具有电源开关和升压变流器的单周期控制连续传导模式的PFC升压变流器集成电路制造技术

一种连续传导模式（ＣＣＭ）功率因数校正的升压变流器电路，包括：　　　　整流器，其可以与ａｃ输入连接并且具有通过ｄｃ总线提供的整流ｄｃ输出；　　　　电感，其具有被连接到ｄｃ总线的一个引线上的第一和第二端，电感的第一端连接到所述整流器的输出；　　　　集成电路，其包括控制电路和由该控制电路控制的开关，该集成电路包括封入控制电路和开关的外壳，该集成电路包括电源端，接地端，连接到变流器电路的输出的第一控制输入端，和连接到用于感测ｄｃ总线电流的传感器的第二控制输入端，该集成电路进一步具有连接于所述开关和连接所述电感的第二端的输出端；　　　　升压二极管，其具有连接到集成电路的输出端的第一端并且具有第二端；和　　　　存储电容器，其连接到二极管的第二端；　　　　其中，控制电路包括具有积分器的单周期控制电路，积分器由时钟信号在时钟信号的每个周期进行重置，积分器接收在所述第一控制输入端提供的信号作为输入。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

PFC boost converter integrated circuit with single cycle controlled continuous conduction mode with power switch and boost converter

A continuous conduction mode (CCM) boost converter with power factor correction circuit includes a rectifier which can be input with AC connection and DC output with rectifier provided by DC bus; its inductance is connected to a wire DC bus on the first and second ends, the first end is connected to the output inductor the rectifier; integrated circuit, which comprises a control circuit and the control circuit by the switch control, the integrated circuit includes a control circuit and a switch shell, the integrated circuit includes a power supply terminal and ground terminal connected with an output circuit of the converter receives a first control input, and is connected to the sensor for sensing DC the second bus current control input, the integrated circuit is further connected to the switch and even The output end of which is connected with the inductance of the second end; the boost diode, which has a first end connected to the output of the integrated circuit and has second ends; and a storage capacitor connected to the diode second end; wherein, the control circuit comprises a control circuit with single cycle integrator, integrator reset by each clock signal in the period of the clock signal, the received signal integrator is provided on the first control input as input.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
控制转换电路的单周期控制(OCC)技术目前已为公知。在美国专利No.5278490中描述了该常规技术。在美国专利No.5886586中该技术应用于PFC(功率因数校正)升压变流器电路。在OCC技术中，就应用于PFC升压变流器电路而言，变流器的输出电压被检测，与基准电压进行比较并且被提供给积分器级，该电压如同由系统时钟设定那样在每一个周期被重置。然后在比较器中将积分器的输出与变流器中的被检测的输入电流进行比较，并且将比较器的输出用于控制脉宽调制器，脉宽调制器的输出控制升压变流器开关。该开关控制提供给负载的电流使得输入ac线电流与输入ac线电压同相，即，配有连接负载的变流器的功率因数基本上为1，因此表现出完全电阻性，由此产生最佳的功率效率和减少的谐波。在OCC技术之前，乘法器技术因被用于升压变流器电路中的PFC而知名。图1描述了一个系统级框图，其表示典型的现有技术的在一个固定频率下、连续传导模式(CCM)升压变流器技术的有源功率因数校正系统操作。该系统包括基于乘法器方法的连续传导模式控制集成电路1，系统具有分立的门驱动电路3和分立的电力开关5。这种基于电流模式的控制方法利用乘法器电路，输入电流检测，输入电压检测和输出电压检测。模拟的乘法器通过用电压误差放大器的输出倍增校正的线电压产生电流程序化信号，使得电流程序化信号具有输入电压的形状和平均振幅，平均振幅最终控制升压变流器的输出电压。电流回路由校正的线电压编程，使得变流器的输入呈现电阻性。通过改变电流程序化信号的平均幅度控制输出电压。其结果是产生受调整的输出电压和同相的并且与输入电压成比例的正弦输入电流。上述利用乘法器的方法的先有技术的缺点是高分立的元件数目和复杂的设计以及需要研制工作以实现高性能的连续传导模式功率因数校正变流器。另外，因为高的元件数目和有限的管脚，因此实现在其中开关被封装在控制电路中的“单个封装”的设计更加困难。现有技术的采用乘法器技术的PFC升压变流器的一个例子在美国专利No.6,445,600中披露。人们希望为PFC，CCM升压变流器提供一种集成电路，其具有集成的开关和OCC控制器，并且其减少了利用乘法器技术的PFC升压变流器中固有的复杂性。
技术实现思路
与传统的基于“乘法器”的CCM PFC控制器例如先有技术Unitrode/TI UC3854相比，OCC技术显著地简化了连续传导模式(CCM)PFCC控制功能。由于OCC技术不需要线电压检测，并且不需要复杂的带有相关的外部部件的乘法器电路，所以封装的管脚数目显著减少。这个控制方法简单，因此为了将CCM升压PFC控制器连同电源开关元件整体集成在一个封装件中，允许使用实际已有的电源封装方法的同时允许高水平的集成。可以采用的封装方法的一个例子在2001年5月31日公布的国际公开文本WO01/39266中披露了。本专利技术因此涉及一种在连续传导模式(CCM)中的单相有源功率因数校正升压变流器操作。本专利技术优选的实施于连续传导模式，因为这是最复杂的PFC电路，其通常需要用于控制器的许多外部部件和封装管脚。本专利技术包括IC，该IC包括基于OCC技术的有源功率因数校正控制器，集成的门驱动电路和集成的电源开关装置，电源开关装置优选的是封装在多管脚电源TO-220和TO-247封装中。IC优选的采用上述的WO01/39266中的方法封装MOSFET或IGBT。按照本专利技术，提供一种连续传导模式(CCM)功率因数校正的升压变流器电路，其包括整流器，可以与ac输入连接并且具有通过dc总线提供的整流的dc输出；电感，具有被连接到dc总线的一个引线上的第一和第二端，电感的第一端连接到所述整流器的输出；集成电路，其包括控制电路和被该控制电路控制的开关，该集成电路包括封入控制电路和开关的外壳，该集成电路包括供电端，接地端，连接到变流器电路的输出的第一控制输入端，和连接到用于感测dc总线的电流的传感器的第二控制输入端，集成电路还具有连接于开关上和连接电感的第二端的输出端；升压二极管，其具有连接到所述输出端的第一端并且具有第二端；和连接到二极管的第二端的存储电容器，其中，控制电路包括具有积分器的单周期控制电路，积分器通过时钟信号在时钟信号的每个周期进行重置，积分器接收第一控制输入端提供的信号作为输入。本专利技术还涉及一种用于CCM PFC升压变流器的集成电路控制器。本专利技术的其它特征和优点通过以下参照附图对本专利技术的描述变得明显。附图说明图1是先有技术的CCM PFC升压变流器电路的框图；图2是按照本专利技术采用OCC技术的CCM PFC升压变流器电路的框图，其中开关和控制器封装在一个模块中；图3表示本专利技术的集成电路的一个实施方式；图4是表示本专利技术的集成电路的框图；和图4A表示集成电路的功率和基准电压是怎样产生的。具体实施例方式图2描述了本专利技术的一个系统级框图，其表示在一个固定频率下、连续传导模式的升压变流器技术的基于OCC的有源的功率因数校正技术操作。在CCM中，电感中的电流决不允许变为零。按照本专利技术，电力开关10和基于PFC控制电路20的OCC与电力开关驱动器30被集成在能够从装置向散热器散出适当热量的单个封装40中。因为需要用来实现完整的CCM PFC升压变流器的管脚的数目由于使用了OCC技术而被减少了，所以使用这种技术可以采用各种电源封装。控制电路20是根据OCC的方法，其中不需要先有技术中提到的乘法器和输入电压检测。这使IC 40的封闭的管脚和外部部件减少。OCC的概念可以用一个简单的包括积分重置控制的线性电路实现，其中开关10的工作周期被实时控制，使得在每个周期转换变量的平均值等于控制基准或与控制基准成比例。特别是，通过一个误差放大器将变流器的输出电压与控制基准相比较。误差信号被积分。误差的幅度控制积分器输出的斜率，积分器的输出与检测的输入电流相比较以控制开关的工作周期。这个控制方法促使变流器显现出电阻性，因此使正弦输入电流同相并且与输入电压成比例，并且提供一个调整的DC输出电压。与传统的分立的基于CCM的乘法器控制器相比，将控制器与电力开关集成在一个封装中简化了设计连续传导模式PFC电路的复杂的工作。再次参照图2，整流部分R提供整流的dc电压给dc总线。输入电容Cin过滤高频分量。当开关10闭合时，电磁能量被存储在电感L中。当开关10关闭时，电感L中存储的能量通过高频二极管D传送到为负载提供动力的存储电容器Cout中。当开关10被再次闭合时，二极管D被反向偏置并且存储电容器Cout为负载提供动力。开关10的工作周期由OCC电路20控制，使得ac输入电流与ac线电压同相。变流器和负载因此具有接近1的功率因数并且呈现出纯电阻性，因此产生最大的功率效率。检测电阻RS用于检测输入电流。图3显示出应用于PFC CCM升压变流器的集成电路40的一个实施方式的细节，图4表示IC 40的框图。IC40优选的是由电源PS提供的电力，电源PS从DC总线接收电力。在IC40的内部，包括电阻Rx和齐纳二极管DZ1的电压调节电路能构用于提供内部电力(VCC 5V)。见图4A，如图4A所示，通过包括电阻RY和齐纳二极管DZ2的简单的电路也能构提供用于误差放大器的基准电压Vref。还参照图4，通过电阻R1和R2检测输出电压并且输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：F·阿瑟里，R·布朗，J·亚当斯，
申请(专利权)人：国际整流器公司，
类型：发明
国别省市：