一种图腾柱PFC电路及其控制电路和控制方法技术

公开了一种图腾柱PFC电路的控制电路和控制方法。所述图腾柱PFC电路的控制电路，通过设置主控管的导通时长，来达到电感电流上升阶段时对主控管的控制，从而可以在电流检测电阻放置于低端，即接地端时，使图腾柱PFC电路工作在连续电流模式下。本发明专利技术提供的图腾柱PFC电路，无需采用高压器件，有效降低了电路成本，并且图腾柱PFC电路可以工作在连续电流模式、断续电流模式和临界电流模式下，极大地提高了电路效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种图腾柱PFC电路及其控制电路和控制方法


[0001]本专利技术的实施例涉及一种开关电源，更具体地说，尤其涉及一种图腾柱PFC电路。

技术介绍

[0002]在电源研发领域，为提高电路效率，PFC(Power Factor Correction)，即功率因数校正拓扑的设计变得越来越重要。功率因数指的是电路有效功率与视在功率的比值，用于衡量电力被有效利用的程度，功率因数值越大，代表其电力利用率越高。为了提高用电设备功率因数的技术就被称为功率因数校正。现有的PFC拓扑包括传统桥式PFC、半无桥式PFC和无桥式PFC。在无桥式PFC中，图腾柱PFC具有低传导损耗，高电路效率的优点。
[0003]图1示出了现有的图腾柱PFC电路10的拓扑结构示意图。如图1所示，图腾柱PFC电路10包括：耦接至输入交流电源Vsource的电感L1、包含开关管P1和P2的第一桥臂、包含开关管P3和P4的第二桥臂以及输出电容Cout。在常用的峰值电流控制或平均电流控制方式中，为了控制开关管P1
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P4的开关，图腾柱PFC电路10需要对流过电感L1的电流IL进行采样以形成反馈机制。在图1中，检测电阻Rcs与电感L1串联耦接，电流检测电路101耦接至检测电阻Rcs的两端，基于检测电阻Rcs两端的电压来输出表征交流输入电流的电流检测信号Vcs。在图1的应用中，电阻Rcs的一端通过电感L1耦接至输入交流电源Vsource，另一端通过开关管P1耦接至输出电压Vout。由于输入交流电源Vsource和输出电压Vout的电压都较高，电流检测电路101需要用到高压隔离器件或霍尔器件，导致电路的成本较高。
[0004]图2示出了现有的图腾柱PFC电路20的拓扑结构示意图。与图1相比，图2中的检测电阻Rcs被放置在接地端，不涉及高压。因此，电流检测电路201不需要用到高压器件。然而图2中检测电阻Rcs的位置，仅能检测到同步开关管导通时的电流，即在输入交流电源Vsource的电压正半段仅能检测到流过开关管P1的电流，在输入交流电源Vsource的电压负半段仅能检测到流过开关管P2的电流。无论在哪种情况下，检测电阻Rcs都只能检测到电感电流IL下降时的电流。由于缺乏电感电流IL上升阶段的电流信息，无法实现峰值电流控制或平均电流控制，也就意味着图腾柱PFC电路20无法工作在连续电流模式下，导致电路效率较低。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种图腾柱PFC电路的控制电路，可以在检测电阻放置于低端，即接地端时，使图腾柱PFC电路工作在连续电流模式下。
[0006]根据本专利技术的实施例，提出了一种图腾柱PFC(功率因数校正)电路的控制电路，包括：误差放大电路，接收表征图腾柱PFC电路的输出电压的反馈信号和反馈基准信号，并且基于所述反馈信号和所述反馈基准信号，输出反馈调节信号；电流谷底基准产生电路，接收所述反馈调节信号，并且基于所述反馈调节信号输出电流谷底基准信号；延时电路，接收所述反馈调节信号，并且基于所述反馈调节信号，输出延时信号；谷底检测电路，接收开关电压，基于所述开关电压，输出谷底检测信号；以及控制信号产生电路，接收表征流过图腾柱
PFC电路的检测电阻的电流的电流检测信号、所述电流谷底基准信号、所述延时信号、所述谷底检测信号、模式判断信号和输入至图腾柱PFC电路的交流电压，基于所述电流检测信号、电流谷底基准信号、延时信号、谷底检测信号、模式判断信号和交流电压，输出控制信号用于控制图腾柱PFC电路的各开关管。
[0007]根据本专利技术的实施例，还提出了一种图腾柱PFC电路，包括前述图腾柱PFC电路的控制电路，还包括：第一开关管，耦接在图腾柱PFC电路的输出电压与图腾柱PFC电路的电感之间；第二开关管，耦接在所述第一开关管与接地端之间；第三开关管，耦接在图腾柱PFC电路的输入交流电源与接地端之间；以及第四开关管，耦接在第三开关管和图腾柱PFC电路的输出电压之间；其中，在交流电压的正半周，所述第二开关管为图腾柱PFC电路的主控管，在交流电压的负半周，所述第一开关管为图腾柱PFC电路的主控管。
[0008]根据本专利技术的实施例，还提出了一种图腾柱PFC电路的控制方法，所述图腾柱PFC电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述控制方法包括：在图腾柱PFC电路工作于连续电流模式，基于电流检测信号与电流谷底基准信号的比较结果以及连续电流模式导通时长信号，来控制第一开关管和第二开关管；以及在图腾柱PFC电路工作于断续电流模式或临界电流模式时，基于延时信号、开关谷底检测信号、断续电流模式导通时长信号和电流检测信号，来控制第一开关管和第二开关管。
[0009]在一个实施例中，前述图腾柱PFC电路的控制方法还包括：接收并判断交流电压处于正半周还是负半周；当交流电压处于正半周时，关断第四开关管，导通第三开关管，将第二开关管为主控管，将第一开关管为同步管；以及当交流电压处于负半周时，关断第三开关管，导通第四开关管，第一开关管为主控管，第二开关管为同步管。
[0010]本专利技术提供的图腾柱PFC电路，无需采用高压隔离器件或霍尔器件，有效降低了电路成本，并且图腾柱PFC电路可以工作在连续电流模式、断续电流模式和临界电流模式下，极大地提高了电路效率。
附图说明
[0011]为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：
[0012]图1示出了现有的图腾柱PFC电路10的电路结构示意图；
[0013]图2示出了现有的图腾柱PFC电路20的拓扑结构示意图；
[0014]图3示出了现有的图腾柱PFC电路在输入交流电源Vsource的正负电压阶段的开关管P1
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P4的工作状态；
[0015]图4示出了根据本专利技术一实施例的图腾柱PFC电路40及其控制电路400的电路结构示意图；
[0016]图5示出了根据本专利技术一实施例的电流谷底基准信号Vvalley_ref与反馈调节信号Vcomp的关系示意图；
[0017]图6示出了根据本专利技术一实施例的控制信号产生电路405的电路结构示意图；
[0018]图7示出了根据本专利技术一实施例的当控制电路400工作在CCM模式下控制信号G1和G2、电感电流IL和电流谷底基准信号Vvalley_ref的波形示意图；以及
[0019]图8示出了根据本专利技术一实施例的当控制电路400工作在DCM模式下控制信号G1和G2、电感电流IL和电流谷底基准信号Vvalley_ref的波形示意图。
[0020]图9示出了根据本专利技术一实施例的控制信号产生电路405的工作流程90的示意图；
具体实施方式
[0021]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，未本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图腾柱PFC(功率因数校正)电路的控制电路，包括：误差放大电路，接收表征图腾柱PFC电路的输出电压的反馈信号和反馈基准信号，并且基于所述反馈信号和所述反馈基准信号，输出反馈调节信号；电流谷底基准产生电路，接收所述反馈调节信号，并且基于所述反馈调节信号输出电流谷底基准信号；延时电路，接收所述反馈调节信号，并且基于所述反馈调节信号，输出延时信号；谷底检测电路，接收开关电压，基于所述开关电压，输出谷底检测信号；以及控制信号产生电路，接收表征流过图腾柱PFC电路的检测电阻的电流的电流检测信号、所述电流谷底基准信号、所述延时信号、所述谷底检测信号、模式判断信号和输入至图腾柱PFC电路的交流电压，基于所述电流检测信号、电流谷底基准信号、延时信号、谷底检测信号、模式判断信号和交流电压，输出控制信号用于控制图腾柱PFC电路的各开关管。2.如权利要求1所述的图腾柱PFC电路的控制电路，还包括：模式判断电路，接收所述反馈调节信号和负载阈值，并且基于所述反馈调节信号和负载阈值的比较结果，输出模式判断信号。3.如权利要求1所述的图腾柱PFC电路的控制电路，其中所述延时信号表征的时长值与反馈调节信号的值成反比。4.如权利要求1所述的图腾柱PFC电路的控制电路，其中所述控制信号产生电路包括：逻辑电路，接收电流谷底表征信号、延时信号和谷底检测信号，在电流谷底表征信号表征图腾柱PFC电路的电感电流下降至零或电流谷底基准信号时开始计时直至延时信号表征的时长结束后，并且谷底检测信号产生脉冲时，输出断续电流模式导通信号；以及第一选择电路，接收断续电流模式导通信号、电流谷底表征信号和模式判断信号，当模式判断信号表征电路处于连续电流模式时，所述第一选择电路输出电流谷底表征信号作为置位信号，否则，输出断续电流模式导通信号作为置位信号，所述置位信号用于控制图腾柱PFC电路的主控管的导通。5.如权利要求4所述的图腾柱PFC电路的控制电路，其中所述控制信号产生电路还包括：断续电流模式固定导通时长产生电路，接收反馈调节信号，输出与反馈调节信号的值成正比的断续电流模式导通时长信号；第二选择电路，接收断续电流模式导通时长信号、连续电流模式导通时长信号和模式判断信号，当模式判断信号表征处于电路处于连续电流模式时，所述第二选择电路输出连续电流模式导通时长信号，否则，输出断续电流模式导通时长信号；以及计时电路，接收第二选择电路的输出信号以及预控制信号，并且基于预控制信号和第二选择电路的输出信号，输出复位信号，所述复位信号用于控制图腾柱PFC电路的主控管的关断。6.如权利要求5所述的图腾柱PFC电路的控制电路，其中所述控制信号产生电路还包括：RS触发器，具有置位端接收第一选择电路输出的置位信号，具有复位端接收复位信号，具有输出端输出预控制信号用于控制图腾柱PFC电路的主控管的通断。7.如权利要求5所述的图腾柱PFC电路的控制电路，其中所述控制信号产生电路还包
括：第三选择电路，接收零电流阈值、电流谷底基准信号和模式判断信号，当模式判断信号表征电路处于连续电流模式时，所述第三选择电路输出电流谷底基准信号，否则，输出零电流阈值；谷底电流检测电路，接收电流检测信号和第三选择电路的输出信号，基于两者的比较结果输出电流谷底表征信号；以及第四选择电路，接收预控制信号、电流谷底表征信号和交流电压判断信号，在交流电压判断信号表征交流电压处于正半周时，所述第四选择电路输出预控制信号作为第二控制信号，并输出电流谷底表征信号作为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广卓，刘鹏飞，王斯然，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：