[实用新型]控制电路和功率因数校正预调节器

说明书

本公开的实施例涉及控制电路和功率因数校正预调节器。一种控制电路被配置为控制功率因数校正(PFC)预调节器，PFC预调节器包括功率开关并且被配置为以转变操作模式和谷值跳过操作模式操作。控制电路基于电流阈值生成驱动信号来控制功率开关的切换。控制电路中的电流阈值发生器被配置为根据在谷值跳过操作模式下被跳过的谷值的数目来调制电流阈值。本公开的控制电路和功率因数校正预调节器被配置为在多模式操作中控制升压功率因数校正预调节器以提供减小的总谐波失真，从而允许功率因数校正预调节器以转变模式与谷值跳过一起操作，同时具有可接受的总谐波失真水平。

技术领域

本公开涉及一种开关电源的控制电路。

背景技术

通常已知使用用于主动校正在通用电子装置(诸如计算机、电视、显示器等)中使用的开关电源的功率因数(称为功率因数校正(PFC))并且向荧光灯供应电力的器件，即从电力线吸收电流的开关预调节器，该电流是准正弦的并且与电源电压非反相。因此，这种类型的开关电源包括PFC电路和连接到PFC电路的输出的直流-直流(DC-DC)转换器。

典型的开关电源包括DC-DC转换器和连接到配电线的输入级或电路(通常为PFC电路)。PFC电路包括全波二极管整流桥和连接在下游以便根据正弦交流电源电压产生未调节的直流电压的电容器。电容器具有足够大的电容，使得与直流或恒定电压水平相比，在其端子处存在相对较小的纹波(ripple)。因此，整流桥的二极管将仅在电源电压的每个半周期的一小部分内导通(conduct)，因为电源电压的瞬时值在电源电压的每个半周期的大部分内都小于电容器的电压。结果是从电力线吸收的电流由一系列短脉冲组成，每个这样的电流脉冲的幅度约为所得到的平均输入电流值的5-10倍。

这会产生重大后果。首先，从电力线吸收的电流的峰值和RMS(均方根)值远高于正弦电流吸收的情况。结果，由于连接到电力线的所有公用设施的几乎同时的脉冲吸收，电力线上的电源电压会失真。另外，在三相电力系统的情况下，中性导体中的电流大大增加，并且由电力系统提供的势能或电力的利用率很低。实际上，由一系列电流脉冲形成的脉冲电流的波形包括很多奇次谐波，尽管这些谐波不会对提供给负载的功率有所贡献，但是有助于增加从电力线吸收的RMS电流并且因此增加了电力线上的能耗。

用定量的术语来说，这可以全部用功率因数(PF)和总谐波失真(THD)来表示，PF是有功功率(电源发送给负载的功率加上以热量形式在其中耗散的功率)与视在功率(RMS电压与所吸收的RMS电流的乘积)之比，THD通常是指与所有较大谐波相关联的能量相对于与基本谐波相关联的能量的百分比。通常，带有电容过滤器的电源的PF在0.4到0.6之间，THD高于100％。PFC电路(本文中称为PFC预调节器)被布置在整流桥与DC-DC转换器的输入之间，以允许从电源线吸收与电源电压非反相的准正弦电流，从而使PF接近1并且降低了THD。

图1示意性地示出了包括升压转换器19和脉冲宽度调制(PWM)控制器或控制电路1的PFC预调节器。PWM控制电路1具有可变频率，也称为“转变模式”(TM)，因为器件(device)工作在操作的连续导通模式(CCM)与不连续导通模式(DCM)之间的边界线上，其中这些模式中的每个模式是指通过升压转换器19的电感器L的电流I_L的特性。特别地，控制电路1是恒定导通持续时间(COT)类型的，其中导通持续时间(on-time)被表示为TON并且对应于升压转换器19的每个切换周期的功率晶体管M的导通时段。根据COT控制方法，功率晶体管M的导通时段或时间TON被用作控制变量，并且在交流输入电源电压Vac的每个周期内，导通时间保持恒定在适当的值以获得由升压转换器19通过如图1所示的反馈控制回路生成的输出电压Vout的期望调节。升压拓扑是PFC预调节器最常见的拓扑，并且因此本文中作为示例进行描述。