[发明专利]降压开关电源及其控制方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电子电路，特别地，涉及一种降压开关电源及其控制方法。 

背景技术

如今，开关电源被广泛用来为电子设备供电。一般地，开关电源从电网获得交流电压，通过整流桥将该交流电压转换为不控直流电压，再通过开关电路将该不控直流电压转换为所需信号以驱动负载。 

然而，随着开关电源的广泛应用，愈来愈多的谐波电流被注入电网。高次谐波的产生，增加了电能谐波损耗，降低了系统功率因数，对电网产生很大的危害。它不仅影响电网的质量，而且还对电网的可靠性有很大的影响，严重时会造成继电保护误动，烧毁保护电路板、数字电表及其它装置。因此，开关电源必须减小谐波分量，提高功率因数。 

一种常用的功率因数校正方法为使整流桥输出电流的峰值，即开关电路输入电流的峰值跟随开关电路的输入电压。为了降低电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)，在电网和整流桥之间通常电耦接一EMI滤波器。由于该EMI滤波器的存在，开关电路输入电流的平均值即等于开关电源从电网获取的电流，即开关电源的输入电流。对输入电流连续的开关电路(例如升压电路)而言，若开关电路输入电流的峰值跟随开关电路的输入电压，则开关电源输入电流的波形为正弦波，且与电网电压同相。因而开关电源的功率因数高且谐波分量小。但是，对于输入电流不连续的降压电路而言，情况却并非如此。 

图1和图2为现有的输入电流不连续的降压电路的波形图，其中I_in为降压电路的输入电流，I_pk为降压电路输入电流的峰值，CTRL为降压电路中开关管的控制信号，I_ave为降压电路的输入平均电流。由图可知，当降压电路输入电流峰值I_pk的波形为正弦波时，其输入电流的平均值I_ave，即降压开关电源输入电流的波形并非为正弦。因而降压开关电源输入电流的谐波 分量大、谐波畸变率(total harmonic distortion，THD)高，开关电源的功率因数受到不利影响。 

发明内容

本发明的目的是提供一种低电流谐波畸变率、高功率因数的降压开关电源及其控制方法。 

根据本发明的实施例，一种降压开关电源，包括：降压电路，包括开关管和储能元件，随着所述开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量；输入电压采样电路，电耦接至所述降压电路的输入端，采样所述降压电路的输入电压，并产生输入电压采样信号；电流采样电路，电耦接至开关管，采样流过所述开关管的电流，并产生电流采样信号；平方电路，电耦接至所述输入电压采样电路以接收输入电压采样信号，并对其进行平方运算产生第一乘法输入信号；乘法电路，电耦接至所述平方电路，将第一乘法输入信号与第二乘法输入信号相乘，并产生乘积信号；第一比较电路，电耦接至所述电流采样电路和所述乘法电路，将电流采样信号与乘积信号进行比较；以及逻辑电路，电耦接至所述开关管的栅极和所述第一比较电路，在电流采样信号大于或大于等于乘积信号时，将所述开关管关断。 

根据本发明的另一实施例，一种降压开关电源的控制方法，该降压开关电源包括降压电路，降压电路包括开关管和电耦接至所述开关管的储能元件，随着所述开关管的导通和关断，所述储能元件存储和输出能量，该控制方法包括：采样所述降压电路的输入电压，并产生输入电压采样信号；采样流过所述开关管的电流，并产生电流采样信号；通过将输入电压采样信号平方来产生第一乘法输入信号；将第一乘法输入信号与第二乘法输入信号相乘，产生乘积信号；将电流采样信号与乘积信号进行比较；以及在电流采样信号大于或大于等于乘积信号时，将所述开关管关断。 

通过对输入电压采样信号进行平方，使降压电路输入平均电流的波形跟随输入电压，减小了降压开关电源输入电流的谐波分量，降低了THD，并提高了降压开关电源的功率因数。 

附图说明

图1和图2为现有的输入电流不连续的降压电路的波形图； 

图3为根据本发明一实施例的降压开关电源300的框图； 

图4为根据本发明一实施例的降压开关电源400的电路图； 

图5为根据本发明一实施例的峰值采样电路409的电路图； 

图6为根据本发明一实施例的降压开关电源控制方法的流程图。 

具体实施方式