[發明專利]數字PFC控制電路及其斜坡產生電路

在審

• 申請號: 202310272730.6
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116566172A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 趙光煥;王建龍;施磊;曹立豐
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H03K7/08;H03M1/12;H02M1/00;H02M1/42
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 岳丹丹

本申請公開了一種數字PFC控制電路及其斜坡產生電路，所述斜坡產生電路包括：數字斜坡控制模塊，用于在循環周期內根據時鐘信號以及多個不同的步長臺階產生數字斜坡信號，其中，所述循環周期包括多個時鐘周期，多個步長臺階均為整數；數模轉換模塊，用于將所述數字斜坡信號轉換成斜坡信號。本申請通過配置循環周期的長度和/或每個時鐘周期對應的步長臺階，選擇不同的斜坡步長作為不同時鐘周期的斜坡變化步長，從而有效拓寬斜坡信號的動態范圍以及精度范圍，既實現了斜坡信號的小數斜率，又減小了硬件電路的成本及消耗。

技術領域

本發明涉及數字電源技術領域，具體地，涉及一種數字PFC控制電路及其斜坡產生電路。

背景技術

為減少電器產生的電流諧波和無功功率，在整流電路和負載之間添加功率因數校正環節(Power?Factor?Correction，PFC)。目前PFC電路常用的控制策略包括峰值、滯環、平均電流以及單周期控制等方式。單周期控制方式是一種模擬脈沖寬度調制(PWM)技術。它通過控制開關管的占空比，使每個開關周期中開關變量的平均值嚴格等于或者正比于控制參考量。單周期控制技術的PFC電路具有結構簡單、不需要檢測輸入電壓、動態響應速度快、抗電源擾動能力強的優點。

單周期控制PFC主要應用在模擬控制領域，傳統的單周期PFC電路由PWM信號產生電路、比較器以及具有復位功能的高速模擬積分器組成。隨著數字控制相較于模擬控制具有控制方式靈活、可控因素多、反應速度快等優點成為如今電源控制的研究熱點。在單周期控制數字PFC電路中，用數字斜坡產生電路來替換傳統單周期控制PFC電路中的高速模擬積分器，其中，數字斜坡產生電路包括數字斜坡控制模塊和數模轉換模塊。

雖然數字斜坡產生電路比高速模擬積分器成本更低、更為靈活，并易于集成化設計。但是數字斜坡控制模塊受到數字時鐘的控制導致其輸出的變化只在時鐘周期點發生變化，且每次變化的量也是數字形式，數字斜坡控制模塊產生的信號精度完全由時鐘頻率和數模轉換模塊的分辨率決定。

傳統的數字斜坡控制模塊設置固定的斜坡步長，從而導致輸出的斜坡信號在每個時鐘周期內的斜率值只能是整數值，嚴重限制數字斜坡產生電路產生的不同斜坡信號的動態范圍以及精度。

為了達到具有更高精度斜率的斜坡產生信號，傳統的處理方式是需要提高ADC的精度，例如由12位的ADC改進為13位的ADC以實現更小的步長設置，或者在最小步長不變的情況下，提高時鐘頻率，這些處理方式均會增大硬件電路成本及消耗。

發明內容

鑒于上述內容，本發明的目的在于提供一種數字PFC控制電路及其斜坡產生電路，能夠有效提高斜坡信號的動態范圍以及實現精度。

根據本發明的第一方面，提供一種斜坡產生電路，包括：數字斜坡控制模塊，用于在循環周期內根據時鐘信號以及多個不同的步長臺階產生數字斜坡信號，其中，所述循環周期包括多個時鐘周期，多個步長臺階均為整數；數模轉換模塊，用于將所述數字斜坡信號轉換成斜坡信號。

優選地，所述數字斜坡控制模塊還用于通過配置每個時鐘周期對應的步長臺階和/或配置循環周期的長度來調節斜坡信號的斜率。

優選地，所述循環周期內至少兩個時鐘周期采用不同的步長臺階以實現斜坡信號的斜率小數化。

優選地，所述數字斜坡控制模塊包括：周期步長產生單元，在循環周期根據時鐘信號產生周期步長選擇信號；以及根據周期步長選擇信號從多個步長臺階中選擇其中一個作為相應時鐘周期對應的斜坡周期步長；斜坡產生單元，用于根據斜坡復位信號、時鐘信號以及多個斜坡周期步長產生數字斜坡信號。

優選地，所述周期步長產生單元包括：循環移位計數器，用于對時鐘信號進行循環計數以得到周期計數值，并根據所述周期計數值產生周期步長選擇信號，其中，所述周期計數值從0至預設值一直循環計數；步長選擇器，用于根據所述周期步長選擇信號從多個步長臺階中選擇其中一個作為斜坡周期步長。