本发明专利技术提供一种高效功率因数改善电路及开关电源装置。在待机信号为高电平时，从COMP信号切换电路的AC‑COMP合成电路输出重叠有AC波形的Comp_stb信号，并输入到PWM.comp，与斜坡振荡器的输出波形进行比较。在此情况下，仅在Comp_stb信号的峰值高于斜坡振荡器的最低电压时，从控制IC输出OUT端子输出信号，进行突发动作。在Comp_stb信号低于斜坡振荡器的最低电压时，RSFF的复位信号保持高电平，因此，从控制IC不输出OUT端子输出信号。这样，在开关电源装置的负载为轻负载及无负载时使开关元件进行突发动作，从而减少开关损耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过在开关电源装置的负载为轻负载时及无负载时使开关元件进行突发动作，从而减少开关损耗进而提高效率的功率因数改善电路及开关电源装置。
技术介绍
在被提供有商用交流电源(AC100V～240V)的多数电子设备中，为了获得驱动内部的电子电路的直流电源，使用开关电源电路。因此，在开关电源电路中，需要将商用交流电源转换成直流的整流电路。在不进行功率因数改善的情况下，连接在整流电路后级的滤波电容器仅在输入电压超过滤波电容器的电压的峰值附近时有电流流过，因此，存在如下问题：在整流电路中产生高频率的电流分量，成为高频率噪声源，并且功率因数下降。所谓功率因数是指将交流电路中的输入有功功率Pi(W)除以视在功率(输入电压的有效值与输入电流的有效值之积)后得到的值，该输入有功功率Pi(W)为输入电压与输入电流之积的时间平均，有功功率为将视在功率乘以由负载决定的系数(功率因数)后的值。在将AC100V与单纯的电阻负载连接的情况下，电压波形与电流波形为同相，功率因数为1。然而，在开关电源中，若存在电阻以外的电容器、扼流线圈等负载因素，则电流相位相对于电压相位有偏差。在此情况下，为了对功率因数与该偏差量相应地减少这一情况进行补偿，需要增大输入电流，这会导致输电线等的输入线路的功耗增大。因此，需要使用功率因数改善电路，来防止功率因数的下降，抑制该功耗，并抑制上述高频噪声。在下面所示的非专利文献1中，记载有所谓导通宽度固定控制(导通时间固定控制)的功率因数改善电路(PFC(PowerFactorCorrection)电路)，其内置有检测输出电压并与基准电压进行比较且放大的误差放大器，对于一定的负载，将开关元件的导通宽度控制成与误差放大器的输出对应的一定大小。图1表示下述的非专利文献1所记载的具有现有的PFC电路的开关电源装置的结构。图2是表示图1所示的现有的功率因数改善电路的动作波形的图。图1的PFC电路构成升压整流器，在作为开关元件的MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化膜场效应晶体管)(Q1)220导通时，电感器(L1)232的电流IL1从零开始上升。同时，控制IC(IntegratedCircuit：集成电路)200内部的斜坡振荡器(RAMPOSC)214的输出Vramp(载波信号)以由与RT端子连接的电阻的电阻值决定的斜率进行上升。然后，利用比较器(PWM.comp)213将斜坡振荡器(RAMPOSC)214的输出Vramp和误差放大器(ERRAMP)210的输出Vcomp(212)进行比较，若Vramp＞Vcomp，则MOSFETQ1(220)截止，斜坡振荡器(RAMPOSC)214的输出Vramp下降。若MOSFETQ1(220)截止，则电感器L1(232)的两端电压反转，通过二极管D1(234)向输出电压236侧提供电流，同时电感器L1(232)的电流IL1减少。基于IS端子上的电压216，利用电流比较器(ZCD.comp)215检测出电感器L1(232)的电流IL1变成零的时刻。然后，在由外置于RTZC端子的电阻的电阻值决定的延迟时间之后，MOSFETQ1(220)导通，转移至下一开关周期。进一步对这点进行说明，在检测出零电流并立即进行接通的情况下，变成在MOSFETQ1(220)的Vds电压(漏源间电压)较高的状态下导通，因此，开关损耗变大，但通过利用图1所示的Delay(延迟)电路使下一导通时刻延迟，从而Vds电压因电感器L1(232)和MOSFETQ1(220)的未图示的寄生电容的谐振动作而下降，能在适当的时刻使其接通，因此能降低开关损耗。控制IC200通过重复进行该动作来使动作(临界动作)持续。在上述开关动作中，在PFC电路的负载固定的情况下，误差放大器(ERRAMP)210的输出Vcomp(212)的值固定，MOSFETQ1(220)的导通宽度固定。此时电感器L1(232)的峰值电流由下式给出。即，Imax＝(Vin/L)*ton此处，Imax为电感器L1的峰值电流，Vin为输入电压，L为电感器L1的电感值，ton为导通宽度。在上述内容中，由于L、ton固定，因此，L1(232)的峰值电流Imax与Vin(输入电压)230成比例。其波形为与输入电压230相同的AC(AlternateCurrent：交流电)波形，利用该动作，能改善功率因数。该控制方式一般称为“导通宽度固定控制(导通时间固定控制)”，无需检测输入电压，因此，与在待机时利用输入电压检测电阻来检测输入电压的从前的控制方式相比，具有削减电力的效果。对图1所示的升压整流器结构的PFC电路的动作进行说明。PFC的输出电压236由分压电阻R1(237)、R2(238)进行分压，输入到控制IC200的FB端子。误差放大器(ERRAMP)210输出与该分压和设置于控制IC200内的基准电压源211的直流电压2.5V之差相对应的电流(误差放大器(ERRAMP)210由跨导放大器构成)，连接到误差放大器(ERRAMP)210的输出端子的电容器261对该误差放大器(ERRAMP)210所输出的电流进行积分、滤波，从而生成信号Vcomp(212)。控制IC200利用该误差放大器(ERRAMP)210的输出Vcomp(212)，控制MOSFETQ1(220)的开关动作，使得PFC电路的输出电压236固定(使得输出电压236的分压等于基准电压源211的直流电压2.5V)。另一方面，在PFC电路的输出电压236中通常包含与基于商用电源的交流(AC：AlternateCurrent)输入222同步的脉动量，但若误差放大器(ERRAMP)210的输出Vcomp(212)中出现该脉动量，则PFC电路不再进行稳定动作。因此，利用与也作为误差放大器(ERRAMP)210的输出的COMP端子相连接的CR(CapacitorandResistor：电容器和电阻器)的相位补偿电路262，将高于输入频率的2倍频率的频带切除(使该频带的增益低于0dB)来进行使用。其结果是，也作为误差放大器(ERRAMP)210的输出的COMP端子的电压在稳定状态下基本为直流电压。然后，误差放大器(ERRAMP)210的输出Vcomp(212)在控制IC200内的比较器(PWM.comp)213中与斜坡振荡器(RAMPOSC)214的输出Vramp进行比较，将比较结果从OUT端子217输出到开关元件Q1(220)的栅极，控制开关元件Q1(220)的导通宽度，从而调整PFC电路的输出电压236。图1所示的PFC电路在临界模式(CriticalMode)中使用，在重负载时开关频率较低，在轻负载时开关频率较高，但图1所示的PFC电路在从轻负载状态到重负载状态下，从OUT(输出)端子217持续输出开关脉冲(参照图2的OUT波形)，因此存在如下问题：负载越轻，MOSFETQ1(220)的开关损耗越是增加，效率越是下降。在下述专利文献1中记载有开关电源装置，其包括：与交流电源连接且获得直流电压的功率因数改善电路；以及DC-DC整流器，该DC-DC整流器将功率因数改善电路的直流电压输入到变压器的1次绕组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率因数改善电路，其特征在于，包括：在包含控制功能的控制IC中将误差放大器的输出电压与在待机时对商用电源进行整流而得到的输入至开关电源装置的输入电压的检测值进行加权相加从而生成相加输出电压的单元，所述控制功能在所述开关电源装置的负载为轻负载时及无负载时使开关元件进行突发动作，所述误差放大器对所述开关电源装置的输出电压的检测值与基准值之差进行放大；以及将该生成相加输出电压的单元所生成的相加输出电压与载波信号进行比较的单元，基于该进行比较的单元的输出，生成使所述开关电源装置的开关元件导通截止的信号。
【技术特征摘要】
2015.06.26 JP 2015-1288251.一种功率因数改善电路，其特征在于，包括：在包含控制功能的控制IC中将误差放大器的输出电压与在待机时对商用电源进行整流而得到的输入至开关电源装置的输入电压的检测值进行加权相加从而生成相加输出电压的单元，所述控制功能在所述开关电源装置的负载为轻负载时及无负载时使开关元件进行突发动作，所述误差放大器对所述开关电源装置的输出电压的检测值与基准值之差进行放大；以及将该生成相加输出电压的单元所生成的相加输出电压与载波信号进行比较的单元，基于该进行比较的单元的输出，生成使所述开关电源装置的开关元件导通截止的信号。2.如权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，所述载波信号是来自斜坡振荡器的斜坡输出。3.如权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，在所述相加输出电压小于所述载波信号的最小值的情况下，将使所述开关元件导通截止的信号设定成使所述开关元件截止的信号。4.如权利要求3所述的功率因数改善电路，其特征在于，所述载波信号是来自斜坡振荡器的斜坡输出。5.如权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，包含分压电路以及合成电路，所述分压电路具有被施加所述输入电压的串联连接的多个电阻，所述合成电路将该分压电路的输出与所述误差放大器的输出电压进行合成，使用设置于该合成电路内的运算放大...
【专利技术属性】
技术研发人员：丸山宏志，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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