DE19647329A1 - Integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung - Google Patents

Integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung

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DE19647329A1
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Hwan-Ho Seong
Su-Gyeong Kim
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Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung für einen Aufwärts-Wandler bzw. Hochsetzsteller, insbesondere eine integrierte Halbleiterschaltung zum Korrigieren eines aktiven Leistungsfaktors eines Aufwärts-Wandlers.
Die meisten elektrischen oder elektronischen Geräte, die mit Hilfe von Wechselstromquellen betrieben werden, verwenden die Wechselstromquelle nicht direkt, sondern verwenden Gleichstrom, der durch Umformung mittels eines Gleichrichters aus dem Wechselstrom erhalten wird. Wie allgemein bekannt, weist der Gleichrichter mehrere Dioden zum Gleichrichten des Wechselstroms in Gleichstrom und einen Kondensator zum Glätten des durch die Dioden gleichgerichteten Gleichstroms auf. Der Glättungskondensator weist gewöhnlich eine große Kapazität auf, um die Welligkeitsspannung unter einem vorbestimmten Wert zu halten. Dies resultiert in einer Verschlechterung der Leistungsfaktoren der elektrischen oder elektronischen Geräte.
Verfahren zum Verbessern des Eingangsleistungsfaktors eines Gleichrichters werden wie folgt vorgeschlagen: (1) Passives Leistungsfaktor-Korrekturverfahren und (2) aktives Leistungsfaktor-Korrekturverfahren. Beim ersten Verfahren wird der Leistungsfaktor durch Einsetzen einer Drossel in den Gleichrichter und dem Einstellen der Kapazität des Glättungskondensators und der Induktivität der Drossel verbessert. Beim zweiten Verfahren wird der Leistungsfaktor durch Steuern des Eingangsstromes mit Hilfe einer integrierten Leistungsfaktor-Korrekturschaltung verbessert.
Fig. 4 zeigt eine konventionelle integrierte Schaltregelschaltung, die in einem Aufwärts-Wandler Verwendung findet. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 21 eine Wechselstromquelle und das Bezugszeichen 22 einen Brückengleichrichter. Ein Aufwärts-Wandler umfaßt den Brückengleichrichter 22, einen Kondensator 23 zum Glätten des Ausgangssignals des Brückengleichrichters 22, eine Speicherdrossel 24, einen Kondensator 27, der parallel zu einer Last 26 geschaltet ist, einen Schalter 30 zum Steuern des Stromes der Drossel 24 und einen Schaltregler.
Nimmt man noch einmal auf Fig. 4 Bezug, so ist eine UVLO (Under Voltage Lock Out = Unterspannungs-Abschaltung)- Schaltung 101 vorgesehen, die die integrierte Schaltung 100 nur dann aktiviert, wenn die von einer externen Quelle zugeführte Spannung eine vorbestimmte Treiberspannung überschreitet. Ein Vergleicher 102 erfaßt den Eingangsstrom, der Null ist, und ein Vergleicher 103 vergleicht den Eingangsstrom mit einem Strom zulässiger Größe. Ferner ist ein RS-Flipflop 104 vorgesehen, dessen Setzklemme mit dem Ausgang des Vergleichers 102 verbunden ist. Mit dem Ausgang Q des PS-Flipflops 104 steht der Eingang eines Gate-Treibers 105 in Verbindung. Ein Fehler-Verstärker 106 ist vorgesehen, um die Differenz zwischen der Ausgangsspannung und einer vorbestimmten Referenzspannung Vref zu verstärken. Die invertierende Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 107 ist mit dem Ausgang des Fehler-Verstärkers 106 gekoppelt. Eine Referenzstromquelle 108 ist mit der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 107 verbunden. Ferner ist ein NPN-Transistor 109 vorgesehen, dessen Kollektor mit der Referenzstromquelle 108 und der nicht­ invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 107 verbunden ist, dessen Emitter mit Erde bzw. Masse gekoppelt ist und dessen Basis mit dem Komplement-Ausgang Q des RS-Flipflops 104 verbunden ist. Außerdem ist ein ODER-Gatter 110 vorgesehen, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Vergleichers 103, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 107 und dessen Ausgang mit der Rücksetzklemme des RS-Flipflops 104 verbunden ist.
Wie unmittelbar vorstehend erwähnt, weist die integrierte Schaltreglerschaltung acht Anschlußstifte auf und der Aufbau eines Aufwärts-Wandlers, der eine solche integrierte Schaltreglerschaltung verwendet, erfordert viele externe Komponenten, wie z. B. ein Schaltelement 30, ein Integrierglied 33, Widerstände 28, 29, 31 und 32 usw.
Fig. 5 zeigt eine andere konventionelle, integrierte Schaltreglerschaltung für einen Aufwärts-Wandler. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 41 eine Wechselstromquelle und das Bezugszeichen 42 einen Brückengleichrichter. Der in Fig. 5 gezeigte Aufwärts-Wandler ist dem in Fig. 4 gezeigten ähnlich.
Bei dem Aufbau der integrierten Schaltreglerschaltung, die in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Vergleicher 202 vorgesehen, der den Drosselstrom mit einem vorbestimmten Referenzstrom vergleicht. Eine Selbststart-Schaltung 203 startet selbst bei der Startoperation. Der Vergleicher 202 vergleicht die Spannung an der Speicherdrossel 57 mit einer vorbestimmten Referenzspannung Vref1. Ein Fehler-Verstärker 206 verstärkt die Differenz zwischen der Ausgangsspannung an der Last 46 (nachfolgend als "Lastspannung" bezeichnet) und einer vorbestimmten Referenzspannung Vref2, um ein verstärktes Signal abzugeben. Ein Multiplizierer 208 ist vorgesehen, um das Ausgangssignal des Kondensators 61 mit dem verstärkten Signal zu multiplizieren. Ein Vergleicher 209 setzt ein Flipflop 204 zurück, falls die Ausgangsspannung des Multiplizierers 208 die Spannung eines Kondensators 55 übersteigt. Diese integrierte Schaltreglerschaltung weist acht Anschlußstifte auf.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind für den Fall, daß die integrierte Schaltreglerschaltung für einen Aufwärts-Wandler vorgesehen wird, viele externe Komponenten, wie z. B. ein Schaltelement, Kondensatoren, Widerstände usw. mit der integrierten Schaltung zu koppeln, um den Aufwärts-Wandler realisieren zu können. Dies führt zu Problemen bei der Herstellung einer kompakten Schaltung sowie zu einer Zunahme der Herstellungskosten.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung eine aktive, integrierte Schaltung zum Korrigieren eines Leistungsfaktors vorzusehen, bei der eine Schaltregelschaltung und ein Schaltelement vorgesehen sind, um die Anzahl an erforderlichen externen Komponenten zu verringern.
Ferner soll eine aktive, integrierte Schaltung zum Korrigieren eines aktiven Leistungsfaktors vorgesehen werden, bei der die Anzahl an Anschlußstiften, die mit externen Komponenten zu verbinden sind, verringert werden kann.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen integrierten aktiven Schaltung zum Korrigieren des Leistungsfaktors kann die Anzahl der Anschlußstifte der Schaltung sowie die Anzahl an externen Komponenten beträchtlich verringert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung zum Korrigieren eines Leistungsfaktors, die für einen Aufwärts-Wandler Verwendung findet;
Fig. 2 ein EIN/AUS-Zeitdiagramm eines Schalttransistors entsprechend dem Ausgangssignal eines monostabilen Multivibrators sowie zwei Ausgangsspannungen vom Aufwärts-Wandler;
Fig. 3 ein Wellenformdiagramm der Eingangsspannung des Aufwärts-Wandlers und des Drosselstromes bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1;
Fig. 4 eine konventionelle, integrierte Schaltreglerschaltung für einen Aufwärts-Wandler; und
Fig. 5 eine andere konventionelle, integrierte Schaltreglerschaltung für einen Aufwärts-Wandler.
In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer integrierten Leistungsfaktor-Korrekturschaltung für einen Aufwärts-Wandler dargestellt. Diese integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 300 weist ein Schaltelement und eine Schaltreglerschaltung auf.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt der Aufwärts-Wandler bzw. Hochsetzsteller ferner einen Brückengleichrichter 2 zum Umwandeln des von einer externen Quelle 1 zugeführten Wechselstroms in Gleichstrom, einen Glättungskondensator 3, eine Speicherdrossel 4, eine Diode 5, deren Anodenanschluß mit der Speicherdrossel 4 verbunden ist, einen Kondensator 6, dessen eine Klemme mit dem Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Diode 5 und der Last 7 gekoppelt ist und dessen andere Klemme mit Erde verbunden ist. Diese integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung weist fünf Anschlußstifte Nr. 1 bis Nr. 5 auf. Der Stift Nr. 1 steht mit dem Verbindungspunkt zwischen Drossel (nachfolgend als "erste Drossel" bezeichnet) 4 und der Anode der Diode 5 in Verbindung. Der Stift Nr. 2 ist mit Erde verbunden. Der Stift Nr. 3 ist über einen Widerstand 10 mit der Kathode der Diode 5 verbunden. Der Stift Nr. 4 steht über einen Widerstand 11 mit dem Ausgang des Gleichrichters 2 in Verbindung und der Stift Nr. 5 ist über einen Widerstand 13 mit einer Klemme einer Drossel (nachfolgend als "zweite Drossel" bezeichnet) 12 verbunden, deren andere Klemme mit Erde in Verbindung steht und die mit der ersten Drossel 4 eine gegenseitige Induktivitätskopplung eingeht. Die andere Klemme der zweiten Drossel 12 steht mit der Anode einer Diode 14 in Verbindung. Die Diode 14 dient der Halbwellengleichrichtung der durch die zweite Drossel 12 induzierten Spannung. Die Kathode der Diode 14 steht mit dem Stift Nr. 4 in Verbindung. Die Kathode der Diode 14 ist mit einem Glättungskondensator 15 verbunden und der Stift Nr. 3 steht mit einem Kondensator 16 in Verbindung. Dieser Kondensator 16 ist vorgesehen, um die Ausgangsspannung Vo zu erfassen und die Änderung der Ausgangsspannung zu integrieren, und wird nachfolgend als Abtast- bzw. Meßkondensator bezeichnet.
Die integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 300 schließt einen Schalttransistor 301 zum Schalten des zur Last 7 fließenden Stroms ein. Dieser Schalttransistor 301 ist vorzugsweise ein N-Kanal MOSFET, der zwei allgemeine Source-Anschlüsse und einen Spiegel-Anschluß aufweist. Die Drain des Schalt-Feldeffekttransistors 301 steht über den Stift Nr. 1 mit der Anode der Diode 5 in Verbindung, die sich außerhalb der integrierten Leistungsfaktor-Korrektur- Schaltung befindet, die beiden Source-Anschlüsse stehen gemeinsam über den Stift Nr. 2 mit Erde in Verbindung, während die Spiegel-Klemme über einen Widerstand 309 mit Erde verbunden ist. Während eines Vorspannungszustandes ist der Wert des durch die Spiegel-Klemme des Schalt-Feldeffekttransistors 301 fließenden Stroms proportional dem des durch die Source-Anschlüsse fließenden Stroms. Nachfolgend werden die Ströme, die durch den Spiegel-Anschluß, die Source-Anschlüsse, den Drain-Anschluß und den Gate-Anschluß des Schalt-Feldeffekttransistors 301 fließen, als Spiegelstrom, Sourcestrom, Drainstrom bzw. Gatestrom bezeichnet. Der Wert des Spiegelstroms ist um ein vorbestimmtes Stromverhältnis viel geringer als der des Sourcestroms. Demzufolge kann der Wert des Drainstroms in der integrierten Schaltung 300 durch einen Widerstand mit kleinem Widerstandswert erfaßt werden. Außerdem weist die integrierte, aktive Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 300 eine UVLO-Schaltung 302, die über den Stift Nr. 4 die Spannung Vcc empfängt, die über einen Treiberwiderstand 11 vom Gleichrichter 2 empfangen wird, eine Vorspannungsschaltung 303 zum Vorspannen jeder aktiven Komponente der integrierten Schaltung 300, einen Nulldurchgangsdetektor 304 zum Erfassen des Zeitpunkts, zu dem der an der zweiten Drossel 12 induzierte Strom Null ist, einen Oszillator 305 zum Erzeugen eines Impulssignals mit fester Frequenz, ein ODER-Gatter 306, dessen beide Eingänge mit dem Ausgangs des Nulldurchgangsdetektors 304 bzw. mit dem Ausgang des Oszillators 305 verbunden sind, ein PS-Flipflop 307, dessen Setzklemme mit dem Ausgang des ODER-Gatters 306 verbunden ist, einen Gate-Treiber 308, dessen Ausgang mit dem Gate des Schalttransistors 301 verbunden ist und der den Schalttransistor 301 entsprechend dem Ausgangssignal Q des Flipflops 307 ein- und ausschaltet, einen Widerstand 309 zum Umwandeln des Spiegelstroms in eine Spannung (nachfolgend als "Spiegelspannung" bezeichnet), die proportional dem Spiegelstrom ist, einen Vergleicher (nachfolgend als "erster Vergleicher" bezeichnet) 310 zum Vergleichen der Spiegelspannung mit einer vorbestimmten Referenzspannung Vref, eine Vorderflanken-Austastschaltung 311 zum Entfernen eines impulsartigen Rauschens, das auf den Betrieb des Schalttransistors 301 hin erzeugt wird, eine Referenzstromquelle 312, einen monostabilen Multivibrator 313, der durch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 306 getriggert wird, einen Kondensator (nachfolgend als "Integrierglied" bezeichnet) 314, der zwischen den Ausgang des monostabilen Multivibrators 313 und Erde geschaltet ist, um den Ausgangsstrom des monostabilen Multivibrators 313 zu integrieren, einen Vergleicher (nachfolgend als "zweiter Vergleicher" bezeichnet) 315 zum Vergleichen der Spannung VM des Integrierglieds 314 mit der Spannung Vos des Meßkondensators 16, und ein UND-Gatter 316, auf, dessen beide Eingänge mit dem Ausgang der Vorderflanken-Austastschaltung 311 bzw. mit dem Ausgang des zweiten Vergleichers 315 verbunden sind und dessen Ausgang sowohl mit der Rücksetzklemme des Flipflops 307 als auch mit der Rücksetzklemme des Multivibrators 313 gekoppelt ist.
In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 400 einen Überstromdetektor und das Bezugszeichen 500 einen Ausgangsänderungsdetektor. Der Überstromdetektor 400 umfaßt den Widerstand 309, den Vergleicher 310 sowie die Vorderflanken-Austastschaltung 311. Der Überstromdetektor 400 erzeugt ein Signal mit hohem Pegel, wenn das Spannungssignal des Widerstands 309 über einer vorbestimmten Bezugsspannung Vref liegt. Der Ausgangsänderungsdetektor 500 weist den monostabilen Multivibrator 313, den Kondensator 314, den Vergleicher 315 sowie die Referenzstromquelle 312 auf. Die Referenzstromquelle 312 ist über den Stift Nr. 3 mit einem externen Abtast- bzw. Meßwiderstand 10, dessen andere Klemme mit der Last 7 des Aufwärts-Wandlers gekoppelt ist, und einem externen Meßkondensator 16 verbunden, dessen andere Klemme geerdet ist.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wird die Spannung Vcc an diese aktive, integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 300 über den Treiberwiderstand 11 angelegt, so gibt die UVLO-Schaltung 302 in der integrierten Schaltung 300 die integrierte Schaltung nur dann zum Betrieb frei, wenn die Spannung Vcc eine vorbestimmte Treiberspannung überschreitet. Diese UVLO-Schaltung 302 funktioniert als Schutzschaltung gegen eine zu niedrige Spannung. D.h., die UVLO-Schaltung 302 minimiert den Leistungsverbrauch der integrierten Schaltung 300, falls die Spannung Vcc unter der vorbestimmten Treiberspannung liegt. Liegt die Spannung Vcc über der vorbestimmten Spannung, so gibt die UVLO-Schaltung 302 den Gate-Treiber 308 frei. Wird die Spannung Vcc der UVLO-Schaltung 302 zugeführt, so erzeugt die Vorspannungsschaltung 303 die internen Vorspannungen und führt diese den jeweiligen Komponenten der integrierten Schaltung 300 zu. Der Nulldurchgangsdetektor 304 ist vorgesehen, um den Zeitpunkt zu erfassen, zu dem der Stromwert der ersten Drossel 4 bei Null ist. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Nulldurchgangsdetektor 304 ein Signal mit hohem Pegel aus.
Der Oszillator 305 erzeugt ein Impulssignal mit einer festen Periode und kann selbst beim Startbetrieb und während eines abnormalen Betriebs starten. Während eines normalen Betriebs wird der Oszillator 305 durch den Nulldurchgangsdetektor 304 zurückgesetzt, so daß der Oszillator 305 synchron zum Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors 304 arbeitet. Die Ausgangssignale des Nulldurchgangsdetektors 304 und des Oszillators 305 werden den Eingängen des ODER-Gatters 306 angelegt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 306 wird der Setzklemme des PS-Flipflops 307 und der Triggerklemme des monostabilen Multivibrators 313 zugeführt. Die Wellenform des Ausgangssignals des durch den Nulldurchgangsdetektor 304 getriggerten Multivibrators 313 ist in Fig. 2 dargestellt.
Befindet sich andererseits das Ausgangssignal des ODER-Gatters 306 auf hohem Pegel, so gibt das Flipflop 307 ein Signal mit hohem Pegel ab, so daß der Gate-Treiber 308 den Schalttransistor 301 in den EIN-Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung VLi der ersten Drossel 4 -Vi. Ist der Schalttransistor 301 eingeschaltet, so wird die durch die zweite Drossel 12 induzierte Spannung durch die Diode 14 einer Halbwellengleichrichtung unterzogen und mittels des Kondensators 15 geglättet, so daß die resultierende Spannung als die Spannung Vcc der integrierten Schaltung 300 dient.
Die Lastregelung wird durch den Meßwiderstand 10, den Meßkondensator 16, die Referenzstromquelle 312, den Multivibrator 313, das Integrierglied 314 und den zweiten Vergleicher 315 durchgeführt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, stellen der Meßwiderstand 10 und der Meßkondensator 16 periphere Komponenten für die integrierte Schaltung 300 dar. Die Kapazität des Meßkondensators 16 ist groß genug, so daß die Funktionen des Erfassens der Ausgangsspannung Vo und des Integrierens der Änderung der Ausgangsspannung gleichzeitig möglich sind. Der Wert des Stromes Iref der Referenzstromquelle 312 wird gleich dem Wert des Stromes gesetzt, der durch den Meßwiderstand 10 während des Normalbetriebs fließt (nachfolgend als "Meßstrom" bezeichnet). Zu diesem Zeitpunkt weist der Meßkondensator 16 eine konstante Meßspannung Vos auf. Während eines abnormalen Betriebs, d. h. falls der Meßstrom den Referenzstrom übersteigt, fließt ein Teil des Meßstroms durch die Referenzstromquelle 312 und der Pest wird im Meßkondensator 16 gespeichert. Demzufolge ist dann die Meßspannung Vos erhöht.
Ist andererseits der Meßstrom geringer als der Referenzstrom Iref, so fließt der Strom vom Meßkondensator 16 über die Referenzstromquelle 312 zur Erde, so daß die Meßspannung Vos verringert wird. Demzufolge erfüllt der Meßkondensator 16 sowohl die Funktion des Erfassens der Ausgangsspannung Vo als auch die Funktion des Integrierens der Änderung der Ausgangsspannung Vo.
Der erste Vergleicher 310 erfaßt den Drainstrom des Schalttransistors 301, der über einem vorbestimmten Stromwert liegt. Falls der Drainstrom einen vorbestimmten Stromwert übersteigt, erzeugt der erste Vergleicher 310 ein Signal mit hohem Pegel. Das Ausgangssignal des ersten Vergleichers 310 wird der Vorderflanken-Austastschaltung 311 zugeführt. Die Vorderflanken-Austastschaltung 311 entfernt dann das Rauschen, das im Ausgangssignal des ersten Vergleichers 310 enthalten ist. Der zweite Vergleicher 315 vergleicht die Meßspannung Vos mit der Ausgangsspannung VM vom Kondensator 314 und erzeugt ein Signal mit hohem Pegel, falls die Meßspannung Vos über der Spannung VN liegt. Befinden sich die Ausgänge des ersten und zweiten Vergleichers 310 und 315 gemeinsam auf hohem Pegel, so werden das Flipflop 307 und der Multivibrator 313 gemeinsam gleichzeitig durch das Ausgangssignal des UND-Gatters 316 zurückgesetzt. Folglich führt das Flipflop 307 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel dem Gate-Treiber 308 zu, wodurch der Schalttransistor 301 durch den Gate-Treiber 308 ausgeschaltet wird. Der in der ersten Drossel 4 gespeicherte Strom wird dann über die Diode 5 freigegeben, so daß sich die Spannung an der ersten Drossel 4 zu Vo-Vi ergibt.
Fig. 2 zeigt die EIN/AUS-Zeitsteuerung des Schalttransistors entsprechend dem Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators und zwei Ausgangsspannungen vom Aufwärts-Wandler. In Fig. 2 zeigt Vos1 die Ausgangserfassungsspannung des Meßkondensators 16 während des Normalbetriebs und Vos2 die Ausgangserfassungsspannung des Meßkondensators 16 an, falls die Last zunimmt, so daß die Ausgangsspannung Vo abnimmt. Falls die Last zunimmt, so daß die Ausgangsspannung Vo abnimmt, ist das Einschaltintervall des Schalttransistors 301 länger als das des Transistors 301 im Normalbetriebszustand. Fig. 3 zeigt die Wellenformen der Eingangsspannung Vi und des Drosselstromes IL bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Wird bei der vorstehend beschriebenen integrierten Leistungsfaktor-Korrekturschaltung die Einschaltperiode des Schalttransistors 301 während des Intervalls eines Zyklus der Eingangsspannung konstant gehalten, so folgt der Spitzenwert iL(Spitze) eines Drosselstroms der Wellenform der Eingangsspannung Vi. Mit anderen Worten, anhand der Tatsache, daß VLi = diL/dt gilt, wird das Folgende bestimmt:
iL(Spitze) = (VLi/Li)·TEIN. Ist die Einschaltperiode des Schalttransistors 301 konstant, so wird der Spitzenwert iL(Spitze) der Drossel proportional zu VLi (= Vi).
Wie vorstehend beschrieben, werden bei der integrierten Leistungsfaktor-Korrekturschaltung gemäß der Erfindung eine Schalteinrichtung sowie eine Regel- bzw. Steuereinrichtung gemeinsam gekapselt, so daß demzufolge die Anzahl der Anschlußstifte der integrierten Leistungsfaktor-Korrekturschaltung beträchtlich verringert werden kann. Ebenso ist auch die Anzahl an peripheren Komponenten beträchtlich verringert, so daß die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung für einen bestimmten Aufwärts-Wandler leicht zusammengestellt werden kann.

Claims (9)

1. Aktive, integrierte Leistungsfaktor-Korrekturschaltung zum Korrigieren eines Leistungsfaktors eines Aufwärtswandlers, der einen Gleichrichter (2) zum Umwandeln eines Wechselstromes in Gleichstrom und eine Drossel (4) aufweist, die zwischen den Gleichrichter (2) und eine Last (7) geschaltet ist, mit
  • - einer Vorspannungs-Erzeugungseinrichtung (303), die zum Erzeugen von internen, für die integrierte Schaltung (300) zu verwendenden Vorspannungen über einen ersten Stift mit einer externen Stromquelle verbunden ist;
  • - einem Nulldurchgangsdetektor (304), der über einen zweiten Stift magnetisch mit der Drossel (4) gekoppelt ist und einen Zeitpunkt erfaßt, zu dem eine Spannung an der Drossel Null ist, um ein Nulldurchgangs-Erfassungssignal vorzusehen;
  • - einem Oszillator (305) zum Erzeugen eines Impulssignals, der mit Hilfe des Nulldurchgangs-Erfassungssignals zurückgesetzt wird;
  • - einer Einrichtung (307) zum Erzeugen eines ersten Steuersignals in Erwiderung auf das Nulldurchgangs-Erfassungssignal oder das Impulssignal;
  • - einer auf das erste Steuersignal ansprechenden, ein Schaltelement (301) aufweisenden Einrichtung zum Vorsehen einer verstärkten Spannung an der Last (7);
  • - einer Einrichtung (400) zum Erzeugen eines Überstromsignals, wenn der durch das Schaltelement (301) fließende Strom über einem vorbestimmten Wert liegt; und
  • - einer Einrichtung (500) zum Erfassen einer Änderung einer Lastspannung, um ein Änderungs-Erfassungssignal zu erzeugen, und zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals, das dem von der verstärkten Spannung herrührenden Strom es ermöglicht, über das Schaltelement (301) zur Erde in Erwiderung sowohl auf das Änderungs-Erfassungssignal als auch das Überstromsignal zu fließen.
2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (301) ein Metall-Oxid-Feldeffekttransistor (MOSFET) ist, der einen Drain-Anschluß, einen Gate-Anschluß, wenigstens einen Source-Anschluß und einen Spiegel-Anschluß aufweist, wobei der Drain-Anschluß zwischen Drossel (4) und Last (7) geschaltet ist, der Gate-Anschluß mit einer Steuerklemme zum Empfangen des ersten Steuersignals verbunden ist, der wenigstens eine Source-Anschluß geerdet ist und der Spiegel-Anschluß mit der Überstromsignal-Erzeugungseinrichtung (400) verbunden ist und wobei ein durch den Spiegel-Anschluß fließender Spiegelstrom proportional einem durch den Drain-Anschluß fließenden Strom ist.
3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromsignal-Erzeugungseinrichtung (400) einen zwischen Spiegel-Anschluß und Erde geschalteten Widerstand (309), der das Spiegelstromsignal in ein entsprechendes Spannungssignal ändert, und einen ersten Vergleicher (310) aufweist, der das entsprechende Spannungssignal und ein Referenz-Spannungssignal vergleicht.
4. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (311) zum Beseitigen von im Spiegelstrom enthaltenen Rauschen vorgesehen ist, das nach dem anfänglichen Aktivieren des Schaltelements (301) auftritt.
5. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (302) vorgesehen ist, die die integrierte Schaltung (300) nur dann in Betrieb setzt, wenn eine Spannung vom Gleichrichter gleich oder größer als eine vorbestimmte Spannung ist, die zum Betreiben der integrierten Schaltung (300) erforderlich ist.
6. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (307) zum Erzeugen eines ersten Steuersignals einen Treiber (308) zum Ein- und Ausschalten des Schaltelements (301) in Erwiderung auf das erste Steuersignal aufweist.
7. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (500) zum Erfassen einer Änderung der Lastspannung einen monostabilen Multivibrator (313), der vom Nulldurchgangs-Erfassungssignal oder vom Impulssignal getriggert und durch das zweite Steuersignal zurückgesetzt wird, ein Integrierglied (314) zum Integrieren des Ausgangsstroms des monostabilen Multivibrators (313), um ein entsprechendes Spannungssignal zu erzeugen, und einen Vergleicher (315) aufweist, der das Änderungserfassungssignal mit dem Spannungssignal vom Integrierglied (314) vergleicht, um ein Vergleichsergebnis als das zweite Steuersignal zu erzeugen.
8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Referenzstromquelle (312) zum Erzeugen eines konstanten Stroms vorgesehen ist, um das Änderungs-Erfassungssignal zu erzeugen.
9. Integrierte Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der integrierten Schaltung (300) ein Widerstand (10) und ein Kondensator (16) angeordnet sind, wobei an dem Widerstand (10) die Lastspannung anliegt und der Kondensator (16) zwischen Widerstand (10) und Erde zum Integrieren der Änderung der Lastspannung geschaltet ist.
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