[发明专利]一种高功率因数开关电源及其控制器和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体地说，涉及一种高功率因数开关电源及其控制器和控制方法。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出的一种电源，一般通过原边控制器调制控制主功率开关管，从而实现负载端的较为稳定输出。开关电源由于具有开关速度快、集成度高等优点，使得开关电源容易安装在设计紧凑的LED（Light Emitting Diode，发光二极管）照明器件中，成为LED照明器件中较优使用的驱动开关电源。

参考图1，图1为现有的一种常见的开关电源的电路图。输入交流电压Vac通过整流桥20后连接输入电容Cin第一极板为其充电，产生一个输入直流电压Vin，通过启动电阻Rst为控制器10的启动端VCC连接的启动电容C3充电，当启动电容C3两端的电压达到控制器10的开启电压VCC_ON时，控制器10启动，开始正常工作。启动后辅助绕组Na通过二极管D3为控制器10提供能量，控制器10通过分压电阻R1和R2感应副边绕组整流器件（二极管D2）的工作状态，控制主功率管Q1的导通时刻，并根据原边电流感应电阻Rcs上的电压值决定主功率管Q1的截止时刻，使流过副边绕组Ns端发光二极管（LED）的平均电流Io保持恒定。其中，原边绕组Np、副边绕组Ns以及辅助绕组Na组成变压器T1，所述输入电容Cin第二极板接地。

对于驱动发光二级管的开关电源，其功率因数是衡量其特性的一个重要参数。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，如果功率因数低，则电路用于交变磁场转换的无用功功率大，电能的利用率低，从而增加线路供电损失。而通过减小输入电容Cin的方法虽然可以提高开关电源的功率因数，但是减小输入电容Cin会造成原边整流电压过低而造成副边绕组Ns端输出信号的低频纹波分量较高，从而使得LED出现频闪甚至是烧坏。因此，在通过开关电源驱动发光二极管时，如何在降低低频纹波的前提下，提高所述开关电源的功率因数是驱动发光二级管的开关电源开发研制过程中一个亟待解决的问题。

发明内容为解决上述技术问题，本发明提供一种高功率因数开关电源及其控制器和控制方法，以实现在降低输出信号中低频纹波分量的前提下，提高所述开关电源功率因数的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高功率因数开关电源，所述开关电源包括：

整流器件；

变压器，所述变压器包括：原边绕组、副边绕组以及辅助边绕阻；

输入电容，所述输入电容的第一极板与所述整流器件的输出端和所述原边绕组的输入端连接；

第一功率开关，所述第一功率开关耦合在所述输入电容的第二极板和原边地之间；

控制电路，所述控制电路与所述第一功率开关以及输入交流电源耦合；所述控制电路根据输入交流电的相位值和/或幅度值控制所述第一功率开关，在输入交流电的零点及其周边位置，使所述输入电容对所述原边绕组放电；在所述输入交流电的极点及其周边位置，处于充电状态，不对所述原边绕组放电；

其中，所述控制电路通过所述开关电源的主功率开关管与所述原边绕组的输出端连接，用于控制副边绕组端输出信号的稳定。

优选的，上述开关电源中，所述第一功率开关包括：

二极管，所述二极管的阴极连接原边地，其阳极连接所述输入电容的第二极板；

MOS晶体管，所述MOS晶体管的源极连接原边地，其漏极连接所述输入电容的第二极板，当所述MOS晶体管的栅极与源极之间的电压小于其开关阈值电压时所述输入电容可通过所述MOS晶体管对所述原边绕组放电；当栅极与源极电压大于其阈值电压时所述输入电容通过所述二极管充电，不对所述原边绕组放电。

优选的，上述开关电源中，所述第一功率开关包括：

二极管，所述二极管的阴极连接原边地，其阳极连接所述输入电容的第二极板；

PNP晶体管，所述PNP晶体管的发射极连接原边地，其集电极连接所述输入电容的第二极板，当所述PNP晶体管的集电极与基极之间的电压小于其开关阈值电压时所述输入电容可通过所述PNP晶体管对所述原边绕组放电；当集电极与基极之间的电压大于其阈值电压时所述输入电容通过所述二极管充电，不对所述原边绕组放电。

优选的，上述开关电源中，所述开关电源通过电阻检测网络采集所述输入交流电的相位值和/或幅度值；