[实用新型]总谐波失真优化电路、驱动控制器及开关电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及适用于AC/DC开关电源系统的总谐波失真优化电路、驱动控制器及开关电源系统。

背景技术

功率因数(PF)是电力电子系统的一个重要的技术数据，是衡量电力电子设备效率高低的一个系数，越来越多的电力电子设备要求较高的功率因数。功率因数PF和总谐波失真THD有如下关系：

其中，为输入电压和输入电流之间的相移，在相移因数不变时，降低总谐波失真THD可以提高功率因数。

高功率因数AC/DC开关电源，一般采用峰值电流控制，或者恒定导通时间控制，两者本质上是一样的。

参考图1-图2，其中，图1为现有典型的BUCK架构的恒定导通时间控制电路示意图，图2为图1所示电路的输入电流随时间变化的波形图。

驱动控制器11控制功率管M0导通与关断。由于BUCK架构的固有特点，功率管M0导通期间AC输入端有电流流入后级，当功率管M0关断后，AC输入端不再有电流流入后级，也就是说AC端输入电流为脉冲电流。一个开关周期内AC输入电流Iin为：

其中，Ipk为电感峰值电流，Ton为功率管导通时间，T为开关周期。

临界导通模式电感峰值电流Ipk以及占空比Ton/T的计算如下：

将式(2)和(3)代入(1)得：

其中，Vin为输入电压，Vo为输出电压，L为电感L0的感值，θ是输入电压正弦波的相角。

根据式(4)，AC端输入电流Iin随时间t变化的波形如图2所示，其中，横坐标为时间t(单位：毫秒)，竖坐标为输入电压Vin(单位：毫安)。由图2可以看出，在设定的输入电压Vin和输出电压Vo下，其输入电流Iin并非理想的正弦波，存在较大的总谐波失真。

因此，亟需提供一种总谐波失真优化方式，使得输入电流更接近理想正弦波，减小开关电源的总谐波失真，提高功率因数值，从而提高开关电源的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种总谐波失真优化电路、驱动控制器及开关电源系统，通过采样电感峰值电流来改变功率管导通时间，使得输入电流更接近理想正弦波，实现减小开关电源的总谐波失真，提高功率因数值，从而提高开关电源的效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了总谐波失真优化电路，适用于开关电源系统，所述开关电源系统包括：电感以及功率管；所述电路包括：补偿电流生成单元以及斜坡电压产生单元；所述补偿电流生成单元，耦接至所述电感，用于在所述功率管的每个开关周期内，接收采样所述电感的电流获取的采样电压，从而根据所述电感的峰值电流获取峰值电压以生成总谐波失真补偿电流；所述斜坡电压产生单元，用于根据所述总谐波失真补偿电流以及一基准电流，生成斜坡电压，以进一步调节所述功率管的导通时间；其中，所述电感的峰值电流越高，总谐波失真补偿电流越大，所述功率管的导通时间也越长，从而降低开关电源系统的总谐波失真。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种驱动控制器，适用于开关电源系统，所述开关电源系统包括：电感以及功率管；所述驱动控制器包括：跨导放大器、电压比较器、逻辑单元、驱动电路、信号反相器以及本实用新型所述的总谐波失真优化电路；所述跨导放大器，正输入端用于接收基准电压，负输入端用于接收采样所述电感的电流获取的采样电压，输出端通过一补偿电容接浮动地端，用于所述将基准电压和所述采样电压的差值转换成电流注入到所述补偿电容上产生补偿电压；所述电压比较器，正输入端用于接收所述总谐波失真优化电路生成的斜坡电压，负输入端用于接收所述补偿电压，输出端输出功率管的关断脉冲；所述逻辑单元，用于接收所述关断脉冲，经过逻辑运算后输出控制功率管导通的逻辑信号；所述驱动电路，用于接收所述逻辑信号，驱动所述功率管导通；所述信号反相器，用于接收所述逻辑信号，经过反相后反馈至所述总谐波失真优化电路；其中，所述电感的峰值电流越高，总谐波失真补偿电流越大，所述功率管的导通时间也越长，从而降低开关电源系统的总谐波失真。