[發明專利]降壓開關電源及其控制方法

無效

• 申請號: 201210528903.8
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN102969927A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 鄺乃興;余波;俞佳琦;左巧安
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明的實施例涉及電子電路，特別地，涉及一種降壓開關電源及其控制方法。?

背景技術

如今，開關電源被廣泛用來為電子設備供電。一般地，開關電源從電網獲得交流電壓，通過整流橋將該交流電壓轉換為不控直流電壓，再通過開關電路將該不控直流電壓轉換為所需信號以驅動負載。?

然而，隨著開關電源的廣泛應用，愈來愈多的諧波電流被注入電網。高次諧波的產生，增加了電能諧波損耗，降低了系統功率因數，對電網產生很大的危害。它不僅影響電網的質量，而且還對電網的可靠性有很大的影響，嚴重時會造成繼電保護誤動，燒毀保護電路板、數字電表及其它裝置。因此，開關電源必須減小諧波分量，提高功率因數。?

一種常用的功率因數校正方法為使整流橋輸出電流的峰值，即開關電路輸入電流的峰值跟隨開關電路的輸入電壓。為了降低電磁干擾(electromagnetic?interference，EMI)，在電網和整流橋之間通常電耦接一EMI濾波器。由于該EMI濾波器的存在，開關電路輸入電流的平均值即等于開關電源從電網獲取的電流，即開關電源的輸入電流。對輸入電流連續的開關電路(例如升壓電路)而言，若開關電路輸入電流的峰值跟隨開關電路的輸入電壓，則開關電源輸入電流的波形為正弦波，且與電網電壓同相。因而開關電源的功率因數高且諧波分量小。但是，對于輸入電流不連續的降壓電路而言，情況卻并非如此。?

圖1和圖2為現有的輸入電流不連續的降壓電路的波形圖，其中I_in為降壓電路的輸入電流，I_pk為降壓電路輸入電流的峰值，CTRL為降壓電路中開關管的控制信號，I_ave為降壓電路的輸入平均電流。由圖可知，當降壓電路輸入電流峰值I_pk的波形為正弦波時，其輸入電流的平均值I_ave，即降壓開關電源輸入電流的波形并非為正弦。因而降壓開關電源輸入電流的諧波?分量大、諧波畸變率(total?harmonic?distortion，THD)高，開關電源的功率因數受到不利影響。?

發明內容

本發明的目的是提供一種低電流諧波畸變率、高功率因數的降壓開關電源及其控制方法。?

根據本發明的實施例，一種降壓開關電源，包括：降壓電路，包括開關管和儲能元件，隨著所述開關管的導通和關斷，所述儲能元件存儲和輸出能量；輸入電壓采樣電路，電耦接至所述降壓電路的輸入端，采樣所述降壓電路的輸入電壓，并產生輸入電壓采樣信號；電流采樣電路，電耦接至開關管，采樣流過所述開關管的電流，并產生電流采樣信號；平方電路，電耦接至所述輸入電壓采樣電路以接收輸入電壓采樣信號，并對其進行平方運算產生第一乘法輸入信號；乘法電路，電耦接至所述平方電路，將第一乘法輸入信號與第二乘法輸入信號相乘，并產生乘積信號；第一比較電路，電耦接至所述電流采樣電路和所述乘法電路，將電流采樣信號與乘積信號進行比較；以及邏輯電路，電耦接至所述開關管的柵極和所述第一比較電路，在電流采樣信號大于或大于等于乘積信號時，將所述開關管關斷。?

根據本發明的另一實施例，一種降壓開關電源的控制方法，該降壓開關電源包括降壓電路，降壓電路包括開關管和電耦接至所述開關管的儲能元件，隨著所述開關管的導通和關斷，所述儲能元件存儲和輸出能量，該控制方法包括：采樣所述降壓電路的輸入電壓，并產生輸入電壓采樣信號；采樣流過所述開關管的電流，并產生電流采樣信號；通過將輸入電壓采樣信號平方來產生第一乘法輸入信號；將第一乘法輸入信號與第二乘法輸入信號相乘，產生乘積信號；將電流采樣信號與乘積信號進行比較；以及在電流采樣信號大于或大于等于乘積信號時，將所述開關管關斷。?

通過對輸入電壓采樣信號進行平方，使降壓電路輸入平均電流的波形跟隨輸入電壓，減小了降壓開關電源輸入電流的諧波分量，降低了THD，并提高了降壓開關電源的功率因數。?

附圖說明

圖1和圖2為現有的輸入電流不連續的降壓電路的波形圖；?

圖3為根據本發明一實施例的降壓開關電源300的框圖；?

圖4為根據本發明一實施例的降壓開關電源400的電路圖；?

圖5為根據本發明一實施例的峰值采樣電路409的電路圖；?

圖6為根據本發明一實施例的降壓開關電源控制方法的流程圖。?

具體實施方式