[发明专利]用于低待机功率的功率因子校正方法及其电路装置

说明书

本发明涉及一种功率因子校正方法及其电路。

在现有公知技术中，功率因子校正(PFC)是通过一个把导通时间在整个电源周期中固定下来的临界电感电流模式升压变换器(boost converter)来实现的。该方案对重负载条件下工作比较满意，但对于轻负载条件下工作就不够理想。这是因为在轻负载时，导通时间必须很短，并且为维持工作于临界电感电流模式，开关频率必须很快，因此开关损耗及待机状态的功率损耗都大。

鉴于上述，本发明的目地是提出一种用于开关式功率因数校正前级的控制方案。在待机或轻载条件下，此方案具有功率损耗非常低的特色，因而输入功率也非常低；这非常适用于那些希望减少对环境影响的现代电子装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于低待机功率的功率因数校正方法，其采用开关模式前置升压功率变换器的结构，该升压功率变换器在输入电压半周期中，开关的导通时间和截止时间恒定，且工作于非连续电感电流模式。

所述开关周期的导通时间有一下限，在轻载条件下，它的输出电压可以超过一个预定的稳压电平，电路检测到这种情况时，暂时中止变换器的后续开关动作直到输出电压回复到该预定的稳压电平为止。

一种用于功率因数校正的电路装置，它包括电感器L1、开关管Q1、二极管D1、电容器C1-C3、逻辑闸U5、比较器U1-U2、反相器U3、缓冲器U4、电流源I1-I2、误差放大器U6、分压电阻R1-R2，其中：

电流源I1、I2分别向电容器C3、C2提供充电电流；

电感器L1、开关管Q1、二极管D1和电容器C1组成一个基本的升压变换器，它是构成功率因数校正工作的基础，开关管Q1的工作由逻辑闸U5的输出电压控制；

分压电阻R1-R2串联后接电路的输出端Vout，其分压点接误差放大器U6的输入；

误差放大器U6的输出为Vout的取样信号与参考电压VR之差值的积分，其接比较器U2的一个输入端；

比较器U2的另一输入端接电容C2，其输出关断/禁止信号至逻辑闸U5和反相器U3，反相器U3的输出接电容C3，电容C3由反相器U3放电；

比较器U1的一输入端接门槛电压，另一输入端接电容C3，其输出开通信号至逻辑闸U5和缓冲器U4，缓冲器U4的输出接电容C2，电容C2由缓冲器U4放电；

逻辑闸U5有一个由比较器U2输出端控制的关断/禁止信号端和一个由比较器U1输出端控制的开通信号端，逻辑闸U5的输出接开关管Q1的输入，当关断/禁止信号被建立时Q1截止，并维持截止状态；当关断/禁止信号被解除且开通信号被建立时Q1导通。

在待机或轻载条件下，开关模式的电源供应器的功率损耗，大部份是开关损耗。由于开关损耗与开关器件的开关频率成正比，所以减少轻载时的工作频率，也即会相应减少待机状态的功率损耗。本发明利用独特的开关定时控制来达到这个目的。

本发明的优点：

1.设计简单；

2.大负载条件下有效的功率因子校正；

3.轻载时，开关频率非常低，具有非常低的功率损耗，因而待机输入功率也非常低。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

图1为低待机功率的PFC示意图；

图2为重负载下的操作波形；

图3为轻负载下的操作波形；

图4为待机负载下的操作波形。

请参照图1的低待机功率的PFC示意图。图中各符号含义如下：

Vin：整流后的电路输入电压，Vout：电路输出电压，VR：参考电压，用于控制输出电压Vout，Vth：内部使用的门槛电压。

电路包括电感器L1、开关管Q1、二极管D1、电容器C1-C3、逻辑闸U5、比较器U1-U2、反相器U3、缓冲器U4、电流源I1-I2、误差放大器U6、分压电阻R1-R2，其中：

L1、Q1、D1和C1组成一个基本的升压变换器，它是构成PFC工作的基础。开关管Q1的工作由与门U5的输出电压控制。

U5有两个信号输入端，一个是由U2输出端控制的关断/禁止信号端，另一个是由U1输出端控制的开通信号端。当关断/禁止信号被建立时Q1截止，并维持截止状态；只有当关断/禁止信号被解除且开通信号被建立时Q1才导通。

关断/禁止信号由U2驱动。每当定时电容C2上产生的锯齿状斜波电压高于误差放大器U6输出端电压时，U2激活关断/禁止信号。