[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

技術領域

本發明涉及開關電源系統，尤其是涉及一種開關電源系統中的功率因數校正恒流控制器及控制方法。

背景技術

目前，在交直流變換(AC-DC)系統中，反激式(flyback)功率轉換系統是應用最為廣泛的一種開關電源拓撲結構。該系統通過PWM控制技術使高壓交流輸入轉換成直流輸出，并通過變壓器實現輸入和輸出的電隔離。圖1是一個傳統的反激式(flyback)AC-DC開關電源功率轉換系統100，它由輸入整流器(input?rectifier)110，功率轉換器120，反饋網絡130和脈沖寬度調制(PWM)控制器140構成。如圖1所示，輸入交流電壓Vac首先經過輸入全橋整流和濾波電容C1變換成近似直流的電壓Vin，為功率轉換器120提供電源。功率開關M1的漏極連接Vin，柵極在PWM控制器140的控制下以一定的頻率和占空比在導通和關斷之間切換。當M1導通時，能量被存儲在變壓器TX的初級側；當M1關斷時，存儲在初級側的能量被轉移到變壓器次級側的輸出負載150上，從而實現了功率的轉換。公式(1)表示由變壓器初級側轉移到輸出負載上的功率即輸出功率：

Po=12·LP·Ip2·f·η---(1)]]>

其中，L_P是變壓器初級側的感量；I_P是變壓器初級側線圈導通時的電流峰值，它和功率開關M1的導通時間成正比，f是功率開關的工作頻率，η代表功率轉換器的轉換效率。對于一個給定的功率轉換器，L_P和η都是常數，所以輸出功率是I_P和f的函數。為了在不同的輸出負載條件下獲得恒定的電壓或電流輸出，首先需要通過反饋網絡對輸出負載信息進行采樣，并由此生成反饋信號FB。在反饋控制信號FB的作用下，PWM控制器對功率開關驅動信號GD的脈寬(決定變壓器初級側線圈導通時的電流峰值)和頻率進行調制，從而控制由功率轉換器傳遞到次級側的能量。由此構成的開關電源系統，通過反饋形成一個閉合的回路，可以獲得預先設定的恒定電壓或電流輸出。

圖2示出了一個傳統的用于LED恒流驅動的AC-DC轉換器系統。該系統200由輸入整流器210，功率轉換器220，反饋網絡230和PWM控制器240構成。在該系統200中，電阻Rsc作為輸出級LED電流的采樣電阻，把LED電流轉換成與之成正比的電壓Vsc；三極管T1的基極和發射極跨接在Rsc兩端，偵測Vsc。當LED電流在電阻Rsc上產生的電壓小于T1的閾值電壓V_T時，三極管T1的漏極電流極小，所以流過光耦PT的電流也很小，這個電流通過光耦PT耦合到PWM控制器240的FB引腳，并通過內部調制電路提升功率開關M1控制信號的頻率和脈寬，從而加大LED的電流；反之，當LED電流過大，在電阻Rsc上產生的電壓Vsc＞V_T時，T1將從光耦PT抽取電流，使流過光耦PT的電流增加，進而通過PWM控制器240調低M1控制信號GD的頻率和占空比，從而降低LED電流。當系統穩定后，Vsc將被限定在一個恒定值。如果三極管的增益足夠大，這個值近似等于T1的閾值電壓Vt。從而獲得恒定的輸出電流Vt/Rsc。