开关电源电路包括对交流电源电压进行全波整流以输出脉动电流的全波整流器(1)、以及连接至该全波整流器(1)的电感器(3)。电平转换电路(20)包括串联连接的多个电阻器，并将电感器电流检测电压转换为电压电平不同、且与电感器电流成比例的第一电流电平信号和第二电流电平信号(S1和S2)。连续控制设置电路(30)产生其相位与来自所述第一电流电平信号(S1)的交流输入电压的相位大致相同的参考电位信号、并将该参考电位信号的电压电平与第二电流电平信号(S2)的电压电平进行比较从而输出指定开关元件(4)导通的时刻的第二置位脉冲(S8)信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关电源电路和功率因数控制器[
]本专利技术涉及用于将既定的直流输出电压从交流电源提供至负载的开关电源电路和功率因数控制器，更具体地涉及可在临界电流控制方法和连续电流控制方法之间执行开关的开关电源电路和功率因数控制器。通过供应有商业交流电源电压(AC 100到240V)的许多电子设备，使用开关电源电路来获取用于驱动内部电路的直流电压。相应地，开关电源电路需要整流电路，用于将商用交流电源电压转换为直流电压。如果没有功率因数改进，则仅在输入电压位于峰值附近吋，电流流向连接至整流电路的平滑电容器。因此，在整流电路中产生高频电流与电压分量。这些分量是高频噪声之源，且引起功率因数的下降。功率因数是通过将输入有效功率Pi (W)(其是交流电路中输入电压和输入电流的乘积的时间平均)除以视在功率(其是输入电压的有效值和输入电流的有效值的乘积)得到的值。通过将视在功率乘以取决于负载的系数(功率因数)而得到有效功率。如果将AC100V施加给简单的电阻负载，则电压和电流的相位相同且功率因数是I。然而，电流的相位可由于不同于电阻器的负载而偏离于电压的相位。在此情况下，为了补偿对应于这个偏离量的功率因数的下降，有必要増加输入电流。这引起输入线上功率损失的増加。因此，有必要通过使用PFC(功率因数控制器)来防止功率因数的下降而控制此功率损失、并控制上述高频噪声。附图说明图13示出含有使用固定导通宽度控制方法的常规功率因数控制器的开关电源电路。功率因数控制器通过使输入电流的相位与经开关电源电路中的整流电路整流的交流输入电压的相位相同来改进功率因数，并控制导致有害的EMI (电磁干扰)或设备的损害的高频电流和电压。在图13中所示的开关电源电路中，交流输入电压由全波整流器I进行全波整流。电容器2的一端连接至全波整流器I的输出侧。因为下文所描述的开关元件4的开关操作而产生的高频分量由电容器2移除。包括变压器T的初级电感器3、作为MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)的开关元件4、ニ极管5、以及电容器6的升压电路也连接至全波整流器I的输出侧。从全波整流器I输出的经整流电压由升压电路增大并整流。通过这样做，例如约400伏特的直流输出电压可被供应至连接在输出端子7和接地之间的负载(未示出)。功率因数控制器100包括将各种功能累积进来的累积电路，且具有用于接收反馈信号的FB端子、用于检测流过开关元件4的电流的IS端子、用于输出的OUT端子、用于接收零交叉信号的ZCD(零电流检测)端子、用于连接确定振荡器13的振荡波形的电阻器的RT端子、以及用于连接相位补偿元件的COMP端子。此外，该累积电路包括用于放大并输出检测到的输入至FB端子的输出电压的值和參考电压Vref之间的差的误差放大器11、PWM(脉冲宽度调制)比较器12、振荡器13、OR(或)电路14a和14b、RS触发器(FF) 15、Z⑶比较器16、定时器17、用于过电压保护的OVP (过电压保护)比较器18、以及用于检测过电流的比较器19。功率因数控制器100的RT端子连接至时基电阻器Rl的一端，该时基电阻器Rl的另一端接地。Z⑶端子经由电阻器R2连接至变压器T的次级电感器8的一端，且该次级电感器8的另一端接地。OUT端子连接至作为开关元件4的MOSFET的栅极端子。开关元件4的源极端子连接至电流检测电阻器R3的一端，该电流检测电阻器Rl的另一端接地。MOSFER的源极端子和电流检测电阻器R3的一端相连接的点被连接至IS端子。输出端子7经由串联连接的分压电阻器R4和R5接地。分压电阻器R4和R5相连接的点被连接至FB端子。COMP端子经由电容器Cl接地。电阻器R6和电容器C2串联连接且与电容器Cl并联连接。此外，功率因数控制器100具有用于接收电源电压的VCC端子(未示出)、用于接地连接的GND端子(未示出)。有了上述的开关电源电路，功率因数控制器100使得流过升压电路的电感器电流Il的相位与经全波整流器I全波整流的交流输入电压的相位相等。因此，其功率因数得到改进。功率因数控制器100的误差放大器11是跨导放大器。參考电压Vref被输入至误差放大器11的非反相输入端子，且误差放大器11的反相输入端子连接至FB端子。误差放大器11的输出端子连接至COMP端子以及PWM比较器12的反相输入端子。PWM比较器12的输出端子经由OR电路14a连接至RS触发器15的重置端子。振荡器13经由RT端子连接至外部时基电阻器R1，并产生其斜率对应于时基电阻器Rl的电阻值的锯齿振荡输出。振荡输出被提供至PWM比较器12的非反相输入端。參考电压Vzcd被输入至Z⑶比较器16的非反相输入端子，且Z⑶比较器16的反相输入端子连接至Z⑶端子。来自Z⑶比较器16的输出信号和来自定时器17的输出信号经由OR电路14b被提供至RS触发器15的置位端子。来自RS触发器15的输出端子Q的输出信号SO经由OUT端子被提供至开关元件4的栅极端子。參考电压Vovp被输入至OVP比较器18的反相输入端子，且OVP比较器18的非反相输入端子连接至FB端子。OVP比较器18的输出端子经由OR电路14a连接至RS触发器15的重置端子。參考电压Vovc被输入至比较器19的反相输入端子，且比较器19的非反相输入端子连接至IS端子。比较器19的输出端子经由OR电路14a连接至RS触发器15的重置端子。为通过固定导通宽度控制方法改进功率因数而执行的操作如下。Z⑶比较器16检测当流经包括在升压电路中的变压器T的初级电感器3的电感器电流ん变成零时的电压值。当Z⑶比较器16检测到电感器电流し为零时，来自Z⑶比较器16的输出信号变为H(高)并经由OR电路14b置位RS触发器15。因此，来自RS触发器15的输出信号SO变为H且此信号从OUT端子输出。相应地，开关元件4导通。此外，来自Z⑶比较器16的输出信号被输入至振荡器13。当振荡器13被来自ZCD比较器16的输出信号触发时,振荡器13在开关元件4导通的同一时刻开始产生锯齿震荡输出(锯齿信号)。当锯齿信号达到既定值时，振荡器13停止产生振荡输出、将振荡输出重置为初始值、并等待下ー个触发输入。然后，通过分压电阻R4和R5将输出至输出端子7的直流电压分压而获得的信号作为反馈电压被反馈至FB端子。由误差放大器11产生通过放大反馈电压和參考电压Vref 之差而获得的误差信号Verr。PWM比较器12将误差信号Verr和来自振荡器13的锯齿信号相比较。当PWM比较器12检测到锯齿信号已经达到误差信号Verr的电平吋，PWM比较器12经由OR电路14a将重置信号输出至RS触发器15。因此，来自RS触发器15的输出信号SO变为L(低)。当已经变为L的输出信号SO从功率因数控制器100的OUT端子输出吋，开关元件4截止。 如果连接至开关电源电路的输出端子7的负载的大小在此时不变，则误差信号Verr也不变，且开关元件4的导通宽度是锯齿信号从參考值开始的时刻到锯齿信号达到误差信号Verr的时刻之间的时间。因此，控制导通宽度以使其不变。然而，交流电压被输入至开关电源电路，所以初级电感器3两端的电压根据相位角而变化。因此，流经变压器T的初级电感器3的电感器电流L的斜率根据输入电压而变化。电感器电流的峰值，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】2009.10.29 JP 2009-248597;2010.06.04 JP 2010-128701.ー种开关电源电路，用于将既定的直流输出电压从交流电源提供至负载，所述开关电源电路包括 整流电路，对交流电源电压进行全波整流以输出脉动电流； 连接至所述整流电路的电感器； 开关元件； 输出电容器； 电感器电流检测电路，检测流过所述电感器的电流并输出电感器电流检测电压；电平转换电路，将所述电感器电流检测电压转换为电压电平不同的第一电流电平信号和第二电流电平信号； 连续控制设置电路，产生相位与来自所述第一电流电平信号的经全波整流的交流输入电压的相位大致相同的參考电位信号、并将所述參考电位信号的电压电平与所述第二电流电平信号的电压电平进行比较从而产生指定所述开关元件导通的时刻的信号；以及零电流检测电路，检测流过所述电感器的电流是否变为零， 其中在以下两个时刻中的较早时刻使所述开关元件导通由所述连续控制设置电路指定的所述开关元件导通的时刻、以及所述零电流检测电路检测到流过所述电感器的电流变为零的时刻。2.如权利要求I所述的开关电源电路，其特征在于，所述电平转换电路通过将所述电感器电流检测电压偏移为极性与所述电感器电流检测电压的极性相反的电压，从而产生所述第一电流电平信号和所述第二电流电平信号。3.如权利要求I或2所述的开关电源电路，其特征在干 所述电感器电流检测电路是位于在所述整流电路和所述电感器之间的路径上的电流检测电阻器，且从所述电流检测电阻器的一端输出负的电感器电流检测电压；以及 所述电平转换电路包括串联地连接在正參考电压和所述电感器电流检测电路的输出之间的第一电阻器、第二电阻器、以及第三电阻器，在所述第一电阻器和所述第二电阻器的连接点处输出电压作为所述第一电流电平信号，并且在所述第二电阻器和所述第三电阻器的连接点处输出电压作为所述第二电流电平信号。4.如权利要求I所述的开关电源电路，其特征在于，所述连续控制设置电路包括 峰值保持电路，在每ー个所述开关元件截止的时刻保持所述第一电流电平信号的电压电平，并且产生峰值电平信号；以及 置位脉冲产生电路，转换所述峰值电平信号的电压电平从而产生所述參考电位信号，并将所述參考电位信号的电压电...
【专利技术属性】
技术研发人员：菅原敬人，
申请(专利权)人：菅原敬人，
类型：发明
国别省市：
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