[实用新型]一种开关电源PFC变换器的控制电路

说明书

本实用新型提供一种开关电源PFC变换器的控制电路，包括输出电压反馈模块、电感电流过零检测模块，驱动模块、乘法器、比较器和RS触发器和分段正弦切换控制单元，输出电压反馈模块与乘法器电连接；乘法器与比较器的反相输入端电连接，比较器的正相输入端用于检测PFC变换器的开关管电流；比较器的输出端与RS触发器的R脚电连接；电感电流过零检测模块的输出端与RS触发器的S脚电连接；RS触发器的Q脚通过驱动模块与PFC变换器的开关管的栅极电连接，分段正弦切换控制单元的输入端用于采集输入整流电压信号，分段正弦切换控制单元的输出端与乘法器电连接。本实用新型能降低开关电源成本，提升开关电源的转换效率。

技术领域

本实用新型涉及开关电源功率因数校正技术领域，具体涉及一种开关电源PFC 变换器的控制电路。

背景技术

开关电源通常设有PFC 变换器（功率因数校正电路）以提升用电效率，减少对电网的谐波污染。目前开关电源的PFC 变换器一般使用主动式的boost电路来实现功率因数校正，开关电源的PFC 变换器一般配设有相应的控制电路，目前开关电源的的PFC 变换器的控制电路一般基于以下二种控制模块设计：其一，CCM（电感电流连续）模式，CCM输入电流幅值最低，但是因PFC变换器中的续流二极管关断会有较大反向恢复电流，影响开关电源的效率和EMC（电磁兼容）性能，需要较高成本的半导体器件去降低反向恢复电流影响，产品成本较高；其二， CRM（电感电流临界连续）模式，CRM模式的PFC变换器中的续流二极管为零电流关断，无反向恢复问题，EMC特性好，产品成本较CCM模式的PFC变换器要低，因此目前在中小功率的开关电源产品中得到广泛应用。

目前中小功率开关电源采用CRM模式控制的PFC变换器及其控制电路如图1所示，PFC变换器100主要由滤波电容C1、电感L1、续流二极管S1、电阻R1、二极管D1以及电解电容C2组成。PFC变换器101通过整流桥BR1连接交流电源Vin。PFC变换器100的控制电路101则主要由输入整流电压信号采集模块1、输出电压反馈模块2、电感电流过零检测模块、驱动模块、乘法器M1、比较器B1和RS触发器TR1组成。其中，输入整流电压信号采集模块1用于采集交流电源Vin经整流桥BR1整流后的输入电压也即PFC变换器的输入电压信号，输出电压反馈模块2用于采集PFC变换器的输出电压信号Vo，电感电流过零检测模块用于检测电感L1的电流，驱动模块用于根据检测信号依次由乘法器M1、比较器B1和RS触发器TR1相应确定的控制信号控制PFC变换器100的续流二极管S1的通断。工作时，输出电压反馈模块2的输出与输入整流电压信号采集模块1的输出经乘法器M1相乘并作为电感电流/开关电流的峰值基准，通过比较器B1输出到RS触发器TR1的R脚输入端，当采样得到的电感电流/开关电流信号达到参考基准后，比较器输出高电平至RS触发器TR1的R脚，RS触发器TR1输出低电平关断开关管S1，此时RS触发器TR1的R脚复位为低电平，电感L1的电流下降，当电感L1的电流降至零时，电感电流过零检测模块输出高电平信号至RS触发器TR1的S脚，RS触发器TR1的输出置高，通过驱动模块实现PFC变换器100的开关管S1导通工作。此类中小功率开关电源采用CRM模式控制的PFC变换器的控制电路，可以实现PFC变换器100的开关管S1零电流开通和PFC续流二极管D1的零电流关断，效率较高，EMI特性较好；但是因CRM控制模式的电流纹波相比CCM模式要大许多，其电流峰值较高，增加了PFC变换器100中的电感L1以及功率半导体器件的电流应力，使得器件成本较高；而且输入电压越低，PFC变换器100的开关频率越高，相应的开关损耗也会越大。因此，开发能够降低PFC变换器中电感的磁芯尺寸和功率半导体器件的最大电流应力，从而相应降低开关电源成本并提升效率的PFC变换器的新的控制电路，显得必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种结构改进的开关电源PFC 变换器的控制电路，采用该控制电路能够降低PFC 变换器输入过零附近的开关损耗，并降低PFC 变换器中的电感电流峰值应力，从而实现开关电源降本增效。