改善谐波的有源功率因数校正电路、方法及驱动系统技术方案

本发明专利技术提供一种改善谐波的有源功率因数校正电路、方法及驱动系统，包括：降压式变换模块；检测输出电流并产生补偿电压的输出电流检测模块；采集开关控制信号的占空比的占空比补偿模块；产生锯齿波的锯齿波发生模块，所述锯齿波的充电电流正比于所述开关控制信号的占空比；产生开关控制信号的开关信号产生模块。以所述开关控制信号的占空比对所述锯齿波的充电电流进行补偿，使得所述锯齿波的充电电流正比于所述开关控制信号的占空比，从而使功率开关管的导通时间反比于开关控制信号的占空比；进而减小输入电流的谐波分量。本发明专利技术的开关管的导通时间不再固定，而是随占空比的增大而减小，从而实现高功率因数以及低的总谐波及谐波分量。

【技术实现步骤摘要】
改善谐波的有源功率因数校正电路、方法及驱动系统
本专利技术涉及电源管理领域，特别是涉及一种改善谐波的有源功率因数校正电路、方法及驱动系统。
技术介绍
有源功率因数校正是指通过有源电路(主动电路)让输入功率因数提高，控制开关器件让输入电流波形跟随输入电压波形。相对于无源功率因数校正电路(被动电路)，有源功率因数校正电路结构更加复杂，功率因数的改善效果更好，因此，有源功率因数校正被广泛应用于电源管理领域。在采用有源功率因数校正电路的LED驱动应用中，通常采用开关管固定导通时间的方法来实现高功率因数，这种方法有控制简单，外围器件少，也可以达到较高的功率因数。如图1所示，现有技术中的采用有源功率因数校正电路的LED驱动电路1包括：电压输入模块11、功率开关管M’、电阻R1’、电感L’、二极管D’、电阻R2’、电阻R3’、有源功率因数校正模块12、电容C2’、电阻R4’、LED负载、电容C3’。所述电压输入模块11包括整流桥和电容C1’；所述功率开关管M’的漏端连接于所述整流桥的第一输出端、源端连接所述电阻R1’的一端；所述电感L’连接于所述电阻R1’的另一端和所述电容C2’的上极板之间，所述电容C2’的下极板连接所述整流桥的第二输出端；所述电阻R4’及所述LED负载并联于所述电容C2’的两端；所述有源功率因数校正模块12连接于所述功率开关管M’与所述电阻R1’之间，还连接所述电容C3’的上极板，所述电容C3’的下极板接地；所述电阻R2’及所述电阻R3’对所述电感L’两端电压分压，并将分压信号输出到所述有源功率因数校正模块12，所述有源功率因数校正模块12据此产生所述功率开关管M’的控制信号。所述电阻R1’上的峰值电流其中，Ton为所述功率开关管M’的导通时间，LL’为所述电感L’的电感量，Vin为所述电压输入模块11提供的输入电压，Vout为输出电压。因而整个系统的输入电流满足如下关系式：从该式中可以看出，输入电流Iin和输出电压Vout强相关，所以输入电流含有较大的谐波分量。如图2所示为所述采用有源功率因数校正电路的LED驱动电路1的工作波形示意图，由所述输入电流Iin的波形可知，其波形呈现类方波的形状，因此含有较大的谐波分量。为了降低谐波分量，现有技术中，通常会在外围线路上增加RC补偿，如图3所示，电阻R5’及电容C3’串联构成RC补偿模块13，连接于所述电压输入模块11及所述电容C3’之间。但是，由于这两个器件都需要是高压器件，所以体积较大，成本较高，也无法集成至芯片内部；而且在不同的系统中，这两个器件的取值也不同，没有自适应的特点。因此，如何在改善谐波的前提下，实现体积小、成本低、易集成等目的已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种改善谐波的有源功率因数校正电路、方法及驱动系统，用于解决现有技术中有源功率因数校正电路的输入电流谐波分量大的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种改善谐波的有源功率因数校正电路，所述改善谐波的有源功率因数校正电路至少包括：降压式变换模块，输出电流检测模块、占空比补偿模块、锯齿波发生模块、补偿电容以及开关信号产生模块；所述降压式变换模块，用于提供直流电；所述输出电流检测模块的输入端连接于所述降压式变换模块的采样节点，用于对所述降压式变换模块的输出电流进行检测，所述输出电流检测模块的输出端连接所述补偿电容的上极板以形成补偿电压，所述补偿电容的下极板接地；所述占空比补偿模块用于采集所述降压式变换模块的开关控制信号的占空比；所述锯齿波发生模块连接于所述占空比补偿模块的输出端，用于根据所述开关控制信号的占空比产生锯齿波，使所述锯齿波的充电电流正比于所述开关控制信号的占空比；所述开关信号产生模块连接于所述输出电流检测模块和所述锯齿波发生模块的输出端，以及所述降压式变换模块的过零检测点，用于根据所述补偿电压、所述锯齿波及所述降压式变换模块的过零检测信号产生所述开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述降压式变换模块中功率开关管的导通和关断。优选地，所述降压式变换模块为BUCK电路或浮地BUCK电路。更优选地，所述改善谐波的有源功率因数校正电路还包括工作电压产生模块，为所述输出电流检测模块、所述占空比补偿模块、所述锯齿波发生模块和所述开关信号产生模块提供工作电压；所述工作电压产生模块包括分压电阻及第一电容，所述分压电阻的一端连接所述降压式变换模块的电压输出端、另一端连接所述第一电容的上极板并输出所述工作电压，所述第一电容的下极板接地。优选地，所述输出电流检测模块包括：采样滤波单元、基准电压产生单元和跨导放大器；所述采样滤波单元连接于所述降压式变换模块的采样节点，用于对所述降压式变换模块的采样电压进行滤波；所述基准电压产生模块用于产生一基准电压；所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样滤波单元及所述基准电压产生模块的输出端，用于将所述采样电压及所述基准电压的差值进行放大，并作用于所述补偿电容形成补偿电压。优选地，所述锯齿波发生模块包括直流电源单元，充电电流控制单元、第二电容及开关管；所述直流电源单元的正极连接所述充电电流控制单元、负极接地，用于提供直流电；所述充电电流控制单元连接于所述直流电源单元的正极以及所述占空比补偿模块的输出端，根据所述开关控制信号的占空比调整所述锯齿波发生模块的充电电流；所述第二电容的上极板连接于所述充电电流控制单元的输出端、下极板接地，用于储存电能；所述开关管并联于所述第二电容的两端，当所述功率开关管导通时所述开关管关断；当所述功率开关管关断时所述开关管导通；用于控制所述储能电容的充放电。优选地，所述开关信号产生模块包括：比较器、过零检测单元、开关信号控制单元以及驱动单元；所述比较器的第一输入端及第二输入端分别连接所述输出电流检测模块及所述锯齿波发生模块的输出端，用于将所述锯齿波与所述补偿电压进行比较；所述过零检测单元连接于所述降压式变换模块的过零检测点，用于检测所述降压式变换模块中的电感放电结束的时刻；所述开关信号控制单元连接于所述比较器及所述过零检测单元的输出端，根据所述比较器及所述过零检测单元的输出信号产生所述开关控制信号；所述驱动单元连接于所述开关信号控制单元的输出端，用于驱动所述功率开关管。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种改善有源功率因数校正电路谐波的方法，所述改善有源功率因数校正电路谐波的方法至少包括：对输出电流的采样电流进行检测，并得到补偿电压，根据所述补偿电压限制锯齿波的峰值，根据功率开关管的开关控制信号限制所述锯齿波的充放电时间；以所述开关控制信号的占空比对所述锯齿波的充电电流进行补偿，使得所述锯齿波的充电电流正比于所述开关控制信号的占空比，从而使功率开关管的导通时间反比于所述开关控制信号的占空比；进而减小输入电流的谐波分量。优选地，进一步包括：将采样电流转化为采样电压，将所述采样电压与一基准电压的差值放大后以电流形式输出，并转化为电压，以形成补偿电压。优选地，进一步包括：将所述锯齿波与所述补偿电压进行比较，产生与所述锯齿波的占空比一致的方波信号，当输出电流为零时所述开关控制信号为高电平，当所述输出电流不为零时所述方波信号作为所述开关控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善谐波的有源功率因数校正电路，其特征在于，所述改善谐波的有源功率因数校正电路至少包括：降压式变换模块、输出电流检测模块、占空比补偿模块、锯齿波发生模块、补偿电容以及开关信号产生模块；所述降压式变换模块，用于提供直流电；所述输出电流检测模块的输入端连接于所述降压式变换模块的采样节点，用于对所述降压式变换模块的输出电流进行检测，所述输出电流检测模块的输出端连接所述补偿电容的上极板以形成补偿电压，所述补偿电容的下极板接地；所述占空比补偿模块用于采集所述降压式变换模块的开关控制信号的占空比；所述锯齿波发生模块连接于所述占空比补偿模块的输出端，用于根据所述开关控制信号的占空比产生锯齿波，使所述锯齿波的充电电流正比于所述开关控制信号的占空比；所述开关信号产生模块连接于所述输出电流检测模块和所述锯齿波发生模块的输出端，以及所述降压式变换模块的过零检测点，用于根据所述补偿电压、所述锯齿波及所述降压式变换模块的过零检测信号产生所述开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述降压式变换模块中功率开关管的导通和关断。

【技术特征摘要】
1.一种改善谐波的有源功率因数校正电路，其特征在于，所述改善谐波的有源功率因数校正电路至少包括：降压式变换模块、输出电流检测模块、占空比补偿模块、锯齿波发生模块、补偿电容以及开关信号产生模块；所述降压式变换模块，用于提供直流电；所述输出电流检测模块的输入端连接于所述降压式变换模块的采样节点，用于对所述降压式变换模块的输出电流进行检测，所述输出电流检测模块的输出端连接所述补偿电容的上极板以形成补偿电压，所述补偿电容的下极板接地；所述占空比补偿模块用于采集所述降压式变换模块的开关控制信号的占空比；所述锯齿波发生模块连接于所述占空比补偿模块的输出端，用于根据所述开关控制信号的占空比产生锯齿波，使所述锯齿波的充电电流正比于所述开关控制信号的占空比；所述开关信号产生模块连接于所述输出电流检测模块和所述锯齿波发生模块的输出端，以及所述降压式变换模块的过零检测点，用于根据所述补偿电压、所述锯齿波及所述降压式变换模块的过零检测信号产生所述开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述降压式变换模块中功率开关管的导通和关断。2.根据权利要求1所述的改善谐波的有源功率因数校正电路，其特征在于：所述降压式变换模块为BUCK电路或浮地BUCK电路。3.根据权利要求1或2所述的改善谐波的有源功率因数校正电路，其特征在于：所述改善谐波的有源功率因数校正电路还包括工作电压产生模块，为所述输出电流检测模块、所述占空比补偿模块、所述锯齿波发生模块和所述开关信号产生模块提供工作电压；所述工作电压产生模块包括分压电阻及第一电容，所述分压电阻的一端连接所述降压式变换模块的电压输出端、另一端连接所述第一电容的上极板并输出所述工作电压，所述第一电容的下极板接地。4.根据权利要求1所述的改善谐波的有源功率因数校正电路，其特征在于：所述输出电流检测模块包括：采样滤波单元、基准电压产生单元和跨导放大器；所述采样滤波单元连接于所述降压式变换模块的采样节点，用于对所述降压式变换模块的采样电压进行滤波；所述基准电压产生模块用于产生一基准电压；所述跨导放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样滤波单元及所述基准电压产生模块的输出端，用于将所述采样电压及所述基准电压的差值进行放大，并作用于所述补偿电容形成补偿电压。5.根据权利要求1所述的改善谐波的有源功率因数校正电路，其特征在于：所述锯齿波发生模块包括直流电源单元，充电电流控制单元、第二电容及开关管；所述直流电源单元的正极连接所述充电电流控制单元、负极接地，用于提供直流电；所述充电电流控制单元连接于所述直流电源单元的正极以及所述占空比补偿模块的输出端，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛欢，张识博，卢圣晟，尤勇，刘军，吴泉清，任会远，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31