CN204442169U - 开关电源控制器及包含该开关电源控制器的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开关电源控制器及包含该开关电源控制器的开关电源，该控制器包括：过零检测电路，对输入的反馈信号进行过零检测并产生过零信号；导通时间检测电路，对开关电源内的开关管的导通时间进行检测，以得到导通时间定时电压；开关周期时间检测电路，对开关管的开关周期时间进行检测，以得到开关周期时间定时电压；导通时间长度控制电路，根据导通时间定时电压、开关周期时间定时电压以及补偿电压产生关断信号，以使开关管的导通时间与导通时间定时电压、开关周期时间定时电压相关联；驱动信号产生电路，根据过零信号和关断信号产生驱动信号。本实用新型能够优化临界导通模式控制的开关电源的功率因数，减小总谐波失真。

Description

开关电源控制器及包含该开关电源控制器的开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术，尤其涉及一种具有功率因数调整功能、临界导通模式控制的开关电源控制器，以及包含该开关电源控制器的开关电源。

背景技术

传统的交流供电的、带功率因数调整(PFC)功能、临界导通模式的隔离LED恒流驱动电路如图1所示，主要包括：AC输入整流电路101、交流输入源102、输入电容Cin、电阻104、电容105、二极管106、隔离变压器T1、功率开关112、采样电阻Rs、电阻113、输出整流二极管D1，输出电容Cbulk、恒流开关电源控制器100。其中，控制器100用于接收来自隔离变压器T1的辅组绕组L3的反馈信号FB，采样电阻Rs采样隔离变压器T1的原边绕组L1的原边电流，并驱动功率开关112，通过隔离变压器T1把输入能量传递至输出。

恒流开关电源控制器100包括：过零检测电路125，用于检测驱动信号GD结束后的反馈信号FB过零，在反馈信号FB过零时给出功率开关112的开通信号，导通功率开关112，过零检测电路125还得到变压器T1的去磁时间Tdemag，并将其传输至恒流控制电路120；恒流计算电路120，通过对采样电阻Rs上的电压进行采样得到原边峰值电流，由过零检测电路125得到变压器T1的去磁时间Tdemag，该去磁时间Tdemag就是输出整流二极管D1的电流导通时间，由原边峰值电流、变压器去磁时间Tdemag计算出输出电流的大小；误差放大器121，恒流计算电路120计算出的输出电流与基准电流做误差放大，输出误差电压COMP，误差电压COMP连接补偿电容114，使得环路稳定后，误差电压COMP基本固定；导通时间长度控制电路122，控制功率开关112的导通时间长度，当功率开关112开始导通时开始定时，当达到设定的导通时间时，输出关断信号给触发器123，去关断功率开关112，在环路稳定后，误差电压COMP固定时，功率开关112的导通时间长度恒定，由此实现功率因数调整；触发器123，接收过零检测电路125输出的过零信号ZCD和导通时间长度控制电路122输出的关断信号；驱动电路124，连接触发器123和功率开关112的驱动端，实现对功率开关112的开通和关断驱动。

为实现较好的功率因数调整效果，要求每个开关周期的AC输入电流都能很好的跟随输入电压的变化。在临界导通模式下，忽略输出整流二极管压降、输入整流管压降、功率开关导通时的压降，每个开关周期的平均输入电流为：

$I_{\mathrm{in}}=\frac{1}{2}\·\frac{n\·V_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{in}}+n\·V_{\mathrm{out}}}\·\frac{T_{\mathrm{on}}\·V_{\mathrm{in}}}{L}---\left(1\right)$

其中，n为变压器T1的原边绕组L1和副边绕组L2的匝比，V_out为输出电压，V_in为输入电压，I_in为输入电流，T_on为导通时间，L为原边绕组L1的电感。采用固定导通时间(也即T_on恒定)、临界导通模式控制时，输入电流I_in不能完全跟随输入电压V_in变化，功率因数变差，总谐波失真加大，而且输入电压V_in越高，偏差越大，所以目前传统的电路的功率因数并不是特别好，总谐波失真也较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种开关电源控制器及包含该开关电源控制器的开关电源，能够优化临界导通模式控制的开关电源的功率因数，减小总谐波失真。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种开关电源控制器，包括：

过零检测电路，对输入的反馈信号进行过零检测并产生过零信号；

导通时间检测电路，对开关电源内的开关管的导通时间进行检测，以得到导通时间定时电压；

开关周期时间检测电路，对所述开关管的开关周期时间进行检测，以得到开关周期时间定时电压；

导通时间长度控制电路，与所述导通时间检测电路的输出端、开关周期时间检测电路的输出端相连，并接收补偿电压，根据所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压以及补偿电压产生关断信号，以使所述开关管的导通时间与所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压相关联；

驱动信号产生电路，根据所述过零信号和关断信号产生驱动信号，所述驱动信号传输至所述开关管的驱动端，响应于所述过零信号，所述驱动信号控制所述开关管导通；响应于所述关断信号，所述驱动信号控制所述开关管关断。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间定时电压的电压值正比于所述开关管的导通时间，所述开关周期时间定时电压正比于所述开关管的开关周期时间，所述导通时间长度控制模块产生的关断信号使得所述导通时间随所述导通时间定时电压的增大而减小，并随所述开关周期时间定时电压的增大而增大。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间检测电路得到的导通时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的导通时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的导通时间的平均值。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关周期时间检测电路得到的开关周期时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的开关周期时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的开关周期时间的平均值。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的导通时间进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关周期时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的开关周期时间进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关电源控制器还包括：

恒流计算电路，对流经所述开关电源的开关管的原边电流进行采样，得到原边峰值电流，并由所述原边峰值电流和所述过零检测电路输出的变压器去磁时间计算输出电流；

误差放大器，对所述恒流计算电路输出的输出电流与预设的基准电流进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关电源控制器还包括：

电压采样电路，对所述开关电源的输出端的电压进行采样，得到输出采样电压；

误差放大器，对所述电压采样电路输出的采样电压与预设的基准电压进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述驱动信号产生电路包括：RS触发器，其置位输入端接收所述过零信号，其复位输入端接收所述关断信号，其输出端产生所述驱动信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述驱动信号产生电路还包括：驱动器，所述驱动信号经由所述驱动器传输至所述开关管的驱动端。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间检测电路包括：

第一电流源；

第一开关，其第一端连接所述第一电流源的输出端；

第二开关，其第一端连接所述第一开关的第二端，其第二端接地；

第一电容，其第一端连接所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端，其第二端接地；

电压跟随器，其输入端连接所述第一电容的第一端；

第三开关，其第一端连接所述电压跟随器的输出端；

第二电容，其第一端连接所述第三开关的第二端，其第二端接地，所述第二电容的第二端输出所述导通时间定时电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间长度控制电路包括：

第二电流源；

第三电容，其第一端连接所述第二电流源的输出端，其第二端接地；

第四开关，其第一端连接所述第三电容的第一端，其第二端连接所述第三电容的第二端；

比较器，其第一输入端连接所述第三电容的第一端，其第二输入端接收预设的参考电压，其输出端用于输出所述关断信号。

为了解决上述问题，本实用新型还提供了一种开关电源，包括开关电源控制器以及与其相连的外围电路，其中，所述开关电源控制器包括：

过零检测电路，对输入的反馈信号进行过零检测并产生过零信号；

导通时间检测电路，对开关电源内的开关管的导通时间进行检测，以得到导通时间定时电压；

开关周期时间检测电路，对所述开关管的开关周期时间进行检测，以得到开关周期时间定时电压；

导通时间长度控制电路，与所述导通时间检测电路的输出端、开关周期时间检测电路的输出端相连，并接收补偿电压，根据所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压以及补偿电压产生关断信号，以使所述开关管的导通时间与所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压相关联，

驱动信号产生电路，根据所述过零信号和关断信号产生驱动信号，所述驱动信号传输至所述开关管的驱动端，响应于所述过零信号，所述驱动信号控制所述开关管导通；响应于所述关断信号，所述驱动信号控制所述开关管关断。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间定时电压的电压值正比于所述开关管的导通时间，所述开关周期时间定时电压正比于所述开关管的开关周期时间，响应于所述导通时间定时电压增大，所述导通时间长度控制模块产生的关断信号使得所述导通时间减小，响应于所述开关周期时间定时电压增大，所述导通时间长度控制模块产生的关断信号使得所述导通时间增大。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间检测电路得到的导通时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的导通时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的导通时间的平均值。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关周期时间检测电路得到的开关周期时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的开关周期时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的开关周期时间的平均值。

所述开关周期时间检测电路得到的开关周期时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的开关周期时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的开关周期时间的平均值。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的导通时间进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关周期时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的开关周期时间进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关电源控制器还包括：

恒流计算电路，对流经所述开关电源的开关管的原边电流进行采样，得到原边峰值电流，并由所述原边峰值电流和所述过零检测电路输出的变压器去磁时间计算输出电流；

误差放大器，对所述恒流计算电路输出的输出电流与预设的基准电流进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述开关电源控制器还包括：

电压采样电路，对所述开关电源的输出端的电压进行采样，得到输出采样电压；

误差放大器，对所述电压采样电路输出的采样电压与预设的基准电压进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述驱动信号产生电路包括：RS触发器，其置位输入端接收所述过零信号，其复位输入端接收所述关断信号，其输出端产生所述驱动信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述驱动信号产生电路还包括：驱动器，所述驱动信号经由所述驱动器传输至所述开关管的驱动端。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间检测电路包括：

第一电流源；

第一开关，其第一端连接所述第一电流源的输出端；

第二开关，其第一端连接所述第一开关的第二端，其第二端接地；

第一电容，其第一端连接所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端，其第二端接地；

电压跟随器，其输入端连接所述第一电容的第一端；

第三开关，其第一端连接所述电压跟随器的输出端；

第二电容，其第一端连接所述第三开关的第二端，其第二端接地，所述第二电容的第二端输出所述导通时间定时电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述导通时间长度控制电路包括：

第二电流源；

第三电容，其第一端连接所述第二电流源的输出端，其第二端接地；

第四开关，其第一端连接所述第三电容的第一端，其第二端连接所述第三电容的第二端；

比较器，其第一输入端连接所述第三电容的第一端，其第二输入端接收预设的参考电压，其输出端用于输出所述关断信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述外围电路为反激式拓扑或升降压拓扑。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型实施例的开关电源控制器对开关电源中的开关管的导通时间进行控制，使其和开关管的前一个或前多个开关周期的导通时间、开关周期时间相关联，从而提高了电路的功率因数，减小了开关电源的总谐波失真。

进一步而言，本实用新型实施例的开关电源控制器使得开关管的导通时间满足保持固定，使得输入电流完全跟随输入电压变化，实现良好的功率因数性能。其中，Ton为开关管的导通时间，T为开关电源的开关周期时间。

附图说明

图1是现有技术中的一种具有功率因数调整功能、采用固定导通时间控制、临界导通模式控制的LED恒流驱动器的电路结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施例的开关电源的电路结构示意图；

图3是图2中的导通时间检测电路的一种实现电路的结构示意图；

图4是图2中的导通时间长度控制电路的一种实现电路的结构示意图；

图5是根据本实用新型第二实施例的开关电源的电路结构示意图。

具体实施方式

根据背景技术中的公式(1)可知，由于输入电流不能完全跟随输入电压变化是由于导通时间被控制为固定所导致的，因此，为了优化功率因数、优化总谐波失真，可以修改导通时间长度，将导通时间长度修改为非固定量。

进一步地，将公式(1)换算成如下公式：

$I_{\mathrm{in}}=\frac{1}{2}\·\frac{T_{\mathrm{on}}\·T_{\mathrm{on}}}{L\·T}\·V_{\mathrm{in}}---\left(2\right)$

其中T为开关周期时间。

为了能够实现较好的功率因数，需要输入电流完全跟随输入电压变化，因此需要保证固定，从而改善功率因数，即开关管的导通时间的平方与开关周期的比值保持固定。

通常，开关电源相邻的几个开关周期内开关管的导通时间和开关周期时间基本上相同，因此，可以使用前一个开关周期的导通时间和开关周期时间来控制下一个开关周期的导通时间，从而使得开关管的导通时间的平方与开关周期比值保持固定。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。

第一实施例

参考图2，图2示出了第一实施例的开关电源的电路结构，该开关电源为反激式拓扑，该反激式拓扑开关电源可以用作LED驱动器。如图2所述，该开关电源可以包括：交流信号源102、整流桥101、输入电容Cin、供电电阻104、供电电容105、二极管106、变压器T1(包括原边绕组L1、副边绕组L2、辅助绕组L3)、开关管112、采样电阻Rs、反馈电阻113、环路补偿电容114、输出二极管D1、输出电容Cbulk以及开关电源控制器200，上述各个部件的整体连接方式与常规的反激式开关电源相同，例如与背景技术中图1的整体连接结构相同。

其中，开关电源控制器200可以包括：过零检测电路125、导通时间检测电路126、开关周期时间检测电路127、恒流计算电路120、误差放大器121、导通时间长度控制电路132、RS触发器123、驱动器124。

其中，过零检测电路125对输入的反馈信号FB进行过零检测并产生过零信号ZCD，该反馈信号FB来自于变压器T1的辅助绕组L3的异名端，经由反馈电阻113输入至过零检测电路125。过零检测电路125还检测变压器T1的去磁时间Tdemag，并将其传输至恒流计算电路120。

导通时间检测电路126检测开关管112的导通时间，并把检测到的导通时间转换成导通时间定时电压。导通时间定时电压被保持，以控制下一个开关周期的导通时间。

开关周期检测电路127检测开关管112的开关周期时间，并将就爱你测到的开关周期时间转换成开关周期时间定时电压。该开关周期时间定时电压被保持，以控制下一个开关周期的导通时间。

作为一个优选的实施例，导通时间检测电路126的输入端可以和开关管112的驱动端直接连接，以直接检测开关管112的驱动信号。通过对驱动信号的检测，可以对导通时间定时，得到导通时间定时电压V_Ton，该导通时间定时电压V_Ton的高低表示导通时间的长短。作为一个非限制性的例子，导通时间定时电压V_Ton的电压值与导通时间成正比。

其中，导通时间定时电压V_Ton可以表示开关管112在前一个开关周期内的导通时间，或者也可以表示开关管112在前多个开关周期内的导通时间的平均值。

参考图3，图3示出了导通时间检测电路的一种实现电路，包括：第一电流源301；第一开关S1，其第一端连接第一电流源301的输出端；第二开关S2，其第一端连接第一开关S1的第二端，其第二端接地；第一电容305，其第一端连接第一开关S1的第二端和第二开关S2的第一端，其第二端接地；电压跟随器307，其输入端连接第一电容305的第一端；第三开关S3，其第一端连接电压跟随器307的输出端；第二电容306，其第一端连接第三开关S3的第二端，其第二端接地，第二电容306的第二端用于输出导通时间定时电压V_Ton。

进一步而言，开关管112导通时，第一开关S1被控制为导通，第二开关S2被控制为关断，第三开关SW3被控制为关断，第一电流源301的输出电流I1对第一电容305充电，第一电容305两端的电压与开关管112的导通时间成正比，能够直接反应导通时间；开关管112关断时，第一开关S1被控制为关断，第二开关S2被控制为关断，第三开关S3被控制为导通，第一电容305两端的电压被维持，第一电容305两端的电压经电压跟随器307、第三开关S3传递到第二电容306上，从而在第二电容306的两端得到表示导通时间的导通时间定时电压V_Ton；经过预设时间后，第一开关S1关断，第二开关S2导通，第三开关S3关断，第一电容305两端的电压清零，第二电容306两端的电压维持不变。接下来，等待下一个开关周期，重新检测导通时间。

仍然参考图2，在一个非限制性的例子中，开关周期检测电路127直接连接开关管112的驱动端以检测驱动信号，开关周期检测电路127可以对整个开关周期定时，得到开关周期时间定时电压V_T，该开关周期时间定时电压V_T的高低表示了开关周期的长短。例如，导通时间定时电压V_Ton的电压值与导通时间成正比。

在另一非限制性的例子中，开关周期时间检测电路127直接连接开关管112的驱动端以检测开关管112的驱动信号，开关周期时间检测电路127可以对开关周期内的关断时间定时，得到关断时间定时电压V_Toff，该关断时间定时电压V_Toff的高低表示了关断时间的长短。例如，关断时间定时电压V_Toff可以和关断时间成正比。而后，开关周期时间检测电路127可以将导通时间定时电压V_Ton和关断时间定时电压V_Toff相加，从而也可以得到开关周期时间定时电压V_T。

开关周期时间定时电压V_T可以表示开关管112在前一个开关周期内的开关周期时间，或者也可以表示开关管112在前多个开关周期内的开关周期时间的平均值。

开关周期时间检测电路127的实现电路可以和导通时间检测电路126相同。例如，也可以采用图3所示的电路结构。

导通时间长度控制电路132与导通时间检测电路126的输出端、开关周期时间检测电路127的输出端相连，并接收环路补偿电容114两端的补偿电压V_COMP，根据导通时间定时电压V_Ton、开关周期时间定时电压V_T以及补偿电压产生关断信号，以使开关管112的导通时间与导通时间定时电压V_Ton、开关周期时间定时电压V_T相关联。例如，导通时间长度控制电路132通过对关断信号的产生时刻的控制，使得开关管112的导通时间随着导通时间定时电压V_Ton增大而减小，开关管112的导通时间随着开关周期定时电压V_T增大而增大。

更进一步而言，响应于开关管112开始导通，导通时间长度控制电路132开始定时，达到设定的导通时间则产生关断信号。

作为一个优选的实施例，导通时间长度控制电路132产生的关断信号使得开关管112的导通时间满足如下关系：保持固定，其中V_Ton为导通时间检测电路126输出的导通时间定时电压，V_T为开关周期时间检测电路127输出的开关周期时间定时电压，T_on为开关管112在单个开关周期内的导通时间。

导通时间定时电压V_Ton与前一个开关周期的导通时间或前多个开关周期的导通时间的平均值成正比，开关周期时间定时电压V_T与前一个开关周期内的开关周期时间或前多个开关周期的开关周期时间的平均值成正比。在实际运用中，前后几个开关周期通常是基本上相同的，当实现了保持固定，也就相当于实现了保持固定，即实现了前述公式(2)的要求，即开关管112的导通时间的平方与开关周期的比值保持固定，从而能够改善功率因数。

恒流计算电路120对流经开关管112的原边电流进行采样，得到原边峰值电流，并由该原边峰值电流和过零检测电路125输出的变压器去磁时间T_demag计算输出电流；误差放大器121对恒流计算电路120输出的输出电流与预设的基准电流进行误差放大，输出误差电压，该误差电压施加在环路补偿电容114上。在环路稳定时，该误差电压即为环路补偿电容114上的补偿电压V_COMP。

RS触发器123的置位输入端接收过零信号ZCD，复位输入端接收来自导通时间长度控制电路132输出的关断信号，其输出端产生驱动信号GD以控制开关管112的导通和关断。作为一个非限制性的例子，该驱动信号GD经由驱动器124后传输至开关管112的驱动端。

导通时间长度控制电路132通常可以由电流对电容的充放电来实现定时。参考图4，图4示出了一种通时间长度控制电路的实现电路，包括：第二电流源401；第三电容C1，其第一端连接第二电流源401的输出端，其第二端接地；第四开关S4，其第一端连接第三电容C1的第一端，其第二端连接第三电容C1的第二端；比较器402，其第一输入端连接第三电容C1的第一端，其第二输入端接收预设的参考电压Vref1，其输出端用于输出关断信号。

假设第二电流源401输出的充电电流为I₁，第三电容C1的电容值为C₁，参考电压Vref1的电压值为V_ref1，则

$T_{\mathrm{on}}=\frac{V_{\mathrm{ref}1}\·C_1}{I_1}---\left(3\right)$

其中T_on为导通时间。对于T_on固定的电路而言，设定补偿电压V_COMP为V_ref1，充电电流I₁为常数，则由于补偿电压V_COMP在环路稳定后是一个确定的定值，因此可以实现导通时间固定的作用。

如前所述，为了实现恒定以提高功率因数，需要恒定，而在检测出V_Ton、V_T的情况下，的恒定是容易实现的。

如果设定补偿电压V_COMP恒定为V_ref1，充电电流I₁可以表示为其中I₀为常数，则有

$T_{\mathrm{on}}=\frac{V_{\mathrm{comp}}\·C_1}{I_1}=\frac{V_{\mathrm{comp}}\·C_1}{I_0\·\frac{V_{\mathrm{Ton}}}{V_T}}$

即 $T_{\mathrm{on}}\·\frac{V_{\mathrm{Ton}}}{V_T}=\frac{V_{\mathrm{comp}}\·C_1}{I_0}$ 为常数，也即保证了恒定。

相对于例如背景技术中所述的固定导通时间控制电路而言，只要保证固定，就能很好地实现输入电流跟随输入电压，从而有效提高电路的功率因数，减小总谐波失真。本领域技术人员应当理解，除以上实施例给出的方案外，还可以采用其他适当的方案来保证固定，使得导通时间随导通时间定时电压V_Ton增加而减小，随开关周期时间定时电压V_T增大而增大。

第二实施例

参考图5，在图5所示的第二实施例中，将图2中的开关电源控制器200应用于升降压拓扑的开关电源中。该升降压开关电源的外围电路可以是任何适当的电路结构。作为一个非限制性的例子，图5所示的升降压开关电源的外围电路包括：交流输入源102、整流桥101、输入电容Cin、供电电阻104、供电电容105、二极管106、变压器T2(包括原边绕组L4和辅助绕组L5)、开关管112、采样电阻Rs、反馈电阻113、环路补偿电容114、输出二极管D1、输出电容Cbulk。除外围电路的拓扑结构不同外，图5所示的第二实施例与图2都相同。

本领域技术人员应当理解，图2和图5所示的实施例中采用的是恒流控制环路，其控制的是输出端的输出电流，其中环路补偿电容114用于环路补偿。如果采用恒压控制环路，将控制量换为输出电压Vout，则环路补偿电容114用于补偿电压环路的稳定性，补偿电压V_COMP则是误差放大电压。具体而言，将图2、图5中的恒流计算电路120更换为电压采样电路，对开关电源的输出端Vout电压进行采样，得到采样电压；而误差放大器121改为对电压采样电路输出的采样电压与预设的基准电压进行误差放大，输出误差电压，该误差电压施加在环路补偿电容114上；其他电路结构不变，即可实现功率因数调整，同时实现输出电压恒定。

本实用新型公开了具有功率因数调整功能，临界导通模式控制的开关电源控制器，并且参照附图描述了本实用新型的具体实施方式和效果。应该理解到的是上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的实用新型创造，包括过零检测电路、导通时间长度控制电路、触发器电路等，对电路的局部构造的变更、对元器件的类型或型号的替换，以及其他非实质性的替换或修改，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (25)

1.一种开关电源控制器，其特征在于，包括：

过零检测电路，对输入的反馈信号进行过零检测并产生过零信号；

导通时间检测电路，对开关电源内的开关管的导通时间进行检测，以得到导通时间定时电压；

开关周期时间检测电路，对所述开关管的开关周期时间进行检测，以得到开关周期时间定时电压；

导通时间长度控制电路，与所述导通时间检测电路的输出端、开关周期时间检测电路的输出端相连，并接收补偿电压，根据所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压以及补偿电压产生关断信号，以使所述开关管的导通时间与所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压相关联；

驱动信号产生电路，根据所述过零信号和关断信号产生驱动信号，所述驱动信号传输至所述开关管的驱动端，响应于所述过零信号，所述驱动信号控制所述开关管导通；响应于所述关断信号，所述驱动信号控制所述开关管关断。

2.根据权利要求1所述的开关电源控制器，其特征在于，所述导通时间定时电压的电压值正比于所述开关管的导通时间，所述开关周期时间定时电压正比于所述开关管的开关周期时间，所述导通时间长度控制模块产生的关断信号使得所述导通时间随所述导通时间定时电压的增大而减小，并随所述开关周期时间定时电压的增大而增大。

3.根据权利要求1所述的开关电源控制器，其特征在于，所述导通时间检测电路得到的导通时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的导通时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的导通时间的平均值。

4.根据权利要求1所述的开关电源控制器，其特征在于，所述开关周期时间检测电路得到的开关周期时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的开关周期时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的开关周期时间的平均值。

5.根据权利要求1所述的开关电源控制器，其特征在于，所述导通时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的导通时间进行检测。

6.根据权利要求1所述的开关电源控制器，其特征在于，所述开关周期时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的开关周期时间进行检测。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源控制器，其特征在于，还包括：

恒流计算电路，对流经所述开关电源的开关管的原边电流进行采样，得到原边峰值电流，并由所述原边峰值电流和所述过零检测电路输出的变压器去磁时间计算输出电流；

误差放大器，对所述恒流计算电路输出的输出电流与预设的基准电流进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源控制器，其特征在于，还包括：

电压采样电路，对所述开关电源的输出端的电压进行采样，得到输出采样电压；

误差放大器，对所述电压采样电路输出的采样电压与预设的基准电压进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源控制器，其特征在于，所述驱动信号产生电路包括：RS触发器，其置位输入端接收所述过零信号，其复位输入端接收所述关断信号，其输出端产生所述驱动信号。

10.根据权利要求9所述的开关电源控制器，其特征在于，所述驱动信号产生电路还包括：驱动器，所述驱动信号经由所述驱动器传输至所述开关管的驱动端。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源控制器，其特征在于，所述导通时间检测电路包括：

第一电流源；

第一开关，其第一端连接所述第一电流源的输出端；

第二开关，其第一端连接所述第一开关的第二端，其第二端接地；

第一电容，其第一端连接所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端，其第二端接地；

电压跟随器，其输入端连接所述第一电容的第一端；

第三开关，其第一端连接所述电压跟随器的输出端；

第二电容，其第一端连接所述第三开关的第二端，其第二端接地，所述第二电容的第二端输出所述导通时间定时电压。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源控制器，其特征在于，所述导通时间长度控制电路包括：

第二电流源；

第三电容，其第一端连接所述第二电流源的输出端，其第二端接地；

第四开关，其第一端连接所述第三电容的第一端，其第二端连接所述第三电容的第二端；

比较器，其第一输入端连接所述第三电容的第一端，其第二输入端接收预设的参考电压，其输出端用于输出所述关断信号。

13.一种开关电源，其特征在于，包括开关电源控制器以及与其相连的外围电路，其中，所述开关电源控制器包括：

过零检测电路，对输入的反馈信号进行过零检测并产生过零信号；

导通时间检测电路，对开关电源内的开关管的导通时间进行检测，以得到导通时间定时电压；

开关周期时间检测电路，对所述开关管的开关周期时间进行检测，以得到开关周期时间定时电压；

导通时间长度控制电路，与所述导通时间检测电路的输出端、开关周期时间检测电路的输出端相连，并接收补偿电压，根据所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压以及补偿电压产生关断信号，以使所述开关管的导通时间与所述导通时间定时电压、开关周期时间定时电压相关联，

驱动信号产生电路，根据所述过零信号和关断信号产生驱动信号，所述驱动信号传输至所述开关管的驱动端，响应于所述过零信号，所述驱动信号控制所述开关管导通；响应于所述关断信号，所述驱动信号控制所述开关管关断。

14.根据权利要求13所述的开关电源，其特征在于，所述导通时间定时电压的电压值正比于所述开关管的导通时间，所述开关周期时间定时电压正比于所述开关管的开关周期时间，响应于所述导通时间定时电压增大，所述导通时间长度控制模块产生的关断信号使得所述导通时间减小，响应于所述开关周期时间定时电压增大，所述导通时间长度控制模块产生的关断信号使得所述导通时间增大。

15.根据权利要求13所述的开关电源，其特征在于，所述导通时间检测电路得到的导通时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的导通时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的导通时间的平均值。

16.根据权利要求13所述的开关电源，其特征在于，所述开关周期时间检测电路得到的开关周期时间定时电压表示所述开关管在前一个开关周期内的开关周期时间，或者表示所述开关管在前多个开关周期内的开关周期时间的平均值。

17.根据权利要求13所述的开关电源，其特征在于，所述导通时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的导通时间进行检测。

18.根据权利要求13所述的开关电源，其特征在于，所述开关周期时间检测电路的输入端与所述开关管的驱动端直接连接，以对所述开关管的开关周期时间进行检测。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源控制器还包括：

恒流计算电路，对流经所述开关电源的开关管的原边电流进行采样，得到原边峰值电流，并由所述原边峰值电流和所述过零检测电路输出的变压器去磁时间计算输出电流；

误差放大器，对所述恒流计算电路输出的输出电流与预设的基准电流进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

20.根据权利要求13至18中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源控制器还包括：

电压采样电路，对所述开关电源的输出端的电压进行采样，得到输出采样电压；

误差放大器，对所述电压采样电路输出的采样电压与预设的基准电压进行误差放大，输出误差电压，所述误差电压施加在环路补偿电容上以得到所述补偿电压。

21.根据权利要求13至18中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述驱动信号产生电路包括：RS触发器，其置位输入端接收所述过零信号，其复位输入端接收所述关断信号，其输出端产生所述驱动信号。

22.根据权利要求21所述的开关电源，其特征在于，所述驱动信号产生电路还包括：驱动器，所述驱动信号经由所述驱动器传输至所述开关管的驱动端。

23.根据权利要求13至18中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述导通时间检测电路包括：

第一电流源；

第一开关，其第一端连接所述第一电流源的输出端；

第二开关，其第一端连接所述第一开关的第二端，其第二端接地；

第一电容，其第一端连接所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端，其第二端接地；

电压跟随器，其输入端连接所述第一电容的第一端；

第三开关，其第一端连接所述电压跟随器的输出端；

第二电容，其第一端连接所述第三开关的第二端，其第二端接地，所述第二电容的第二端输出所述导通时间定时电压。

24.根据权利要求13至18中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述导通时间长度控制电路包括：

第二电流源；

第三电容，其第一端连接所述第二电流源的输出端，其第二端接地；

第四开关，其第一端连接所述第三电容的第一端，其第二端连接所述第三电容的第二端；

比较器，其第一输入端连接所述第三电容的第一端，其第二输入端接收预设的参考电压，其输出端用于输出所述关断信号。

25.根据权利要求13所述的开关电源，其特征在于，所述外围电路为反激式拓扑或升降压拓扑。