[发明专利]功率因数改善电路

说明书

本申请是申请日为2004年3月30日，发明名称为功率因数改善电路， 申请号为2004800008864的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于高效率、低噪音、高功率的开关电源的功率因数改善电 路。

背景技术

图1是在特开2000-37072号中所记载的功率因数改善电路的电路构成 图。在图1所示的功率因数改善电路中，在对交流电源Vac1的交流电源电压 进行整流的全波整流电路B1的两输出端，连接有由升压电抗器L1、MOSFET 构成的开关Q1、电流检测电阻R组成的串联电路。在开关Q1的两端，还连 接有由二极管D1和平滑电容器C1的串联电路，在平滑电容器C1的两端连 接有负载RL。控制电路100的PWM控制使开关Q1接通/断开。

电流检测电阻R检测流经全波整流电路B1的输入电流。

控制电路100具有差分放大器111、乘法器112、差分放大器113、振荡 器(OSC)114和PWM比较器116。

差分放大器111在十端输入基准电压E1，在一端输入平滑电容器C1的 电压，放大平滑电容器C1的电压与基准电压E1之间的差值，生成差分电压 信号并输出到乘法器112。乘法器112将来自差分放大器111的差分电压信号 与来自全波整流电路B1的正极输出端P1的全波整流电压相乘，并将乘法输 出电压输出至差分放大器113的十端。

将正比于电流检测电阻R检测到的输入电流的电压输入到差分放大器 113的一端，将来自乘法器112的乘法输出电压输入到差分放大器113的十端， 差分放大器113放大电流检测电阻R上的电压与乘法输出电压之间的差值， 生成差分电压信号并将该差分电压信号作为反馈信号FB输出到的PWM比较 器116。OSC114生成一定周期的三角波信号。

将来自OSC 114的三角波信号输入到PWM比较器116的一端，将来自 差分放大器113的反馈信号FB输入到PWM比较器116的十端，生成脉冲信 号，该脉冲信号使得反馈信号FB的值大于三角波信号的值时PWM比较器 116导通，反馈信号FB的值小于三角波信号的值时开关比较器116截止，将 该脉冲信号施加在开关Q1的栅极上。

即，PWM比较器116向开关Q1提供响应于由差分放大器113产生的电 流检测电阻R的输出与乘法器112的输出之间的差值信号的占空脉冲，该占 空脉冲是对交流电源电压及直流负载电压的变动按一定的周期连续进行补偿 的脉冲宽度控制信号。按照这样的构成，将交流电源电流波形控制得与交流 电源电压波形一致，从而大幅度地改善功率因数。

下面，参照图2中所示的时序图来说明这种构成的功率因数改善电路的 动作。在图2中，示出了开关Q1两端的电压Q1v、流经开关Q1的电流Q1i 以及流经二极管D1的电流D1i。

首先，在时刻t31，开关Q1接通，电流Q1i从全波整流电路B1经升压 电抗器L1流到开关Q1。该电流到时刻t32为止所经过的时间内直线地增大， 从时刻t31到时刻t32，流经二极管D1的电流D1i为零。

下面，在时刻t32，开关Q1从接通状态变到断开状态。这时，在升压电 抗器L1上所感应的励磁能量使开关Q1的电压Q1v上升，在时刻t32～时刻 t33，由于开关Q1处于断开状态，所以流经开关Q1的电流Q1i为零。在时 刻t32到时刻t33，电流D1i按L1→D1→C1流向流动，对负载RL供电。

可是，图1所示的升压型的功率因数改善电路存在如下缺点：在开关Q1 接通或断开时，开关Q1的电压Q1v与电流Q1i产生重复部分，该重复部分 会产生大的切换损耗。

在开关Q1接通时(例如时刻t31、t33、t35)，二极管恢复引起的尖峰电 流RC流经C1→D1→Q1路径。在断开开关Q1时(例如时刻t32、t34、t36)， 产生配线的电感引起的尖峰电压SP。

在恢复时间期间，由于二极管D1是短路状态，所以开关Q1的损耗增大。 为了抑制开关Q1断开时的尖峰电压，增加由电阻和电容构成的CR吸收装置 等，所以也增大了因CR吸收装置而产生的损耗。

尖峰电压和尖峰电流产生噪音，为了降低这种噪音，噪音滤波器也大型 化，从而妨碍了开关电源的小型化、高效率化。

发明内容

本发明提供一种功率因数改善电路，能够使开关实现零电流切换及零电 压切换，从而能够使其小型化、高效率、低噪音。