[发明专利]用于五电平功率因数校正器的窗口PWM控制电路

说明书

本发明用于五电平功率因数校正器的窗口PWM控制电路，包括CPLD芯片核心逻辑部分、电源电压比较单元、电容电压比较单元及电感电流滞环比较单元，CPLD芯片核心逻辑部分包括工作区域判断单元和MOSFET栅极驱动信号产生单元；工作区域判断单元包含三路输入数字信号和两路输出数字信号，MOSFET栅极驱动信号产生单元包含七路输入数字信号和三路输出数字信号。本控制电路及相关控制算法能在实现高功率因数的同时，降低开关损耗；通过选择MOSFET的开关状态，可实现三个输出电容电压的实时、快速控制；采用可编程CPLD芯片，能在不改变硬件电路的条件下，灵活改变PWM窗口宽度，使用方便。

技术领域

本发明属于用于高输出电压、大输出功率开关电源的功率因数校正器技术领域，具体涉及一种用于五电平功率因数校正器的窗口PWM控制电路。

背景技术

开关电源的输入级通常采用二极管构成的不可控电容性整流电路，这种电路的致命缺点是其输入电流中含有大量低次谐波成分、功率因数很低、对电网造成严重污染。功率因数校正技术(PFC)是解决这一问题的有效办法。采用全控电力电子开关器件构成的有源PFC，可以非常有效地降低谐波含量、提高功率因数，满足现行最严格的谐波标准，而且由于采用高频开关控制，其中无源滤波元件，如电感器、电容器体积可以大大减小，对提高变换器的功率密度十分有利。目前，有源PFC技术应用已越来越广泛。

由二极管整流电路加上升压型斩波电路(Boost电路)构成的两电平Boost型有源PFC电路最为常见。但该电路存在一个主要问题：一个开关周期内，电感电流高频开关纹波较大。由于电感的体积、损耗往往占变换器总体积和损耗的大部分，当开关电源输出电压高时，过大的高频电流一方面会产生严重的电磁干扰(EMI)，另一方面会导致电感发热严重，因此必须采用体积较大的电感、EMI滤波器和散热器，大大增加了变换器的体积，增加了损耗，降低了电路效率。所以，该电路不适合应用于高输出电压、大输出功率开关电源场合。

中国发明专利CN201010615542.1提出了一种用于PFC电路的窗口PWM控制电路，可以使电路在损耗较小区域采用较高开关频率，防止输入电网电流的过零点畸变，保证较高功率因数；在主要损耗产生区域采用较低开关频率以降低开关损耗，提高电路效率。但该电路仅用于普通两电平Boost型PFC电路。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种用于五电平功率因数校正器的窗口PWM控制电路，能在现有电路基础上进一步减小电感体积，具有更高的功率密度，更加适用于高输出电压、大输出功率开关电源。

为实现上述目的，本发明所设计的用于五电平功率因数校正器的窗口PWM控制电路，包括CPLD芯片核心逻辑部分、电源电压比较单元、电容电压比较单元及电感电流滞环比较单元，所述CPLD芯片核心逻辑部分包括工作区域判断单元和MOSFET栅极驱动信号产生单元；

所述工作区域判断单元包含三路输入数字信号和两路输出数字信号，所述MOSFET栅极驱动信号产生单元包含七路输入数字信号和三路输出数字信号。

进一步地，所述电源电压比较单元包含两路输入模拟信号、一路输出模拟信号和三路输出数字信号。

进一步地，所述电容电压比较单元包含三路输入模拟信号和两路输出数字信号。

进一步地，所述电感电流滞环比较单元包含两个不同环宽的滞环比较器，含有两路输入模拟信号和两路输出数字信号。