具有低的输入电流总谐波失真的电源控制系统和方法技术方案

本公开涉及具有低的输入电流总谐波失真的电源控制系统和方法。提供了一种电源控制系统，包括：积分和采样组件，被配置为接收采样电压和参考电压，并且至少部分地基于采样电压和参考电压来生成第一信号，其中采样电压是对电源控制系统的输出电流进行采样获得的，并且所述第一信号被输入到第一端子以生成补偿电压来对所述电源控制系统的输出电流进行补偿；调制组件，被配置为接收基于第一信号的第一电压以及斜坡电压，并且基于第一电压和斜坡电压来生成调制信号；逻辑控制组件，被配置为接收调制信号，并且基于调制信号来生成驱动信号；以及驱动组件，被配置为基于驱动信号来导通栅极。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例一种具有低的输入电流总谐波失真的电源控制系统和方法。
技术介绍
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了用于电源控制器以减小电源的总谐波失真(TotalHarmonicDistortion，THD)的系统和方法。仅通过示例，本专利技术的一些实施例已经被应用于准谐振开关电源。但是，应该认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。根据本公开的控制方法，可以消除环路控制中误差放大器的补偿电容上的电压纹波对THD的负面影响，同时能实现内置环路补偿电容控制结构的THD优化，达到与外置环路补偿电容控制结构的THD相同甚至更优。图1示出了传统BUCK(降压)准谐振开关电源的简化示意图。在根据图1的架构中，AC(交流电)输入连接到整流桥以提供输入电压Vin用于功率转换系统的操作，通过对功率开关S1的不断导通及关断来达到所需的输出。例如，当开关S1闭合(例如，导通)时，输入电压Vin与输出电压Vo的电压差给电感器充电，电感电流的峰值Iin_peak由S1的导通时间Ton决定：当开关S1闭合断开(例如，关断)后，电感器退磁，退磁结束后MOS(MetalOxideSemiconductor，金属氧化物半导体)晶体管再次导通，因此电感充电电流与放电电流相等，得出等式2：Ton×(Vin-Vo)＝Toff×Vo(等式2)等式2变形可得：Vin-Vo＝Vin×(1-D)(等式3)其中D代表与内部开关相关联的占空比。例如，D按下式被确定：其中，Toff代表关断时间段(在此期间开关是断开的(例如，被关断))。且占空比D小于1。则输入电流的平均值Iin_ave可以根据下式来确定：等式5变形可得：根据等式6可知，输入电流的平均值Iin_ave与S1的导通时间Ton成正比。图2示出了传统的BUCK架构的PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)系统控制器的简化示意图。外部电阻器上的电压被通过端子(例如，端子CS)传递到系统控制器，以在与内部功率开关相关联的不同开关周期内进行信号处理。在系统控制器内部，通过CS端的电压信号采样输出电流的大小产生电压信号VIo_s，与参考电压Vref_ea一起送入误差放大器。在系统外部的补偿电容Ccomp上产生电压Vcomp；通过FB检测退磁结束时刻导通开关S1。在S1的导通时间Ton内，由固定的斜坡电流或者由开关S1的占空比D所控制的斜坡电流给电容充电产生斜坡电压。例如，斜坡电流可以在幅度上与(1-D)×D近似成比例，从而使得与占空比(例如，D)和导通时间段(例如，Ton)的持续时间相关的乘积(1-D)×D×Ton保持近似恒定。例如，斜坡电流Iramp按下式被确定：其中，k1代表系数参数(例如，常数)。当斜坡电压高于comp端电压Vcomp时，开关S1关断，因此Vcomp决定了从S1导通到关断的时间，即Ton时间。如果电压Vcomp在一个工频周期内完全恒定，那么输入电流Iin_ave就能完全跟随输入电压Vin，实现最优的THD。但是实际环路补偿电容Ccomp上的电压Vcomp不是恒定的，随着输入电压Vin的工频波动，输出电流和电压VIo_s也会波动，导致补偿电容上的电压Vcomp存在工频纹波。图3示出了传统的BUCK准谐振开关电源的工作波形的关键局部示意图。采样输出电流后的电压信号VIo_s、参考电压Vref_ea、电压Vcomp、输入电压Vin与输入电流Iin_ave波形如下图3所示。采样输出电流后的电压信号VIo_s与参考电压Vref_ea做差积分在外部补偿电容Ccomp上产生电压Vcomp，在一个工频周期内左半周期的Vcomp值高于右半周期的Vcomp值，即工频左半周期内开关S1的Ton时间大于右半周期，导致输入电流Iin_ave左半周期和右半周期不对称且无法完全跟随输入电压Vin波形，引起输入电流的畸变。传统的内置补偿电容结构由于内部电容不够大，误差放大器输出端的补偿电容上电压波动较大，THD较差。因此，非常期望改善电压波动的技术。本专利技术的内置补偿电容结构可以完全消除误差放大器输出的补偿电容上电压波动对Ton时间的影响，使内置补偿电容结构的THD比传统的外置补偿电容结构更优。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了用于减少输入电流总谐波失真的系统和方法。仅通过示例，本专利技术的一些实施例已经被应用到功率变换系统。但是，应该认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。例如，根据本公开的方法可以适用于Buck、Boost、Buck-Boost以及反激(flyback)架构的PFC控制器。根据一个实施例，提供了一种电源控制系统，包括：积分和采样组件，被配置为接收采样电压和参考电压，并且至少部分地基于采样电压和参考电压来生成第一信号和第二信号，其中采样电压是对电源控制系统的输出电流进行采样获得的，并且第一信号被输入到第一端子以生成补偿电压来对电源控制系统的输出电流进行补偿；调制组件，配置为接收基于第二信号的第二电压以及斜坡电压，并且基于第二电压和斜坡电压来生成调制信号；逻辑控制组件，被配置为接收调制信号，并且基于调制信号来生成驱动信号；以及驱动组件，被配置为基于驱动信号来导通栅极。根据另一实施例，提供了一种电源控制系统，包括：积分和采样组件，被配置为接收采样电压和参考电压，并且至少部分地基于采样电压和参考电压来生成第一信号，其中采样电压是对电源控制系统的输出电流进行采样获得的；调制组件，被配置为接收基于第一信号的第一电压以及斜坡电压，并且基于第一电压和斜坡电压来生成调制信号；逻辑控制组件，被配置为接收调制信号，并且基于调制信号来生成驱动信号；以及驱动组件，被配置为基于驱动信号来导通栅极。根据又一实施例，提供了一种电源控制方法，包括：接收采样电压和参考电压，并且至少部分地基于采样电压和参考电压来生成第一信号，其中采样电压是对电源控制系统的输出电流进行采样获得的；接收基于第一信号的第一电压以及斜坡电压，并且基于第一电压和斜坡电压来生成调制信号；接收调制信号，并且基于调制信号来生成驱动信号；以及基于驱动信号来导通栅极。根据实施例，可以实现一个或多个有益效果。参考下面的详细描述和附图，将完全明白本专利技术的这些有益效果、以及各种附加目的、特征、和优点。附图说明图1示出了传统BUCK准谐振开关电源的简化示意图。图2示出了传统的系统控制器的简化示意图。图3示出了传统的BUCK准谐振开关电源的工作波形的关键局部示意图。图4A示出了根据本公开的实施例的系统控制器的示例性框图。图4B示出了根据本公开的实施例的、图4A中的系统控制器的积分及采样组件的示例性框图。图5示出了根据本公开的实施例的、图4A中的系统控制器的工作波形的关键局部示意图。图6示出了根据本公开的实施例的、内置补偿电容的BUCK准谐振开关电源的示例性框图。图7A示出了根据本公开的另一实施例的系统控制器的示例性框图。图7B示出了根据本公开的实施例的、图7A中的系统控制器的积分及采样组件的示例性框图。图8示出了根据本公开的实施例的、图7A中的系统控制器的工作波形的关键局部示意图。图9示出了根据本公开的实施例的系统控制方法的示例性流程图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源控制系统，包括：积分和采样组件，所述积分和采样组件被配置为接收采样电压和参考电压，并且至少部分地基于所述采样电压和所述参考电压来生成第一信号和第二信号，其中所述采样电压是对所述电源控制系统的输出电流进行采样获得的，并且所述第一信号被输入到第一端子以生成补偿电压来对所述电源控制系统的输出电流进行补偿；调制组件，所述调制组件被配置为接收基于所述第二信号的第二电压以及斜坡电压，并且基于所述第二电压和所述斜坡电压来生成调制信号；逻辑控制组件，所述逻辑控制组件被配置为接收所述调制信号，并且基于所述调制信号来生成驱动信号；以及驱动组件，所述驱动组件被配置为基于所述驱动信号来导通栅极。

【技术特征摘要】
1.一种电源控制系统，包括：积分和采样组件，所述积分和采样组件被配置为接收采样电压和参考电压，并且至少部分地基于所述采样电压和所述参考电压来生成第一信号和第二信号，其中所述采样电压是对所述电源控制系统的输出电流进行采样获得的，并且所述第一信号被输入到第一端子以生成补偿电压来对所述电源控制系统的输出电流进行补偿；调制组件，所述调制组件被配置为接收基于所述第二信号的第二电压以及斜坡电压，并且基于所述第二电压和所述斜坡电压来生成调制信号；逻辑控制组件，所述逻辑控制组件被配置为接收所述调制信号，并且基于所述调制信号来生成驱动信号；以及驱动组件，所述驱动组件被配置为基于所述驱动信号来导通栅极。2.如权利要求1所述的电源控制系统，还包括：退磁检测组件，所述退磁检测组件被配置为检测所述电源控制系统的反馈信号，并且基于所述反馈信号生成触发信号；其中所述驱动组件还被配置为：基于所述触发信号来关断栅极。3.如权利要求1所述的电源控制系统，其中所述积分和采样组件包括：低通滤波器，所述低通滤波器被配置为对所述采样电压进行滤波；误差放大器，所述误差放大器被配置为对经滤波的采样电压以及所述参考电压做差积分，以在耦合到所述第一端子和所述误差放大器的输出两端的第一电容器上生成补偿电压；比较器，所述比较器被配置为在所述经滤波的采样电压变得大于或小于所述参考电压的时刻输出比较信号；以及单触发电路；所述单触发电路被配置为基于所述比较信号来生成采样信号，以在耦合到所述单触发电路和所述调制组件之间的第二电容上产生所述第二电压。4.如权利要求1所述的电源控制系统，还包括：欠压锁定UVLO组件，所述UVLO组件被配置为检测来自Vcc端子的信号并且输出UVLO信号，如果所述来自Vcc端子的信号在幅度上大于第一预定阈值，则所述电源控制系统开始正常地操作；并且如果所述来自Vcc端子的信号在幅度上小于第二预定阈值，则所述电源控制系统被关闭。5.如权利要求1所述的电源控制系统，还包括：斜坡信号生成器，所述斜坡信号生成器被配置为接收斜坡电流，并且至少部分地基于所述斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：方倩，李卓研，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31