[发明专利]用于电子镇流器的CMOS功率因数校正控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及升压型功率因数校正电路，尤其是一种用于电子镇流器的CMOS功率因 数校正控制电路，是一种可与镇流控制电路集成在一起的有源功率因数校正控制电路。

背景技术

AC输入电流谐波被认为是一种“电力公害”，为了减少非线性负载对交流电网产生的 谐波污染，国内外已普遍对开关电源设备的输入电流谐波提出了严格的限制标准，要求提 高输入级的功率因数。例如欧盟最近颁布的《关于非定向家用电灯生态设计要求指令》中 要求功率在25W以上(包括25W)的电子节能灯的功率因数必须大于等于0.9。

目前，应用最普遍的有源功率因数校正电路是采用升压型(Boost)电路，通过有源 控制电路使输入电流跟随输入电压的变化，达到提高输入级功率因数的目的。

图1是现有被普遍采用的有源功率因数校正电路原理图。输入交流电源经电磁干扰滤 波电路(Electro Magnetic Interference，简称EMI)滤波后输入到整流桥，整流桥由4个二极 管D1、D2、D3、D4连接构成，该整流桥将输入的交流电变换为脉动的直流电作为Boost 电路的输入，Boost电路由升压电感L1、开关功率管M1、升压二极管D5和输出滤波电 容Cout连接构成，脉动的直流电经该Boost电路升压变换成高压直流电供给负载。有源 控制电路采用双环控制电路，包括：

平均电流型内环脉宽调制(PWM)控制电路，该电路检测输入升压电感L1的电流， 并将检测结果与正弦电流样本比较，然后输出正弦脉宽调制(SPWM)信号控制主开关M1 的开通和关断；

电压反馈及外环控制电路，该电路检测输出电容Cout上的电压，并使输出电压稳定， 其输出电压误差信号输入到模拟信号运算电路中；

为达到校正输入电流波形，使之正弦化并跟随输入电压波形的目的，在双环控制电路 的外环控制电路和内环控制电路之间还需依次加入除法器电路和乘法器电路，同时还需要 加入输入电压平均值采样电路和平方器电路，将前馈交流输入电压的平均值经平方运算 后，输入到除法器电路。外环控制电路的误差输出信号经过除法运算，与交流输入电压平 均值的平方相除后，其输出信号与前馈的输入电压瞬时值作乘法运算，形成供内环控制电 路校正波形用的正弦电流样本。

从上述图1的功率因数校正电路的控制电路原理描述中可以看出，控制电路的模拟信 号运算较多，硬件实现较为复杂。内环和外环为适应环路稳定和调节需要，都需要增加补 偿校正电路，这使得设计和调试都变得困难。典型代表就是美国尤尼创(Unitrode)公司 的功率因数校正专用集成芯片UC3854。

在节能灯镇流器的应用场合，不论是使用以上控制方法的专用的集成电路，还是使用 类似控制方法实现有功率因数校正的功率因数与镇流控制组合集成电路，都因设计和生产 成本较高，从而增加电子节能灯的成本，影响了“绿色照明”——用节能灯替代白炽灯的推 广速度。

发明内容

本发明目的是克服现有技术之不足，提供一种用于电子镇流器的CMOS功率因数校 正控制电路，它是一种简单有效的，并可用CMOS工艺集成的有源功率因数校正控制电 路，便于和金卤灯电子镇流器控制电路、荧光灯电子镇流器控制电路等气体放电灯电子镇 流器控制电路集成在一起，并复用镇流器电路中的某些部件，从而降低控制电路的复杂性， 节省控制电路的设计和硬件成本。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于电子镇流器的CMOS功率因数校正控 制电路，设有主功率电路和控制电路两部分构成的升压型有源功率因数校正电路，其中， 主功率电路设有包括用于接收输入交流电压的电磁干扰滤波电路、用于将交流电压转换为 脉动直流电压的整流桥、升压型电路以及负载，交流电源经过电磁干扰滤波电路后，输入 给整流桥，整流桥将输入的交流电变换为脉动的直流电输入到升压型电路，经升压变换成 高压直流电输出给负载；

其特征在于：设置一用于控制升压型电路中开关功率管的开通或关断，以使电感电流 达到预定波形的控制电路，该控制电路包括：

脉冲信号发生器，用于产生脉冲波；

梯形信号形成电路，用于检测升压型电路的输入电压和输出电压，并转换成梯型信号；

受梯形信号控制的脉宽调制与缓冲驱动电路，用于将梯型信号转换为脉宽调制信号， 驱动控制升压型电路的开关功率管；