CN115514208A - 电源模组、图腾柱功率因数校正电路及其控制电路 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种电源模组、图腾柱功率因数校正电路及其控制电路，控制电路根据图腾柱功率因数校正电路的输入电压的瞬时电压的相位值在预定相位区间内且电压值的绝对值小于预定电压值时，控制图腾柱功率因数校正电路中的主功率管开通和关断，并控制辅助功率管保持关断。本申请实施例能够避免输入电压的电压值较低的情况下辅助功率管两侧的电压不同时开通，减少了开关损耗，提高了图腾柱功率因数校正电路及其所在电源模组的工作效率。

Description

电源模组、图腾柱功率因数校正电路及其控制电路
技术领域
本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源模组、图腾柱功率因数校正电路及其控制电路。
背景技术
电源模组包括图腾柱功率因数校正电路、直流变换电路和控制电路。图腾柱功率因数校正电路用于接收交流电并为直流变换电路提供输入电压。其中，图腾柱功率因数校正电路包括至少一个开关管和至少一个电感。控制电路用于控制至少一个开关管的开通和关断，使电感交替充电和放电。当电感交替充电和放电时，可用于对交流电进行整流处理并向直流变换电路提供输入电压。当控制电路调整电感的充电时间和放电时间变化时，能够调整功率因数校正电路提供的功率因数，以提高电源模组的用电效率。当图腾柱功率因数校正电路的输入电压的峰值电压值较小时，电感充电后存储的能量较小，电感向开关管提供的电压较小，如果此时控制电路控制开关管开通，会造成了开关管在两侧的电压不同时硬开通，增加了功率因数校正电路的开关损耗。
因此，如何避免图腾柱功率因数校正电路中开关管的硬开通，是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种电源模组、图腾柱功率因数校正电路及其控制电路。
本申请第一方面提供一种图腾柱功率因数校正电路，包括控制电路和半桥电路。半桥电路包括主功率管和辅助功率管。图腾柱功率因数校正电路用于接收输入电压并提供输出电压，控制电路用于向半桥电路输出控制信号。其中，响应于输入电压的相位值在预定相位区间内，且输入电压的电压值的绝对值小于预定电压值，主功率管根据控制信号开通和关断，辅助功率管根据控制信号保持关断。因此，当图腾柱功率因数校正电路的输入电压的瞬时电压的相位值在预定相位区间内，且电压值的绝对值小于预定电压值时，半桥电路中的主功率管开通和关断，并控制辅助功率管保持关断。从而避免了在输入电压的瞬时电压较低时，辅助功率管两侧的电压不同时辅助功率管的开通，进而减少了图腾柱功率因数校正电路中辅助功率管的开关损耗、提高了图腾柱功率因数校正电路及其所在电源模组的工作效率
本申请第一方面一实施例中，当输入电压的相位值不在预定相位区间内，主功率管和辅助功率管根据控制信号交替开通和关断。因此，当图腾柱功率因数校正电路的输入电压的瞬时电压的相位值不在预定相位区间内，半桥电路中的主功率管和辅助功率管交替开通和关断。尤其是当输入电压的相位值不在预设区间内时，辅助功率管和主功率管的交替开通能够保证主功率管进行自举充电，保证了图腾柱功率因数校正电路的正常工作。
本申请第一方面一实施例中，当输入电压的电压值的绝对值大于或等于预定电压值时主功率管和辅助功率管根据控制信号交替开通和关断，从而保证了图腾柱功率因数校正电路的正常工作。
本申请第一方面一实施例中，预定相位区间包括0-180度的相位和270度-360度的相位。其中，当当输入电压的相位值为180度-270度时，辅助功率管和主功率管的交替开通能够保证主功率管进行自举充电，保证了图腾柱功率因数校正电路的正常工作。
本申请第一方面一实施例中，预定电压值可以设置为图腾柱功率因数校正电路提供的输出电压的峰值电压的k倍。k为大于0且小于1的常数。本申请实施例提供的预定电压值可以是是预设的、可以是提前设定的，或者，还可以是控制电路根据不同的情况调整的，能够增加了控制灵活性。
本申请第二方面提供一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路，图腾柱功率因数校正电路包括控制电路、主功率管和辅助功率管。其中，控制电路响应于输入电压的相位值在预定相位区间内，且输入电压的电压值的绝对值小于预定电压值，则控制主功率管开通和关断，并控制辅助功率管保持关断。
本申请第二方面一实施例中，控制电路还用于：响应于输入电压的相位值不在预定相位区间内，控制主功率管和辅助功率管交替开通和关断。
本申请第二方面一实施例中，控制电路还用于：响应于输入电压的电压值大于或等于预电压定值，控制主功率管和辅助功率管交替开通和关断。
本申请第二方面一实施例中，预定相位区间包括：0度-180度和270度-360度。
本申请第二方面一实施例中，预定电压值为输出电压的峰值电压的k倍，k大于0小于1。
本申请第三方面提供一种图腾柱功率因数校正电路，包括：半桥电路和控制电路；半桥电路包括：主功率管和辅助功率管；图腾柱功率因数校正电路用于接收输入电压并提供输出电压，控制电路用于向半桥电路输出控制信号。主功率管和辅助功率管根据控制信号交替开通和关断。主功率管每次开通的时长与输入电压的电压值的绝对值负相关。因此，当输入电压较低时，主功率管的导通时间较长，提高了输入电压为电感充电的时长，从而提高了电感充电后的能量。最终，提高了电感向辅助功率管一侧提供的电压值，能够避免了这些时间内辅助功率管两侧的电压不同时辅助功率管的开通。因此，本实施例能够减少图腾柱功率因数校正电路111中辅助功率管的开关损耗、提高图腾柱功率因数校正电路111及其所在电源模组11的工作效率。并且还没有对现有的图腾柱功率因数校正电路111的结构进行改进，还具有电路结构简单、成本较低的技术效果。
在本申请第三方面一实施例中，主功率管每次开通的时长为主功率管每次开通的预设时长的n倍，n与所述输入电压的电压值的绝对值负相关。本实施例中提供的确定主功率管开通时长的方式较为简单，易于实现。
本申请第四方面提供一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路，图腾柱功率因数校正电路包括主功率管和辅助功率管；控制电路用于控制主功率管和辅助功率管交替开通和关断；控制主功率管每次开通的时长与所述输入电压的电压值的绝对值负相关。
在本申请第四方面一实施例中，主功率管每次开通的时长为主功率管每次开通的预设时长的n倍，n与所述输入电压的电压值的绝对值负相关。
本申请第五方面提供一种电源模组，用于获取输入电压并向负载供电，电源模组包括直流变换电路和如本申请第一方面或者第三方面任一项提供的图腾柱功率因数校正电路。图腾柱功率因数校正电路用于获取输入电压并提供输出电压。直流变换电路用于对输出电压进行电压转换后，向负载供电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图；
图3为本申请实施例提供的电源模组的一种结构示意图；
图4为本申请提供的一种电源模组的结构示意图；
图5为一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路的控制逻辑示意图；
图6为本申请提供的一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路的控制逻辑示意图；
图7为本申请提供的图腾柱功率因数校正电路另一种电路结构示意图；
图8为本申请提供的一种电源模组的结构示意图；
图9为本申请提供的一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路的控制逻辑示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请中所描述的连接关系指的是直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元器件间接连接，例如可以是A与C直接连接，C与B直接连接，从而使得A与B之间通过C实现了连接。还可理解的，本申请中所描述的“A连接B”可以是A与B直接连接，也可以是A与B通过一个或多个其它电学元器件间接连接。
图1为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图。如图1所示，电子设备1包括电源模组11和负载12。电源模组11用于接收输入电压Vin，并提供输出电压Vout为负载12供电。在一种实施例中，输入电压Vin可以是外部电源提供的，或者还可以是电子设备1的内部电源提供的。
如图1所示实施例提供的电子设备1可以是移动电话、笔记本电脑、电脑机箱、电视、智慧平板、交互平板、电动汽车、智能家具设备、智能手表或可穿戴设备等用电设备。本申请实施例提供的电源模组可11应用于如图1所示的电子设备1中。
图2为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图。如图2所示，电子设备1中包括电源模组11。电源模组11用于接收输入电压Vin，并提供输出电压Vout，为电子设备1后续连接的负载供电。在一种实施例中，输入电压Vin可以是外部电源提供的，或者还可以是电子设备1的内部电源提供的。
如图2所示本实施例提供的电子设备1可以是电源适配器、充电器、汽车充电站、移动电源等供电设备。本申请实施例提供的电源模组可应用于如图2所示的电子设备1中。
在本申请一种实施例中，电子设备1可以还包括多个电源模组11，多个电源模组11提供输出电压Vout为负载12供电。在本申请一种实施例中，电子设备1可以包括多个负载12，电源模组11提供多个输出电压Vout分别为多个负载12供电。在本申请一种实施例中，电子设备1可以包括多个电源模组11和多个负载12，多个电源模组11分别提供多个输出电压Vout为多个负载12供电。
本申请一种实施例中，输入电压Vin可以为交流电，电源模组11可以包括交直流转换电路。本申请实施例中，输入电压Vin可以为直流电，内部电源可以包括储能装置，电源模组11可以包括直流变换电路。相应地，在电子设备1独立工作时，内部电源的储能装置可以为电源模组11供电。
本申请一种实施例中，输入电压Vin可以为直流电。电子设备1的负载12可以包括用电装置、储能装置或外接设备中的一种或多种。在一种实施例中，负载12可以是电子设备1的用电装置，比如处理器、显示器等。在一种实施例中，负载12可以是电子设备1的储能装置，比如电池。在一种实施例中，负载12可以是电子设备1的外接设备，比如显示器、键盘等其他电子设备。
图3为本申请实施例提供的电源模组的一种结构示意图，如图3所示的电源模组11可应用于如图1或者图2的电子设备1中。电源模组11包括：图腾柱功率因数校正电路(powerfactor correction，PFC)111和直流变换电路112。电源模组11用于接收输入电压Vin，并进行功率因数校正处理后，提供输出电压Vout。输入电压Vin为交流电，输出电压Vout为直流电。
图腾柱功率因数校正电路111用于接收电源模组11的输入电压Vin，对电源模组11的输入电压Vin进行整流处理，并进行功率因数校正处理后，向直流变换电路112提供输出电压V1。图腾柱功率因数校正电路111的输出电压V1为直流电。图腾柱功率因数校正电路111的输出电压V1与图腾柱功率因数校正电路111的输入电压Vin的相位等电路参数不同。在一种实施例中，图腾柱功率因数校正电路111的输入电压Vin的电压值和图腾柱功率因数校正电路111的输出电压V1的电压值可以相等。或者，图腾柱功率因数校正电路111的输入电压Vin的电压值大于图腾柱功率因数校正电路111的输出电压V1的电压值。
直流变换电路112用于接收图腾柱功率因数校正电路111的输出电压V1，对输出电压V1进行电压变换后，提供电源模组11的输出电压Vout。直流变换电路112可以是具有隔离功能的电路，例如直流变换电路112可以是非对称半桥(asymmetrical half-bridge，AHB)反激变换电路或者有源钳位反激(active clamp flyback，ACF)变换电路中的一种。或者，直流变换电路112还可以是具有非隔离功能的电路，例如直流变换电路112可以是升压(Boost)电路、降压(Buck)电路或者升降压(Buck-Boost)电路中的一种。
柱功率因数校正电路111包括控制电路、至少一个电感以及至少一个开关管。其中，控制电路可用于向至少一个开关管发送控制信号，使至少一个开关管根据控制信号开通或关断，从而控制至少一个电感通过开通的开关管充电或者放电。其中，当至少一个电感充电时，图腾柱功率因数校正电路111的输入电压Vin为至少一个电感充电。当至少一个电感放电时，至少一个电感向直流变换电路112提供输出电压V1。控制电路可以通过调整至少一个电容的充电时间和/或放电时间的方式，调整图腾柱功率因数校正电路111输出电压的功率因数。
在一种实施例中，图腾柱功率因数校正电路111的控制电路可以是脉冲宽度调制(Pulse-width modulation，PWM)控制器、中央处理单元(central processing unit，CPU)、其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件等。
在一种实施例中，图腾柱功率因数校正电路111的开关管可以是金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、双极型功率晶体管(bipolarpower transistor)或宽禁带半导体场效应管中的任意一种。
在一种实施例中开关管的驱动方式是高电平开通、低电平关断。示例性的，控制电路向开关管发送高电平的控制信号，开关管根据控制信号开通。控制电路向开关管发送低电平的控制信号，开关管根据控制信号关断。或者，控制电路向开关管不发送控制信号，开关管没有接收到控制信号时关断等。可以理解的是，本申请实施例中开关管还可以采用其他驱动方式，本申请实施例对于开关管的驱动方式不做限定。
图4为本申请提供的一种电源模组的结构示意图。如图4所示的电源模组包括图腾柱功率因数校正电路111和直流变换电路112。图腾柱功率因数校正电路111用于接收输入电压Vin并经过整流和功率因数校正处理后，向直流变换电路112提供输出电压V1。
图4中提供的图腾柱功率因数校正电路111以无桥式图腾柱功率因数校正电路为例。图腾柱功率因数校正电路111包括：电感L、第一开关SL、第二开关SH、第三开关QL和第四开关QH。其中，第一开关SL和第二开关SH串联形成半桥电路1111a，半桥电路1111a的桥臂中点A连接输入电压Vin的负极，半桥电路1111a还并联在图腾柱功率因数校正电路111的输出端的a接口和b接口之间。第三开关QL和第四开关QH串联形成半桥电路1111b，半桥电路1111b的桥臂中点B连接电感L的一端，电感L的另一端连接输入电压的Vin正极，半桥电路1111b还并联在图腾柱功率因数校正电路111的输出端的a接口和b接口之间。
控制电路1112用于向第一开关SL发送第一控制信号GSL，第一开关SL根据第一控制信号GSL开通。控制电路1112用于向第二开关SH发送第二控制信号GSH，第二开关SH根据第二控制信号GSH开通。控制电路1112用于向第三开关QL发送第三控制信号GQL，第三开关QL根据第三控制信号GQL开通。控制电路1112用于向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第四开关QH根据第四控制信号GQH开通。
图5为一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路的控制逻辑示意图。下面结合图4中提供的图腾柱功率因数校正电路111，对图5中的控制逻辑进行说明。
在t1时刻，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值从0开始升高。控制电路1112向第一开关SL发送第一控制信号GSL，使第一开关SL根据第一控制信号GSL开通。同时，第二开关SH关断。在t1时刻之后、t6时刻之前，输入电压Vin的电压值均为正，则控制电路1112持续向第一开关SL发送第一控制信号GSL，使第一开关SL持续开通、第二开关SH持续关断。
在t2时刻之前，由于输入电压Vin的电压值较低，一些控制电路1112为图腾柱功率因数校正电路111提供了低电压保护功能。其中，当图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0时，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
在t2时刻之后，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值大于V0，控制电路1112控制第三开关QL和第四开关QH交替开通，使电容L交替通过第三开关QL充电和通过第四开关QH放电。其中，在t1时刻-t6时刻之间，用于电容L充电的第三开关QL记为主功率管，用于电容L放电的第四开关QH记为辅助功率管。
例如，在t2时刻之后的t21时刻，控制电路1112向第三开关QL发送第三控制信号GQL，使第三开关QL根据第三控制信号GQL开通。同时，第四开关QH关断。此时，输入电压Vin通过电感L、第三开关QL和第一开关SL向电感L充电，电感L上流经的电流iL逐渐增大。
控制电路1112向第三开关QL发送第三控制信号GQL持续第一预设时长T1后，在t22时刻，控制电路1112停止向第三开关QL发送第三控制信号GQL，第三开关QL关断、第四开关QH关断，输入电压Vin停止向电感L充电。
在t22时刻之后的t23时刻，控制电路1112向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使得第四开关QH根据第四控制信号GQH开通、第三开关QL关断。此时，电感L经过第四开关QH、图腾柱功率因数校正电路111的输出端a、输出端b和第一开关SL放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。其中，以第四开关QH为MOS管为例，则电感L放电的电流从MOS管的源极和漏极之间流过。
控制电路1112向第四开关QH发送第四控制信号GQH持续第二预设时长T2后，在t24时刻，控制电路1112停止向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL关断、第四开关QH关断，电感L停止通过第四开关QH的源极和漏极放电。
在t5时刻之后，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0时，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
在t6时刻，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值从0开始降低。控制电路1112向第二开关SH发送第二控制信号GSH，使第二开关SL根据第二控制信号GSH开通。同时，第一开关SL关断。在t6时刻之后、t11时刻之前，输入电压Vin的电压值均为负，则控制电路1112持续向第二开关SH发送第二控制信号GSH，使第二开关SH持续开通、第一开关SL持续关断。
在t6时刻之后、t7时刻之前，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
在t7时刻之后，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值大于V0，控制电路1112控制第三开关QL和第四开关QH交替开通，使电容L交替通过第四开关QH充电和通过第三开关QL放电。其中，在t6时刻-t11时刻之间，用于电容L充电的第四开关QH记为主功率管，用于电容L放电的第三开关QL记为辅助功率管。
例如，在t7时刻之后的t71时刻-t72时刻，控制电路1112向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使第四开关QH根据第四控制信号GQH开通。同时，第三开关QL关断。输入电压Vin通过第二开关SH、第四开关QH向电感L充电，电感L上流经的电流iL逐渐增大。在t72时刻之后的t73时刻-t74时刻，控制电路1112向第三开关QL发送第三控制信号GQL，使第三开关QL根据第三控制信号GQL开通。同时，第四开关QH关断。电感L经过第三开关QL、功率因数校正电路112的输出端b、输出端a和第二开关SH向直流变换电路112提供输出电压V1。
在t10时刻之后，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0时，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
可以理解的是，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin是周期性变化的。则在每个变化周期内，控制电路1112都可以按照图5所示的t1时刻-t11时刻之间的控制逻辑对图腾柱功率因数校正电路111进行控制。
但是，如果图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的峰值电压Vmax的较小，则在t1时刻-t3时刻之间、t4时刻-t8时刻之间、t9时刻-t11时刻之间，当控制电路1112控制主功率管开通后，输入电压Vin给电感L充电的电压较低、给电感L充电的电流较小。随后，当控制电路1112控制主功率管关断后，电感L内存储的能量较小。因此，当控制电路1112控制辅助功率管开通之前，电感L中存储的能量无法将第二半桥电路的中点B的电压值谐振到较高的电压值。第二半桥电路的中点B提供的电压值小于图腾柱功率因数校正电路111后端向直流变换电路112提供的输出电压V1的电压值。最终导致了控制电路1112控制辅助功率管开通时，辅助功率管两侧的电压不同，从而造成辅助功率管的“硬开通”，进而增加了辅助功率管的开关损耗，影响图腾柱功率因数校正电路111及其所在电源模组11的工作效率。
在一些现有技术中，图腾柱功率因数校正电路111中还设置有多个辅助电感，多个辅助电感与电感L并联。则输入电压Vin可以同时向电感L和多个辅助电感充电，即使输入电压Vin的电压值较低，也能够由多个电感同时将第二半桥电路的中点B的电压值谐振到较高的电压值。使控制电路1112控制辅助功率管开通时，辅助功率管两侧的电压相同。但是这种现有技术中需要在图腾柱功率因数校正电路111中设置更多的电感，增加了电路结构的复杂度，且电感的表面积较大，极大地占用了空间，不利于电源及电子设备的小型化设计和功率密度提升。
本申请实施例提供一种电源模组、图腾柱功率因数校正电路及其控制电路，用于解决上述图5中图腾柱功率因数校正电路111的控制电路1112在控制中的辅助功率管开通时存在的辅助功率管硬开通的问题，能够减少开关损耗、提高图腾柱功率因数校正电路111及其所在电源模组11的工作效率，并且还具有电路结构简单、成本较低等技术效果。下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图6为本申请提供的一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路的控制逻辑示意图。如图6所示的控制逻辑，可应用于如图4所示的电源模组11中，用于图腾柱功率因数校正电路111中的控制电路1112对半桥电路111b进行控制。下面结合图4中提供的功率因数校正电路，对本申请实施例提供的图6中的控制逻辑进行说明。
在t1时刻，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值从0开始升高。控制电路1112向第一开关SL发送第一控制信号GSL，使第一开关SL根据第一控制信号GSL开通。同时，第二开关SH关断。在t1时刻之后、t6时刻之前，输入电压Vin的电压值均为正，则控制电路1112持续向第一开关SL发送第一控制信号GSL，使第一开关SL持续开通、第二开关SH持续关断。在t1时刻-t6时刻之间，用于电容L充电的第三开关QL记为主功率管，用于电容L放电的第四开关QH记为辅助功率管。
在t1时刻之后、t2时刻之前，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
在t2时刻之后、t3时刻之前，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值大于V0且小于预定电压值VY，控制电路1112控制第三开关QL交替开通和关断，且控制第四开关QH关断。
在一种实施例中，在t2时刻到t3时刻之间，响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于V0且小于预定电压值VY，且输入电压Vin的相位值在预定相位区间内，控制电路1112向第三开关QL周期性地发送第三控制信号GQL，每次发送的持续第一预设时长T1，使第三开关QL根据第三控制信号GQL周期性开通。同时，控制电路1112不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使第四开关QH关断。
在一种实施例中，预定相位区间包括0-180度的相位和270度-360度的相位。
在一种实施例中，预定电压值VY可以设置为图腾柱功率因数校正电路111提供的输出电压V1的峰值电压的k倍。k为大于0且小于1的常数。例如，当输入电压Vin的峰值电压大于预设电压时，预定电压值VY可以设置为3/8*V1。当输入电压Vin的峰值电压小于预设电压时，预定电压值VY可以设置为3/16*V1。
需要说明的是，本申请实施例提供的预定相位区间和预定电压值的设置仅为举例，本申请并不对预定相位区间和预定电压值的具体取值进行限定。预定相位区间和预定电压值的具体取值可以是预设的、可以是提前设定的，或者，还可以是控制电路根据不同的情况调整的。
在一种实施例中，在t2时刻到t3时刻之间，当第三开关QL开通、第四开关QH关断时，输入电压Vin通过电感L、第三开关QL和第一开关SL向电感L充电，电感L上流经的电流iL逐渐增大。当第三开关QL关断、第四开关QH关断时，以第四开关QH为MOS管为例，电感L经过第四开关QH的体二极管DQH、功率因数校正电路112的输出端a、输出端b和第一开关SL放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。
在t3时刻之后、t4时刻之前，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值大于预定电压值VY，控制电路1112控制第三开关QL和第四开关QH交替开通。
在一种实施例中，在t3时刻到t4时刻之间，响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于或等于预定电压值VY，且输入电压Vin的相位值不在预定相位区间内，控制电路1112向第三开关QL周期性地发送第三控制信号GQL，并向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使第三开关QL和第四开关QH交替开通。其中，作为主功率管，控制电路1112向第三开关QL发送的第三控制信号GQL每次持续的时长为第一预设时长T1，第三开关QL每次开通的时长为第一预设时长T1。作为辅助功率管，控制电路1112向第四开关QH发送的第四控制信号GQH每次持续的时长为第二预设时长T2，第四开关QH每次开通的时长为第二预设时长T2。
在一种实施例中，在t3时刻到t4时刻之间，当第三开关QL开通、第四开关QH关断时，输入电压Vin通过电感L、第三开关QL和第一开关SL向电感L充电，电感L上流经的电流iL逐渐增大。当第三开关QL关断、第四开关QH关断时，以第四开关QH为MOS管为例，电感L经过第四开关QH的体二极管DQH、图腾柱功率因数校正电路111的输出端a、输出端b和第一开关SL放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。当第三开关QL关断、第四开关QH开通时，电感L经过第四开关QH的源极和漏极、功率因数校正电路112的输出端a、输出端b和第一开关SL放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。
在t4时刻之后、t5时刻之前，响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于V0且小于预定电压值VY，且输入电压Vin的相位值在预定相位区间内，控制电路1112向第三开关QL周期性地发送第三控制信号GQL，每次发送的持续第一预设时长T1，使第三开关QL根据第三控制信号GQL周期性开通。同时，控制电路1112不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使第四开关QH关断。
在t5时刻之后，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0时，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
在t6时刻，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值从0开始降低。控制电路1112向第二开关SH发送第二控制信号GSH，使第二开关SL根据第二控制信号GSH开通。同时，第一开关SL关断。在t6时刻之后、t11时刻之前，输入电压Vin的电压值均为负，则控制电路1112持续向第二开关SH发送第二控制信号GSH，使第二开关SH持续开通、第一开关SL持续关断。在t6时刻-t11时刻之间，用于电容L充电的第四开关QH记为主功率管，用于电容L放电的第三开关QL记为辅助功率管。
在t6时刻之后、t7时刻之前，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值小于V0，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL、不向第四开关QH发送第四控制信号GQH，第三开关QL和第四开关QH关断。
在t7时刻之后、t8时刻之前，在响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于V0且小于预定电压值VY，但输入电压Vin的相位值不在预定相位区间内，控制电路1112控制第三开关QL交替开通和关断，且控制第四开关QH关断。
其中，在t7时刻到t8时刻之间，虽然输入电压Vin的电压值的绝对值小于预定电压值VY，但是当输入电压Vin的相位值在180度-270度之间时，第四开关QH为主功率管、第三开关QL为辅助功率管。图7为本申请提供的图腾柱功率因数校正电路另一种电路结构示意图，如图7示出了每个功率管的自举电容及连接关系。为了给第四开关QH的自举电容CQH充电，必须要开通第三开关QL，使充电电压VREG能够通过自举电容CQH、第三开关QL的漏极和源极接地。在t7时刻到t8时刻之间，如果控制电路1112只控制第四开关QH开通而控制第三开关QL关断，则第四开关QH无法进行自举充电，进而会导致整个图腾柱功率因数校正电路111无法正常提供输出电压V1。因此，在t7时刻到t8时刻之间，控制电路1112控制第三开关QL和第四开关QH交替开通。
在t8时刻之后、t9时刻之前，响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于预定电压值VY，且输入电压Vin的相位值不在预定相位区间内，控制电路1112向第三开关QL周期性地发送第三控制信号GQL，并向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使第三开关QL和第四开关QH交替开通。
在一种实施例中，在t7时刻到t9时刻之间，响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于V0且小于预定电压值VY，且输入电压Vin的相位值不在预定相位区间内，控制电路1112向第三开关QL周期性地发送第三控制信号GQL，并向第四开关QH发送第四控制信号GQH，使第三开关QL和第四开关QH交替开通。作为主功率管，控制电路1112向第四开关QH发送的第四控制信号GQH的每次持续的时长为第一预设时长T1，第四开关QH每次开通的时长为第一预设时长T1。作为辅助功率管，控制电路1112向第三开关QL发送的第三控制信号GQL每次持续的时长为第二预设时长T2，第三开关QL每次开通的时长为第二预设时长T2。
在t7时刻到t9时刻之间，当第四开关QH开通、第三开关QL关断时，输入电压Vin通过电感L、第四开关QH和第二开关SQ向电感L充电，电感L上流经的电流iL逐渐增大。当第三开关QL关断、第四开关QH关断时，以第三开关QL为MOS管为例，电感L经过第三开关QL的体二极管DQL、功率因数校正电路112的输出端b、输出端a和第二开关SQ放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。当第四开关QH关断、第三开关QL开通时，电感L经过第三开关QL的源极和漏极、功率因数校正电路112的输出端b、输出端a和第二开关SQ放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。
在t9时刻之后、t10时刻之前，图腾柱功率因数校正电路111接收到的输入电压Vin的电压值大于V0且小于预定电压值VY，控制电路1112控制第四开关QH交替开通和关断，且控制第三开关QL关断。
在一种实施例中，在t9时刻到t10时刻之间，响应于输入电压Vin的电压值的绝对值大于V0且小于预定电压值VY，且输入电压Vin的相位值在预定相位区间内，控制电路1112向第四开关QH周期性地发送第四控制信号GQH，每次发送的持续第一预设时长T1，使第四开关QH根据第四控制信号GQH周期性开通。同时，控制电路1112不向第三开关QL发送第三控制信号GQL，使得第三开关QL关断。
在一种实施例中，在t9时刻到t10时刻之间，当第四开关QH开通、第三开关QL关断时，输入电压Vin通过电感L、第四开关QH和第二开关SH向电感L充电，电感L上流经的电流iL逐渐增大。当第三开关QL关断、第四开关QH关断时，以第三开关QL为MOS管为例，电感L经过第三开关QL的体二极管DQL、功率因数校正电路112的输出端b、输出端a和第二开关SH放电，从而向直流变换电路112提供输出电压V1。
综上，图腾柱功率因数校正电路111的控制电路1112能够根据当前图腾柱功率因数校正电路111的输入电压Vin的瞬时电压的相位值在预定相位区间内，且电压值的绝对值小于预定电压值时，控制电路1112控制半桥电路1111b中的主功率管开通和关断，并控制辅助功率管保持关断。参照本申请实施例中图6的控制逻辑，本申请实施例中，控制电路111在t2时刻-t3时刻、t4时刻到t5时刻，以及t9时刻到t10时刻之间，输入电压Vin的瞬时电压的电压值较小的情况下，控制辅助功率管保持关断。
因此，当输入电压Vin的电压值较低的情况下，输入电压Vin给电感L提供的能量较小时，控制电路1112能够控制辅功率管保持关断。避免了此时电感L无法将辅助功率管一侧的电压值谐振到较高的电压值的情况下，在辅助功率管两侧的电压不同时辅助功率管的“硬开通”。因此，本实施例能够减少图腾柱功率因数校正电路111中辅助功率管的开关损耗、提高图腾柱功率因数校正电路111及其所在电源模组11的工作效率。并且还没有对现有的图腾柱功率因数校正电路111的结构进行改进，还具有电路结构简单、成本较低的技术效果。
此外，需要说明的是，控制电路1112在t2时刻-t3时刻、t4时刻到t5时刻，以及t9时刻到t10时刻之间，控制辅助功率管保持关断，但是电感L仍然能够通过辅助功率管的体二极管放电，进而向直流变换电路112提供输出电压V1。因此，本申请实施例中控制电路1112对半桥电路1111b进行的控制，对图腾柱功率因数校正电路111输出电压V1的影响较小，保证了图腾柱功率因数校正电路111及其所在电源模组11的正常工作。
图8为本申请提供的一种电源模组的结构示意图。如图8所示的电源模组在图4所示的基础上，还包括：第一检测电路1113和第二检测电路1114。其中，控制电路1112可用于通过第一检测电路1113检测图腾柱功率因数校正电路111的输入电压Vin的电压值和相位值等，使控制电路1112根据输入电压Vin的电压值和相位值对半桥电路1111b进行控制。控制电路1112可用于通过第二检测电路1114检测图腾柱功率因数校正电路111的输出电压V1的电压值等，使控制电路1112根据输出电压V1的电压值确定预定电压值等。本申请对第一检测电路1113和第二检测电路1114的具体电路结构不做限定，示例性地，第一检测电路可以包括多个串联的分压电阻，则控制电路1112可以通过检测分压电阻上的电压值确定输入电压Vin的电压值等。
图9为本申请提供的一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路的控制逻辑示意图。如图9所示的控制逻辑，可应用于如图4所示的电源模组11中，用于图腾柱功率因数校正电路111的控制电路1112对半桥电路1111b进行控制。下面结合图4中提供的图腾柱功率因数校正电路111，对本申请实施例提供的图9中的控制逻辑进行说明。
如图9所示，控制电路1112根据输入电压Vin的电压值，向图腾柱功率因数校正电路111中的主功率管和辅助功率管输出控制信号，控制主功率管和辅助功率管交替开通和关断。控制电路1112具体向控制图腾柱功率因数校正电路111中主功率管和辅助功率管发送控制喜好的时刻与图5所示的时刻相同，不再赘述。
特别地，在图9所示的实施例中，控制电路1112每次向主功率管发送控制信号之前，都根据当前输入电压Vin的电压值，对向主功率管发送的控制信号的持续时间进行调整，使得控制信号的持续时间与输入电压Vin的电压值的绝对值负相关，进而使得主功率管每次开通的时长与输入电压Vin的电压值负相关。
在一种实施例中，控制电路1112可以将每次主功率管每次开通的第一预设时长T1与倍数n相乘，得到调整后的控制信号的持续时间。n为与输入电压Vin的电压值的绝对值负相关的常数。例如，如图9所示，在t1时刻-t6时刻之间，第三开关QL为主功率管。则控制电路1112在t2时刻-t5时刻之间的t21时刻，向第三开关QL发送第三控制信号GQL之前，将第一预设时长T1与倍数n相乘，得到调整后的持续时间T1’。随后，控制电路1112向第三开关QL发送第三控制信号GQL并且持续时间为T1’，使第三开关QL开通的时间为T1’。控制电路1112在t2时刻-t5时刻之间，不对其向第四开关QH发送的第四控制信号GQH的持续时间进行调整，均保持第二与预设时长T2。相应地，在t6时刻-t11时刻之间，第四开关QH为主功率管，则控制电路1112向第四开关QH发送的第四控制信号GQH的持续时间为T1’，并且向第三开关QL发送第三控制信号GQL保持第二与预设时长T2。
由于n与输入电压Vin的电压值负相关，因此在整个t1时刻-t11时刻之间、输入电压Vin的一个周期内，主功率管的导通时间与输入电压Vin的电压值。则当输入电压Vin较低时，主功率管的导通时间较长，提高了输入电压Vin为电感L充电的时长，从而提高了电感L充电后的能量。而当输入电压Vin较高时，主功率管的导通时间较短，也能够保持整体能量均衡，减少了主功率管导通时间的变化对图腾柱功率因数校正电路111输出电压V1的功率的影响。
即使在输入电压Vin的电压值的较低的情况下，输入电压Vin给电感L提供的能量也可以得到提高。从而在t2时刻-t3时刻、t4时刻到t5时刻，以及t9时刻到t10时刻之间，提高了电感L向辅助功率管一侧提供的电压值，能够避免了这些时间内辅助功率管两侧的电压不同时辅助功率管的“硬开通”。因此，本实施例能够减少图腾柱功率因数校正电路111中辅助功率管的开关损耗、提高图腾柱功率因数校正电路111及其所在电源模组11的工作效率。并且还没有对现有的图腾柱功率因数校正电路111的结构进行改进，还具有电路结构简单、成本较低的技术效果。
本申请还提供一种电子设备，包括如本申请任一实施例中提供的控制电路1112，或者包括如本申请任一实施例中提供的电源模组11。
在前述实施例中，对本申请实施例提供的控制电路1112所执行的方法进行了介绍，而为了实现上述本申请实施例提供的方法中的各功能，作为执行主体的控制电路1112可以包括硬件结构和/或软件模块，以硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块的形式来实现上述各功能。上述各功能中的某个功能以硬件结构、软件模块、还是硬件结构加软件模块的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上确定模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，SOC)的形式实现。
在上述实施例中，控制电路1112所执行的步骤可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(SSD))等。.
本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被执行时可用于执行如本申请前述实施例中任一由控制电路1112执行的方法。
本申请实施例还提供一种运行指令的芯片，所述芯片用于执行如本申请前述任一由控制电路1112执行的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述程序产品包括计算机程序，所述计算机程序存储在存储介质中，至少一个处理器可以从所述存储介质读取所述计算机程序，所述至少一个处理器执行所述计算机程序时可实现如本申请前述任一由控制电路1112执行的方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解：为便于说明本申请技术方案，本申请实施例中通过功能模块进行分别描述，各个模块中的电路器件可能存在部分或全部重叠，不作为对本申请保护范围的限定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，包括：半桥电路和控制电路；所述半桥电路包括：主功率管和辅助功率管；所述图腾柱功率因数校正电路用于接收输入电压并提供输出电压，所述控制电路用于向所述半桥电路输出控制信号；其中：
响应于所述输入电压的相位值在预定相位区间内，且所述输入电压的电压值的绝对值小于预定电压值，所述主功率管根据所述控制信号开通和关断，所述辅助功率管根据所述控制信号保持关断。
2.根据权利要求1所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，还包括：
响应于所述输入电压的相位值不在所述预定相位区间内，所述主功率管和所述辅助功率管根据所述控制信号交替开通和关断。
3.根据权利要求1或2所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，还包括：
响应于所述输入电压的电压值的绝对值大于或等于所述预定电压定值，所述主功率管和所述辅助功率管根据所述控制信号交替开通和关断。
4.根据权利要求1-3任一项所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，所述预定相位区间包括：0度-180度和270度-360度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，所述预定电压值为所述输出电压的峰值电压的k倍，k大于0小于1。
6.一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路，其特征在于，所述图腾柱功率因数校正电路包括主功率管和辅助功率管；所述控制电路用于：
响应于所述图腾柱功率因数校正电路的输入电压的相位值在预定相位区间内，且所述输入电压的电压值的绝对值小于预定电压值，控制所述主功率管开通和关断，控制所述辅助功率管保持关断。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还用于：
响应于所述输入电压的相位值不在所述预定相位区间内，控制所述主功率管和所述辅助功率管交替开通和关断。
8.根据权利要求6或7所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还用于：
响应于所述输入电压的电压值大于或等于所述预定电压定值，控制所述主功率管和所述辅助功率管交替开通和关断。
9.根据权利要求6-8任一项所述的控制电路，其特征在于，所述预定相位区间包括：0度-180度和270度-360度。
10.根据权利要求6-9任一项所述的控制电路，其特征在于，所述预定电压值为所述图腾柱功率因数校正电路的输出电压的峰值电压的k倍，k大于0小于1。
11.一种图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，包括：半桥电路和控制电路；所述半桥电路包括：主功率管和辅助功率管；所述图腾柱功率因数校正电路用于接收输入电压并提供输出电压，所述控制电路用于向所述半桥电路输出控制信号；其中：
所述主功率管和所述辅助功率管根据所述控制信号交替开通和关断；
所述主功率管每次开通的时长与所述输入电压的电压值的绝对值负相关。
12.根据权利要求11所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，所述主功率管每次开通的时长为所述主功率管每次开通的预设时长的n倍，n与所述输入电压的电压值的绝对值负相关。
13.一种图腾柱功率因数校正电路的控制电路，其特征在于，所述图腾柱功率因数校正电路包括主功率管和辅助功率管；所述控制电路用于：
控制所述主功率管和所述辅助功率管交替开通和关断；
控制所述主功率管每次开通的时长与所述图腾柱功率因数校正电路的输入电压的电压值的绝对值负相关。
14.根据权利要求13所述的控制电路，其特征在于，所述主功率管每次开通的时长为所述主功率管每次开通的预设时长的n倍，n与所述输入电压的电压值的绝对值负相关。
15.一种电源模组，其特征在于，用于获取输入电压，并向负载供电；所述电源模组包括：包括：
权利要求1-5或者11-12任一项所述的图腾柱功率因数校正电路，用于获取输入电压，并提供输出电压；
直流变换电路，用于将所述输出电压进行电压转换后，向负载供电。
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