[發明專利]一種控制方法、控制裝置、控制芯片及開關電源

在審

• 申請號: 202310362531.4
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116418216A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 湛耀;龍憲良;米林
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/088;H02M7/217
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種控制方法、控制裝置、控制芯片及開關電源，其中的控制方法為在圖騰柱PFC變換器的一個工作周期包括如下步驟：獲取表征圖騰柱PFC變換器工頻輸入交流電壓瞬時值大小的第一電壓信號、輸出直流母線電壓大小的第二電壓信號、觸發高頻主管導通的觸發信號；根據第二電壓信號和預設電壓參考值得到圖騰柱PFC變換器電壓環輸出電壓，控制當前工作周期的高頻主管導通第一時間Tsubgt;1/subgt;；根據第一電壓信號、第二電壓信號和第一時間，計算為了使得升壓電感去磁，高頻主管理論上所需最小關斷時間，記為第二時間Tsubgt;2/subgt;，觸發信號需要等待前一個工作周期的第二時間結束后才能觸發下一個工作周期的高頻主管導通。本發明能提高PFC變換器的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明涉及電能變換技術領域，特別涉及一種控制方法、控制裝置、控制芯片及開關電源。

背景技術

隨著電力電子技術的飛速發展，AC-DC變換器用戶數量迅速增長，而絕大部分電力電子設備都需要通過整流變換技術將交流電轉換為直流電，這導致大量諧波電流注入交流電網，損害交流電網的電能質量。為了減小負載諧波對電網及其它設備的相互影響，每個電子設備的輸入電流諧波含量和功率密度都需要滿足交流用電設備電流諧波要求。所以，對高功率密度的PFC變換器技術進行研究具有重要意義。

與傳統橋式BoostPFC變換器相比，無橋PFC利用開關替代橋臂二極管，減少導通路徑開關器件的損耗，從而提高了效率。在各種無橋PFC拓撲中，圖騰柱無橋PFC因為采用元器件少、共模噪聲小等優點成為主流，圖1所示為公知的圖騰柱無橋PFC的電路圖，包括升壓電感L，第一開關管Q1、第二開關管Q2、第三開關管Q3和第四開關管Q4；其中第一開關管Q1和第二開關管Q2為高頻開關管，第三開關管Q3和第四開關管Q4為工頻開關管，工頻開關管可用二極管替代。

具體地：在圖騰柱PFC變換器的工頻交流正半周期，第一開關管Q1作為高頻整流管，第二開關管Q2作為高頻主管，第三開關管Q3作為工頻開關管保持關斷，第四開關管Q4作為工頻開關管保持導通；在圖騰柱PFC變換器的工頻交流負半周期，第一開關管Q1作為高頻主管，第二開關管Q2作為高頻整流管，第三開關管Q3作為工頻開關管保持導通，第四開關管Q4作為工頻開關管保持關斷；其工作原理以輸入電壓正半周為例，當驅動第二開關管Q2開通時，升壓電感L激磁，升壓電感L電流上升，升壓電感L兩端電壓為Vin，當驅動第二開關Q2關斷后，第一開關管Q1續流，升壓電感L去磁，升壓電感L電流下降,升壓電感L兩端電壓為Vout-Vin。

圖騰柱無橋PFC的電路應用在連續導通模式(CCM模式)模式時需要用到GaN或SiC器件才能體現效率優勢，但當前市場上GaN和SiC器件成本較高；在臨界導通模式(CRM)下均可用SiMOS管實現，CRM模式最大的特點是存在負向電感電流，可以實現零電壓導通(ZVS)，為了實現CRM模式控制下的ZVS，現有技術為采集升壓電感L上耦合的電壓V_L，該電壓V_L能夠表征升壓電感L電流大小，當電壓V_L達到設定電壓值(一般設置為0.3-0.5V)時會產生電感電流過零信號，通過一定的延時產生用于觸發高頻主管零電壓或谷底電壓導通的觸發信號V_ZCD，在觸發信號V_ZCD高電平到來時刻，發出下一開關周期的驅動，觸發下一個工作周期的高頻主管導通，即可實現高頻主管的零電壓或谷底電壓開通。