[發明專利]一種高功率因數開關電源及其控制器和控制方法

有效

• 申請號: 201210214383.3
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102723886A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 朱亞江;劉娜;徐思遠
• 申請（專利權）人: 上海新進半導體制造有限公司
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M3/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及開關電源技術領域，更具體地說，涉及一種高功率因數開關電源及其控制器和控制方法。

背景技術

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出的一種電源，一般通過原邊控制器調制控制主功率開關管，從而實現負載端的較為穩定輸出。開關電源由于具有開關速度快、集成度高等優點，使得開關電源容易安裝在設計緊湊的LED（Light?Emitting?Diode，發光二極管）照明器件中，成為LED照明器件中較優使用的驅動開關電源。

參考圖1，圖1為現有的一種常見的開關電源的電路圖。輸入交流電壓Vac通過整流橋20后連接輸入電容Cin第一極板為其充電，產生一個輸入直流電壓Vin，通過啟動電阻Rst為控制器10的啟動端VCC連接的啟動電容C3充電，當啟動電容C3兩端的電壓達到控制器10的開啟電壓VCC_ON時，控制器10啟動，開始正常工作。啟動后輔助繞組Na通過二極管D3為控制器10提供能量，控制器10通過分壓電阻R1和R2感應副邊繞組整流器件（二極管D2）的工作狀態，控制主功率管Q1的導通時刻，并根據原邊電流感應電阻Rcs上的電壓值決定主功率管Q1的截止時刻，使流過副邊繞組Ns端發光二極管（LED）的平均電流Io保持恒定。其中，原邊繞組Np、副邊繞組Ns以及輔助繞組Na組成變壓器T1，所述輸入電容Cin第二極板接地。

對于驅動發光二級管的開關電源，其功率因數是衡量其特性的一個重要參數。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數，如果功率因數低，則電路用于交變磁場轉換的無用功功率大，電能的利用率低，從而增加線路供電損失。而通過減小輸入電容Cin的方法雖然可以提高開關電源的功率因數，但是減小輸入電容Cin會造成原邊整流電壓過低而造成副邊繞組Ns端輸出信號的低頻紋波分量較高，從而使得LED出現頻閃甚至是燒壞。因此，在通過開關電源驅動發光二極管時，如何在降低低頻紋波的前提下，提高所述開關電源的功率因數是驅動發光二級管的開關電源開發研制過程中一個亟待解決的問題。

發明內容為解決上述技術問題，本發明提供一種高功率因數開關電源及其控制器和控制方法，以實現在降低輸出信號中低頻紋波分量的前提下，提高所述開關電源功率因數的目的。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高功率因數開關電源，所述開關電源包括：

整流器件；

變壓器，所述變壓器包括：原邊繞組、副邊繞組以及輔助邊繞阻；

輸入電容，所述輸入電容的第一極板與所述整流器件的輸出端和所述原邊繞組的輸入端連接；

第一功率開關，所述第一功率開關耦合在所述輸入電容的第二極板和原邊地之間；

控制電路，所述控制電路與所述第一功率開關以及輸入交流電源耦合；所述控制電路根據輸入交流電的相位值和/或幅度值控制所述第一功率開關，在輸入交流電的零點及其周邊位置，使所述輸入電容對所述原邊繞組放電；在所述輸入交流電的極點及其周邊位置，處于充電狀態，不對所述原邊繞組放電；

其中，所述控制電路通過所述開關電源的主功率開關管與所述原邊繞組的輸出端連接，用于控制副邊繞組端輸出信號的穩定。

優選的，上述開關電源中，所述第一功率開關包括：

二極管，所述二極管的陰極連接原邊地，其陽極連接所述輸入電容的第二極板；

MOS晶體管，所述MOS晶體管的源極連接原邊地，其漏極連接所述輸入電容的第二極板，當所述MOS晶體管的柵極與源極之間的電壓小于其開關閾值電壓時所述輸入電容可通過所述MOS晶體管對所述原邊繞組放電；當柵極與源極電壓大于其閾值電壓時所述輸入電容通過所述二極管充電，不對所述原邊繞組放電。

優選的，上述開關電源中，所述第一功率開關包括：

二極管，所述二極管的陰極連接原邊地，其陽極連接所述輸入電容的第二極板；

PNP晶體管，所述PNP晶體管的發射極連接原邊地，其集電極連接所述輸入電容的第二極板，當所述PNP晶體管的集電極與基極之間的電壓小于其開關閾值電壓時所述輸入電容可通過所述PNP晶體管對所述原邊繞組放電；當集電極與基極之間的電壓大于其閾值電壓時所述輸入電容通過所述二極管充電，不對所述原邊繞組放電。

優選的，上述開關電源中，所述開關電源通過電阻檢測網絡采集所述輸入交流電的相位值和/或幅度值；