CN201956901U - 一种功率因数校正控制电路 - Google Patents

一种功率因数校正控制电路 Download PDF

Info

Publication number
CN201956901U
CN201956901U CN201120006803XU CN201120006803U CN201956901U CN 201956901 U CN201956901 U CN 201956901U CN 201120006803X U CN201120006803X U CN 201120006803XU CN 201120006803 U CN201120006803 U CN 201120006803U CN 201956901 U CN201956901 U CN 201956901U
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
generation module
module
termination
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201120006803XU
Other languages
English (en)
Inventor
谢小高
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.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
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 Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201120006803XU priority Critical patent/CN201956901U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201956901U publication Critical patent/CN201956901U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种功率因数校正控制电路。本实用新型包括电压环模块、锯齿波产生模块、比较器Uc、定时触发器、驱动脉冲产生模块和驱动模块，电压环模块的输出接到比较器Uc的一个输入端，比较器Uc的另一个输入端接锯齿波产生模块的输出端，比较器Uc的输出端接驱动脉冲产生模块的一个输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输入端接定时触发器的输出端，驱动脉冲产生模块的一个输出端接驱动模块的输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输出端接锯齿波产生模块的输入端。本实用新型可以实现全输入范围内输入电流的高功率因数，性能优于传统的临界断续模式控制。

Description

一种功率因数校正控制电路
技术领域
本实用新型属于开关电源技术领域，涉及一种工作在电流断续模式（Discontinuous conduction mode,以下简称DCM）下的恒定频率、恒定导通时间的功率因数校正电路的控制电路。
背景技术
电力电子装置的广泛应用，给公用电网造成严重污染，谐波和无功问题日益受到重视。为了减轻电力污染的危害程度，许多国家纷纷制定了相应的标准，如国际电工委员会的谐波标准IEEE555-2和IEC1000-3-2等。开关电源中通常采用功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）技术，如有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，简称APFC）技术来有效地抑制谐波。
反激变换器由于结构简单，广泛应用于中小功率变换器中。目前一种应用趋势是在反激变换器结合一些常应用于非隔离型拓扑的电流临界断续模式的功率因数校正芯片构成单级PFC电路，如利用乘法器采样输入电压波形、工作在电流临界断续模式的L6562和无需乘法器、工作在恒导通时间控制的NCP1607等。这两种不同的控制方式的共同点是都是控制电路工作在电流临界导通模式，优点是电路的效率较高；缺点是对于反激电路或buck-boost电路而言，电路的功率因数较低，尤其是在高输入电压情况下。
对于反激变换器而言，直流输入电流平均值表达式如（1）所示，输入电流平均值表达式越接近正弦半波，则电路的功率因数越高。
Figure 456158DEST_PATH_IMAGE001
                                                     （1）
对于L6562或NCP1607这两种工作在电流临界断续模式单级反激PFC电路而言：
Figure 201120006803X100002DEST_PATH_IMAGE002
                                                    （2）
Figure 29091DEST_PATH_IMAGE003
                                     （3）
Figure 201120006803X100002DEST_PATH_IMAGE004
                            （4）
其中
Figure 933461DEST_PATH_IMAGE005
为输出电压折算到变压器原边之后的电压，k为电流电压对应系数，D为占空比，为导通时间与开关周期的比值；半个工频周期内的归一化的输出电流波形如图1所示，其中s=V o ’ /V ac ，可以看到随着s变小，即输入电压幅值增大，输入电流的波形失真越厉害，功率因数越低。
因此，克服现有技术缺陷，提高单级反激PFC电路的功率因数是非常具有实际意义和挑战性的一项工作。
发明内容
本实用新型提出了一种定频恒导通时间电流断续模式单级反激PFC控制电路，该控制电路无需乘法器，结构非常简单，可以获得较高的功率因数。
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：
本实用新型包括电压环模块、锯齿波产生模块、比较器Uc、定时触发器、驱动脉冲产生模块和驱动模块，电压环模块的输出接到比较器Uc的一个输入端，比较器Uc的另一个输入端接锯齿波产生模块的输出端，比较器Uc的输出端接驱动脉冲产生模块的一个输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输入端接定时触发器的输出端，驱动脉冲产生模块的一个输出端接驱动模块的输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输出端接锯齿波产生模块的输入端。
电压环模块由输入电阻Rf、误差放大器Uf、补偿网络和电压基准Vref组成；其中输入电阻Rf的一端接外部的输出电压反馈信号，输入电阻Rf的另一端接误差放大器的负输入端，误差放大器Uf的正输入端接电压基准Vref，对于电压型的误差放大器，补偿网络跨接在误差放大器Uf的负输入端和输出端之间。
锯齿波产生模块由正电源VDD、直流电流源IDC、电容Cs和开关Sc组成；其中恒流源IDC的一端接正电源VDD,直流电流源IDC的另一端接电容Cs的一端和开关Sc的一端后作为锯齿波产生模块的输出端，电容Cs的另一端和开关Sc的另一端接地，开关Sc的控制端接驱动脉冲产生模块的反相输出，锯齿波产生模块在主电路开关管导通期间产生锯齿波；在主电路开关管关断期间，锯齿波产生模块输出低电平，
比较器Uc的负输入端接误差放大器的输出，即电压环模块的输出，比较器Uc的正输入端接锯齿波产生模块的输出端。比较器对锯齿波产生模块的输出信号和电压环模块的输出信号进行比较，当锯齿波产生模块的输出信号上升到与电压环模块的输出信号相等时，比较模块输出从低电平翻转为高电平。
驱动脉冲产生模块一般由RS触发器构成，RS触发器的R端接比较器Uc的输出端，RS触发器的S端接定时触发器的输出端，RS触发器的正向输出Q即为驱动脉冲产生模块的正向输出，RS触发器的反相输出
Figure 201120006803X100002DEST_PATH_IMAGE006
为驱动脉冲产生模块的反相输出端。
驱动模块的输入端接驱动脉冲产生模块的正输出端，驱动模块的输出端外接主电路开关管的门极。
所述的电压环模块中的输入电阻Rf在某些应用场合可以去掉。
所述的电压环模块中的误差放大器Uf也可采用电流型误放，对应的补偿网络一端接误放的输出，另一端接地。
所述锯齿波产生模块中的正电源VDD可以是外接电源直接产生，也可以是通过外接电源产生的基准电源。
所述锯齿波产生模块中恒流源IDC产生电路属于公知技术，恒流源IDC数值可以设为固定值，也可以通过外接参数进行调整。
所述的比较模块的输入分别为锯齿波产生模块的输出信号和电压环模块的输出信号。
所述的定时触发器发生电路属于公知技术，用来产生固定周期的时钟信号。
所述的驱动模块用来增强所述驱动脉冲产生模块的驱动能力，其实现方式可以是两个双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管构成的推挽结构（图腾柱结构），属于公知技术
本实用新型尤其适用于隔离型反激电路或非隔离型buck-boost电路以获得较高的功率因数，也可以用于其它拓扑电路。
本实用新型应用的主电路需工作在电流断续模式，因此主电路参数必须适当设计以保证电路不会进入电流连续模式。
本实用新型工作原理如下：主电路输出电压经过检测反馈之后经电阻Rf送入电压环模块的误差放大器Uf的负输入端，该反馈信号与接在误差放大器Uf的正输入端的电压基准Vfef进行比较，二者之间的误差经补偿网络放大之后，作为电压环模块的输出送到比较器Uc的负输入端，与锯齿波产生模块产生的锯齿波信号进行比较，当锯齿波信号上升到电压环模块的输出幅值时，比较器Uc输出高电平，比较器Uc输出的高电平作为驱动脉冲产生模块的复位信号，决定了驱动脉冲的关断时间点，而驱动脉冲的开通是由定时触发器产生的周期固定的时间信号来决定，因此驱动脉冲的导通时间由电压环模块的输出以及锯齿波斜率来决定，由于锯齿波斜率只由电容Sc和恒流源IDC决定，当这二者固定，锯齿波斜率也就固定，从而在特定输入电压和特定负载下，电压环模块的稳态输出也为固定值，从而驱动脉冲的导通时间为恒定值；当输入电压幅值或负载条件发生变化时，电压环模块的输出电平跟着改变，从而使驱动脉冲的关断点发生变化，相应的驱动脉冲的导通时间发生变化，形成负反馈使得输出电压稳定。
本实用新型电路应用于单级反激PFC电路，由于导通时间恒定，因此输入电流的峰值与输入电压成正比，仍可以用式（1）表示；由于开关周期恒定，因此电路占空比D为常数，由此可得到输入电流的平均值：
Figure 515621DEST_PATH_IMAGE007
                        （5）
由式（5）可见，输入电流的平均值是呈正弦规律变化，因此可以获得很高的功率因数。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的定频恒导通时间电流断续模式的功率因数校正控制电路可以实现全输入范围内输入电流的高功率因数，性能优于传统的临界断续模式控制；此外核心控制电路可以集成为单芯片。
附图说明
图1为临界断续模式控制的单级反激PFC电路的归一化的输入电流波形；
图2为本实用新型的电路框图；
图3为本实用新型与反激主电路构成的单级反激PFC电路实施例示意图；
图4为本实用新型与反激主电路构成的单级反激PFC电路实施例中的主要波形；
图5为本实用新型与升-降压主电路构成的非隔离型PFC电路实施示意图。
具体实施方式
以下结合本实用新型框图以及具体实施例示意图本实用新型内容进行详细说明。
参照图2，定频恒导通时间电流断续模式的功率因数校正控制电路包括：电压环模块100、锯齿波产生模块200、比较器300、定时触发器400、驱动脉冲产生模块500、驱动模块600。电压环模块100的输出接到比较器300的一个输入端，比较器300的另一个输入端接锯齿波产生模块的输出，比较器300的输出接驱动脉冲产生模块500的一个输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输入端接定时触发器400的输出，驱动脉冲产生模块500的另一个输出接驱动模块600的输入端。
电压环模块100由输入电阻Rf、误差放大器Uf、补偿网络和电压基准Vref组成；其中输入电阻Rf的一端接外部的输出电压反馈信号，输入电阻Rf的另一端接误差放大器的负输入端，误差放大器Uf的正输入端接电压基准Vfef，对于电压型的误差放大器，补偿网络跨接在误差放大器Uf的负输入端和输出。
锯齿波产生模块200由正电源VDD、直流电流源IDC、电容Cs和开关Sc组成；其中恒流源IDC的一端接正电源VDD,直流电流源IDC的另一端接电容Cs的一端和开关Sc的一端后作为锯齿波产生模块的输出，电容Cs的另一端和开关Sc的另一端接地，开关Sc的控制端接驱动脉冲产生模块的反相输出，锯齿波产生模块在主电路开关管导通期间产生锯齿波；在主电路开关管关断期间，锯齿波产生模块输出低电平。
比较器300包括比较器Uc，比较器Uc的负输入端接误差放大器的输出，即电压环模块100的输出，比较器Uc的正输入端接锯齿波产生模块200的输出。比较模块对锯齿波产生模块200的输出信号和电压环100的输出信号进行比较，当锯齿波产生模块200的输出信号上升到与电压环100的输出信号相等时，比较模块输出从低电平翻转为高电平。
定时触发器400输出频率固定的时钟信号，具体实施方式属于本领域公知技术
驱动脉冲产生模块500包括RS触发器，RS触发器的R端接比较器300的输出，RS触发器的S端接定时触发器400的输出，RS触发器的正向输出Q即为驱动脉冲产生模块400的正向输出，RS触发器的反相输出
Figure 267677DEST_PATH_IMAGE006
为驱动脉冲产生模块400的反相输出。
驱动模块600的输入端接驱动脉冲产生模块500的正输出端，驱动模块600的输出端送到外部主电路开关管的门极。
图3为本实用新型与反激电路构成的单级反激PFC电路的的具体实施例示意图，其中控制部分与图2所示本实用新型内容相同，反激电路主电路部分包括交流输入电源、整流桥B1、输入电容Cin、吸收网络、变压器T、开关管Q1、输出二极管D1、输出电容Co、负载、输出电压反馈网络。Cin为小容量的无极性电容，用来滤除高频电流谐波，对整流桥B1的输出波形没有影响，输出电压反馈网络主要用来对输出电压进行采样反馈，并起到隔离作用。图4为图3所示实施例中的主要波形，其中v 100 、v 200 和v 400 分别是电压环模块100、锯齿波产生模块200和定时触发器400的输出波形，v GS_Q1 是主电路开关管Q1的门极驱动波形，i pri 是原边电流波形，i pk 是原边电流峰值波形。
本实用新型可以应用到隔离型输出，也可以应用到非隔离型输出。图5为本实用新型与一种非隔离的升降压（buck-boost）电路构成的非隔离型PFC电路实施例连接示意图；其中控制部分与图2所示本实用新型内容相同，主电路部分为一交流输入的buck-boost电路，属于本领域公知技术。

Claims (5)

1.一种功率因数校正控制电路，其特征在于：包括电压环模块、锯齿波产生模块、比较器Uc、定时触发器、驱动脉冲产生模块和驱动模块，电压环模块的输出接到比较器Uc的一个输入端，比较器Uc的另一个输入端接锯齿波产生模块的输出端，比较器Uc的输出端接驱动脉冲产生模块的一个输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输入端接定时触发器的输出端，驱动脉冲产生模块的一个输出端接驱动模块的输入端，驱动脉冲产生模块的另一个输出端接锯齿波产生模块的输入端；
电压环模块由输入电阻Rf、误差放大器Uf、补偿网络和电压基准Vref组成；其中输入电阻Rf的一端接外部的输出电压反馈信号，输入电阻Rf的另一端接误差放大器的负输入端，误差放大器Uf的正输入端接电压基准Vref；
锯齿波产生模块由正电源VDD、直流电流源IDC、电容Cs和开关Sc组成；其中恒流源IDC的一端接正电源VDD,直流电流源IDC的另一端接电容Cs的一端和开关Sc的一端后作为锯齿波产生模块的输出端，电容Cs的另一端和开关Sc的另一端接地，开关Sc的控制端接驱动脉冲产生模块的反相输出，锯齿波产生模块在主电路开关管导通期间产生锯齿波；在主电路开关管关断期间，锯齿波产生模块输出低电平；
比较器Uc的负输入端接误差放大器的输出，比较器Uc的正输入端接锯齿波产生模块的输出端；比较器对锯齿波产生模块的输出信号和电压环模块的输出信号进行比较，当锯齿波产生模块的输出信号上升到与电压环模块的输出信号相等时，比较模块输出从低电平翻转为高电平；
驱动脉冲产生模块由RS触发器构成，RS触发器的R端接比较器Uc的输出端，RS触发器的S端接定时触发器的输出端，RS触发器的正向输出Q即为驱动脉冲产生模块的正向输出，RS触发器的反相输出                                               
Figure 201120006803X100001DEST_PATH_IMAGE002
为驱动脉冲产生模块的反相输出端；
驱动模块的输入端接驱动脉冲产生模块的正输出端，驱动模块的输出端外接主电路开关管的门极。
2.根据权利要求1所述的功率因数校正控制电路，其特征在于：所述的电压环模块中的误差放大器为电压型误差放大器，补偿网络跨接在误差放大器Uf的负输入端和输出端之间。
3.根据权利要求1所述的功率因数校正控制电路，其特征在于：所述的电压环模块中的误差放大器为电流型误差放大器，补偿网络一端接误差放大器的输出，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的功率因数校正控制电路，其特征在于：所述锯齿波产生模块中的正电源VDD为外接电源直接产生或通过外接电源产生的基准电源。
5.根据权利要求1所述的功率因数校正控制电路，其特征在于：所述的驱动模块为两个双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管构成的推挽结构。
CN201120006803XU 2011-01-11 2011-01-11 一种功率因数校正控制电路 Expired - Fee Related CN201956901U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201120006803XU CN201956901U (zh) 2011-01-11 2011-01-11 一种功率因数校正控制电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201120006803XU CN201956901U (zh) 2011-01-11 2011-01-11 一种功率因数校正控制电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201956901U true CN201956901U (zh) 2011-08-31

Family

ID=44501003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201120006803XU Expired - Fee Related CN201956901U (zh) 2011-01-11 2011-01-11 一种功率因数校正控制电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201956901U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103346662A (zh) * 2013-06-20 2013-10-09 成都芯源系统有限公司 一种控制电路、开关变换器及其控制方法
CN104821718A (zh) * 2015-05-05 2015-08-05 南京矽力杰半导体技术有限公司 基于输入电压前馈控制的Boost升压型电路及其控制方法
CN104953832A (zh) * 2015-06-16 2015-09-30 南京矽力杰半导体技术有限公司 基于输入电压前馈控制的Buck降压型电路及其控制方法
CN105356746A (zh) * 2015-12-04 2016-02-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于电源变换器的导通时间产生电路及电源变换器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103346662A (zh) * 2013-06-20 2013-10-09 成都芯源系统有限公司 一种控制电路、开关变换器及其控制方法
CN103346662B (zh) * 2013-06-20 2016-02-03 成都芯源系统有限公司 一种控制电路、开关变换器及其控制方法
CN104821718A (zh) * 2015-05-05 2015-08-05 南京矽力杰半导体技术有限公司 基于输入电压前馈控制的Boost升压型电路及其控制方法
CN104821718B (zh) * 2015-05-05 2018-08-28 南京矽力杰半导体技术有限公司 基于输入电压前馈控制的Boost升压型电路及其控制方法
CN104953832A (zh) * 2015-06-16 2015-09-30 南京矽力杰半导体技术有限公司 基于输入电压前馈控制的Buck降压型电路及其控制方法
CN104953832B (zh) * 2015-06-16 2017-11-07 南京矽力杰半导体技术有限公司 基于输入电压前馈控制的Buck降压型电路及其控制方法
CN105356746A (zh) * 2015-12-04 2016-02-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于电源变换器的导通时间产生电路及电源变换器
CN105356746B (zh) * 2015-12-04 2018-08-17 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于电源变换器的导通时间产生电路及电源变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102055313B (zh) 定频恒导通时间电流断续模式的功率因数校正控制装置
CN101777770B (zh) 降压型功率因数校正器的控制电路
CN107546964B (zh) 一种dc-dc转换器的环路控制系统及控制方法
CN104038045B (zh) 高功率因数校正控制电路及装置
EP2523325A2 (en) Single phase power factor correction circuit with controlled and non-controlled halfbridge
CN203933384U (zh) 一种高功率因数校正控制电路及装置
US20120112719A1 (en) Rectifier circuit
CN113224942B (zh) 一种非隔离式Buck-Boost无桥PFC变换器系统
CN103840670A (zh) 一种节能型高频开关电源
CN102130577B (zh) 一种用于功率因数校正电路的窗口控制电路
CN202652059U (zh) 功率因数校正控制电路及包含其的功率因数校正装置
CN201054545Y (zh) 中功率多路输出薄型开关电源
CN201956901U (zh) 一种功率因数校正控制电路
CN104467433A (zh) 一种临界连续模式单位功率因数反激变换器控制方法及其装置
CN102427293A (zh) 一种低输出纹波的并联功率因数校正变换控制方法及其装置
CN211959064U (zh) 一种新型非隔离Buck PFC变换器系统
CN103796389B (zh) 最大亮度提升模块、可控硅调光led驱动电路及系统
CN203206143U (zh) 降压开关电源
CN209435498U (zh) 保护电路、led驱动控制芯片和led驱动控制电路
CN204290730U (zh) 一种断续模式的高功率因数高效率反激变换器的控制装置
CN113271003B (zh) 一种不间断电源的pfc变换电路及控制方法
CN201182026Y (zh) 一种led灯组驱动电源装置
CN105792447A (zh) 无电解电容的led驱动电路及其高功率因数校正装置
CN202713148U (zh) 变换器及包含该变换器的功率因数校正装置
CN106602861B (zh) 提高功率因素校正转换效率的控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110831

Termination date: 20140111