[發明專利]功率因數校正恒流控制器及控制方法

有效

• 申請號: 201210050229.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103296904A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 黃煜梅
• 申請（專利權）人: 黃煜梅
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335;H02M1/42
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

1.一種功率因數校正恒流控制器，用于反激式開關電源系統，該反激式開關電源系統包括橋式整流器、反激式功率轉換器、反饋電阻和初級側變壓器電流偵測電阻，該反激式功率轉換器具有變壓器和功率開關，該變壓器包含初級側繞組，次級側繞組和輔助繞組；該橋式整流器的輸入端連接交流輸入電壓，輸出端連接該變壓器的初級側繞組一端，以提供輸入整流電壓；該功率開關連接該初級側繞組的另一端和一電流采樣節點，該初級側變壓器電流偵測電阻連接該電流采樣節點和接地點，以取得一電流采樣信號作為第一輸入信號，該反饋電阻從該變壓器的輔助繞組上的電壓信號轉換出一電流信號作為第二輸入信號，該功率因數校正恒流控制器包括：

峰值采樣器，在功率開關導通期間對該第一輸入信號的峰值進行采樣，在功率開關截止期間保持被采樣的信號而得到峰值電流采樣信號；并且利用一退磁脈寬信號控制該峰值電流采樣信號以形成反激式開關電源系統輸出電流的采樣信號，該輸出電流的采樣信號與輸出電流在一個輸入整流電壓周期內的平均值成正比；

反饋信號檢測器，在功率開關導通期間從該第二輸入信號中提取出輸入整流電壓的采樣信號及輸入整流電壓的周期信號；并且在功率開關截止期間，從第二輸入信號中提取出脈沖寬度等于退磁時間的退磁脈寬信號和反映退磁結束后的電壓諧振到谷底時刻的谷底指示信號；其中該輸入整流電壓的采樣信號與該輸入整流電壓的波形和相位相同，且幅度成正比；

∑Δ調制器，將該輸出電流的采樣信號調制成數字調制信號，該數字調制信號的低頻分量包含該反激式開關電源系統輸出電流的平均值信息；

數字信號處理器，根據該數字調制信號以及一恒定輸出電流的參考值產生多比特的恒流控制信號，用來控制平均輸出電流的大小；

數/模轉換器，輸入該恒流控制信號并且以該輸入整流電壓的采樣信號為參考電流源，該數/模轉換器輸出變壓器初級側電流的閾值電壓信號，該閾值電壓信號的波形及相位與該輸入整流電壓相同；

比較器，比較該D/A轉換器的輸出電壓與該第一輸入信號以得到PWM關斷信號，當該第一輸入信號大于該閾值電壓信號時，該比較器輸出的PWM關斷信號觸發PWM信號關斷；

PWM發生器，接收該PWM關斷信號以觸發PWM信號關斷，且接收該谷底指示信號以觸發PWM信號導通；以及

功率開關驅動器，輸入該PWM發生器的輸出信號以得到同步的功率開關控制信號，用于控制該功率開關的導通或關斷，其中由該功率開關所控制的變壓器初級側電流的峰值包絡和平均值與輸入整流電壓的波形和相位相同。

2.如權利要求1所述的功率因數校正恒流控制器，其特征在于，還包括一時鐘發生器，產生一個高頻時鐘信號，該高頻時鐘信號被提供給該∑Δ調制器和該數字信號處理器，以提供時鐘同步。

3.如權利要求1所述的功率因數校正恒流控制器，其特征在于，該數字信號處理器包括：

數字濾波器，對該數字調制信號進行數字濾波，以提取出該數字調制信號的低頻分量；

數字誤差放大器，將該低頻分量與預先設定的表示該恒定輸出電流的參考值的數字閾值相減以獲得一差值；以及

數字積分器，對差值進行積分以得到該恒流控制信號。

4.如權利要求1所述的功率因數校正恒流控制器，其特征在于，該峰值采樣器包括：受控于PWM信號的峰值電壓采樣開關、連接在該采樣開關的輸出端和地之間的采樣電容、連接該采樣開關的輸出端的電壓/電流變換器、連接該電壓/電流變換器的輸出端的電流鏡電路、以及連接在該電流鏡電路的輸出端且受控于該退磁脈寬信號的輸出電流開關，該峰值電壓采樣開關的輸入端輸入該第一輸入信號。

5.如權利要求1所述的功率因數校正恒流控制器，其特征在于，該反饋信號檢測器包括：

受控于該PWM信號的第一開關，該第一開關一端連接該第二輸入信號；

第一電流鏡電路，其輸入端連接該第一開關另一端，以在PWM信號導通期間采樣該第二輸入信號并獲得該輸入整流電壓的采樣信號。

6.如權利要求5所述的功率因數校正恒流控制器，其特征在于，該反饋信號檢測器包括：

遲滯電流比較器，輸入該輸入整流電壓的采樣信號并與預設的輸入電流上限和下限比較；

RS觸發器，該RS觸發器的S端連接該遲滯電流比較器的輸出端，該RS觸發器的R端接收PWM信號，該RS觸發器輸出該輸入整流電壓的周期信號。