[发明专利]一种控制方法、控制装置、控制芯片及开关电源

说明书

本发明公开一种控制方法、控制装置、控制芯片及开关电源，其中的控制方法为在图腾柱PFC变换器的一个工作周期包括如下步骤：获取表征图腾柱PFC变换器工频输入交流电压瞬时值大小的第一电压信号、输出直流母线电压大小的第二电压信号、触发高频主管导通的触发信号；根据第二电压信号和预设电压参考值得到图腾柱PFC变换器电压环输出电压，控制当前工作周期的高频主管导通第一时间Tsubgt;1/subgt;；根据第一电压信号、第二电压信号和第一时间，计算为了使得升压电感去磁，高频主管理论上所需最小关断时间，记为第二时间Tsubgt;2/subgt;，触发信号需要等待前一个工作周期的第二时间结束后才能触发下一个工作周期的高频主管导通。本发明能提高PFC变换器的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及电能变换技术领域，特别涉及一种控制方法、控制装置、控制芯片及开关电源。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，AC-DC变换器用户数量迅速增长，而绝大部分电力电子设备都需要通过整流变换技术将交流电转换为直流电，这导致大量谐波电流注入交流电网，损害交流电网的电能质量。为了减小负载谐波对电网及其它设备的相互影响，每个电子设备的输入电流谐波含量和功率密度都需要满足交流用电设备电流谐波要求。所以，对高功率密度的PFC变换器技术进行研究具有重要意义。

与传统桥式BoostPFC变换器相比，无桥PFC利用开关替代桥臂二极管，减少导通路径开关器件的损耗，从而提高了效率。在各种无桥PFC拓扑中，图腾柱无桥PFC因为采用元器件少、共模噪声小等优点成为主流，图1所示为公知的图腾柱无桥PFC的电路图，包括升压电感L，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；其中第一开关管Q1和第二开关管Q2为高频开关管，第三开关管Q3和第四开关管Q4为工频开关管，工频开关管可用二极管替代。

具体地：在图腾柱PFC变换器的工频交流正半周期，第一开关管Q1作为高频整流管，第二开关管Q2作为高频主管，第三开关管Q3作为工频开关管保持关断，第四开关管Q4作为工频开关管保持导通；在图腾柱PFC变换器的工频交流负半周期，第一开关管Q1作为高频主管，第二开关管Q2作为高频整流管，第三开关管Q3作为工频开关管保持导通，第四开关管Q4作为工频开关管保持关断；其工作原理以输入电压正半周为例，当驱动第二开关管Q2开通时，升压电感L激磁，升压电感L电流上升，升压电感L两端电压为Vin，当驱动第二开关Q2关断后，第一开关管Q1续流，升压电感L去磁，升压电感L电流下降,升压电感L两端电压为Vout-Vin。

图腾柱无桥PFC的电路应用在连续导通模式(CCM模式)模式时需要用到GaN或SiC器件才能体现效率优势，但当前市场上GaN和SiC器件成本较高；在临界导通模式(CRM)下均可用SiMOS管实现，CRM模式最大的特点是存在负向电感电流，可以实现零电压导通(ZVS)，为了实现CRM模式控制下的ZVS，现有技术为采集升压电感L上耦合的电压V_L，该电压V_L能够表征升压电感L电流大小，当电压V_L达到设定电压值(一般设置为0.3-0.5V)时会产生电感电流过零信号，通过一定的延时产生用于触发高频主管零电压或谷底电压导通的触发信号V_ZCD，在触发信号V_ZCD高电平到来时刻，发出下一开关周期的驱动，触发下一个工作周期的高频主管导通，即可实现高频主管的零电压或谷底电压开通。