[發明專利]用于低待機功率的功率因子校正方法及其電路裝置

無效

• 申請號: 01118599.6
• 申請日: 2001-06-05
• 公開（公告）號: CN1389970A
• 公開（公告）日: 2003-01-08
• 發明（設計）人: 丁國庭
• 申請（專利權）人: 栢怡國際股份有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00
• 代理公司: 北京北新智誠專利代理有限公司
• 代理人: 張衛華

本發明涉及一種功率因子校正方法及其電路。

在現有公知技術中，功率因子校正(PFC)是通過一個把導通時間在整個電源周期中固定下來的臨界電感電流模式升壓變換器(boost?converter)來實現的。該方案對重負載條件下工作比較滿意，但對于輕負載條件下工作就不夠理想。這是因為在輕負載時，導通時間必須很短，并且為維持工作于臨界電感電流模式，開關頻率必須很快，因此開關損耗及待機狀態的功率損耗都大。

鑒于上述，本發明的目地是提出一種用于開關式功率因數校正前級的控制方案。在待機或輕載條件下，此方案具有功率損耗非常低的特色，因而輸入功率也非常低；這非常適用于那些希望減少對環境影響的現代電子裝置。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于低待機功率的功率因數校正方法，其采用開關模式前置升壓功率變換器的結構，該升壓功率變換器在輸入電壓半周期中，開關的導通時間和截止時間恒定，且工作于非連續電感電流模式。

所述開關周期的導通時間有一下限，在輕載條件下，它的輸出電壓可以超過一個預定的穩壓電平，電路檢測到這種情況時，暫時中止變換器的后續開關動作直到輸出電壓回復到該預定的穩壓電平為止。

一種用于功率因數校正的電路裝置，它包括電感器L1、開關管Q1、二極管D1、電容器C1-C3、邏輯閘U5、比較器U1-U2、反相器U3、緩沖器U4、電流源I1-I2、誤差放大器U6、分壓電阻R1-R2，其中：

電流源I1、I2分別向電容器C3、C2提供充電電流；

電感器L1、開關管Q1、二極管D1和電容器C1組成一個基本的升壓變換器，它是構成功率因數校正工作的基礎，開關管Q1的工作由邏輯閘U5的輸出電壓控制；

分壓電阻R1-R2串聯后接電路的輸出端Vout，其分壓點接誤差放大器U6的輸入；

誤差放大器U6的輸出為Vout的取樣信號與參考電壓VR之差值的積分，其接比較器U2的一個輸入端；

比較器U2的另一輸入端接電容C2，其輸出關斷/禁止信號至邏輯閘U5和反相器U3，反相器U3的輸出接電容C3，電容C3由反相器U3放電；

比較器U1的一輸入端接門檻電壓，另一輸入端接電容C3，其輸出開通信號至邏輯閘U5和緩沖器U4，緩沖器U4的輸出接電容C2，電容C2由緩沖器U4放電；

邏輯閘U5有一個由比較器U2輸出端控制的關斷/禁止信號端和一個由比較器U1輸出端控制的開通信號端，邏輯閘U5的輸出接開關管Q1的輸入，當關斷/禁止信號被建立時Q1截止，并維持截止狀態；當關斷/禁止信號被解除且開通信號被建立時Q1導通。

在待機或輕載條件下，開關模式的電源供應器的功率損耗，大部份是開關損耗。由于開關損耗與開關器件的開關頻率成正比，所以減少輕載時的工作頻率，也即會相應減少待機狀態的功率損耗。本發明利用獨特的開關定時控制來達到這個目的。

本發明的優點：

1.設計簡單；

2.大負載條件下有效的功率因子校正；

3.輕載時，開關頻率非常低，具有非常低的功率損耗，因而待機輸入功率也非常低。

下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。

圖1為低待機功率的PFC示意圖；

圖2為重負載下的操作波形；

圖3為輕負載下的操作波形；

圖4為待機負載下的操作波形。

請參照圖1的低待機功率的PFC示意圖。圖中各符號含義如下：

Vin：整流后的電路輸入電壓，Vout：電路輸出電壓，VR：參考電壓，用于控制輸出電壓Vout，Vth：內部使用的門檻電壓。

電路包括電感器L1、開關管Q1、二極管D1、電容器C1-C3、邏輯閘U5、比較器U1-U2、反相器U3、緩沖器U4、電流源I1-I2、誤差放大器U6、分壓電阻R1-R2，其中：

L1、Q1、D1和C1組成一個基本的升壓變換器，它是構成PFC工作的基礎。開關管Q1的工作由與門U5的輸出電壓控制。

U5有兩個信號輸入端，一個是由U2輸出端控制的關斷/禁止信號端，另一個是由U1輸出端控制的開通信號端。當關斷/禁止信號被建立時Q1截止，并維持截止狀態；只有當關斷/禁止信號被解除且開通信號被建立時Q1才導通。

關斷/禁止信號由U2驅動。每當定時電容C2上產生的鋸齒狀斜波電壓高于誤差放大器U6輸出端電壓時，U2激活關斷/禁止信號。