[发明专利]功率因数控制电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明是一种功率因数控制电路及其控制方法，特别是指依交换式电源电路目前电流模式而输出对应脉宽调变信号的控制电路与控制方法。

背景技术

请参考图5所示，欲将市电的交流电源(Vac)转换为直流电源以供负载60使用，系在交流电源(Vac)与负载60之间连接一整流器50与一交换式电源电路70。该整流器50将交流电源转换为直流弦波电压；该交换式电源电路70的输入端连接该整流器50的输出端，以将直流弦波电压转换为一稳定的直流电源并由其输出端输出至负载60，其中该交换式电源电路70包含有一功率因数校正电路71及一直流/直流转换器72，由该直流/直流转换器72将该功率因数校正电路71输出的电压(如380V)转换为不同准位的直流电压(如28V、12V)后再输出给负载60。

该功率因数校正电路71主要包含有一电感L、一输出电容C及一主动开关711、一第一比例积分放大器81、一第二比例积分放大器82、一多工器83与一驱动器84；其中，该电感L与输出电容C之间连接有该主动开关711，其中该主动开关711具有一控制端。

上述第一比例积分放大器81具有两输入端且分别连接该功率因数校正电路71的输出端以及一参考电压V_ref1，且具有一输出端连接该多工器83，该多工器83连接该整流器50的输出端。

上述第二比例积分放大器82具有两输入端且分别连接该整流器50输出端以及该多工器83的输出端。

该驱动器84具有两输入端且分别电连接该第二比例积分放大器82的输出端与一参考电压信号V_ref2，且驱动器84的输出端连接该主动开关711的控制端。

已知功率因数的控制方法配合上述电路结构加以说明如后。该第一比例积分放大器81依据该功率因数校正电路71实际输出电压与该参考电压V_ref1的差异而输出一电压误差信号V_error；该第二比例积分放大器82依据电感电流I_L与电压误差信号V_error输出一代表电流误差的电压信号I_error至该驱动器84，又该驱动器84依据该电压信号I_error与参考电压信号V_ref2输出一脉宽调变信号至主动开关711的控制端，以控制该主动开关711导通的责任周期(Duty cycle，D)。

承上述，欲使该功率因数校正电路71输出一稳定的电压V_out，则责任周期、实际输入电压V_in，sense与预设的输出电压V_out存在一关系式：因脉宽调变信号的责任周期系依据电压信号I_error而得，又电压信号I_error包含有该功率因数校正电路71的实际输入电压、电感电流I_L与实际输出电压的成份，因此透过功率因数校正电路适当的配置，即可使功率因数获得改善。

综合以上所述，只要该功率因数校正电路71实际输出电压与该参考电压V_ref1之间有差异，以及该功率因数校正电路71的电感电流IL电流与电压误差信号V_error之间有差异时，该驱动器84即可对应输出脉宽调变信号。

交换式电源电路会因负载状态改变而操作在不同的电流模式，包含有连续电流模式(Continuous Current Mode，CCM)与不连续电流模式(Discrete Current Mode，DCM)。

当交换式电源电路操作在连续电流模式时，于脉宽调变信号的责任周期(Duty cycle)期间，该主动开关711被导通，使该电感L充电，且提升通过电感L的电流；于非脉宽调变信号的责任周期期间，主动开关711截止，使该电感L放电，而在该电感L放电至零之前，该脉宽调变信号即令主动开关711再度被导通，使电感L再充电至更高的电流准位，于电感L反复充、放电的过程中，电感L的平均电流波形将追随输入的电压波形。

当该功率因数校正电路71操作在不连续电流模式时，电流相对连续电流模式为低；于脉宽调变信号的责任周期期间，该主动开关711被导通，使该电感L充电以提升通过电感L的电流；于非脉宽调变信号的责任周期期间，电感L将放电到零，并于下一次责任周期期间被充电；因此通过电感L的平均电流相对连续电流模式低。