AC-DC电路的驱动控制电路、方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种AC‑DC电路的驱动控制电路、方法及其系统，该电路包括：驱动电路，其输出端连接AC‑DC电路开关管的控制端，以驱动开关管的导通与关断；采样保持电路，接收AC‑DC电路开关管的电流采样信号，在每个开关周期的开关管导通区段中根据补偿信号对电流采样信号采样保持，生成采样保持信号并输出；电荷控制电路，连接所述采样保持电路和驱动电路，接收所述采样保持信号和电流采样信号，根据采样保持信号正调电荷，根据导通区段的电流采样信号反调电荷，所得电荷值信号与预设值的比较结果用以控制驱动电路关断开关管。本发明专利技术不需要额外或者单独采样输入电压，并且可以实现输入电流为与输入电压同相位的正弦信号，得到高PF。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源技术，特别涉及的是一种AC-DC电路的驱动控制电路、方法及其系统。
技术介绍
在AC/DC(交流电/直流电)变换电路中，为了减少电路对电网的污染，需要其输入电流波形为正弦，并且和电网电压同相位。也就是要求低THD(TotalHarmonicDistortion，总谐波失真)，高功率因数(PF)。这种高PF的电路称为带功率因数校正(PFC)的电路。如图1所示的反激电路为一种常用的PFC电路，该反激电路包括：通过二极管D1-D4构建的整流桥，电感L1，变压器TR1，开关管M2(例如可以是MOS管)，采样电阻R4，二极管D5，负载LED1等。整流桥输入端接收交流输入信号，电感L1第一端连接整流桥输出端，电感L1第二端连接变压器TR1原边绕组N1的一端，变压器TR1原边绕组N1的另一端连接开关管M2的第一端，开关管M2的第二端连接采样电阻R4的第一端，采样电阻R4第二端接地；变压器TR1副边绕组N2的一端连接二极管D5的正极，负载LED1连接在二极管D5的负极和变压器TR1副边绕组N2的另一端之间。该反激电路还可以包括电容C1、C2、C4，用来滤波，电容C1连接在电感L1的第一端和地之间，电容C2连接在电感L1第二端和地之间，电容C3与负载LED1并联。该反激电路工作于临界导通模式。开关管M2的电流的平均值即为输入电流。开关管M2的电流波形和驱动信号GATE1波形如图2所示。开关管M2的峰值电流IPEAK和输入电压vin，励磁电感LM及导通时间TON的关系为：vin＝TON*IPEAK/LM；输入电流iin和开关管M2的峰值电流IPEAK和占空比D之间的关系为：iin＝IPEAK*D/2。其中，占空比D＝TON/T，T为开关周期；因此，可以得到输入电流iin和输入电压vin，励磁电感LM，导通时间TON，开关周期T之间的关系为iin＝vin*TON2/(2*LM*T)。由于励磁电感为常数，如果能保证TON2/T为常数，则可以保证输入电流和输入电压同相位，即可以实现PFC。在临界导通的反激电路中，实现PFC一般有两种方法，一种采用乘法器，另一种方法采用恒定导通时间。继续参看图1，采用乘法器的方法来做PFC的具体方法为：驱动控制电路1的输入电压采样电路11采样输入电压得到信号VREC(通过在整流桥输出端和地端之间串联连接电阻R1和R2，获得电阻R1和R2的分压电压，即得信号VREC)，乘法器12将该信号VREC和补偿信号COMP相乘，得到指令信号。由于驱动控制电路的带宽远低于电网频率，所以补偿信号COMP的变化频率远低于输入电压频率(电网频率)，在一个电网周期内，可以认为补偿信号COMP电压基本不变，因此该指令信号为正弦，且和电网电压同相。开关管M2导通时，其电流从0上升，采样电阻R4的第一端得到流过开关管M2的采样电流，采样得到采样电流信号SNP，通过比较器13比较，当采样电流信号SNP等于指令信号时，输出给驱动电路14的信号控制开关管M2关断。因此，开关管M2电流的峰值IPEAK的包络线为正弦，并且和输入电压同相位。输入电流即为开关管M2电流的均值，输入电流iin和开关管M2的峰值电流IPEAK以及占空比D之间的关系为：iin＝IPEAK*D/2。可以看出，开关管M2的峰值电流IPEAK是正弦的，占空比是随电网电压变化的量。当输入电压高的时候，占空比D小，而输入电压低的时候，占空比D大，所以输入电流并不是正弦的，因此输入电流的THD还需要再优化。且该方法需要采样输入电网电压，并且实现方法比较复杂。参看图2和图3，采用恒定导通时间实现PFC的具体方法为：通过恒定导通时间控制电路21接收补偿信号COMP，输出给驱动电路22信号以控制开关管M2导通时间。当补偿信号COMP电压高的时候，导通时间长；当补偿信号COMP电压低的时候导通时间短。由于驱动控制电路的带宽远低于电网频率，所以补偿信号COMP的变化频率远低于输入电压频率(电网频率)，补偿信号COMP在一个电网周期内基本保持不变。因此，在一个电网周期内，开关管M2导通时间也保持不变。输入电流iin和输入电压vin，励磁电感LM，导通时间TON，开关周期T之间的关系为iin＝vin*TON2/(2*LM*T)。由于开关周期T在输入电压低的时候短，在输入电压高的时候长。也就是说，即使保持导通时间在一个电网周期内不变，由于开关周期T在一个电网周期内是变化的，所以输入电流并不是正弦的。该方法虽不需要采样输入电网电压，但是输入电流并不正弦，实现PFC效果有限，需要优化。
技术实现思路
本专利技术提供一种AC-DC电路的驱动控制电路及方法，不需要额外或者单独采样输入电压，并且可以实现输入电流为与输入电压同相位的正弦信号，得到高PF。为解决上述问题，本专利技术提供一种AC-DC电路的驱动控制电路，AC-DC电路工作在临界导通模式或断续导通模式下，包括：驱动电路，其输出端连接AC-DC电路开关管的控制端，以驱动开关管的导通与关断；采样保持电路，接收AC-DC电路开关管的电流采样信号，在每个开关周期的开关管导通区段中根据补偿信号对电流采样信号采样保持，生成采样保持信号并输出；电荷控制电路，连接所述采样保持电路和驱动电路，接收所述采样保持信号和电流采样信号，根据采样保持信号正调电荷，根据导通区段的电流采样信号反调电荷，所得电荷值信号与预设值的比较结果用以控制驱动电路关断开关管。根据本专利技术的一个实施例，所述电荷控制电路通过充放电电路实现所述电荷的正调、反调。根据本专利技术的一个实施例，所述电荷控制电路包括：充电电路，其输入端连接所述采样保持电路的输出端，接收所述采样保持信号，并转为充电电流，其输出端输出充电电流对共用电容充电；放电电路，其输入端接收所述导通区段的电流采样信号，并转为放电电流，其输出端输出所述放电电流对所述共用电容放电；所述共用电容，其第一端连接所述充电电路的输出端和放电电路的输出端，其第二端接地；比较器，其一比较端连接所述共用电容的第一端，接收共用电容第一端的电压值，并与预设比较值比较，在电压值低于预设比较值时输出关断控制信号，其输出端连接所述驱动电路的控制端；以及放电输入控制电路，包括一开关，其第一端接收所述电流采样信号，其第二端连接所述放电电路的输入端，其控制端接收开关管导通信号，以控制开关在开关管导通区段时导通，否则断开。根据本专利技术的一个实施例，所述补偿信号用以控制对电流采样信号进行采样的时刻，采样时刻距导通开始时刻的时长与补偿信号成正比；补偿信号越大，则开关管导通越长时间后，所述采样保持电路对电流采样信号进行采样；补偿信号越小，则开关管导通越短时间后，所述采样保持电路对电流采样信号进行采样。本专利技术还提供一种AC-DC电路的驱动控制方法，AC-DC电路工作在临界导通模式或断续导通模式下，包括以下步骤：S1：获得AC-DC电路开关管的电流采样信号；S2：在每个开关周期的导通区段中根据补偿信号对电流采样信号采样保持，生成采样保持信号；S3：根据采样保持信号正调电荷，根据导通区段的电流采样信号反调电荷，所得电荷值信号与预设值比较，根据比较结果控制驱动电路驱动AC-DC电路开关管关断。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤S3中，采样保持信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AC‑DC电路的驱动控制电路，其特征在于，AC‑DC电路工作在临界导通模式或断续导通模式下，包括：驱动电路，其输出端连接AC‑DC电路开关管的控制端，以驱动开关管的导通与关断；采样保持电路，接收AC‑DC电路开关管的电流采样信号，在每个开关周期的开关管导通区段中根据补偿信号对电流采样信号采样保持，生成采样保持信号并输出；电荷控制电路，连接所述采样保持电路和驱动电路，接收所述采样保持信号和电流采样信号，根据采样保持信号正调电荷，根据导通区段的电流采样信号反调电荷，所得电荷值信号与预设值的比较结果用以控制驱动电路关断开关管。

【技术特征摘要】
1.一种AC-DC电路的驱动控制电路，其特征在于，AC-DC电路工作在临界导通模式或断续导通模式下，包括：驱动电路，其输出端连接AC-DC电路开关管的控制端，以驱动开关管的导通与关断；采样保持电路，接收AC-DC电路开关管的电流采样信号，在每个开关周期的开关管导通区段中根据补偿信号对电流采样信号采样保持，生成采样保持信号并输出；电荷控制电路，连接所述采样保持电路和驱动电路，接收所述采样保持信号和电流采样信号，根据采样保持信号正调电荷，根据导通区段的电流采样信号反调电荷，所得电荷值信号与预设值的比较结果用以控制驱动电路关断开关管。2.如权利要求1所述的AC-DC电路的驱动控制电路，其特征在于，所述电荷控制电路通过充放电电路实现所述电荷的正调、反调。3.如权利要求1所述的AC-DC电路的驱动控制电路，其特征在于，所述电荷控制电路包括：充电电路，其输入端连接所述采样保持电路的输出端，接收所述采样保持信号，并转为充电电流，其输出端输出充电电流对共用电容充电；放电电路，其输入端接收所述导通区段的电流采样信号，并转为放电电流，其输出端输出所述放电电流对所述共用电容放电；所述共用电容，其第一端连接所述充电电路的输出端和放电电路的输出端，其第二端接地；比较器，其一比较端连接所述共用电容的第一端，接收共用电容第一端的电压值，并与预设比较值比较，在电压值低于预设比较值时输出关断控制信号，其输出端连接所述驱动电路的控制端；以及放电输入控制电路，包括一开关，其第一端接收所述电流采样信号，其第二端连接所述放电电路的输入端，其控制端接收开关管导通信号，以控制开关在开关管导通区段时导通，否则断开。4.如权利要求1所述的AC-DC电路的驱动控制电路，其特征在于，所述补偿信号用以控制对电流采样信号进行采样的时刻，采样时刻距导通开始时刻的时长与补偿信号成正比；补...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄必亮，胡长伟，任远程，周逊伟，
申请(专利权)人：杰华特微电子杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33