用于向负载提供输出电压的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于向负载提供输出电压的系统和方法。该系统包括：开关控制组件，被配置为根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器与地之间。根据本发明专利技术的系统可以消除输入电流的平均值在交流输入电压处于谷底时的缺相，减小输入电流在交流电源的整个工频周期的畸变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及一种用于向负载提供输出电压的系统和方法。
技术介绍
目前，基于Boost架构的功率因数校正开关变换器应用十分广泛。但是，传统的导通时间恒定工作模式的Boost功率因数校正变换器的输入电流谐波失真(THD)较大，在对谐波失真要求较高的场合无法应用，需要加入优化电路才能满足谐波要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于向负载提供输出电压的系统，包括：开关控制组件，被配置为根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器与地之间。本专利技术还提供了一种用于向负载提供输出电压的方法，包括：根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器与地之间。根据本专利技术的系统和方法可以消除输入电流的平均值在交流输入电压处于谷底时的缺相，减小输入电流在交流电源的整个工频周期的畸变。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：图1是根据本专利技术实施例的用于向负载提供输出电压的系统的电路图；图2是图1中所示的开关控制组件的示意框图；图3a是当交流输入电压处于峰值附近时图1所示的系统中的输入电流的波形图；图3b是当交流输入电压处于谷底附近时图1所示的系统中的输入电流的波形图；图4是图1所示的系统中的输入电流的平均值在交流电源的一个工频周期内与标准正弦波的对比的示意图；图5是根据本专利技术实施例的开关控制组件的示意框图；图6是图5中所示的斜坡信号生成模块的示意图；图7是采用图5所示的开关控制组件的系统中的电感电流表征信号(即，退磁表征信号Vcs)、斜坡电压Vramp、以及驱动信号的工作波形的示意图；图8是根据本专利技术另一实施例的用于向负载提供输出电压的系统的电路图；图9是图8所示的系统中的开关控制组件的示意框图；图10是图9中所示的斜坡信号生成模块的示意图；图11a是当交流输入电压处于峰值附近时图8所示的系统中的电容器C2上的电压Vc2、斜坡电压Vramp、以及驱动信号的工作波形的示意图；图11b是当交流输入电压处于谷底附近时图8所示的系统中的电容器C2上的电压Vc2、斜坡电压Vramp、以及驱动信号的工作波形的示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节 中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。图1是根据本专利技术实施例的用于向负载提供输出电压的系统(即，BOOST准谐振开关电源)的电路图。如图1所示，BOOST准谐振开关电源100包括交流整流组件102、开关控制组件104、以及电压输出组件106。其中，交流整流组件102接收来自交流电源的交流输入电压VAC，并将交流输入电压VAC变换为经整流的输入电压Vin(下面简称输入电压Vin)，以向负载提供输出电压。开关控制组件104通过INV端子感测输出至负载的输出电压、通过CS/ZCD端子感测表征电压输出组件106中与负载串联的电感器L的退磁情况的退磁表征电压，并基于感测到的输出电压和退磁表征电压，通过GATE端子输出驱动信号来驱动系统功率开关S1的导通与截止，从而调节提供给负载的输出电压。当系统功率开关S1导通时，输入电压Vin给电压输出组件106中的电感器L充电。流过电感器L的电感电流(即，输入电流Iin)的峰值IPK由系统功率开关S1的导通时间Ton(即，系统功率开关S1处于导通状态的持续时间)决定：IPK=Vin×TonL]]>当系统功率开关S1由导通变为截止时，输出电压Vo和输入电压Vin的差值Vo-Vin给电感器L退磁，表征电感器L的退磁情况的退磁表征电压由开关控制组件104的CS/ZCD端子感测。电感器L退磁结束后，系统功率开关S1的寄生电容器Cds和电感器L发生谐振，当系统功率开关S1两端的电压谐振到谷底时，系统功率开关S1会再次导通。图2是图1中所示的开关控制组件的示意框图。如图2所示，开关控制组件104具有GATE端子、INV端子、CS端子、GND端子、COMP端子、以及VCC端子，并且包括斜坡信号生成模块201、脉冲宽度调制 (PWM)信号生成模块202、逻辑控制模块203、驱动模块204、退磁检测模块205、误差放大器(EA)模块206、以及欠压保护(UVLO)模块207。如图2所示，斜坡信号生成模块201与PWM信号生成模块202的正相输入端连接。COMP端子以及误差放大器(EA)模块206的输出端与PWM信号生成模块202的反相输入端连接。PWM信号生成模块202的输出端与逻辑控制模块203连接，逻辑控制模块203与驱动模块204连接，驱动模块204与GATE端子连接。CS端子与退磁检测模块205连接，退磁检测模块205与逻辑控制模块203连接。INV端子与误差放大器(EA)模块206的反相输入端连接。GND端子接地。VCC端子与欠压保护模块207连接。具体地，在系统功率开关S1的导通时间Ton期间，斜坡信号生成模块201基于预定的斜坡电流Iramp生成斜坡电压Vramp，并将斜坡电压Vramp输出至PWM信号生成模块202的正相输入端；误差放大器(EA)模块206基于与其反相输入端连接的INV端子处的电压、以及输入到其正相输入端的参考信号Vref_ea生成输出电压表征电压Vcomp(即，COMP端子处的电压)，并将输出电压表征电压Vcomp输出至PWM信号生成模块202的反相输入端；PWM信号生成模块202通过将斜坡电压Vramp与输出电压表征电压Vcomp进行比较生成PWM调制信号，并将PWM调制信号输出至逻辑控制模块203；退磁检测模块205基于CS端子处的退磁表征电压生成退磁表征信号，并将退磁表征信号输出至逻辑控制模块203；逻辑控制模块203基于PWM调制信号、以及退磁表征信号生成控制信号；驱动模块204基于控制信号生成驱动信号，以驱动系统功率开关S1的导通与截止。这里，INV端子处的电压是通过对输出电压Vo进行分压得到的。如图1和图2所示，流过电感器L的电感电流Iin经由电阻Rcs和RC滤波组件生成电压Vcs，此电压被送入CS端子。CS端子处的电压Vcs的大小可以表征电感电流的大小进而可以表征电感器L的退磁情况，因此CS端子处的电压Vcs在这里被称为退磁表征电压。由于电感电流Iin是从 控制组件104的GND端子流向CS端子，所以CS端子上的电压Vcs为负向电压，即Vcs＝-Iin*Rcs。当CS端子处的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向负载提供输出电压的系统，包括：开关控制组件，被配置为根据表征与所述负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用所述控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中所述系统功率开关、电容器、以及所述负载并行连接在所述电感器与地之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于向负载提供输出电压的系统，包括：开关控制组件，被配置为根据表征与所述负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用所述控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中所述系统功率开关、电容器、以及所述负载并行连接在所述电感器与地之间。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件进一步根据表征对交流输入电压进行整流得到的经整流的输入电压的输入电压表征信号生成所述控制信号。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件基于所述退磁表征信号和所述参考信号利用斜坡电流信号生成斜坡电压信号，并基于所述斜坡电压信号、所述退磁表征信号、以及所述输出电压表征信号生成所述控制信号。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件在所述退磁表征信号高于所述参考信号时将所述斜坡电压信号保持在预定电压，并且在所述退磁表征信号下降为等于所述参考信号时开始利用所述斜坡电流信号使所述斜坡电压信号增大，并且在所述斜坡电压信号等于所述输出电压表征信号时使所述斜坡电压信号恢复到所述预定电压。5.根据权利要求3或4所述系统，其特征在于，所述开关控制组件包括斜坡信号生成模块，所述斜坡信号生成模块包括：比较器、第一开关、第二开关、电容器、以及缓冲放大器，其中所述退磁表征电压被输入至所述比较器的负相输入端，所述参考信号被输入至所述比较器的正相输入端，所述比较器的输出信号控制所述第一开关的导通与截止；所述预定电压被输入至所述缓冲放大器的正相输入端，所述缓冲放大器的反相输入端与所述缓冲放大器的输出端连接；所述第二开关的导通与截止由所述控制信号控制；当所述第一开关导通并且所述第二开关截止时所述斜坡电流经由所述第一开关向所述电容器充电，当所述第一开关截止或所述第二开关导通时所述电容器上的电压被维持在所述预定电压。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件基于所述输入电压表征信号和所述参考信号利用斜坡电流信号生成斜坡电压信号，并基于所述斜坡电压信号、所述退磁表征信号、和所述输出电压表征信号生成所述控制信号。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件在所述输入电压表征信号上升为等于所述参考信号时开始利用所述斜坡电流信号使所述斜坡电压信号从预定电压增大，并且在所述斜坡电压信号等于所述输出电压表征信号时使所述斜坡电压信号恢复到所述预定电压。8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件包括斜坡信号生成模块，所述斜坡信号生成模块包括：压控电流源、第一电容、第二电容、比较器、锁存器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、以及缓冲放大器，其中所述第一电容、所述第一开关、以及与所述第二开关串联的所述跨导电流源并行连接在所述比较器的正相输入端和地之间，所述参考信号被输入至所述比较器的反相输入端，所述比较器的输出信号控制所述第一开关的导通与截止并且被输入至所述锁存器的第一输入端；所述控制信号被输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：方倩，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