[发明专利]总谐波失真优化模拟乘法器

说明书

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，涉及模拟集成电路，特别是一种乘法器，用于开关电源设计中的有源功率因数校正器。

背景技术

在开关电源领域中，任何使输入电网电流为非正弦，或即使是正弦波但和正弦输入电压不同相位，或使输入电流具有谐波的电路结构都会降低功率因数PF，从而产生功率损耗。功率因数校正器PFC是提高电子产品的功率因数、降低谐波干扰的有效方法之一。模拟乘法器主要应用有源功率因数校正器APFC中，是APFC电路的核心，它将正弦输入信号经整流、分压后与误差放大器输出信号进行相乘，得到一个与整流输入电压同频同相的正弦波形，提供输入电流的峰值比较电平，从而保证输入电压与输入电流同频同相，达到提高功率因数的目的。

一般整流输出端都接有高频滤波电容，同时功率开关管漏极节点存在体电容，再加之整流二极管还存在正向导通压降，所有这些都会导致桥式整流器的交流输入电压过零时整流信号会产生交越失真，这也决定了输入电流随之产生交越失真，失真波形程度通常用总谐波失真THD系数来衡量。在现有技术中大多采用吉尔伯特单元作为模拟乘法器，由于其工艺兼容性差，控制电路复杂，线性输入范围较窄，并且会带来一定程度上的交越失真，进而降低系统的功率因数，难以满足集成电路发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种总谐波失真优化模拟乘法器，以扩大线性输入范围，简化控制电路，减小交越失真，提高系统的功率因数，满足集成电路发展的要求。

为实现上述目的，本发明包括：

第一电压/电流转换电路，用于接收第一输入信号MULTIN，输出电流信号I₁到乘积电路中；

第二电压/电流转换电路，用于接收第二输入信号COMP，输出电流信号I₂到乘积电路中；

第三电压/电流转换电路，用于接收第一基准电压信号VREF1，输出两路电流信号I₃和I₄到乘积电路中；

乘积电路，用于对各转换电路输出的电流信号I₁、I₂、I₃和I₄进行乘除运算，输出总电流信号I_O＝I₁×(I₂-I₃)/I₄到电流/电压转换电路中；

电流/电压转换电路，用于将乘积电路输出的总流信号I_O进行电流-电压转化，输出乘积信号PRODUCT到输出电压的高箝位电路中；

输出电压的高箝位电路，用于将乘积信号PRODUCT高箝位在第二基准电压信号VREF2上。

上述的总谐波失真优化模拟乘法器，其中所述的第一电压/电流转换电路，包括第一运算放大器OP1、补偿电压源Voff、两个PMOS管M4～M5、两个NMOS管M6～M7、NPN三极管Q6以及转化电阻R2；第一运算放大器OP1和三极管Q6构成缓冲器，两个PMOS管M4～M5以及两个NMOS管M6～M7组成电流镜；该缓冲器保证OP1的两输入端电压信号相等，且正相输入端接补偿电压源Voff的正极，Voff的负极接第一输入信号MULTIN，反相输入端通过跨接转化电阻R2将输入电压信号转化为电流信号，该电流镜将缓冲器转换的电流信号镜像，产生输出电流信号I₁到乘积电路中。

上述的总谐波失真优化模拟乘法器，其中所述的第二电压/电流转换电路，包括第二运算放大器OP2、两个PMOS管M8～M9、三极管Q7以及转化电阻R3；第二运算放大器OP2和三极管Q7构成缓冲器，两个PMOS管M8～M9组成电流镜；该缓冲器保证OP2的两输入端电压信号相等，且正相输入端接第二输入信号COMP，反相输入端通过跨接转化电阻R3将输入电压信号转化为电流信号，该电流镜将缓冲器转换的电流信号镜像，产生输出电流信号I₂到乘积电路中。