[发明专利]离线转换器中改善的总谐波失真

说明书

技术领域

本公开整体涉及偏置电路，并且更具体地涉及参考电流源。

背景技术

因为电源控制开关中的峰值电流自然与输入电压成比例，峰值电流控制或导通时间控制是常见形式的主电源控制。一个优点是容易测量和控制峰值电流和/或时间功率电平(电流和/或电压)。通常，线电流与线电压相关。尽管电流与电压相关，然而，因为传递函数中存在线周期上非线性的因数，所以电流与电压的关系不是成线性比例的。这种线性的缺失是产生失真的原因。失真可在某个工作范围内是可以接受的，但不是总体上可以接受的。

最小化由于失真产生的电流谐波是顾客在开发离线开关式电源(SMPS)中面临的管制要求。在北美，管理机构规定SMPS可产生的最大总谐波失真(THD)。欧盟实施EN61000-3-2标准，该标准规定了对输出线电流频谱的限制。这两组要求解决SMPS施加在AC电网上的非线性负载所导致的线电流谐波的产生。

大功率SMPS利用线电流的闭环控制，不惜增加成本、尺寸和复杂性来校正失真。此控制方法几乎专用于升压转换器拓扑。最近低功率、低成本应用的激增，使得开发可满足各种谐波标准并且与多个转换器拓扑一起利用的高性价比控制方法和技术成为必要。具体地讲，在低成本应用中使用的驱动器通常使用简单的、非隔离的SMPS拓扑以便使系统成本降到最低。这些系统无法承担采用高功率SMPS所使用的传统谐波校正技术的费用，因为在电路、功耗方面上的成本、或甚至因为在低成本应用中使用这些技术的实际成本较高。因此，需要一种简单的低成本系统以及可在低成本应用中使用的用于减少谐波的方法。

附图说明

本领域技术人员参照附图阅读本说明书，可以更好地理解本发明，也可以显而易见地认识到本发明的多种特征和优点，在附图中：

图1为现有的CTON发生器的示意图。

图2为示出图1的CTON发生器对通过定时电容器传导的电流的电流响应曲线I_CT的信号图。

图3为根据一个实施例的具有控制器的降压升压SMPS的局部示意性方框图。

图4为示出通过根据一个实施例的SMPS的电感器的电流I_L的信号流图。

图5为根据一个实施例的控制器的CTON发生器的示意图。

图6为示出根据一个实施例的操作的一组三个信号图。

图7为示出根据一个实施例的开关电源(SMPS)的方法的流程图。

在不同附图中使用相同的参考符号来指示相同或类似的元件。除非另有说明，否则词语“耦接”及其相关动词形式包括直接连接以及通过本领域已知的方式的间接电连接两者；而且除非另有说明，否则对直接连接的任一描述暗示采用适宜间接电连接形式的替代实施方式。

具体实施方式

传统恒定导通时间(CTON)控制结构的成本低并且容易实现，以及可结合各种功率因数校正(PFC)转换器拓扑(诸如升压拓扑、反激式拓扑、降压拓扑、降压-升压拓扑)一起使用。此CTON结构的限制是其性能取决于拓扑。例如，降压转换器中的最小可实现总谐波失真(THD)性能是13％，并且取决于输出电压。尽管可针对一些设计和拓扑实现良好的THD，CTON控制结构不满足其他拓扑的THD性能要求。由此，一些装置已经采用旨在整形输入电流波形的“开环”参考信号。具有三角形参考信号的THD性能似乎可与具有CTON的预期性能相当，甚至略糟。然而，类似降压转换器的拓扑中的工作范围有限。许多装置采用倍增器和/或输入电流的闭环控制。然而，倍增器需要大的硅管芯面积和外部部件以用于线电压的感测和滤波，并且由此在许多实例中不是适当的解决方案。

图1为现有技术CTON发生器的示意图。控制器10包括电流源12，其产生到定时电容器(C_T)14的电流I_CT。跨电容器14连接开关16。开关16是可选择开关，并且在接收反向驱动信号(DRV)之后闭合。将电流源12连接到电容器14和开关16的节点还连接到比较器20的第一输入以便接收V_CT。比较器20的第二输入被连接以便接收阈值或比较电压以用于与V_CT比较。比较器20的输出生成驱动开关16的反向驱动信号。

图2为示出图1的CTON发生器对通过定时电容器传导的电流的电流响应曲线I_CT的信号图。可以看出，电流响应曲线具有交替模式，其中固定周期的锯齿形模式与表示等固定周期内无电流的平坦线响应曲线交替。发明人已经认识到此模式可能导致输出信号上无法接受的高谐波失真。