一种乘法器及具有该乘法器的功率因数校正控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种乘法器及具有该乘法器的功率因数校正控制器，所述乘法器包括第一差分输入级、第二差分输入级和输出级，其中第一差分输入级具有对乘法器输入信号进行限幅的限幅电路。该限幅电路包括第一晶体管Ｑ１和第十三晶体管Ｑ１３，第一晶体管Ｑ１的基极作为输入端来接收乘法器输入电压信号，第十三晶体管Ｑ１３的基极被偏置在零温度系数的直流电压Ｖｔｈ，即限幅电压值，且第一晶体管Ｑ１的发射极和集电极分别与第十三晶体管Ｑ１３的发射极和集电极相连接。根据本发明专利技术，具有限幅电路的乘法器的输出用来给电流采样比较电路作为基准电压，可在不影响芯片输入信号的状态下，限制乘法器输入信号的幅值，能够有效解决高压输入时系统总谐波失真的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乘法器及具有该乘法器的功率因数校正控制器，更具体地讲，涉及一种具有限幅电路的乘法器及具有该乘法器的功率因数校正控制器。
技术介绍
功率因数校正电路在电源变换装置中被广泛使用，其目的是使整流电路输入电流 为正弦波形，从而使功率因数接近于1。 图1为一典型功率因数校正电路。如图1所示，该电路主要包括Boost电感L2、开 关M0SFET、二极管D2、输出电容C7和控制芯片IC1 (功率因数校正控制器)。控制芯片IC1 控制开关MOSFET处于高频工作状态下，根据输入电压和输出调整开关导通占空比，使开关 电流峰值为正弦包络，Boost电感L2电流经过EMI滤波器L1、C1和C2滤波后，输入电流成 为正弦波形，且与输入交流电压同相，从而使功率因数接近于1。 通常情况下，临界导通模式功率因数校正控制芯片内部集成了误差放大器，乘法 器，电流采样比较器，MOSFET驱动电路，启动电路，零电流检测电路，基准电压源以及其他的 保护线路。临界导通模式功率因数校正控制芯片的工作原理如下系统上电后，交流电压通 过整流桥后产生一个直流电压。该直流电压经过启动电阻给芯片的Vcc电容充电。当Vcc 电容上的电压超过芯片的欠压保护域值后，芯片开始工作。功率因数校正控制芯片的工作 首先由启动电路开始。启动电路在固定的周期内提供一个小脉冲信号给MOSFET驱动电路， 这样系统中的MOSFET就会以固定的频率和占空比进行开关动作。在此之后，MOSFET的每 次导通，都是通过零电流检测线路来触发，而M0SFET的关断，则是由电流采样和比较器线 路来触发。电流比较器的基准电压是正弦信号。正弦波的电流基准是通过输入交流电压与 误差放大器的输出相乘来实现的 这样，每次MOSFET关断的基准电压信号就是受输入交流信号调制的一个交流信 号。将M0SFET的每次导通的电流进行低频滤波后，就可以得到正弦的电流信号，进而提升 整个系统的功率因数。 造成系统的总谐波失真(THD)主要有两个来源， 一个是交越失真，另外一个是误 差放大器的输出纹波。 一般整流输出端都接有高频滤波电容，同时功率开关管漏极节点存 在体电容，全波整流的整流二极管还存在正向导通压降，所有这些都会导致桥式整流器的 交流输入电压过零时，全波整流信号产生交越失真。并且，高频滤波电容在输入交流电压经 过零点时的残留电压值随着输入交流电压的增加而增加。因此，在高输入电压的时候，系统 的THD会因为交越失真的增加而恶化。 于是，就需要一种电路来补偿交流输入电压高时，导致交越失真增加的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中的上述问题，相应地，本专利技术提供了一种乘法器， 包括第一差分输入级、第二差分输入级和输出级，其中第一差分输入级具有对乘法器输入信号进行限幅的限幅电路。 在一示例性实施例中，限幅电路包括第一晶体管Ql和第十三晶体管Q13，第一晶 体管Q1的基极作为输入端来接收乘法器输入电压信号，第十三晶体管Q13的基极被偏置在 零温度系数的直流电压Vth，即限幅电压值，并且第一晶体管Ql的发射极和集电极分别与 第十三晶体管Q13的发射极和集电极相连接。优选地，第一晶体管Ql和第十三晶体管Q13为PNP型晶体管。 第一差分输入级还可包括第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第十一晶体管Qll、第十二晶体管Q12和发射极电阻Ra，第十一晶体管Qll基极与限幅电路相连，第一差分输入级将第十一晶体管Qll基极处的电压转换成第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的发射极间的差分信号，然后输入第二差分输入级。 第二差分输入级可包括第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第八晶体 管Q8，第二差分输入级接收来自第一差分输入级的差分信号并产生输出至输出级的输出电 流。输出级可包括由第九晶体管Q9和第十晶体管Q10构成的电流镜、输出晶体管Q14以及输出电阻Rb，该输出级将来自第二差分输入级的输出电流转换为电压并输出。 本专利技术还提供了一种功率因数校正控制器，其包括具有限幅电路的乘法器、误差放大器、电流采样比较器、MOSFET驱动电路、启动电路、零电流检测电路、基准电压源以及其他的保护电路。 其中，误差放大器用于反馈输出电压的幅值变化；乘法器将误差放大器的输出信 号与经分压后的线电压输入信号进行乘积耦合；电流采样比较器通过采样电阻R9进行采 样并将采样得到的电压与乘法器输出的电压进行比较，基于比较结果控制M0SFET驱动电 路；MOSFET驱动电路控制MOSFET的导通及关断；启动电路用于启动功率因数校正控制器工 作；基准电压源为电流采样比较器提供零温度系数的基准电压。 根据本专利技术，通过电阻分压网络来检测交流输入信号的大小，当交流输入信号幅 值超过某一个域值后，通过具有限幅电路的乘法器来降低乘法器的输出信号，从而降低电 流采样比较器的基准值。在交流输入信号的峰值附近，因为电流采样比较器的采样线路的 基准值减小，系统的输出功率也相应的减小。在一个周期内，系统的输出误差通过误差放大 器加以放大，减小的这一部分输出功率，将会在交流输入电压小于上述域值的时候，通过增 加电流采样线路的基准值来补偿。因此，在交流输入电压经过零点附近的时候，需要增加输 入电流的峰值来补偿其在峰值附近减小的输入功率。因此，高频滤波电容上的残余电压会 减小。系统的交越失真也会随之减小。附图说明 图1示出了一种典型的功率因数校正电路； 图2是现有的乘法器电路； 图3是用于图2所示的乘法器的偏置电流产生电路； 图4示出了根据本专利技术一优选实施例的具有限幅电路的乘法器； 图5示出了输入交流230V、输出满载90W时使用现有的乘法器时的输入电流及其放大波形； 图6示出了输入交流230V、输出满载90W时使用根据本专利技术一优选实施例的乘法 器时的输入电流及其放大波形； 图7示出了输入交流230V、输出半载45W时使用现有的乘法器时的输入电流及其 放大波形； 图8示出了输入交流230V、输出半载45W时使用根据本专利技术一优选实施例的乘法 器时的输入电流及其放大波形； 图9示出了输入交流90V、输出满载90W时使用根据本专利技术一优选实施例的乘法器 时的MULT输入端电压及CS端波形； 图10示出了输入交流265V、输出满载90W时使用根据本专利技术一优选实施例的乘法 器时的MULT输入端电压及CS端波形。具体实施例方式下面，结合附图详细描述根据本专利技术的优选实施例。 图2示出了现有的乘法器电路，图3是用于图2所示的乘法器的偏置电流产生电路。 得 参照图2，因为:VbeN3+Vb所以， /，+/，/广「la = 13+14 Ib = V工2 IC = I「I26)7)8)~ J ^ J r她/.3 M及 从上面的公式可以推导出 A = 乙/e _ 「a/'因此，乘法器的输出电压Vrefcs可以表示成其中，Ib是乘法器的偏置电流，参照图3， Ib电流的大小，可以通过以下的计算求因为，V涵+VbiAT，所以，一ln_ VbeN5+Vb .+ — ln-ln~^~ +—In-办又因为」5/4=4/2+^/3 6可以把I3解出来所以， 积。 )、F 1+ 7^那么，乘法器的总输出电压可以表示成1 L3 &本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乘法器，包括第一差分输入级、第二差分输入级和输出级，其特征在于，所述第一差分输入级具有对乘法器输入信号进行限幅的限幅电路。

【技术特征摘要】
一种乘法器，包括第一差分输入级、第二差分输入级和输出级，其特征在于，所述第一差分输入级具有对乘法器输入信号进行限幅的限幅电路。2. 如权利要求l所述的乘法器，其特征在于，所述限幅电路包括第一晶体管(Ql)和第十三晶体管(Q13)，第一晶体管(Ql)的基极作为输入端来接收乘法器输入电压信号，第十三晶体管(Q13)的基极被偏置在零温度系数的直流电压Vth，即限幅电压值，并且第一晶体管(Ql)的发射极和集电极分别与第十三晶体管(Q13)的发射极和集电极相连接。3. 如权利要求2所述的乘法器，其特征在于，第一晶体管(Ql)和第十三晶体管(Q13)为PNP型晶体管。4. 如权利要求2所述的乘法器，其特征在于，所述第一差分输入级还包括第二晶体管(Q2)、第三晶体管(Q3)、第四晶体管(Q4)、第十一晶体管(Qll)、第十二晶体管(Q12)和发射极电阻(Ra)，第十一晶体管(Q11)基极与所述限幅电路相连，第一差分输入级将第十一晶体管(Q11)基极处的电压转换成第三晶体管(Q3)和第四晶体管(Q4)的发射极间的差分信号，然后输入所述第二差分输入级；所述第二差分输入级包括第五晶体管(Q5)、第六...

【专利技术属性】
技术研发人员：任雪刚，朱士海，赵向源，徐思远，陈泽强，
申请(专利权)人：BCD半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：KY[开曼群岛]