偿时间量为最大值(如图6中的补偿时间量最大值为5x10-4)。
如图7所示，当补偿时间量为Toff时，在每个周期内的上升期间(0～0.005s)，Toff的补偿时间为正，即增加Toff。在每个周期内的下降期间(0.005s～0.01s)，Toff的补偿时间为负，即减少Toff，直流电压Vin峰值处补偿时间量为0，谷底处补偿时间量最大。
需要说明的时，上述图6和图7的补偿时间的波形只是其中的一个示例，本发明不限于该示例，比如图中的起点可以延后，终点也可以提前，最大绝对值和变化斜率可以不是常数，但是绝对值需要在接近直流电压Vin峰值处最小，在谷底处最大。
以下结合图8和图9对电压波形检测模块和补偿模块的具体电路及工作原理进行描述。
图8是本发明提供的一实施例的电路图，图9是对应图8的实施例的波形图，如图8、图9所示。
示例性地，所述电压波形检测模块包括分压器、第一比较器以及第二比较器，所述分压器的输入端接收所述直流电压，所述第一比较器的正极输入端以及所述第二比较器的负极输入端均与所述分压器的输出端连接，所述第一比较器的负极输入端连接至第一比较电压，所述第二比较器的正极输入端连接至第二比较电压。
示例性地，上述所述直流电压的波形信息包括反映所述直流电压同第一比较电压比较结果的第一比较信号，以及反映所述直流电压同所述第二比较电压比较结果的第二比较信号，其中所述第一比较电压的值大于所述第二比较电压的值。
示例性地，所述分压器包括电阻R1、电阻R2。
如图8所示，所述电压波形检测模块包括电阻R1、电阻R2、第一比较器1(即图中的比较器1)以及第二比较器2(即图中的比较器2)，电阻R1与电阻R2串联后接地，第一比较器1与第二比较器2均接于电阻R1与电阻R2串联后的中间节点，直流电压Vin经过电阻R1输出分压检测信号DET，分压检测信号DET分别接于第一比较器1的“+”极和第二比较器2的“-”，Vref1为参考电压1接于第一比较器1的“-”极，Vref2为参考电压2接于第二比较器2的“+”极，cmp1o为第一比较器1的输出信号，cmp2o为第二比较器2的输出信号。其中，所述参考电压1和所述参考电压2由基准源输出。
示例性地，所述补偿模块接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，根据所述第一比较信号和第二比较信号，生成一个计数信号，所述计数信号所反映的数字用于指示所述直流电压的每个周期内的上升期间和下降期间。
示例性地，如果后级是数字控制电路，那么所述计数信号则作为所述补偿信号。如果后级是模拟控制电路，那么所述补偿模块进一步根据所述计数信号，生成所述补偿信号。
示例性地，所述补偿模块根据所述第一比较信号，将所述直流电压每周期内大于第一比较电压的时间作为第一计数结果，同时根据所述第一比较信号和所述第二比较信号，在所述直流电压每周期内从上升至第一比较电压后开始计数，输出第二计数结果直到所述直流电压下降至第二比较电压时停止，所述计数信号反映所述第二计数结果减去所述第一计数的一半。
示例性地，所述补偿模块包括触发器、计数器、反相器、振荡器、寄存器、减法器以及数模转换器，所述触发器的S端接收所述第一比较信号，所述第一比较信号进一步通过所述反相器传输到所述寄存器，所述触发器的R端接收所述第二比较信号，所述计数器耦接至所述触发器的Q端、所述振荡器、所述寄存器以及所述减法器，所述减法器输出所述计数信号到所述数模转换器，所述数模转换器与所述主功率级模块相连以向所述主功率级模块传送所述补偿信号。
所述电压波形检测模块与所述补偿模块的工作原理是：
直流电压Vin经过电阻R1、电阻R2衰减得到分压检测信号DET，将分压检测信号DET分别输入第一比较器1和第二比较器2，并将参考电压1Vref1和参考电压2Vref2对应输入第一比较器1和第二比较器2进行比较后，得到对应的输出信号cmp1o和cmp2o。其中，Vref1>Vref2，当DET>Vref1时，cmp1o为高电平，反之为低电平。当DET>Vref2时，cmp2o为低电平，反之为高电平。参考电压1Vref1和参考电压2Vref2由基准源输出。
从第一比较器1和第二比较器2对应输出的两输出信号cmp1o、cmp2o输入至RS触发器后得到输入计数器的使能信号encot，振荡器将输出时钟信号clk输入至计数器。通过图9可以看出，分压检测信号DET上升穿越参考电压1Vref1时(cmp1o上升沿)，当所述使能信号encot由低电平变高电平，所述计数器从0开始进行加法计数。分压检测信号DET下降穿越参考电压2Vref2时(cmp2o上升沿)，当所述使能信号encot由高电平变低电平，所述计数器停止计数并清零。Q<n:1>为计数器的n输出，最终结果为k。寄存器在分压检测信号DET下降穿越参考电压1Vref1时(cmp1ob上升沿)将计数器结果赋予寄存器，此时的Q<n:1>＝m，则寄存器输出R<n:1>刷新为m，稳态下R<n:1>恒定为m。所述减法器的输出结果C<n:1>为所述计数器的输出结果Q<n:1>和所述寄存器的输出结果R<n:1>一半的差值，即C<n:1>＝Q<n:1>-m/2。
从图9可以看出，当直流电压Vin上升时，C<n:1>均小于0，Ton补偿时间量为零(假设C<n:1>只取正值)。直流电压Vin从峰值开始下降时，C<n:1>开始从0增加，Ton补偿信号的补偿时间量也从0开始增加，计数器停止计数时刻达到最大值k-m/2，此时Ton补偿时间量达到最大值。
可选的，所述补偿时间量在一个工频半周内可随时间线性变化，其计算式可以是：
delta(Ton)(t)＝k*t；
其中，Ton表示导通时间，t表示每个周期内的上升期间和下降期间的时间，k为上述计数器的输出值。
将Ton补偿时间量加入到主功率级的功率控制中，每个周期内的下降期间的Ton从峰值处开始增加，到谷底出达到最大值，可以减弱输入电流的每个周期内的上升期间和下降期间的非对称，抑制谷底截至失真，从而减小总谐波失真THD。
需要说明的是，上述实施例示出的只对每个周期内的下降期间的Ton进行正补偿，从而减弱滤波电容(IFC)带来的输入电流每个周期内的上升期间和下降期间的非对称。但本发明不限于此，只要根据对直流电压Vin波形的检测结果区分每个周期内的上升期间和下降期间进行补偿的均属于本发明保护的范围。
由此可知，本发明提供的供电电路，效果明显，简单可靠，无需基于数字电路模块构建复杂的补偿逻辑，因此实施方便且成本较低。
本发明在另一实施例中，还提供了一种补偿电路，所述补偿电路适于应用于开关电源系统中补偿开关电源系统的总谐波失真，包括：
电压波形检测模块，适于检测一具有周期性馒头状波形的直流电压并输出所述直流电压的波形信息；
所述电压波形检测模块，接收所述波形信息，用于基于由所述波形信息得到的所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，并根据所述上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于提示对所述开关电源系统实施补偿操作，以补偿所述开关电源系统的总谐波失真。
示例性地，所述补偿信号用于指示调整当前所述开关电源系统的功率开关的导通时间和/或关断时间。
示例性地，当所述功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述功率开关执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间减少所述导通时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间增加所述导通时间。
示例性地，当所述功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述功率开关执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间增加所述关断时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间减少所述关断时间。
需要说明的是，所述补偿电路的有关描述可对应参考上述对所述供电电路的描述，在此不再赘述。
下面对本发明提供的开关电源谐波失真补偿方法进行描述，下文描述的开关电源谐波失真补偿方法与上文描述的供电电路可相互对应参照。
图10是本发明提供的开关电源谐波失真补偿方法的流程图，如图所示。一种开关电源谐波失真补偿方法，应用于通过输入电压为主功率级的负载提供电源的电路，包括：
步骤1001，检测经整流滤波后的具有周期性馒头状波形的直流电压的波形。
步骤1002，基于所述波形得到所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息。
可选的，上述步骤1001和步骤1002可通过电压波形检测模块来执行，所述电压波形检测模块的电路结构可参照上述所述。
步骤1003，根据所述每个周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述开关电源的总谐波失真；
其中，所述直流电压的波形上升表示每个周期内的上升期间，所述直流电压的波形下降表示每个周期内的下降期间。
可选的，上述步骤1003可通过补偿模块来执行，所述补偿模块的电路结构可参照上述所述。
可选的，所述根据所述每个周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，包括：
当所述主功率级模块中的功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的一个：
在输入电压的每个周期内的上升期间减少所述导通时间；在输入电压的每个周期内的下降期间增加所述关断时间；同时在输入电压的每个周期内的上升期间减少所述导通时间和在输入电压的每个周期内的下降期间增加所述关断时间；
当所述主功率级的功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的一个：
在输入电压的每个周期内的上升期间增加所述关断时间；在输入电压的每个周期内的下降期间减少所述关断时间；同时在输入电压的每个周期内的上升期间增加所述关断时间和在输入电压的每个周期内的下降期间波形减少所述关断时间；
其中，所述补偿信号指示当前需作用于所述主功率级中的功率开关的导通时间或关断时间，或者同时作用于所述主功率级中的功率开关的导通时间和关断时间。
可选的，本发明还提供了一种开关电源，所述开关电源包括上述所述的供电电路。
图11示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(Communications Interface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的逻辑指令，以执行所述开关电源谐波失真补偿方法，所述方法包括：
检测经整流滤波后的具有周期性馒头状波形的直流电压的波形；
基于所述波形得到所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息；
根据所述每个周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述开关电源的总谐波失真；
其中，所述直流电压的波形上升表示每个周期内的上升期间，所述直流电压的波形下降表示每个周期内的下降期间。
此外，上述的存储器1130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的所述开关电源谐波失真补偿方法。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的所述开关电源谐波失真补偿方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种供电电路，其特征在于，包括具有滤波电容的整流滤波模块、主功率级模块、电压波形检测模块以及补偿模块；
所述整流滤波模块与电源相连接以接收交流电压，并将所述交流电压转换为具有周期性馒头状波形的直流电压；
所述主功率级模块与所述整流滤波模块电连接以接收所述直流电压，并基于所述直流电压向负载供电；
所述电压波形检测模块与所述整流滤波模块电连接以检测所述直流电压并输出所述直流电压的波形信息；
所述补偿模块分别与所述电压波形检测模块和所述主功率级模块电连接，用于基于由所述波形信息得到的所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，生成补偿信号，并触发所述主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述供电电路的总谐波失真。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述补偿信号指示调整当前所述主功率级模块中的功率开关的导通时间和/或关断时间。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，当所述主功率级的功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间减少所述导通时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间增加所述导通时间。
4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，当所述主功率级的功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间增加所述关断时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间减少所述关断时间。
5.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述直流电压的波形信息包括反映所述直流电压同第一比较电压比较结果的第一比较信号，以及反映所述直流电压同所述第二比较电压比较结果的第二比较信号，其中所述第一比较电压的值大于所述第二比较电压的值。
6.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述电压波形检测模块包括分压器、第一比较器以及第二比较器，所述分压器的输入端接收所述直流电压，所述第一比较器的正极输入端以及所述第二比较器的负极输入端均与所述分压器的输出端连接，所述第一比较器的负极输入端连接至第一比较电压，所述第二比较器的正极输入端连接至第二比较电压。
7.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述补偿模块接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，根据所述第一比较信号和第二比较信号，生成一个计数信号，所述计数信号所反映的数字用于指示所述直流电压的每个周期内的上升期间和下降期间。
8.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述计数信号作为所述补偿信号。
9.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述补偿模块进一步根据所述计数信号，生成所述补偿信号。
10.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述补偿模块根据所述第一比较信号，将所述直流电压每周期内大于第一比较电压的时间作为第一计数结果，同时根据所述第一比较信号和所述第二比较信号，在所述直流电压每周期内从上升至第一比较电压后开始计数，输出第二计数结果直到所述直流电压下降至第二比较电压时停止，所述计数信号反映所述第二计数结果减去所述第一计数的一半。
11.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述补偿模块包括触发器、计数器、反相器、振荡器、寄存器、减法器以及数模转换器，所述触发器的S端接收所述第一比较信号，所述第一比较信号进一步通过所述反相器传输到所述寄存器，所述触发器的R端接收所述第二比较信号，所述计数器耦接至所述触发器的Q端、所述振荡器、所述寄存器以及所述减法器，所述减法器输出所述计数信号到所述数模转换器，所述数模转换器与所述主功率级模块相连以向所述主功率级模块传送所述补偿信号。
12.根据权利要求11所述的供电电路，其特征在于，从所述第一比较器与所述第二比较器输出的信号输入至所述触发器得到输入至所述计数器的使能信号，当所述使能信号由低电平变高电平时，所述计数器从0开始进行加法计数；当所述使能信号由高电平变低电平时，所述计数器停止计数并清零；所述减法器的输出结果为所述计数器的输出结果与所述寄存器的输出结果一半的差值。
13.一种补偿电路，其特征在于，所述补偿电路适于应用于开关电源系统中补偿开关电源系统的总谐波失真，包括：
电压波形检测模块，适于检测一具有周期性馒头状波形的直流电压并输出所述直流电压的波形信息；
所述电压波形检测模块，接收所述波形信息，用于基于由所述波形信息得到的所述直流电压的每个周期内的上升期间信息和下降期间信息，生成补偿信号，所述补偿信号用于提示对所述开关电源系统实施补偿操作，以补偿所述开关电源系统的总谐波失真。
14.根据权利要求13所述的补偿电路，其特征在于，所述补偿信号用于指示调整当前所述开关电源系统的功率开关的导通时间和/或关断时间。
15.根据权利要求14所述的补偿电路，其特征在于，当所述功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述功率开关执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间减少所述导通时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间增加所述导通时间。
16.根据权利要求14所述的补偿电路，其特征在于，当所述功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述功率开关执行下列项中的至少一个：
在所述直流电压的每周期内的上升期间增加所述关断时间；
在所述直流电压的每周期内的下降期间减少所述关断时间。
17.一种开关电源谐波失真补偿方法，其特征在于，包括：
检测经整流滤波后的具有周期性馒头状波形的直流电压的波形；
基于所述波形得到所述直流电压每周期内的上升期间信息和下降期间信息；
根据所述每个周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，所述补偿信号用于触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，所述补偿操作用以补偿所述开关电源的总谐波失真；
其中，所述直流电压的波形上升表示每个周期内的上升期间，所述直流电压的波形下降表示每个周期内的下降期间。
18.根据权利要求17所述的开关电源谐波失真补偿方法，其特征在于，所述根据所述每个周期内的上升期间信息和下降期间信息生成补偿信号，并触发包含功率开关的主功率级模块根据所述补偿信号实施补偿操作，包括：
当所述主功率级模块中的功率开关处于导通时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的一个：
在输入电压的每个周期内的上升期间减少所述导通时间；
在输入电压的每个周期内的下降期间增加所述关断时间；
同时在输入电压的每个周期内的上升期间减少所述导通时间和在输入电压的每个周期内的下降期间增加所述关断时间；
当所述主功率级的功率开关处于关断时间时，所述补偿信号触发所述主功率级模块执行下列项中的一个：
在输入电压的每个周期内的上升期间增加所述关断时间；
在输入电压的每个周期内的下降期间减少所述关断时间；
同时在输入电压的每个周期内的上升期间增加所述关断时间和在输入电压的每个周期内的下降期间波形减少所述关断时间；
其中，所述补偿信号指示当前需作用于所述主功率级中的功率开关的导通时间或关断时间，或者同时作用于所述主功率级中的功率开关的导通时间和关断时间。
19.一种芯片系统，其特征在于，所述芯片系统包括至少一个处理器，存储器和接口电路，所述存储器、所述接口电路和所述至少一个处理器通过线路互联，所述至少一个存储器中存储有指令；所述指令被所述处理器执行时，权利要求17中所述的开关电源谐波失真补偿方法得以实现。
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