具有功率因数校正功能的谐振变换器及其控制器制造技术

公开了具有功率因数校正功能的谐振变换器及其控制电路和控制方法。该谐振变换器包括：整流桥，接收交流输入电压；第一电容器，耦接在整流桥的输出端与地之间；二极管，其阳极耦接至整流桥的输出端；第二电容器，耦接在二极管的阴极与地之间；第一晶体管，其第一端耦接至二极管的阴极；第二晶体管，其第一端耦接至第一晶体管的第二端，第二端接地；谐振网络，其第一输入端耦接至整流桥的输出端，第二输入端耦接至第一晶体管的第二端和第二晶体管的第一端；以及整流滤波电路，其第一和第二输入端分部耦接至谐振网络的第一和第二输出端，第一输出端和第二输出端提供输出信号至负载。

【技术实现步骤摘要】
具有功率因数校正功能的谐振变换器及其控制器
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及具有功率因数校正功能的谐振变换器及其控制器和控制方法。
技术介绍
谐振变换器以谐振电路为基本变换单元，利用电路发生谐振时，电流或电压周期性地过零点，使得晶体管在零电压或零电流条件下开通或者关断，从而达到降低开关损耗的目的。对于谐振变换器而言，为了实现高功率因数，如图1所示，通常采用两级式架构。这种架构中，位于前级的专用功率因数校正(PFC)电路不仅会增加系统成本，而且会降低功率密度并对整体效率造成不利影响。
技术实现思路
针对
技术介绍
部分提出的问题，本专利技术提出了具有功率因素校正功能的谐振变换器，无需额外的功率因数校正电路，就能实现高功率因数与低总谐波失真(THD)。根据本专利技术实施例的一种具有功率因数校正功能的谐振变换器，包括：整流桥，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端和第二输入端用于接收交流输入电压，第二输出端耦接至参考地；第一电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的第一输出端，第二端耦接至参考地；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第一电容器的第一端；第二电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第二电容器的第一端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一晶体管的第二端，第二端耦接至参考地；谐振网络，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至第一电容器的第一端和二极管的阳极，第二输入端耦接至第一晶体管的第二端和第二晶体管的第一端；以及整流滤波电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至谐振网络的第一输出端，第二输入端耦接至谐振网络的第二输出端，第一输出端和第二输出端用于提供输出信号至负载。根据本专利技术实施例的一种用于谐振变换器的控制器，包括：误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收代表谐振变换器输出信号的反馈信号，误差放大器基于参考信号与反馈信号，在输出端产生补偿信号；压控振荡器，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至误差放大器的输出端，压控振荡器基于补偿信号，在输出端产生控制谐振变换器中晶体管的控制信号；以及二次谐波注入电路，基于谐振变换器的交流输入电压产生二次谐波注入信号，并将其叠加至误差放大器的第一或第二输入端。根据本专利技术实施例的一种用于谐振变换器的控制器，包括：误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收代表谐振变换器输出信号的反馈信号，误差放大器基于参考信号与反馈信号，在输出端产生补偿信号；压控振荡器，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至误差放大器的输出端，压控振荡器基于补偿信号，在输出端产生控制谐振变换器中晶体管的控制信号；以及容性电流补偿电路，基于流过电磁干扰滤波器中滤波电容器的电流产生容性电流补偿信号，并将其叠加至至误差放大器的第一或第二输入端。根据本专利技术实施例的一种用于谐振变换器的控制方法，包括：基于谐振变换器的交流输入电压产生二次谐波注入信号；基于二次谐波注入信号、参考信号与代表谐振变换器输出信号的反馈信号，产生补偿信号；以及基于补偿信号，产生控制谐振变换器中晶体管的控制信号。根据本专利技术实施例的一种用于谐振变换器的控制方法，包括：基于流过电磁干扰滤波器中滤波电容器的电流，产生容性电流补偿信号；基于容性电流补偿信号、参考信号与代表谐振变换器输出信号的反馈信号，产生补偿信号；以及基于补偿信号，产生控制谐振变换器中晶体管的控制信号。附图说明图1为现有的采用两级式架构的谐振变换器的电路原理图；图2为根据本专利技术实施例的谐振变换器100的示意性框图；图3为根据本专利技术实施例的图2所示谐振变换器100的原理性工作波形图；图4为根据本专利技术实施例的谐振变换器200的电路原理图；图5为根据本专利技术实施例的二次谐波注入电路207A的电路原理图；图6为根据本专利技术实施例的容性电流补偿电路208A的电路原理图；图7为根据本专利技术实施例的图6所示容性电流补偿电路208A的原理性工作波形图；图8为根据本专利技术实施例的谐振变换器300的原理性框图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2为根据本专利技术实施例的谐振变换器100的示意性框图。与图1所示现有技术相比，谐振变换器100不再具有专用的功率因数校正电路，而主要包括电磁干扰(EMI)滤波器101、整流桥、电容器C1、Cbus、二极管D1、晶体管Q1、Q2、谐振网络102、变压器T1以及整流滤波电路103。谐振变换器100一般自交流电源(例如电网)接收交流输入电压Vin。EMI滤波器101耦接在交流输入电压Vin与整流桥之间，通常由滤波电感器与滤波电容器组成(例如图2所示的电感器Lf与电容器Cf)。整流桥包括二极管DB1～DB4，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端和第二输入端耦接至EMI滤波器101，第二输出端耦接至参考地。电容器C1具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的第一输出端，第二端耦接至参考地。二极管D1具有阳极和阴极，其中阳极耦接至电容器C1的第一端。电容器Cbus具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管D1的阴极，第二端耦接至参考地。晶体管Q1和Q2均具有第一端、第二端和控制端，其中晶体管Q1的第一端耦接至电容器Cbus的第一端。晶体管Q2的第一端耦接至晶体管Q1的第二端，第二端耦接至参考地。晶体管Q1和Q2可以为任何可控半导体器件，例如MOSFET。谐振网络102具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至电容器C1的第一端和二极管D1的阳极，第二输入端耦接至晶体管Q1的第二端和晶体管Q2的第一端。在图2所示的实施例中，谐振网络102包含由谐振电容器Cr以及谐振电感器Lp、Ls组成的LLC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有功率因数校正功能的谐振变换器，包括：整流桥，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端和第二输入端用于接收交流输入电压，第二输出端耦接至参考地；第一电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的第一输出端，第二端耦接至参考地；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第一电容器的第一端；第二电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第二电容器的第一端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一晶体管的第二端，第二端耦接至参考地；谐振网络，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至第一电容器的第一端和二极管的阳极，第二输入端耦接至第一晶体管的第二端和第二晶体管的第一端；以及整流滤波电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至谐振网络的第一输出端，第二输入端耦接至谐振网络的第二输出端，第一输出端和第二输出端用于提供输出信号至负载。

【技术特征摘要】
1.一种具有功率因数校正功能的谐振变换器，包括：整流桥，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端和第二输入端用于接收交流输入电压，第二输出端耦接至参考地；第一电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至整流桥的第一输出端，第二端耦接至参考地；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接至第一电容器的第一端；第二电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至二极管的阴极，第二端耦接至参考地；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第二电容器的第一端；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一晶体管的第二端，第二端耦接至参考地；谐振网络，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至第一电容器的第一端和二极管的阳极，第二输入端耦接至第一晶体管的第二端和第二晶体管的第一端；以及整流滤波电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至谐振网络的第一输出端，第二输入端耦接至谐振网络的第二输出端，第一输出端和第二输出端用于提供输出信号至负载。2.如权利要求1所述的谐振变换器，还包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级绕组耦接在谐振网络的第一输出端与第二输出端之间，次级绕组耦接在整流滤波电路的第一输入端与第二输入端之间。3.如权利要求1所述的谐振变换器，还包括：反馈电路，基于谐振变换器的输出信号产生反馈信号；误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端耦接至反馈电路以接收反馈信号，误差放大器基于参考信号和反馈信号，在输出端产生补偿信号；补偿网络，耦接在误差放大器的输出端与参考地之间；压控振荡器，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至误差放大器的输出端，压控振荡器基于补偿信号，在输出端产生控制信号；以及驱动电路，具有输入端、第一输出端和第二输出端，其中输入端耦接至压控振荡器的输出端，第一输出端耦接至第一晶体管的控制端，第二输出端耦接至第二晶体管的控制端，驱动电路基于控制信号，在第一输出端和第二输出端分别产生第一驱动信号和第二驱动信号。4.如权利要求3所述的谐振变换器，还包括：二次谐波注入电路，基于交流输入电压产生二次谐波注入信号，并将其叠加至误差放大器的第一或第二输入端。5.如权利要求4所述的谐振变换器，其中二次谐波注入电路包括：第一电压采样电路，基于交流输入电压，产生第一电压采样信号；以及第一低通滤波电路，耦接至第一电压采样电路，对第一电压采样信号进行滤波，并产生第一直流信号；其中第一电压采样信号与第一直流信号之差用作二次谐波注入信号，从参考信号中被减去。6.如权利要求3所述的谐振变换器，还包括：电磁干扰滤波器，耦接在交流输入电压与整流桥之间，包括滤波电感器与滤波电容器；容性电流补偿电路，基于流过滤波电容器的电流产生容性电流补偿信号，并将其叠加至至误差放大器的第一或第二输入端。7.如权利要求6所述的谐振变换器，其中容性电流补偿电路包括：第二电压采样电路，基于滤波电容器两端的电压，产生第二电压采样信号；受控电流源，具有第一端、第二端与控制端，其中第一端耦接至供电电压，控制端耦接至第二电压采样电路以接收第二电压采样信号；第三电容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至受控电流源的第二端，第二端耦接至参考地；比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至阈值电压，第二输入端耦接至第二电压采样电路以接收第二电压采样信号，输出端提供比较信号；单触发电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较器的输出端；第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第三电容器的第一端，第二端耦接至参考地，控制端耦接至单触发电路的输出端；第二低通滤波电路，耦接至第三电容器的第一端，对第三电容器两端的电压进行滤波，产生第二直流信号；其中第二直流信号与第三电容器两端的电压之差用作容性电流补偿信号，从参考信号中被减去。8.一种用于谐振变换器的控制器，包括：误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收代表谐振变换器输出信号的反馈信号，误差放大器基于参考信号与反馈信号，在输出端产生补偿信号；压控振荡器，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至误差放大器的输出端，压控振荡器基于补偿信号，在输出端产生控制谐振变换器中晶体管的控制信号；以及二次谐波注入电路，基于谐振变换器的交流...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝乃兴，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51